Urządzenia I systemy automatyki I pomiarów spis treści



Pobieranie 135.3 Kb.
Strona3/5
Data29.04.2016
Rozmiar135.3 Kb.
1   2   3   4   5

4. URZĄDZENIA I SYSTEMY PRZEMYSŁOWE


Dla celów przemysłowych powstało wiele różnych baz sprzętowych i programowych. Początkowo powstawały ona na lokalne potrzeby. W latach osiemdziesiątych XX wieku powstały systemy komputerowego sterowania i pomiarów, stosowane na szerszą skalę. Bazowały one na 8-bitowym mikroprocesorach Intel 8080, mikrosterowniku 8031 i pochodnych oraz mikroprocesorze Zilog Z-80. Były on oprogramowywane w asemblerze oraz przy użyciu prostych kompilatorów języków wyższego rzędu, na przykład Pascala, opracowanych dla wspomnianych mikroprocesorów.

W trakcie rozwoju komputerowych systemów przemysłowych pojawiły się między innymi:



  • urządzenia i bloki kontrolno-pomiarowe sterowane mikrokontrolerami,

  • sterowniki PLC,

  • systemy z wbudowanymi komputerami,

  • karty wyjściowe i wejściowe dla komputerów klasy PC oraz wersji przemysłowych tych komputerów, np. karty firm Advantech i National Instruments.

  • moduły rozproszonych systemów zbierania danych i sterowania, współpracujące z jednostką centralną, np. moduły serii ADAM firmy Advantech lub FieldPoint firmy National Instruments,

  • systemy rozproszone, sprzężone za pośrednictwem sieci, zapewniającej dostęp w czasie rzeczywistym do danych i wirtualne sterowanie procesem z wybranych punktów systemu,

Niejednokrotnie stosowane są też systemy o technice mieszanej. Nie zawsze kwalifikacja do wymienionych grup jest ostra, gdyż system z wbudowanym komputerem może być traktowany jako moduł systemu rozproszonego. Obserwowany jest też ciągły rozwój wspomnianych systemów.

Przy omawianiu kart obiektowych, instalowanych bezpośrednio na szynie komputera należy zwrócić uwagę na stosowane szyny. Do niedawna w komputerach klasy PC, które w wersji przemysłowej, stosowane są stosunkowo często do celów sterowania o pomiarów stosowano szynę ISA (Industry Standard Architecture), przesyłającą równolegle 16 bitów z częstotliwością 8MHz. W ostatnim okresie szyna ta została praktycznie wyparta przez szynę PCI (Peripheral Component Interconnect), przesyłająca równolegle 32 bity lub 64 bity z częstotliwością 66 MHz, co umożliwia transmisję 532 MB w ciągu sekundy. Praca szyny jest synchronizowania przez zegar procesora w zakresie 20_33 MHz. Wielką zaletą szyny PCI jest automatyczna konfiguracja adresów nowo dołączonych kart. Eliminuje to ewentualne kolizje adresów i przerwań, które występują przy zastosowaniu szyny ISA.

Z czasem pojawiły się rozwiązania z jeszcze szybszą transmisją. Np. szyna PCI-X (Peripheral Component Interconnect Extended) pracuje z częstotliwością do 133MHz. Umożliwia to transmisję 1.06 GB na sekundę. Powstały tez modyfikacje tej czyny, jak na przykład szyna PXI firmy National Instruments.

4.1. PROSTE BLOKI POMIAROWO-KONTROLNE


Jednym z najprostszych układów kontrolno-pomiarowych z systemem operacyjnym czasu rzeczywistego są układy na jednej karcie, zwane SBC (Single Board Computer). Przedstawicielem ich jest układ do wielokanałowego pomiaru sygnałów i sterowania PCI-7041/6040E firmy National Instruments. Jest to układ do użycia w komputerze PC, z którym sprzęgnięty jest przez złącze szyny PCI. Jego wygląd przedstawia rys. 4.1, zaś schemat blokowy na rys. 4.2.

Rys. 4.1. Widok układu PCI-7041/6040E


Rys. X.2. Schemat blokowy układu PCI-7041/6040E


Układ PCI-7041/6040E jest wyposażony w następujące elementy sprzętowe i oprogramowanie:

  • dedykowany mikroprocesor Pentium III, umożliwiający pracę w trybie czasu rzeczywistego, o częstotliwości zegara 700 MHz,

  • pamięć operacyjna DRAM o pojemności 32MB z możłiwościa rozszerzenia,

  • nieulotną pamięć flash o pojemności 32MB,

  • 16 wejść analogowych z przetwornikiem A/C o rozdzielczości 12 bitów i częstotliwości próbkowania do 250 kHz,

  • 2 wyjścia analogowe o rozdzielczości 12 bitów,

  • 8 linii wejść/wyjść cyfrowych oraz 2 liczniki/timery 24-bitowe,

  • opcjonalny port RS-232,

  • diody sygnalizacyjne LED, o funkcjach definiowanych przez użytkownika,

  • system operacyjny czasu rzeczywistego LabView Real-Time,

  • oprogramowanie driverów układów do zbierania danych,

Układ ten może między innymi pracować jako jednopętlowy regulator PID.

Praca układu PCI-7041/6040E jest niezależna od pracy komputera, na którym został on zamontowany. Wymiana danych między nim a komputerem może przebiegać z prędkością do 2Mb/s.


Programowanie pracy układu polega na wykorzystaniu graficznego interfejsu. Pozwala on na pobierania blokowych symboli procedur i łączenie ich w schemat, odpowiadający własnej aplikacji. Bloki te odpowiadają między innymi regulacji PID, operacjom logiki rozproszonej (fuzzy logic), liniowego i dyskretnego modelowania.
Rozpowszechnienie zastosowań układu PCI-7041/6040E i podobnych układów czasu rzeczywistego jest stosunkowo niewielkie. Jest to związane z ich ceną, która wynosi obecnie (kwiecień 2006) 11 680 PLN. W efekcie przed decyzją zastosowania układów z systemami czasu rzeczywistego należy przeprowadzić analizę czy dla zrealizowania postawionego celu nie można zastosować tańszych układów i oprogramowania. Dla porównania odpowiednik funkcjonalny omawianego układu – karta PXI-6040E, współpracująca z komputerem PC za pośrednictwem szyny PXI kosztuje 5 460 PLN czyli poniżej 50% ceny modułu czasu rzeczywistego. Ponadto zastosowania modułu czasu rzeczywistego wymaga w tym przypadku zakupu oprogramowania LabView Real-Time o cenie 9 360 PLN.

Wysoka cena układów czasu rzeczywistego powoduje również to, że ich oferta jest znacznie uboższa od układów konwencjonalnych. Dla przykładu omawiany powyżej moduł PCI-7041/6040E jest jedynym w swojej klasie, zaś karty PXI tej klasy są oferowane jako rodzina złożona z 7 różniących się pomiędzy sobą kart.




1   2   3   4   5


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna