Archiwum Centrala. Informacja

Archiwum Centrala. Informacja

 Informacje pozyskujemy, przetwarzamy ją dla podjęcia działań i przechowujemy po to aby uzyskać konkretną, wymierną korzyść z tego działania.

 „Komputery” ( dalej słowo to oznacza wszelkie mikrokontrolery, mikrokomputery, minikomputery i komputery) informacje przetwarzają według algorytmu zawartego w programie. Informacje przechowuje się w pamięciach.
Pierwsze komputery nie miały pamięci operacyjnej a tylko rejestry. Historycznie pamięciami RAM były kolejno ultradźwiękowe  linie opóźniające ze specjalną lampą rtęciową, lampy pamięciowe a potem długo pamięci ferrytowe, które osiągnęły znaczny poziom doskonałości. Udoskonalono ich architekturę aby powiększyć pojemność i skrócić czas dostępu. Obniżono stopę błędu praktycznie do zera. Zmechanizowano a potem zautomatyzowano szycie drucikiem macierzy koralików ferrytowych. Scalono układy wyboru i wzmacniacze odczytu pamięci. Koszt jednego bita ciągle malał. Ale już w pierwszych latach ubiegłej dekady stało się jasne że pamięci ferrytowe  przegrają z pamięciami półprzewodnikowymi.
Pamięci masowe na bębnach magnetycznych szybko zostały wyparte przez dyski twarde i elastyczne. Na taśmach przechowuje się głównie „archiwa” jako że czas dostępu jest bardzo długi. Za to koszt bita informacji zapamiętanego na taśmie jest bardzo mały. Gęstość zapisu na taśmie komputerowej jest mała w porównaniu z gęstością zapisu na magnetowidzie. Daje to wyobrażenie o przyszłych gęstościach w pamięciach z nośnikiem magnetycznym. W przypadku bardzo pojemnej pamięci taśmowej na dysku możemy mieć informacje o informacji czyli MetaInformacje. Efektywne dotarcie do informacji w potężnym zbiorze plików nie jest wcale łatwe.
Czytniki taśmy perforowanej i kart są już anachronizmem i określenie pamięć „masowa” do nich nie pasuje. Czytniki taśmy perforowanej były i są nadal stosowane w maszynach NC i CNC.
Informacje na pamięciach masowych są wtórne.

Pierwotne informacje pochodzą z:

-Klawiatury komputera. Tworzymy plik lub wydajemy polecenia. Wskaźnik XY używany jest do programów komputerowego wspomagania projektowania. Dane z wielu źródeł mogą być opracowane statystycznie i jako wiarygodne rozpowszechniane.

-Widełek telefonu i tarczy impulsowej telefonu lub układu wybierania dwuczęstotliwościowego. Komputer w centrali odbiera informacje od abonenta i zestawia żądane połączenie oraz m.in. nalicza jednostki opłat. Informacje od abonenta mogą też dotyczyć wyboru i parametrów automatycznych, płatnych usług.        

-Wszelkie sensory binarne. Sygnał z tych sensorów podobnie jak sygnał z klawiatury i aparatu telefonicznego musi być wpierw pozbawiony drgań styków.
Sygnały z sensorów binarnych, analogowych i cyfrowych generalnie służą do sterowania oraz do Monitoringu i Alarmu.

-Sensorem binarnym jest także pętla indukcyjna umieszczona w jezdni drogi detekująca przejeżdżające pojazdy. Daje ona informacje komputerkowi sygnalizacji świetlnej skrzyżowania  Komputerki informacje po przetworzeniu mogą dalej przesłać centralnemu komputerowi kierowania ruchem i zmian konfiguracji dróg. Sensory na torach kolejowych detekują przejeżdżające  wagony i lokomotywy. Ich informacje służą głównie systemowi blokad i bezpieczeństwa.

