Слайд 1Автоматизированные информационно-управляющие системы
Доц. каф. АПП
Кульчицкий Александр Александрович
doz-ku@rambler.ru
Слайд 2Лекция 4
Схемы подключения датчиков к устройствам сбора данных
Слайд 3Упрощенная блок-схема модуля ввода-вывода
Слайд 4Буферная память предназначена для обеспечения обмена данными с компьютером без
потери отсчетов с максимальной скоростью (реализована схема поочередного считывания данных
из буферов).
Цифровой регистр представляет собой 16-разрядный цифровой порт вывода общего назначения с тремя состояниями выхода и предназначен для управления внешними устройствами.
Блок старта предназначен для определения (путем программирования) начала ввода данных.
Таймер синхронизируется от кварцевого генератора и задает временную диаграмму ввода и вывода данных.
Регистр режимов управляет режимами работы блоков модуля.
Интерфейсы системной и локальной шин обеспечивают обмен с компьютером и с дополнительными модулями на базе цифровых процессоров сигналов.
Конвертор питания обеспечивает прецизионным питанием +/-15V аналоговые цепи модуля.
Слайд 5Обозначение источников напряжения, тока и заряда
К основным параметрам источника напряжения
относятся:
• внутреннее сопротивление
• полярность
• максимальный выходной ток
К основным параметрам источника
тока относятся:
• полярность
• запас по напряжению
• внутреннее сопротивление
Слайд 6Виды источников сигналов
Заземленный
Незаземленный
ДЛФВ
Слайд 8Символы аналоговой и цифровой земель
Слайд 10Схемы с несимметричными входами
Система с незаземленными несимметричными входами
(NRSE)
Заземленная измерительная система
с несимметричными входами
Слайд 11Для увеличения отношения сигнал/помеха усиление сигнала производится непосредственно у источника
Слайд 12Коэффициент подавления синфазного сигнала
KD и KCM – коэффициенты усиления разностного
и синфазного
сигналов соответственно.
Схема измерения коэффициента подавления синфазного сигнала, определяемого в
dB как:
Слайд 13Диференциальный вход с динамическим коммутатором
Слайд 14Измерительная система с дифференциальными входами
Instrumentation amplifier – инструментальный усилитель
Напряжение синфазного
сигнала
Слайд 18Принципиальная совместимость входов
Слайд 19Основные правила заземления приборов
Правило 1
Низкочастотный ток заземления гальваносвязанной части системы
должен быть равен нулю. Ток сигнальных цепей не должен иметь
контура распространения 'через землю'.
Слайд 20Правило 2
Если должны заземляться две точки общего провода сигнальной цепи,
то провода к цепи заземления необходимо подсоединить в одной точке.
Примечание
I
Типичный случай: два прибора осциллограф и генератор, имеющие коаксиальные выход и вход, с экраном (общим проводом), соединенным с корпусами приборов. Правило Техники
безопасности требует индивидуального заземления корпуса каждого прибора, а Правило 2 объясняет, как это нужно сделать правильно.
Примечание 2
Данные рассуждения относятся для простого случая, когда токи I3 и I4 не ответвляются в рассматриваемый общий провод Z1 по дополнительным цепям, показанным на рисунке. Но даже если это так, то соблюдая принцип заземления в одной точке. Вы значительно уменьшите взаимные влияния Ваших сигналов.
Слайд 21Правило 3
Гальваническую связь сигнальных цепей следует стремиться производить только в
одной точке. При этом именно эта точка будет оптимальна для
заземления всей
гальваносвязанной системы с помощью единственного заземляющего проводника.
Правило 4
Если две локальные системы имеют разные (удаленные) точки заземления, то они должны иметь между собой гальваническую развязку сигнальных цепей (следствие из 2).
Слайд 23Стандартные сигналы
Аналоговые сигналы:
0…5 В;
0…10 В;
0…20 мА
4…20 мА,
токовая петля.
