- •Автоматизация измерений, контроля и испытаний
- •Введение. Основные определения и термины
- •1. Принципы построения измерительных систем
- •1.1. Ввод аналоговых сигналов в измерительных системах
- •1.1.1. Датчики измерительных систем и устройства согласования
- •1.1.2. Измерительные коммутаторы
- •1.1.3. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •1.2. Оценка системных параметров многоканальных измерительных систем
- •1.3. Каналы передачи данных (интерфейс)
- •1.4. Устройства и системы ввода/вывода фирмы National Instruments
- •1.4.1. Системы согласования сигналов scxi и scc
- •1.4.2. Многофункциональные платы и устройства для сбора данных
- •1.4.3. Модульные измерительные системы стандарта pxi
- •1.4.4. Система распределенного ввода/вывода и промышленного управления FieldPoint
- •1.4.5. Реконфигурируемая контрольно-измерительная система CompactRio
- •1.5. Система дистанционного измерения и сбора измерительно-диагностической информации
- •1.5.1. Общая структура системы
- •1.5.2. Измерительная часть автоматизированной системы дистанционных измерений
- •1.5.3. Алгоритмы работы автоматизированной системы дистанционных измерений
- •1.5.4. Разработка схем подключения средств измерения
- •2. Сигналы и методы их исследования
- •2.1. Общие характеристики электрических сигналов
- •2.2. Методы исследования прохождения сигналов
- •2.3. Динамические модели преобразователей сигналов
- •2.4. Механические, тепловые и электрические аналогии
- •2.4.1. Механические элементы
- •2.4.2. Тепловые элементы
- •2.4.3. Электрические элементы
- •2.5. Фильтры
- •2.5.1. Фильтры нижних частот
- •2.5.2. Фильтры верхних частот
- •2.5.3. Полосовые фильтры
- •2.5.4. Полосно-подавляющие фильтры
- •3. Аналоговая обработка сигналов
- •3.1. Операционные усилители. Основные свойства
- •3.2. Параметры и характеристики оу
- •3.3. Обратная связь в усилителях
- •3.4. Влияние ос на параметры усилителей
- •3.5. Применение операционных усилителей
- •3.5.1. Инвертирующий усилитель
- •3.5.2. Неинвертирующий усилитель
- •3.5.3. Суммирующий усилитель
- •3.5.4. Дифференциальный усилитель
- •3.5.5. Измерительный усилитель
- •3.5.6. Интеграторы
- •3.5.7. Дифференциаторы
- •3.5.8. Нелинейные преобразователи на оу
- •3.6. Активные фильтры
- •4. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи
- •4.1. Электронные ключи и коммутаторы
- •4.2. Цифро-аналоговые преобразователи
- •4.2.1. Общие положения
- •4.2.2. Цап с суммированием токов
- •4.2.3. Цап с внутренними источниками тока
- •4.2.4. Сегментированные цап
- •4.4.5. Цифровые потенциометры
- •4.2.6. Цап прямого цифрового синтеза
- •4.2.7. Параметры цап
- •4.3. Аналого-цифровые преобразователи
- •4.3.1. Общие положения
- •4.3.3. Ацп последовательного приближения
- •4.3.4. Последовательно-параллельные ацп конвейерного типа
- •4.3.5. Сигма-дельта ацп
- •5. Цифровая обработка сигналов
- •5.1. Общая характеристика цифровых сигналов и цифровых микросхем
- •5.2. Основы алгебры логики
- •5.3. Логические элементы
- •5.3.1. Типы логических элементов
- •5.3.2. Параметры логических элементов
- •5.4. Построение комбинационной логической схемы по заданной функции. Минимизация логических функций
- •5.5. Типы выходных каскадов цифровых элементов
- •5.6. Сложные логические элементы
- •6. Функциональные устройства на цифровых микросхемах
- •6.1. Системы счисления
- •6.2. Дешифраторы и шифраторы
- •6.3. Мультиплексоры и демультиплексоры
- •6.4. Компараторы кодов
- •6.5. Сумматоры
- •6.6. Триггеры
- •6.7. Регистры
- •6.8. Счетчики импульсов
- •6.9. Автоматизированные измерительные системы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
1.4.3. Модульные измерительные системы стандарта pxi
Открытый промышленный стандарт PXI (PCI Extension for Instrumentation) был введен в 1997 г. альянсом PXISA, состоящим из 68 фирм. PXI-система представляет собой модульную конструкцию, построенную на основе высокоскоростной шины PCI с пропускной способностью 132 Мб/с. На одном шасси PXI может быть установлено до 17 измерительных модулей с возможностью высокоточной синхронизации работы модулей по дополнительным встроенным линиям шины. Количество разнообразных модулей, выпускаемых различными фирмами, насчитывает свыше 1100 наименований. Это позволяет строить высокопроизводительные измерительные системы практически любой сложности.