-Wszelkie sensory analogowe przetwarzają parametry fizyczne na finalnie standardowy sygnał analogowy. Prym w popularności wiodą sensory temperatury i ciśnienia używane też ( jako różnicowe ) w roli sensora przepływu.   Sygnał z układu interfejsu ( kondycjonera sensora ) podany jest do przetwornika analogowo – cyfrowego „komputerka” Czas reakcji sensorów jest generalnie dość krótki. Natomiast badania w laboratoriach trwają dość długo i z reguły nie mogą być użyte w czasie rzeczywistym on-line. Laborant może komputerowi wprowadzić uzyskane wyniki pomiarów lub przyrząd z interfejsem sam wyśle komputerowi zaetykietowane dane z pomiarów. Jednak badanie próbki gorącej surówki lub stali przeprowadzamy szybko aby podjąć ewentualną akcje korekcyjną w produkcji. Można zbadać kaloryczność węgla ( do celów rozliczeniowych z kopalnią i monitoringu sprawności bloku elektrowni ), udziału cukru w masie buraka cukrowego ( rozliczenie i monitoring ), zasiarczenie  ropy i jej składu...
Przy zmianie dostawcy lub partii surowców do sporządzania ciasta naleśnikowego trzeba przetestować parametry uzyskanego ciasta. Ciasto mechanicznie nanosi / nalewa się na górę powoli obracającego się ogrzewanego bębna o średnicy rzędu >2m i wstęga naleśnika  na dole sama odrywa się pod własnym ciężarem od bębna. Bęben jest delikatnie smarowany mgiełką oleju lub przyciśniętymi dużymi płatami słoniny, której wyczerpanie jest monitorowane sensorem binarnym. Jeśli ciasto o niewłaściwych parametrach ( głownie mierzona jest lepkość ) przyklei się do bębna to całą linie produkcyjną trzeba unieruchomić i czyścić bęben !
Oczywiście temperatura bębna jest stabilizowana. Taśma naleśnika może być dalej pokryta nadzieniem, cięta i zwinięta.
Tak samo jest z innymi ciastami do przemysłowych wypieków.

-Elektrody EKG ( ElektroKardioGram) umieszczone na ciele pacjenta dają słaby sygnał ( który po wzmocnieniu) zawierający informacje o pracy serca pacjenta. Czynione są próby automatycznego rozpoznawania tego sygnału. Na razie jednak zapis EKG musi przeanalizować i opisać kardiolog. Automatyczny defibrylator z tego sygnału wyznacza optymalny moment akcji serca dla podania silnego impulsu elektrycznego do elektrod dociśniętych do klatki piersiowej ratowanego człowieka.  

-Specyficznym sensorem o szerokim zastosowaniu  jest mostek tensometryczny. Służy do monitoringu stanu mostu lub budowli lub automatycznego ważenie ( wjeżdżająca ciężarówka z surowcem i wyjeżdżająca pusta lub wagony pociągu z surowcem i pustego ) lub naważania surowców.

-Niektóre egzotyczne sensory są produkowane w małych seriach. „Mętnościomierz” mierzy ilość pyłu SiO2 w wodzie. Stosowane są tylko w stacjach uzdatniania wody do oceny jakości pobranej wody do uzdatnienia. Mętność początkowa wyznacza czas i skuteczność filtrowania i koagulacji

-Zestaw sensorów „stacji pogodowej” daje informacje o temperaturze, ciśnieniu,  wilgotności, natężeniu opadu, sile i kierunku wiatru oraz natężeniu światła. Informacje z radaru pogodowego na razie musi interpretować człowiek. Radar pogodowy ( dla ominięcia burz ) winien mieć także duży samolot pasażerski.
Użyteczność informacji o pogodzie jest oczywista.   

-Pracownik wchodząc do firmy wkłada /przesuwa dziurkowaną kartę plastikową ( są też karty z paskiem magnetycznym ) i czytnik przesyła cyfrową informacje (numer przypisany pracownikowi ) do komputera. System płacowy nalicza wynagrodzenia i zawsze wiadomo kto jest obecny w firmie. Dzięki temu na przykład przy katastrofie w kopalni wiadomo ile uwięzionych osób trzeba odszukać i gdzie one były.

-W maszynach sterowanych numerycznie resolvery ( selsyn) i induktosyny oraz kwadraturowe impulsowe sensory optyczne oraz sensory kodowe dostarczają CPU informacje o położeniu X,Y,Z narzędzia. Tak samo jest w robotach przemysłowych

-Sensor położenia wału korbowego silnika spalinowego i sensor masy zasysanego przez silnik powietrza dają stosowane informacje mikrokontrolerowi systemu wtrysku paliwa i zapłonu elektronicznego  

-Przyrządy pomiarowe z interfejsem komunikacyjnym do komputera mają z reguły wbudowany swój mikrokomputer rządzący m.in. sekwencjami czynności w przyrządzie. Na zewnątrz przyrządy dostarczają już gotową informacje z całego procesu pomiarowego taka samą ( może być bogatsza ) jak prezentowana na swoim wyświetlaczu.  Zintegrowany zestaw sensorów - przyrządów może być analizatorem właściwości wody po procesie uzdatniania lub oczyszczania ścieków.
Hewlett Packard stosuje w przyrządach 8 bitowy mikroprocesor Motorola 6800 ale w najbardziej wyrafinowanych swój własny procesor 16 bitowy.