Дискретные сигналы:
сигналы TTL-уровня с диапазоном 0…5 В;
сигналы TTL-уровня с диапазоном
0…24 в.
Слайд 24То́ковая петля́
То́ковая петля́ (Current Loop) — способ передачи информации с помощью
измеряемых значений силыCurrent Loop) — способ передачи информации с помощью измеряемых
значений силы электрического тока.
Принцип работы токовой петли это дифференциальная пара
Для задания измеряемых значений тока используется, как правило, управляемый источник тока. По виду передаваемой информации различаются аналоговая токовая петля и цифровая токовая петля.
Токовая петля может использоваться на значительных расстояниях (до нескольких километров). Для защиты оборудования применяется гальваническая развязкаТоковая петля может использоваться на значительных расстояниях (до нескольких километров). Для защиты оборудования применяется гальваническая развязка на оптоэлектронных приборах, например оптронах.
Основное преимущество токовой петли —точность не зависит от длины и сопротивления линии передачи, поскольку управляемый источник тока будет автоматически поддерживать требуемый ток в линии. Схема позволяет запитывать датчик непосредственно от линии передачи. Несколько приемников можно соединять последовательно, источник тока будет поддерживать требуемый ток во всех одновременно
Слайд 25Принцип действия "токовой петли"
В качестве линии передачи обычно используется экранированная
витая пара, которая совместно с дифференциальным приемником позволяет ослабить индуктивную
и синфазную помеху.
Слайд 26
Стандарт 4-20 мА
логическому уровню "1" соответствует ток в линии
от 4 до 20 мА протекающий в ПРЯМОМ направлении
логическому
уровню "0" соответствует ток в линии от 4 до 20 мА протекающий в ОБРАТНОМ направлении.
При токе ниже 4 мА приемник и передатчик обнаруживают ошибку "ОБРЫВ ЛИНИИ".
При токе выше 20 мА передатчик обнаруживает ошибку "КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ ЛИНИИ".
Слайд 27Согласование сигналов
Усиление/ Для достижения наибольшей точности максимальный диапазон напряжения в
усиленном сигнале должен равняться максимальному входному диапазону АЦП.
Изоляция Необходима
по соображениям безопасности и избежания эффекта паразитного контура с замыканием через землю
Фильтрация –удаление ненужных составляющих из измеряемого сигнала.
Питание – питание для параметрических датчиков, таких как датчики деформаций, термисторы и терморезисторы.
Линеаризация – учет нелинейности отклика
Следует чётко понимать природу измеряемого сигнала, конфигурацию, в которой производятся измерения и воздействие, которое может оказывать окружающая среда. Основываясь на этой информации, можно определить, нужно ли использовать модули согласования сигнала в данной системе сбора данных или нет.
Слайд 28Типы датчиков, сигналов и виды кондиционирования сигналов
Слайд 29Измерительные (нормирующие) преобразователи датчиков температуры
ИП 0304
Слайд 32Универсальный нормирующий преобразователь НПТ1
Преобразование сигналов термодатчиков в унифицированный сигнал 0(4)...20мА
Универсальный
вход
Поддержка большинства известных типов термодатчиков
Высокая точность преобразования
Высокая разрешающая способность
Настройка по
интерфейсу USB 2.0
Климатическое исполнение «-40...+85 С»
Слайд 33Нормализатор сигнала тензомоста
Тип входного сигнала — мост
Диапазон входного сигнала: ±15,
±30, ±100 мВ
Выходной сигнал: 0-10, 0-5 В, 0-20 мА
Гальваническая изоляция
1000 В
Слайд 34Усилитель тензосигнала тип 131
Сопротивление моста от 120 до 2000 Ом
Четырехпроводная схема подключения тензомоста
Напряжение питания 12-24В
Рабочая температура -20ºC..+50ºC
Обеспечивает напряжение
возбуждения моста 8,0В
Линейность 1:4000
Слайд 35Линейное преобразование переменного тока частотой 45 - 65 Гц в
выходной унифицированный сигнал постоянного ток
Слайд 36Линейное преобразование активной мощности трехфазных и однофазных, четырех- и трехпроводных
цепей переменного тока в унифицированный выходной сигнал постоянного тока или
напряжения
Слайд 37Преобразователи линейного преобразования частоты переменного тока в унифицированные выходные сигналы
постоянного тока
Слайд 38Модули ввода-вывода Мх110
Стандарт проводной связи RS-485.
