Инструкция к системе авторских сигналов

Лучшие брокеры бинарных опционов за 2020 год:
  • Бинариум
    Бинариум

    1 место! Самый прибыльный брокер бинарных опционов за 2020 год!
    Идеально подходит для новичков — предоставляется бесплатное обучение и демо-счет (в любой валюте).
    Зарегистрируйтесь по этой ссылке и получите бонус на счет:

Таблицы ввода-вывода

Перечень входных и выходных сигналов (таблица символов) является неотъемлемым и фундаментальным документом при описании системы АСУ ТП. Без данного документа невозможно подойти к оценке объема системы, состава объектов управления, подойти к созданию конструкторской документации. Таблица ввода-вывода содержит большое количество информации о составе входящих в объект сигналов, таких, как диапазон измерений, пороговые границы, типы приборов, типы защит и прочее.

Аналоговые таблицы входных и выходных сигналов

На эскизах, размещенных выше, изображены части таблиц, состоящих из 16 колонок.

  1. № п.п.
  2. Объект
  3. Позиция
  4. Тип контакта
  5. Наименование сигнала
  6. № каркаса
  7. Тип модуля
  8. № слота в каркасе
  9. № канала
  10. I/O
  11. Источник/потребитель сигнала
  12. Колодка
  13. Клеммник(+)
  14. Клеммник(-)
  15. Защиты
  16. Примечания

Дискретные таблицы входных и выходных сигналов

На эскизах, размещенных выше, изображены части таблиц, состоящих из 18 колонок.

  1. № п.п.
  2. Объект
  3. Позиция
  4. Тип сигнала
  5. Наименование сигнала
  6. № каркаса
  7. Тип модуля
  8. № слота в каркасе
  9. № канала
  10. Диапазон измерения
  11. Максимум
  12. Минимум
  13. Единицы измерения
  14. Колодка
  15. Клеммник(+)
  16. Клеммник(-)
  17. Защиты
  18. Примечания

Расшифровка значения столбцов:

№ п.п. Сквозная нумерация строк в АСУТП. Данная колонка требуется для удобства сортировки строк. Выбор сортировки строк по умолчанию лучше всего выбирать по размещению каналов в модулях.

Рейтинг лучших платформ для торговли бинарными опционами:
  • Бинариум
    Бинариум

    1 место! Самый прибыльный брокер бинарных опционов за 2020 год!
    Идеально подходит для новичков — предоставляется бесплатное обучение и демо-счет (в любой валюте).
    Зарегистрируйтесь по этой ссылке и получите бонус на счет:

Объект. Технологическое место прибора или исполнительного механизма, на котором он расположен.

Позиция. Название канала ввода-вывода в соответствии с выбранной системой классификации и кодирования.

Тип сигнала. Если для дискретных сигналов, то он может быть либо нормально открытым, либо нормально закрытым. Для аналоговых вероятнее всего целочисленным (INT)

Наименование сигнала. В данной колонке вставляется описание сигнала на русском языке. Оно должно в достаточной мере описывать назначение данного сигнала.

№ каркаса. Все контроллеры и модули системы размещаются в корзинах. Для каждой корзины присваивается порядковый номер.

Тип модуля. В данной колонке указывается модель модуля в соответствии с технической спецификацией.

№ слота в каркасе. № прорези, в которую вставляется модуль. Обычно в каждой корзине 16 модулей.

№ канала. В зависимости от емкости каждого модуля может быть от 4-х до 32 сигналов.

Диапазон измерения. Какой именно интерфейс связи выбран для связи с прибором. 4-20 мА, 0-10В или пр.

Максимум. Максимальное значение в инженерных единицах, которое может достигнуть сигнал.

Минимум. Минимальное значение в инженерных единицах, которое может достигнуть сигнал.

Единицы измерения. Физические единицы измеряемого параметра.