-Dalmierz laserowy ma już wbudowany mikrokontroler. Z reguły są one zintegrowane z dwoma dokładnymi sensorami kąta jako „Total Station” Są bardzo użyteczne głównie we wszelkim budownictwie, zwłaszcza infrastrukturalnym. 

-Scaner daje cyfrowy obraz zeskanowego dokumentu lub zdjęcia. Scaner wbudowany jest w Fax. Aby przesłanie obrazu linią telefoniczną było w miarę szybkie stosowany jest stratny ale wydajny algorytm kompresji informacji z obrazu.

-Digitiser dostarcza współrzędne X,Y(Z) punktu wskazanego przez operatora

-Fotoradar wykonuje zdjęcie samochodu przekraczającego ( z marginesem ) na dopuszczalną prędkość na drodze na którym jest też pasek wskazujący na prędkość.
Po wywołaniu bębna zdjęć odczytuje się numery rejestracyjne samochodów i wystawia ( drukuje je komputer na podstawie bazy danych po podaniu odczytanego numeru rejestracyjnego samochodu, przystawka do drukarki zagina i odrywa  papier i wciska do kopert z okienkiem foliowym na adres ) mandaty doręczane pocztą. Dyscyplinuje to kierowców co owocuje spadkiem ilości ciężkich i bardzo kosztownych wypadków. Pieniądze wpływają też do kasy miasta lub państwa. Kierowcy notorycznie przekraczającemu prędkość co jest wykroczeniem, zabieramy Prawo Jazdy i kierujemy „na łopatę” czyli prace społecznie użyteczne.   

-Kamery (off line sygnał z magnetowidu ), radary, sensory ultradźwiękowe, mikrofony (magnetofon), echosondy, radioodbiornik. Sygnał przed przetwarzaniem A/D musi być poddany filtracji dolnoprzepustowej celem uniknięcia aliasingu. Minimalna częstotliwość próbkowania określona jest twierdzeniem Clausa Shannona. Mniej niż 10 firm w świecie oferuje karty z przetwornikami A/D do sygnałów Video. Masowa produkcja tanich scalonych monolitycznych NMOS przetworników A/D sygnałów Video do cyfrowych odbiorników telewizyjnych ( patrz artykuł w Elektor Electronic ) zostanie niedługo uruchomiona.
Synteza mowy jest opanowana od lat ale dalej trwają badania nad analizą – zrozumieniem mowy ludzkiej. Mikroprocesor do zastosowań „Digital Signal Processing” musi mieć szybkie mnożenie najlepiej połączone w jednym rozkazie z dodawaniem. Na razie takowych brak ale potrzeba jest matką wynalazku.
Informacja z echosondy pozwala namierzyć statkowi rybackiemu ławicę ryb. Kapitan musi mieć wstępną informacje o zasobnym łowisku. Firma może zbierać informacje z różnych źródeł.

-Sensorami zbiera się informacje po podaniu do Ziemi silnego impulsu. Zarejestrowane fale odbite od złóż surowców mineralnych zawierają wiele użytecznych w poszukiwaniu złóż informacji. 

Dla wszystkich firm bardzo użyteczne są informacje o cenach na rynkach surowców i produktów. Na razie są to informacje drukowane ale z pewnością będą niedługo udostępnianie on - line elektronicznie.
 
Narodziny komputerów w Stanach Zjednoczonych nikogo nie mogą dziwić. Dopóki USA planem Marshalla nie uruchomiły stojącej w miejscu, zrujnowanej wojną gospodarki Europy, nie była ona liczącym się graczem. Pod koniec lat czterdziestych produkcja przemysłowa USA przekraczała 60% produkcji świata.
Najważniejsze gospodarczo zachodnie obszary ZSRR doznały apokaliptycznych zniszczeń. ZSRR stracił 27.5 mln ludzi w większości z cennych gospodarczo młodych roczników mężczyzn.
 
