Poˇ cítaˇ cové systémy ˇ Císlicové mˇ ericí a ˇ rídicí systémy
ˇ Císlicové mˇ ericí systémy
Sestava pˇ rístroj˚ u a zaˇ rízení umožˇ nující komplexní ˇ rešení mˇ eˇ ricí úlohy a její automatické provedení. laboratorní lokální
× ×
pr˚ umyslové rozsáhlé
Topologická struktura mˇ eˇ ricích systém˚ u ➢ liniová – IEEE488,HPIB,GPIB ➢ hvˇ ezdicová – pˇ ripojení funkˇ cních jednotek sériovými linkami k samostatným sériovým port˚ um PC
➢ kruhová (fyzická) – propojení akˇ cních ˇ clen˚ u a senzor˚ u sˇ rídící jednotkou
➢ stromová struktura – rozsáhlé pr˚ umyslové systémy s distribuovanou inteligencí
ˇ Císlicové mˇ ericí systémy
Rozdˇ elení mˇ eˇ ricích systému ➢ Mˇ eˇ ricí systémy složené z autonomních pˇ rístroj˚ u na bázi ➭ sbˇ ernice IEEE 488 – paralelní ➭ sbˇ ernice RS-232 – seriová; levnˇ ejší pro ménˇ e nároˇ cné aplikace Odlišost obou ˇ rešení je v topologii.
➢ Centralizované mˇ eˇ ricí systémy se zásuvnými moduly ➭ zásuvné mˇ eˇ ricí karty do PC – na sbˇ ernici ISA, PCI ➭ mˇ eˇ ricí systémy s vniˇ rní sbˇ ernicí VME – centralizované ˇ rešení
➭ mˇ eˇ ricí systémy se sbˇ ernicí VXI ➭ mˇ eˇ ricí systémy s nenormalizovanou vnitˇ rní sbˇ ernicí – centralizované ˇ rešení s firemní sbˇ ernicí
ˇ Císlicové mˇ ericí systémy
Faktory ovlivˇ nující výbˇ er ➢ Poˇ cet mˇ eˇ ricích míst ➢ Rychlost zmˇ en mˇ eˇ rené veliˇ ciny, požadovaná pˇ resnost mˇ eˇ rení ➢ Vzdálenost mˇ eˇ ricích míst od ˇ rídícího poˇ cítaˇ ce, jejich rozmístˇ ení
➢ Vnˇ ejší vlivy (rušení, teplota, vlhkost, prašnost) ➢ Rozšiˇrování, univerzálnost, rekonfigurace – je dobré mít na pamˇ eti dlouhodobˇ ejší cíle
➢ Cena systému
ˇ Císlicové mˇ ericí systémy
Mˇ eˇ ricí systémy se sbˇ ernicí IEEE 488 ➢ použití v laboratoˇrích a zkušebnách ➢ pˇrevážnˇ e autonomní mˇ eˇ ricí pˇ rístroje, široká nabídka pˇ rístroj˚ u
➢ paralelní datová sbˇ ernice 8 bit˚ u, rychlost pˇ renosu max. 1 MB/s
➢ délka sbˇ ernice do 20 m, max. poˇ cet funkˇ cních jednotek 15 ➢ využití i pro pˇripojení mˇ eˇ ricích systém˚ u se zásuvnými moduly k ˇ rídícímu poˇ cítaˇ ci (VXI, nestandardní sbˇ ernice)
ˇ Císlicové mˇ ericí systémy
Mˇ eˇ ricí systémy využívající sériové linky RS 232 ➢ možno vytvoˇrit pouze nejjednodušší mˇ eˇ ricí systémy ➢ každý pˇrístroj pˇripojen na samostatné sériové rozhraní PC ➢ rychlost obvykle max. 19200 Baud˚ u ➢ vzdálenost propojení max. 1200 m ➢ rychlost pˇrenosu × vzdálenost propojení ⇒ max. 106 Mbit/s ➢ jednoduchost, možnost pˇrenosu na vˇ etší vzdálenost, dostupnost × rychlost
➢ využití i pro pˇripojení jednoduchých mˇ eˇ ricích systém˚ u se zásuvnými moduly k ˇ rídícímu poˇ cítaˇ ci
ˇ Císlicové mˇ ericí systémy
Mˇ eˇ ricí systémy na bázi mˇ eˇ rících karet do PC ➢ laboratorní i pr˚ umyslové použití (dle použitého PC a pˇ ríslušenství)
➢ centralizované mˇ eˇ ricí systémy, široký rozsah nabízených desek
➢ poˇ cet desek omezen poˇ ctem slot˚ u v PC ➢ rychlost vzorkování pro desky ➭ bez interní pamˇ eti max. 250 kSa/s na kanál pro sbˇ ernici ISA
➭ bez interní pamˇ eti max. 1 MSa/s na kanál pro sbˇ ernici EISA ➭ s interní pamˇ etí max. 100 MSa/s na kanál
ˇ Císlicové mˇ ericí systémy
Mˇ eˇ ricí systémy se sbˇ ernicí VME ➢ pr˚ umyslové modulární systémy ➢ komunikaˇ cní moduly - tvorba distribuovaných systém˚ u (rozhraní RS-485)
➢ ˇrídící poˇ cítaˇ c obvykle na bázi procesor˚ u Motorola, použití RTOS, multiprocesorová architektura, paralelní ˇ rešení úloh
➢ vysoká spolehlivost, vyšší cena ➢ využití v tˇ ežkých pr˚ umyslových podmínkách (rychlá reakce, vysoká spolehlivost - napˇ r. ˇ rízení pohon˚ u, ...)