Колодка. Колодка, которая размещается в шкафу ввода-вывода, на которую заводятся полевые сигналы

Клеммник(+). Номер клеммы, с которой запитывается (+24В) полевое устройство

Клеммник(-). Номер клеммы, на которую возвращается сигнал с полевого устройства

Защиты. В данном поле указывается, участвует ли данный сигнал в схеме защит и блокировок

Примечания. Комментарии участников проекта и ПНР.

I/O. Данное поле разделяет входной это или выходной сигнал.

Источник/потребитель сигнала. Данное поле указывает местонахождение данного сигнала в распределенной системе.

Таблицы входных и выходных сигналов(внешний вид)

Согласование сигналов для систем управления

При разработке систем управления на основе ПК особое внимание нужно обращать на устройства согласования сигналов. В статье рассматриваются принципы систем согласования, различные виды устройств и даются советы по выбору прибора, общие для всех приложений.

Почти каждому приходилось пользоваться стандартными системами управления, например, программируемыми контроллерами автоматизации (ПКА) — утверждает Боб Нельсон, менеджер отдела контроллеров ввода/вывода и программного обеспечения в Siemens. Внутренняя работа контроллера — забота производителя, пользователю не нужно углубляться в нее. Переход на открытые программируемые системы — палка о двух концах: с одной стороны это недостижимая ранее гибкость, но и большая ответственность. Качественная работа системы теперь зависит от пользователя, во время связи компонентов в правильную структуру есть множество подводных камней. Так зачем же инженерам систем управления нужны эти дополнительные проблемы?

«Со временем механизмы становятся все более сложными, управление — это не просто цифровой сигнал включения и неспешный анализ аналоговых сигналов, — говорит Свапнил Падхе (Swapnil Padhye), инженер по маркетингу приборов обработки сигналов в National Instruments. — В современных приложениях управления требуется регистрировать сигналы сложных датчиков, например, акселерометров и очень быстро принимать решение. Компьютер системы управления позволяет увеличить скорость вычислений, благодаря мощи центрального процессора, и реализовать сложные программные алгоритмы с обратной связью».

Все управляющие системы одинаковы

Почти каждая система автоматизации — от сушилки для белья до 2-х километрового ускорителя Tevatron в лаборатории Ферми в Женеве (Иллинойс, США), основана на одной схеме. Это стандартный цикл управления: сначала сенсоры собирают данные о системе, потом эта информация анализируется в программируемом контроллере и генерируются управляющие сигналы. Единственная связь контроллера с внешним миром — шина данных, поэтому входящие сигналы необходимо оцифровать: преобразовать в Слова, которые понимает шина. Это одна из задач плат сбора данных.

Установка PC-станции на DIN-рейку упрощает монтаж сигнальных проводов различных систем управления на базе PC и PLC/PAC

Но для платы сбора данных подойдет не каждый сигнал с выхода датчика.У разных типов сенсоров сигналы совершенно разные. У термопар, например, уровень сигнала не превышает нескольких милливольт, его нужно аккуратно передать и выделить нелинейную функцию температуры. Резистивные датчики температуры измеряют ту же самую величину, но им требуется стабилизированный управляемый источник постоянного тока, зато напряжение на выходе может быть на два порядка выше, чем у термопар. Термисторы — еще один тип резистивных датчиков, но наклон температурной характеристики у них отрицательный. То есть падение напряжения на термисторе с увеличением температуры уменьшается.

Все эти самые разные сигналы нужно согласовать с входом платы сбора данных это задача модулей согласования. Для преобразования каждого сигнала требуется свой, один из множества, прибор согласования. При создании системы сначала выбирается подходящий к измерениям сенсор, потом — устройство согласования.

На последней стадии требуется еще один прибор преобразования выходных сигналов шины в аналоговый сигнал нужной величины и силы тока.

Типичная архитектура системы управления

Устройства обработки сигналов — это интерфейс между множеством датчиков и приборами сбора данных, которые оцифровывают сигнал и передают его по шине контроллеру.

