Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 41
Текст из файла (страница 41)
должен линейно зависеть от измеряемой величины; — выходной сигнал должен иметь достаточно высокий уровень; — сам датчик не должен искажать измеряемую величину; — датчик должен иметь низкое потребление мощности; — датчик должен быть нечувствителен к внешним воздействиям и помехам; — выходной сигнал датчика должен быть одним и тем же при фиксированном значении измеряемой величины и не зависеть от предыдущих измерений; соответственно, измеренное значение должно однозначно определяться по выходному сигналу датчика. — датчик должен иметь адекватное время установления для правильного воспроизводства переходных процессов.
8 главе были рассътотрены несколько примеров датчиков для аналоговых физи- ческих величин и для бинарных состояний. для качественной передачи сигналов по линиям связи необходимо согласование уРовпей сигналов и импедансов, чтобы исклточить нагрузочные эффекты и использо"олный измерительный диапазон соответствующих устройств. Вьши описаны важнейшие причины паводок и помех на электрических линиях связи: Резистивная связь ем костная связь в "дуктивная 1магнитная) связь.
Рас, "осмотрены основные способы подавления помех или уменьшения их влияния: кранирование и заземление; гальваническая развязка; применение витых проводов; Раздельная прокладка силовых и сигнальных кабелеи; сигнальное заземление. " "ередачи измерительной информации предпочтительнее использовать ток, "пена а"Ряжение, из-за чувствительности последнего к внешним помехам. Ток при- ченяет 'тяя. "ся в промышленных системах управления для передачи на большие расстоя' Во избежание многих проблем, связанных с электрическими наводками, все тяптя используются оптические сигналы. 178 Глава 4. Вход и выход физических и„ пвв, Исполнительные механизмы — зто устройства, механически воздейств физические процессы путем преобразования электрических сигналов в т Увэвсвь управляющее воздействие.
Аналогично датчикам, исполнительные механиэ„ Р~Уев, жны быть подобраны соответствуюшим образом для каждои задачи. Испо „ иэивс „' ные механизмы могут бвять бинарными, дискретными или аналоговыми; кои„ олив, тип для каждой задачи выбирается с учетом необходимой выходной мошност ихрпв! стив!, стродействия. В главе также рассмотрено злектромеханическое преобрв, вэввва энергии с помощью двигателей постоянного тока, асинхронных, синхронных схищ„ вых двигателей. Многие исполнительные механизмы сами по себе являются с ся сва мами управления, т. е.
включают в себя контуры регулирования своих паране, етрвв, основе управляющего сигнала от внеспней системы управления; некоторые се ханизмы, изменяющие скорость и позиционирование, включают в себя и злеч, управления этими параметрами. В других случаях контур регулирования ивх быть реализован управляющим компьютером. Рекомендации по дальнейшему чтению Хороших книг, посвяшенных общим вопросам измерений и инструментальна техники, совсем немало. [!)оеЬе!]п, 1990] представляет собой выдающийся справ ник, содержащий детальное описание большинства типов датчиков. Р!еобходииювс метить также [А!!оса/51цагц 1984] и [Вагпеу, 1988].
Прекрасным учебником по применению датчиков и исполнительных мехавиэхп в компьютерных системах управления является [с[е 5!!ча, 1989]. В книге [Реквв 1990] описаны некоторые вводные упражнения по интерфейсу с компьютерами пи держится прекрасный перечень литературы по предмету. [Яагйепс/5!юепэа[сес, 1з1! давно стала классическим трудом по программным и аппаратным интерфейсвявв персональных компьютеров и может быть рекомендована всем, кто использует хв" пьютер не только как универсальный игральный автомат, усовершенствованнусв г' шущую машинку или средство для блуждания в Интернете.
Измерение сил описано в [! !огсоп, 1989], а датчики, работающие по принпип!' вв риолиса, в книге [ эгойс!!в/ТзсЬаЬо[с], 1990], В [Реззеп, 1989] дан хороший обзор эзв трических и пневматических бинарных датчиков, исполнительных механиэяп' апввс схем; этот учебник содерлсит также несколько полезных ссылок на работы в да" области. Фотоэлектрические датчики подробно рассмотрены в [)цс]з, 1988].
(Вп Исполнительные механизмы сами по себе представляют целую науку 8ега!ст/К!пйз[еу/Пшапз, 1990] является стандартной книгой по электрически шинам, В [ЕеопЬагс[, 1985] дается более углубленный материал по управленихэ сисс' икая" мами злектропривода, а [Кеп]о/Бпйаэгага, 1994] является основным источник шаговым двигателям. Как совремешюе и глубокое руководство по силовой э алекс!с кпв" нике и ее применению для управления двигателями можно рекомендовать [МоЬап/ 1пс[е!апс[/КоЪЬ!пз, 1995]. "е Операционные усилители являются настолько важными элементами цепей!, равления, что существует огромное количество специальной литературы и теме. р р еме.