➢ rychlost vzorkování ➭ bez interní pamˇ eti max. 1 MSa/s na kanál ➭ s interní pamˇ etí max. 100 MSa/s na kanál
ˇ Císlicové mˇ ericí systémy
Mˇ eˇ ricí systémy se sbˇ ernicí VXI Spojují výhody výkonných systém˚ u se sbˇ ernicí VME (rychlost, spolehlivost) a autonomních pˇ rístroj˚ u se sbˇ ernicí IEEE 488 (pˇ resnost).
➢ pro nejnároˇ cnˇ ejší aplikace - rychlost, pˇ resnost ➢ špiˇ ckové parametry jednotlivých modul˚ u i celého systému ➢ aplikace v oblastech mˇ eˇ rení dynamických veliˇ cin pˇ ri velkém poˇ ctu mˇ eˇ ricích míst (napˇ r. monitorování jaderných reaktor˚ u, letecký pr˚ umysl, ...)
➢ rychlost pˇrenosu ➭ pro ˇrídící poˇ cítaˇ c ve slotu 0 = rychlost VME (od 40 MB/s) ➭ pro externí ˇrídící poˇ cítaˇ c s rozhraním MXI max. 20 MB/s ➭ pro externí ˇrídící poˇ cítaˇ c s rozhraním IEEE 488 max. 1 MB/s
ˇ ˇ Císlicové rídicí systémy
PLC – programovatelný logický automat ➢ p˚ uvodnˇ e mˇ ely nahradit reléové obvody, postupnˇ e byly pˇ ridávány další funkce (analogové vstupy/výstupy, komunikaˇ cní moduly, distribuované vstupy/výstupy . . . )
➢ odolné proti nepˇríznivým vliv˚ um prostˇ redí (otˇ resy, teplota, prach, elektrické a magnetické pole . . . )
➢ jsou vybaveny vstupy a výstupy s napˇ et’ovými/proudovými úrovnˇ emi standardnˇ e používanými v pr˚ umyslu (analogové: 0-10 V, 4-20 mA, digitální: 24 V, 220)
➢ zpravidla mohou být propojeny s dalšími PLC, ˇ ci IPC do složitˇ ejších struktur
ˇ ˇ Císlicové rídicí systémy
PLC – programovatelný logický automat ➢ 2 r˚ uzná provedení: kompaktní: PLC je jedna "krabiˇ cka", poˇ cet a typ vstup˚ u/výstup˚ u a výkon PLC je dán z výroby a nelze je mˇ enit modulární: PLC se skládá ze šasi se sbˇ ernicí do kterého se zasunou jednotlivé moduly (modul s procesorem, moduly s analogovými/digitálními vstupy/výstupy, modul pro ˇ rízení krokových motor˚ u ...)
➢ mají jen malou pamˇ et’ (desítky až stovky KB) - nemohou provádˇ et nároˇ cné operace
➢ nejsou vybaveny klávesnicí, obrazovkou, myší - velmi omezená komunikace s uživatelem
ˇ ˇ Císlicové rídicí systémy
Pr˚ umyslová PC (IPC) ➢ funkˇ cnˇ e shodné s klasickými PC ➢ odolné proti vliv˚ um prostˇ redí, robustní provedení, standardní rozmˇ ery, zvýšená spolehlivost
➢ používají se jako softPLC, operátorská stanovištˇ e (vizualizace), nebo jako meziˇ clánek mezi PLC a podnikovým informaˇ cním systémem
➢ hlavním d˚ uvodem proˇ c se PC používají i v oblasti ˇ rízení jsou jednoduchá a "standardizovaná" výmˇ ena dat mezi aplikacemi a s ostatními poˇ cítaˇ ci (napˇ r. DDE, SQL, NetDDE, OPC)
➢ rozšíˇrenost PC ⇒ všeobecnˇ e známé prostˇ redí ⇒ levný vývoj SW
ˇ ˇ Císlicové rídicí systémy
SoftPLC ➢ "emulátor" PLC na platformˇ e PC ➢ bˇ eží jako aplikace OS (zpravidla Windows NT/2000) ➢ nelze použít pro RT aplikace (nelze urˇ cit dobu odezvy)
Pr˚ umyslové poˇ cítaˇ ce ➢ modulární uspoˇrádání - procesor+pamˇ et’, vstupy, výstupy, disk . . .
➢ Real Time operaˇ cní systém (RTOS) ➢ zvládají nároˇ cnˇ ejší úkoly než PLC a zároveˇ n splˇ nují požadavky na RT ˇ rízení
➢ typickými pˇredstaviteli jsou výrobky firmy PEP Modular Computers a PC/104 systémy