Разница между компьютеризованными системами управления и более традиционной технологией на основе программируемых контроллеров логики и автоматизации состоит в основном в компоновке. Как отметил Вильям Болтон (William Bolton) на странице 3 своей книги «Программируемые контроллеры автоматизации» [1]: «ПКА — это разновидность микропроцессорного контроллера с программируемой памятью, предназначенная для управления механизмами и процессами, для инструкций и различных функций: логических, упорядочения, тактирования, подсчета и арифметических операций «. С другой стороны, персональные компьютеры — это цифровые вычислительные устройства общего назначения, которые можно приспособить к различным задачам.

Одна из задач производителей ПЛК и ПКА — выбрать программные и аппаратные компоненты, чтобы прибор наилучшим образом выполнил свою функцию в управляющей системе. Как подчеркивает Нельсон, когда инженер систем управления выбирает в качестве основного вычислительного устройства системы персональный компьютер, этот выбор ему приходится делать самостоятельно.

У второго подхода есть отличия, которые в разных ситуациях могут стать как преимуществами, так и недостатками. Одно из неотъемлемых преимуществ — огромная гибкость в настройке системы под требования конкретного приложения.

Основы обработки сигналов

«К обработке сигналов, — рассказывает Падхе,- относится усиление слабых, настройка сильных или небезопасных, фильтрация шума, изолирование сигналов высокого напряжения, обеспечение возбуждения пассивных передатчиков и замыкание цепей в мостовых схемах».

Общая структура прибора обработки сигнала

В состав устройства согласования сигнала входят модули изоляции, усиления, фильтрации и возбуждения, необходимые тому типу датчиков, для которого он предназначен.

Преимущественно (но не всегда) под обработкой понимают преобразование аналоговых сигналов с помощью аналоговой электроники. Три основные характеристики сигнала — амплитуда, частота и фаза. Цель обработки — изменить эти параметры, а, следовательно, и выходной сигнал датчика, чтобы его можно было оцифровать с помощью АЦП на первой стадии системы сбора данных.

Амплитуда — это характеристика величины сигнала. Если это напряжение или ток, то амплитуда равна максимальному значению напряжения или тока соответственно. Для постоянного тока амплитуда сигнала — это просто значение силы тока и напряжения. В этом случае аналоговая электроника обработки сигнала может усилить ее величину или ограничить динамическим диапазоном.

Частота тесно связана с таким понятием, как ширина полосы. Сигналы редко являются монохроматическими. Даже у частотно-модулированных сигналов, когда интересующее значение определяется сдвигом частоты сигнала, ширина полосы достаточно заметна. Также и у постоянного тока (нулевой частоты) есть компоненты с разными частотами, которые отражают вариации параметра во времени. Частотные характеристики сигнала изменяются с помощью фильтров.

В настоящее время доступны единые системы, включающие в себя обработку, регистрацию сигнала и другие функции. Эти системы предназначены для работы в режиме реального времени. Информация предоставления Keithley Instruments

Управляющие приложения, в которых интересна фаза сигнала, обычно связаны со сравнением двух действий в разных частях системы. При взаимодействии фазовых сдвигов, возникших в разных частях системы обработки сигнала, возникают колебания и другие динамические явления.

Однако не стоит забывать и о таких понятиях, как согласование импедансов, нулевой уровень и потенциал Земли.

«Не стоит рисковать и подавать напрямую сигнал с датчика в плату сбора данных, — предупреждает Боб Смит (Bob Smith), вице-президент по продажам и маркетингу корпорации Dataforth. — В этих линиях всегда может возникнуть высокое напряжение, на производстве оно может доходить до 400 В., необходима изоляция входных сигналов, защита от импульсных помех и защитная фильтрация входного напряжения в модулях обработки сигнала».

«Еще одна серьезная проблема, которую может решить обработка сигналов — это предотвращение паразитных контуров с заземлением, — продолжает он, — изоляция сигнала полностью разрывает эти контуры».

Необходимо обратить внимание на линейность. Изменение параметров электрического сигнала датчиками основано на различных физических явлениях, например, изменении сопротивления проводов при их растяжении в датчиках нагрузки. Обычно эти явления линейны только в первом приближении. При современном уровне контрольных приложений этой точности недостаточно. В большинстве случаев требуется коррекция нелинейностей второго, а иногда и третьего порядка.

