Архитектура распределенной испытательной системы

При увеличении количества датчиков в системе, показанной на Рис. 2.1, растет число проводов, соединяющих датчики с устройством ввода.

Рис. 2.2. Для подключения устройства ввода вывода могут быть использованы все порты компьютера

В реальных системах число датчиков может достигать несколь­ких тысяч. Это приводит не только к росту стоимости кабельного оборудования, но и к проблемам, связанным с электромагнит­ными наводками на длинные провода с аналоговыми сигналами, когда датчики расположены на большом расстоянии от устройства ввода. Решить проблему позво­ляют распределенные системы ввода-вывода. Суть их заключается в том, что модули системы изготавливаются с небольшим количеством входов (обычно до 8-16), сами модули располагаются вблизи места установки датчиков, а увеличение общего количества датчиков (входов) или исполнительных устройств (выходов) достигается путем объединения модулей в промышленную сеть на основе двухпроводного интерфейса RS-485 (Рис. 2.3). Для подключения промышленной сети к компьютеру используют преобразователь между интерфейсами RS-232 и RS-485 (например, NL-232C [7]). Такие систе­мы называются распределенными (имеется в виду, что они распределены в пространстве) в отличие от сосредоточенных (т.е. расположенных в одном общем корпусе). Например, если в испытательный стенд входит камера тепла, камера хо­лода и вибростенд, то удобно использовать три устройства ввода, одно из которых расположено возле камеры тепла, второе - возле камеры холода и третье - возле вибростенда; при этом все три устройства соединяются с компьютером

всего двумя общими проводами, через интерфейс RS-485.

Распределенные системы имеют следующие преимущест­ва по сравнению с сосредоточенными:

· уменьшают длину проводов, по которым передаются аналоговые сигналы и общую длину проводов в системе, упрощают монтаж системы и улучшают ремонтопригод­ность;

· снижают цену и требования к качеству кабелей, по­скольку вместо аналоговых сигналов передаются цифро­вые;

· имеют повышенную помехоустойчивость;

· имеют повышенную надежность и живучесть;

· стоимость работ по установке, тестированию, вводу в эксплуатацию и сопровождению распределенной системы гораздо ниже, чем сосредоточенной;

· «распределенный интеллект» увеличивает быстродей­ствие системы;

· упрощается наращивание (развитие) системы.

В распределенной системе каждый модуль имеет индиви­дуальный адрес, по которому компьютер отличает один модуль от другого. Для того, чтобы получить данные из модуля, компьютер посылает в общую шину адрес моду­ля и команду запроса данных. Микропроцессор, входя­щий в состав каждого модуля, сверяет адрес на шине с его собственным адресом, записанным в ПЗУ модуля, и если ад­реса совпадают, исполняет следующую за адресом команду. Команда ввода позволяет считать данные с входов модуля, команда вывода позволяет вывести на выходы модуля необходимые сигналы.

Модули системы используют передачу символьных команд в ASCII кодах (например, команда чтения данных из модуля с адресом 14 имеет вид #14). Это позволяет посылать команды в модули, используя, например, программу Hyper Termi­nal, входящую в стандартную поставку MS Windows и использовать любой компьютер, способный посылать в порт вво­да-вывода команды в ASCII кодах. Однако для упрощения работы с модулями из-под Windows нами разработан ОРС сервер (п. 4).

Некоторые модули серии NL [7], входящие в состав распределенной системы, позволяют по команде из компьютера вы­полнять автономные операции регулирования. Для этого в них посылают команду старта процесса ПИД или релейного регулирования и ее параметры. Например, для ПИД-регулятора такими параметрами являются значение физической ве­личины, которую необходимо стабилизировать, а также величины пропорционального, интегрального и дифференци­ального коэффициентов регулятора. Наличие ПИД-регулятора в модулях распределенной системы позволяет осущест­вить локальное регулирование (например, поддержание стабильной температуры в камере холода), тем самым разгрузив общую шину и компьютер от выполнения низкоинтеллектуальной работы.

Дата добавления: 2013-12-13