Przed maszynami lampowymi Bell Laboratories wykonał „komputer” na przekaźnikach.
Pierwsze zastosowania komputerów to bankowość, płace, obsługa transakcji. Komputery do zastosowań biznesowych miały arytmetyka dziesiętną BCD. Także obecnie do „liczenia pieniędzy” procesory mają arytmetykę BCD.
USA mają gospodarkę rynkową, kapitalistyczną, prywatną co nie oznacza że państwo amerykańskie nie ma nic do powiedzenia w gospodarce. Ma i to bardzo dużo.
W USA po 1940 roku prywatne koncerny na zlecenie rządu federalnego uruchomiły gigantyczną produkcje nowoczesnych samolotów wojskowych, czołgów, samochodów i wszelkiego uzbrojenia. NASA realizująca za pieniądze podatnika programy kosmiczne ogromną większość potrzebnych rzeczy kontraktuje w prywatnych koncernach, które same podejmują badania i opracowanie prototypów.
Rząd USA wszelkie opracowania ( to jest informacja ) wykonane bezpośrednio i pośrednio za pieniądze podatnika udostępnia amerykańskim firmom. Zatem potężne środki wyłożone na badania kosmiczne modernizują gospodarkę ! 

Rynkowe firmy muszą być rentowne bowiem w przeciwnym razie czeka je plajta i upadek. Gigantyczne koncerny Westinghouse i General Electric w drugiej połowie lat pięćdziesiątych na lampowych komputerach kupionych od IBM optymalizowały transformatory energetyczne i silniki / generatory. Stało się od razu jasne że poważna optymalizacja jest trudne i potrzeba bardzo wydajnych maszyn.
Na zachodzie koncerny ciągną do przodu całą gospodarkę i rządy mając świadomość tego jak ważna jest ich rola przymykają oczy na nielegalne praktyki monopolistyczne i quasi-monopolistyczne czy zmowy firm.  

Prywatne firmy stosują systemy używające komputerów dla zysku po to aby oszczędzić na liczbie pracowników i podnieść jakość produkcji.

Pierwsze lokalne automatyczne centrale telefoniczne funkcjonowały już na przełomie wieków. Telefonia nośna pozwoliła podnieść jakość dalekiego połączenia czyli zrozumiałość rozmowy i obniżyć jego cenę. Ale połączenia międzymiastowe wykonywały nadal telefonistki. AT&T automatyzacje ruchu międzymiastowego podjął  w połowie lat pięćdziesiątych ale przełom stanowiły dopiero „elektroniczne” centrale telefoniczne No1 ESS, w których do odbioru informacji wybierczych od abonenta i zestawienia połączeń użyto tranzystorowego komputera. Komputer też rozliczał abonentów. Komputery central komunikowały się już cyfrowo ! Amerykanie chętnie korzystają z automatycznych usług świadczonych przez centrale czyli przez ich komputery ze stosownym oprogramowaniem.
Rozwija się gospodarka - Jest nowy towar rynkowy czyli te automatyczne usługi. Armia programistów tworzy programy do tych usług ale najważniejsza jest osoba która wymyśla te usługi, które spodobają się abonentom. Cena tych usług też musi być odpowiednia. Telekomunikacja jest gigantycznym działem gospodarki w USA i Zachodu i tak samo powinno być w Polsce i całym bloku. 

Detale do elementów samolotu muszą być dokładnie wykonane aby uniknąć pracochłonnego parowania lub jeszcze gorzej kompletowania zestawu detali. Przemysł lotniczy USA ogromnie rozwinął się  w czasie wojny i coraz popularniejsze było lotnictwo cywilne. Nic dziwnego że zastosowano tam maszyny z pionierskim sterowaniem numerycznym Numerical Control głównie po to aby trzymać ostre tolerancje wymiarów z czym przy ludzkiej obsłudze maszyny zawsze są problemy. Gdy sterowania NC stały się makabrycznie skomplikowane zastosowano do sterowania minikomputery tworząc numeryczne sterowanie komputerowe CNC.
Chociaż roboty przemysłowe są bardzo drogie to ich zastosowania ( na Zachodzie ) na linii produkcyjnej samochodów do spawania – zgrzewania i malowania jest już rentowne jako że pracują 24 godziny na dobę przez cały tydzień.
Oczywiście wyobrażalnych obszarów zastosowania robotów przemysłowych jest mnóstwo. 