«При линеаризации в устройстве обработки сигнала вы освобождаете вычислительные мощности компьютера от необходимости вести математические расчеты, такие как разложение в ряд Тейлора, или преобразование по таблице соответствия», — рассказывает Смит.

«Мне кажется, что преобразование единиц измерения очень важно, — говорит Чак Цимино (Chuck Cimino), директор по маркетингу устройств сбора данных в Keithley Instruments. — В управляющем приложении удобно работать с температурой, давлением или скоростью потока, а не с милливольтами. Как будет лучше: переводить в уме милливольты в градусы Цельсия или это должна делать система?

«Фильтры также очень важны, — продолжает он. — У многих сигналов есть частотные компоненты, которые вас не интересуют. Например, сигнал датчиков зазора может включать вибрации».

Итак, у подсистемы обработки сигналов должны быть следующие составляющие:

  • Электрическая изоляция — обычно оптоэлектронная, преобразующая напряжение в световые сигналы и обратно. Она разрывает контуры, замкнутые на землю и ограничивает напряжение.
  • Один или несколько усилителей, чтобы масштабировать (и линеаризовать) сигнал, согласовать импедансы, уровень нуля и потенциалы заземления.
  • Один или несколько фильтров для управления спектральными характеристиками
  • Источники возбуждения, если они необходимы.

Современные методы интеграции полупроводниковых приборов делают возможным производство компактных модулей обработки сигнала, которые устанавливаются на системную плату и позволяют подключиться кабелем к плате сбора данных. Информация предоставлена: Dataforth.

Конструкция

“Сегодня”, — говорит Падхе, — приборы обработки данных могут быть как отдельным устройством, так и составляющей частью прибора сбора данных. В зависимости от приложения предпочтительна либо та, либо другая конструкция. Предварительное устройство обработки сигнала с последующим мультиплексированием сотни сигналов в одно устройство сбора данных может сэкономить вам огромные средства, но ограничит скорость работы приложения по сравнению с многоканальной системой сбора данных».

«Нам удобно, — рассказывает Нельсон, -с помощью карты PCI получить доступ к сети Profibus, а, следовательно, и к любой подсистеме ввода/вывода».

«Для защиты многие системы с промышленными ПК располагаются в корпусе NEMA или аналогичном, — говорит Смит из Dataforth. -Устройства обработки сигналов монтируются на контактных рельсах DIN в эти корпуса».

Монтировка на контактных рельсах по стандарту DIN сначала появилась в Европе, но быстро завоевала популярность и в США. Рельсы можно разместить как на плоских панелях, так и на стенах. Корпус модулей сделан из высокотемпературного пластика и имеет специальный выступ для крепления на рельсе. Провода от датчиков и от компьютерной платы ввода/вывода подключаются напрямую к модулю. «Прокладка проводов — это, наверное, самый сложный этап в установке рельса», — утверждает Смит.

Также часто встречается форм-фактор приборов обработки сигнала, который Смит назвал «съемным для панелей» модулем. Он представляет собой жесткий пластиковый блок 2,5х2,5 сантиметра и толщиной 1,3 сантиметра. На нижней поверхности расположены контакты, соответствующие интерфейсным разъемам платы. Обычно у них 2, 4, 8 или 16 каналов. Печатные проводники на плате соединяют модуль с разъемом. Для сбора данных необходимо подключить кабель к разъемам панели и платы сбора данных, которая устанавливается в ПК.

Еще один надежный форм-фактор приборов предназначен для шасси или крейтов. В шасси есть не только разъемы, связывающие сменные модули с компьютером, но и охлаждение и питание. Различные промышленные стандарты, например, VXI, CompactPCI, PXI расширяют возможности архитектуры шины ПК и позволяют добавлять различные модули приборов. Сокращение XI в стандарте означает, что он основан на одной из шин ПК, но обладает дополнительными возможностями, например, линиями триггеров, которые обеспечивают дополнительную функциональность измерительных систем. VXI, например, это расширенная версия шины VME, a PXI — шины PCI.