Простые протоколы, основанные на принципе
«запрос-ответ». работа по протоколам ModBus-ASCII, ModBus-RTU, DCON и ОВЕН.
Модули объединяются
в сеть с помощью двухпроводной линии связи и подключаются к ведущему устройству (Master). В роли мастера может выступать:
ПЛК,
персональный компьютер с установленной SCADA-системой
панель оператора.
модулей (Slave), имеет уникальный адрес.
Одновременно в одной сети может быть один мастер и до 32 модулей. Максимальная длина линии связи составляет 1200 м. Длина линии связи и количество модулей в сети могут быть увеличены с помощью повторителей интерфейса (например, ОВЕН АС5).
Слайд 39Модификации модулей ввода вывода Mx110
Слайд 43
Модульная система согласования сигналов SCXI - высокопроизводительная многоканальная платформа согласования
и коммутации из одного или нескольких промышленных шасси с установленными
различными модулями согласования сигналов.
Портативная недорогая система согласования сигналов SCC–недорогое решение для задач согласования сигналов с небольшим количеством каналов с возможностя поканальной конфигурации каналов ввода/вывода с использованием одно- и двухканальных модулей
SC серия – устройства сбора данных со встроенными возможностями согласования сигналов - расширяют возможности платформы PXI путем интегрирования схем согласования сигналов в 16-разрядные модули PXI.
Высокоточные регистраторы температуры и
Слайд 45Шасси CompactDAQ на базе интерфейсов USB и Ethernet
Слайд 46Модули ввода вывода C-серии
Аналоговый ввод, аналоговый вывод, цифровой ввод-вывод, реле
Слайд 49Технология реконфигурируемого ввода/вывода (RIO)
Reconfigurable input/output – RIO) предоставляет вам возможность
создания на аппаратном уровне вашей собственной контрольно-измерительной системы, используя программируемые
логические интегральные схемы (ПЛИС) и инструментарий среды графической разработки приложений LabVIEW
Слайд 51CompactRIO
Контроллер реального времени
Реконфигурируемое шасси
Модули ввода/вывода
Слайд 52Контроллер реального времени
LabVIEW Real-Time
Слайд 54Канал общего пользования
КОП (General Purpose Interface Bus - GPIB)
разработан компанией Hewlett Packard в конце 1960 года для обеспечения
связи между компьютерами и измерительными приборами, известен как стандатр IEEE 488.(2.).
КОП является цифровой 24-х разрядной параллельной шиной. Шина состоит из:
8 линий данных (data lines),
5 линий управления шиной (bus management lines) - ATN, EOI, LFC, REN, SRQ,
3 линий квитирования (handshaking),
8 заземленных линий.
сообщения (messages) представляются в виде символов ASCII
Слайд 55Устройства и типичная система с КОП
Каждое устройство, включая плату-контроллер,
должно иметь свой уникальный адрес КОП в диапазоне от 0
до 30
Слайд 56PXI и VXI
VXI, сокращение от «VMEbus extension for Instrumentation»
(«расширение шины VME для использования в инструментальных системах»)
PXI, сокращение
от «compactPCl extension for Instrumentation» («расширение шины Compact-PCI для использования в инструментальных системах»)
Слайд 57Вопросы
1. Какие основные функции могут осуществлять ИИС?
2. Из каких основных
компонент состоит ИИС?
3. По каким основным класификационным признакам подразделяются ИИС?
4.
В чем различие между системами автоматизированного контроля и телеизмерительными системами?