Dobre rezultaty przynosi automatyzacja w energetyce i przemyśle „chemicznym”. Bardzo trudnym zadaniem jest ustalenie nastaw regulatorów PI lub PID. Zadaniu temu są w stanie podołać tylko i wyłącznie koncerny mające zakumulowaną odpowiednią wiedzę i doświadczenie. Przy nieodpowiednim ustawieniu regulatorów działają one źle lub bardzo źle i obsługa przełącza je na Manual czy sterowanie ręczne. Prace nad regulatorami samonastrajającymi się i adaptacyjnym nie dały jeszcze satysfakcjonujących rezultatów.
Sprawę automatycznego sterowania bierze się pod uwagę już na etapie konstruowania urządzeń procesowych !  Sterowanie binarne PLC pozwala nawet zautomatyzować rozruch lub zmianę awaryjnej konfiguracji systemu produkcyjnego.
Silne technologicznie koncerny o wielkim repertuarze produkcji w dziedzinie automatyzacji nowo projektowanego zakładu mają miażdżąca przewagę nad mniejszą konkurencją.

Automatyzacja jest kolejnym krokiem po mechanizacji „produkcji”. W zakładach Forda już przed wojną po mechanizacji podejmowano próby automatyzacji.     
Pierwsza mechaniczna maszyna do produkcji papierosów powstała w latach osiemdziesiątych XIX wieku. Obecnie PLC nadzoruje pracę ( informacje z sensorów )  mechanicznej maszyny produkującej papierosy i gdy wystąpią nieprawidłowości wyłącza napęd i podnosi Alarm.  
Produkcja mikroelektroniki ma coraz więcej etapów i jej automatyzacja jest niezbędna. Produkcja mikroelektroniki ma więc pośrednie dodatnie sprzężenie zwrotne.

Cyfrowe Przetwarzanie Sygnałów czyli Digital Signal Procesing narodziło się do analizy sygnałów z hydrofonów łodzi podwodnych celem rozpoznania i namierzenia wrogiego okrętu podwodnego. Ludzka mowa jest już tanio syntezowana ale prace nad wydajną analizą nowy trwają dalej. Automatyzacja rozpoznawania głosu umożliwi automatyzacje prac wywiadowczych. Politycy i wysocy urzędnicy mają w samochodach radiotelefony i można ich bez problemu nagrać tak samo jak komunikacje wszelkich służb i wojska.  
DSP pozwala istotnie poprawić parametry systemu radarowego.
Anteny cywilnych radarów razem z sygnałem radarowych odbitym od samolotu odbierają też sygnał nadawany przez transponder samolotu. Samolot podaje swój numer przydzielony mu przez administracje lotnictwa i swoją wysokość jako że radar wysokości samolotu  nie mierzy. Lotniskowa obsługa na monitorze radaru ma na symbolu  samolotu podany jego numer. W czasie pokoju umyślne wyłączenie transpondera przesyłającego informacje  jest przestępstwem. Wprowadza straszne zamieszanie i może spowodować poderwanie samolotów myśliwskich obrony przeciwlotniczej lub nawet zestrzelenie nie odpowiadającego intruza. Gdy transponder uległ uszkodzeniu ( na przykład zadziałał bezpiecznik zasilania ) piloci muszą o tym natychmiast zameldować radiotelefonem VHF lub radiostacją KF.
Automatyzacja ruchu samolotu na lotniskach wymagałaby śledzenia ich ruchu na lotnisku co jest jak najbardziej wykonywalne. Wszystkie samoloty na Ziemi może śledzić specjalny radar. Lądujący samolot może w określonym miejscu dokładnie skalibrować swój inercyjny Żyrokompas i meldować o pozycji aż do miejsca „rozładunku” cargo lub pasażerów. Ponowna kalibracja byłaby dokonana tuż przed oddaleniem się od miejsca „rozładunku”.
Systemu rezerwacji miejsc i sprzedaży biletów lotniczych są już skomputeryzowane.

 O ile skomputeryzowana automatyzacja procesów w prywatnych  firmach ( w państwowych też powinna być rentowna ) musi być rentowna to  bardziej skomplikowane jest sprawa infrastruktury. Tutaj państwa często subsydiują infrastrukturę po to aby długofalowo uzyskać globalnie większe korzyści. Budowany system dróg winien aktywować gospodarczo martwe dotychczas tereny. Były dotychczas  martwe z powodu odcięcia ich od świata. Jednak przewidywania ( to przetwarzanie informacji ) są tym mniej trafne im dalszy jest horyzont. Marginesem muszą być sytuacje budowy dróg do nikąd.        
Do planowania szlaków komunikacyjnych bardzo użyteczne są mapy w postaci plików. Oczywiście ktoś musi je wpierw sporządzić.