«Устройства обработки сигнал размещаются там одно за другим, — рассказывает Смит. -Если это не отдельный модуль, их можно назвать «слоями». Это печатные платы почти без лицевой панели, возможно с индикатором питания и несколькими контрольными разъемами».

Обычно у модулей обработки сигналов есть разъемы для заглушек на кабели, позволяющие не вынимать модуль из шасси.

«В настоящее время есть две разновидности PXI, — говорит Цимино из Keithley. — Также есть USB, FireWire и, теперь еще и LXI — расширение Ethernet для управления приборами и сбора данных. LXI отличается от Ethernet небольшим количеством дополнительных функций, предназначенных для тактирования и других функций, касающихся программирования устройств управления и тестирования».

Как ни удивительно старый стандарт КОП (Канал общего пользования, GPIB) до сих пор используется для связи до 90% продаваемых приборов. КОП, он же GPIB и IEEE-488, изначально был разработан в конце 1960-х фирмой Hewlett Packard и назывался HPIB. В 1975 году он был стандартизирован Институтом инженеров по электротехнике и электронике IEEE и стал международным.

«В области связи с приборами он преобладает, — утверждает Цимино, — но в управлении, насколько я знаю, он занимает не более 5 или 10%».

Делаем выбор

Выбор системы согласования сигналов для управляющей системы на базе ПК начинается с датчиков.

«Разработчик систем управления, — говорит Падхе из National Instruments, — должен знать, с какими типами сигналов ему придется работать до начала планирования системы. Получив первое представление о числе и типах аналоговых и цифровых каналов, он может выбрать устройства обработки сигналов, которые сделают процесс измерения простым и безопасным».

Для каждого датчика нужно свое устройство обработки сигнала, его характеристики определяются датчиком. Есть модули для термопар различных типов, датчиков нагрузки и любых других сенсоров в любом форм-факторе.

Форм-фактор может быть произвольным, но иногда выбор определенного типа очевиден. Если часть ваших приборов, взаимодействующих с платами ПК, расположена на DIN рельсе, имеет смысл расположить устройство обработки сигнала там же. При работе в сети Profibus, тип подключения прибора обработки сигнала также очевиден. Выбор форм-фактора в основном определяется способом передачи данных в плату ПК.

Мощное излучение Большого адронного коллайдера, который строит ЦЕРН на границе Франции и Швейцарии, поджарит любую электронику, недостаточно удаленную от пучка и выбор форм-факторов остается не большой. Разработчику управляющих систем в ЦЕРН, Алессандро Маси (Alessandro Masi) пришлось тянуть 800 метровые кабели к приборам обработки сигналов в шасси PXI.

Октава-ЭлектронДизайн

Программное обеспечение Signal+ предназначено для работы с оцифрованными выборками сигналов, поступающими в компьютер из приборов серий ЭКОФИЗИКА и ОКТАВА, П3-80, П3-81, ОКТАФОН-110 и др. В состав пакета Signal+ входит утилита Signal+Light, которая позволяет работать с файлами данных вышеуказанных приборов. Полная версия Signal+ позволяет работать также с результатами измерений, передаваемыми из приборов в компьютер в реальном времени в режиме телеметрии. Программа рассчитана на работу в операционной системе Windows 2000/ME/XP/Vista/7.

Программа Signal+ имеет четыре режима работы.
Данные – работа с телеметрией и файлами данных (в пакете Signal+Light присутствует только режим работы с файлами).
Сигнал – работа с оцифрованными временными формами сигналов.
Спектр – узкополосный анализ оцифрованных сигналов.
RT-60 – измерение времени реверберации.

Список честных брокеров бинарных опционов с открытием демо-счета:
  • Бинариум
    Бинариум

    1 место! Самый прибыльный брокер бинарных опционов за 2020 год!
    Идеально подходит для новичков — предоставляется бесплатное обучение и демо-счет (в любой валюте).
    Зарегистрируйтесь по этой ссылке и получите бонус на счет:

Добавить комментарий