Среди других следует упомянуть книги [С!азЕогс], 1986], [Нп!ап!с 1986], [!гя~ исвв 1994] и [[опез, 1986]. Техника использования заземлений и зкранирования опя в [Могг!зоп, 1986] и [Осе, 1988]. [%'!!зоп/Наст[сев, 1989] дает обширный обзор пр пас пения оптоэлектроники.
Обработка сигналов дискретизация сигналов. Преобразование аналоговых и цифро- вых сигналов. Обработка измерительной информации ОбзоР рассмотрены методы генерации датчиками сигналов измеритель- 8 главе 4 были Р' пой информации и их р передачи в аналоговом виде по проводникакь Настояшая глава посвяшенатехнол г о ии ввода собранных данных в управляющий компьютер и их обработке. Различные к н яе компоненты входного и выходного интерфейсов компьютера рассматриваются ар' д в разделе 5.1. Ключевым вопросом этои главы является оцифровка (дискретизация, к вантовапие) сигналов, т. е.
представление аналоговых сигналов, которые как таковые не могут быть обработаны компьютером, в виде последовательности значений в дискретные моменты времени. Обсуждаются применяемые для этого устройства — схемы выборки и хранения и мультиплексоры. Преобразование аналоговых сигналов в цифровые (АЦ-преобразование) и цифровых сигналов в аналоговые (ЦА-преобразование) — основная задача интерфейса компьютера с датчиками и исполнительными механизмами. Это тема раздела 5.2. Прежде чем оцифровывать аналоговый сигнал, необходимо убедиться, что он содержит только частоты, непосредственно относящиеся к измерению, и что все посторонние или неяселательные частотные составляющие, например высокочастотные шумьь исключены или подавлены.
для этой цели используются аналоговые фильтРьь Рассмотренные в разделе 5.3. Для извлечения из сигнала полезной информации после Ац-преобразования исповьзуются цифровые фильтры (раздел 5.4). С помощью цифровой фильтрации мож"'Уменьшить посторонние составляющие входного сигнала. Чтобы обеспечить каче- и правильность измерительной информации, после АЦ-преобразования необ """димо провести ряд предварительных проверок. Наиболее важные из них обсуж ° *даются В разделе 5 5 5.1. ' ' ЙискРетизация аналоговых сигналов 5.1,1 Ввод аналоговых сигналов в компьютер Ф н пока Упкцнональные компоненты входного и выходного интерфейсов компьютера званы на рис. 5.1. Сиг и"нал, выработанный датчиком, должен быть отфилы рован от всех посторонних час Уст!, а'тот до того, как он будет обработан компьютером.
В частности, необходимо сигнал Ранить высокочастотный шум, который обычно наводится в кабеле при передаче 9, 'а Отфильтрованные измерительные сигналы собираются в мультиплексоре. Ройство, которое имеет несколько входов и один выход. Основное назначение в плексора — уменьшить общую стоимость системы за счет применения только 'Ульти 'аиог 'устройства обработки (в данном случае — управляющего компьютера), кото- Глава 5. Обработка сиг„ чвг 180 упраевяюи(ий компьютер проверка выходных сигналов пров»в»ка д ° сигналов прикладная обработала цифровая фильтрация выходяь»е данные входные данные ЦА- преобразовапив АЦ- преобразовали мульти- плексирование аналоговая фильтрация аналоговая фильтрация согласование сигналов согласование сигналов рос обычно существенно дороже мультиплексора для всех входных сигналов ПР Рвб разование аналогового сигнала в Пифровой происходит в аналого-цифровом „ Рыб разователе (АЦП).
Схема выборки и хранения запоминает мгновенные зна„ ев|ь входного сигнала в заранее установленные моменты времени и удерживает его кь стоянным на выходе в течение интервала дискретизации. Перед дальнейшей о( боткой в компьютере значение сигнала измерительной информации необходим ок, полнительно проверить, чтобы удостовериться в том, что оно приемлемо и и смысл в контексте физического процесса. Рис.
5.1. Схема ввода,'вывода в системе "процесс-управляющий компьютер" 5.1.2. Мультиплексоры ель»в В . огих случаях различные элементы системы должны совместно испол" », о многи у 1 з |'" вать не вторые О.рапиченнь|е р"урсы, на ример входной порт компьютера "„ длинный сигнальный кабель, по которому передается информация от несколь"' датчиков. ультиплексиро М ° е ование (ти1г»р1ехтпд) позволяет компьютеру в любой" а необхо имо говоР» мент времени выбирать, сигнал какого датчика необходимо считать, Иначе гов мультиплексор (»пиИр(ехег) можно рассматривать как пеРеключатель (коммутвтв» изация аналоговых сигналов 181 51 Д- ии компьютер в каждый момент времени только с одним датчиком соединяю сое Мультиплексирование применяется не только в области измерений, но и (Р ' ' |тя и в другом смысле, валсную роль в технике связи (раздел 9.4 2) „„Рвет, хотя выходные Тф" овые апные ряс, 5,2, Мультиплексирование и АЦ-преобразование измерительной информации Мультиплексор может быть либо электромеханическим, либо электронным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
