Topologická struktura měřicích systémů

Transkript

1 Počítačové systémy Číslicové měricí a řídicí systémy

2 Sestava přístrojů a zařízení umožňující komplexní řešení měřicí úlohy a její automatické provedení. laboratorní průmyslové lokální rozsáhlé Topologická struktura měřicích systémů liniová IEEE488,HPIB,GPIB hvězdicová připojení funkčních jednotek sériovými linkami k samostatným sériovým portům PC kruhová (fyzická) propojení akčních členů a senzorů s řídící jednotkou stromová struktura rozsáhlé průmyslové systémy s distribuovanou inteligencí

3 Rozdělení měřicích systému Měřicí systémy složené z autonomních přístrojů na bázi sběrnice IEEE 488 paralelní sběrnice RS-232 seriová; levnější pro méně náročné aplikace Odlišost obou řešení je v topologii. Centralizované měřicí systémy se zásuvnými moduly zásuvné měřicí karty do PC na sběrnici ISA, PCI měřicí systémy s vniřní sběrnicí VME centralizované řešení měřicí systémy se sběrnicí VXI měřicí systémy s nenormalizovanou vnitřní sběrnicí centralizované řešení s firemní sběrnicí

4 Faktory ovlivňující výběr Počet měřicích míst Rychlost změn měřené veličiny, požadovaná přesnost měření Vzdálenost měřicích míst od řídícího počítače, jejich rozmístění Vnější vlivy (rušení, teplota, vlhkost, prašnost) Rozšiřování, univerzálnost, rekonfigurace je dobré mít na paměti dlouhodobější cíle Cena systému

5 Měřicí systémy se sběrnicí IEEE 488 použití v laboratořích a zkušebnách převážně autonomní měřicí přístroje, široká nabídka přístrojů paralelní datová sběrnice 8 bitů, rychlost přenosu max. 1 MB/s délka sběrnice do 20 m, max. počet funkčních jednotek 15 využití i pro připojení měřicích systémů se zásuvnými moduly k řídícímu počítači (VXI, nestandardní sběrnice)

6 Měřicí systémy využívající sériové linky RS 232 možno vytvořit pouze nejjednodušší měřicí systémy každý přístroj připojen na samostatné sériové rozhraní PC rychlost obvykle max Baudů vzdálenost propojení max m rychlost přenosu vzdálenost propojení max. 106 Mbit/s jednoduchost, možnost přenosu na větší vzdálenost, dostupnost rychlost využití i pro připojení jednoduchých měřicích systémů se zásuvnými moduly k řídícímu počítači

7 Měřicí systémy na bázi měřících karet do PC laboratorní i průmyslové použití (dle použitého PC a příslušenství) centralizované měřicí systémy, široký rozsah nabízených desek počet desek omezen počtem slotů v PC rychlost vzorkování pro desky bez interní paměti max. 250 ksa/s na kanál pro sběrnici ISA bez interní paměti max. 1 MSa/s na kanál pro sběrnici EISA s interní pamětí max. 100 MSa/s na kanál

8 Měřicí systémy se sběrnicí VME průmyslové modulární systémy komunikační moduly - tvorba distribuovaných systémů (rozhraní RS-485) řídící počítač obvykle na bázi procesorů Motorola, použití RTOS, multiprocesorová architektura, paralelní řešení úloh vysoká spolehlivost, vyšší cena využití v těžkých průmyslových podmínkách (rychlá reakce, vysoká spolehlivost - např. řízení pohonů,...) rychlost vzorkování bez interní paměti max. 1 MSa/s na kanál s interní pamětí max. 100 MSa/s na kanál

9 Měřicí systémy se sběrnicí VXI Spojují výhody výkonných systémů se sběrnicí VME (rychlost, spolehlivost) a autonomních přístrojů se sběrnicí IEEE 488 (přesnost). pro nejnáročnější aplikace - rychlost, přesnost špičkové parametry jednotlivých modulů i celého systému aplikace v oblastech měření dynamických veličin při velkém počtu měřicích míst (např. monitorování jaderných reaktorů, letecký průmysl,...) rychlost přenosu pro řídící počítač ve slotu 0 = rychlost VME (od 40 MB/s) pro externí řídící počítač s rozhraním MXI max. 20 MB/s pro externí řídící počítač s rozhraním IEEE 488 max. 1 MB/s

10 Číslicové řídicí systémy PLC programovatelný logický automat původně měly nahradit reléové obvody, postupně byly přidávány další funkce (analogové vstupy/výstupy, komunikační moduly, distribuované vstupy/výstupy... ) odolné proti nepříznivým vlivům prostředí (otřesy, teplota, prach, elektrické a magnetické pole... ) jsou vybaveny vstupy a výstupy s napět ovými/proudovými úrovněmi standardně používanými v průmyslu (analogové: 0-10 V, 4-20 ma, digitální: 24 V, 220) zpravidla mohou být propojeny s dalšími PLC, či IPC do složitějších struktur

11 Číslicové řídicí systémy PLC programovatelný logický automat 2 různá provedení: kompaktní: PLC je jedna "krabička", počet a typ vstupů/výstupů a výkon PLC je dán z výroby a nelze je měnit modulární: PLC se skládá ze šasi se sběrnicí do kterého se zasunou jednotlivé moduly (modul s procesorem, moduly s analogovými/digitálními vstupy/výstupy, modul pro řízení krokových motorů... ) mají jen malou pamět (desítky až stovky KB) - nemohou provádět náročné operace nejsou vybaveny klávesnicí, obrazovkou, myší - velmi omezená komunikace s uživatelem

12 Číslicové řídicí systémy Průmyslová PC (IPC) funkčně shodné s klasickými PC odolné proti vlivům prostředí, robustní provedení, standardní rozměry, zvýšená spolehlivost používají se jako softplc, operátorská stanoviště (vizualizace), nebo jako mezičlánek mezi PLC a podnikovým informačním systémem hlavním důvodem proč se PC používají i v oblasti řízení jsou jednoduchá a "standardizovaná" výměna dat mezi aplikacemi a s ostatními počítači (např. DDE, SQL, NetDDE, OPC) rozšířenost PC všeobecně známé prostředí levný vývoj SW

13 Číslicové řídicí systémy SoftPLC "emulátor" PLC na platformě PC běží jako aplikace OS (zpravidla Windows NT/2000) nelze použít pro RT aplikace (nelze určit dobu odezvy) Průmyslové počítače modulární uspořádání - procesor+pamět, vstupy, výstupy, disk... Real Time operační systém (RTOS) zvládají náročnější úkoly než PLC a zároveň splňují požadavky na RT řízení typickými představiteli jsou výrobky firmy PEP Modular Computers a PC/104 systémy