Управление модулями и измерительными процессами может осуществляться встроенным PXI-контроллером или с удаленного персонального компьютера, подключенного через скоростной последовательный интерфейс MXI-4 посредством коаксиального (до 10 м) или оптоволоконного (до 200 м) кабеля.
Встроенный контроллер с предустановленной ОС Windows обеспечивает более надежную работу PXI-системы. Для решения задач регулирования и управления, а также высокоточной выработки управляющих сигналов в гарантированное время используют PXI-системы с встроенным PXI RT контроллером жесткого реального времени. Программное обеспечение для разработки приложений реального времени поддерживается LabVIEW и модулем LabVIEW RT.
При решении задач ПИД-регулирования системы реального времени на платформе PXI обеспечивают высокую частоту цикла управления от 6 кГц до 43 кГц, что позволяет создавать высокоскоростные системы управления приводами в робототехнике и различными исполнительными механизмами, системы группового и многоконтурного ПИД-регулирования и т. д.
Модульное измерительное оборудование NI позволяет выполнять с высокой точностью измерения сигналов с частотами до 2,7 ГГц. Для высокоточного 24-битного преобразования используются дельта-сигма АЦП. Семейство модульных приборов NI содержит:
высокоточные осциллографы (сигналы до 200 МГц с разрешением до 24 бит);
генераторы сигналов (до 200 МГц с разрешением до 16 бит);
цифровые генераторы/анализаторы (до 400 Мбит/с);
цифровые мультиметры (до 7 знаков);
генераторы и анализаторы высокочастотных сигналов (до 2,7 ГГц);
анализаторы динамических сигналов (до 200 кГц с разрешением до 24 бит);
коммутаторы (мультиплексоры, матричные и универсальные модули реле).
1.4.4. Система распределенного ввода/вывода и промышленного управления FieldPoint
В иерархии уровней (полевой, контроллерный, SCADA уровни) автоматизированных систем управления устройства распределенного ввода-вывода FieldPoint функционально заполняют полевой и контроллерный уровни. Данные с платформы FieldPoint передаются на SCADA-уровень (уровень представления данных). NI выпускает две линейки подобных устройств: Compact FieldPoint и FieldPoint. Для связи имеются интерфейсы следующих типов: Ethernet, CAN, RS-232/RS-485, FOUNDATION Fieldbus.
Compact FieldPoint включает программируемый логический контроллер и модули аналогового и цифрового ввода-вывода, работающие в режиме жесткого реального времени под управлением ОС LabVIEW RT. Конструкция представляет собой малогабаритную модульную систему, набираемую на монтажной панели, содержащей 4 или 8 слотов. Платформа Compact FieldPoint устойчива к вибрациям, большим перепадам температур, что позволяет располагать ее в непосредственной близи от объекта измерения и управления.
Платформа FieldPoint представляет собой малогабаритную модульную систему, набираемую на направляющих салазках (DIN-рельсах). Управление платформой осуществляется персональным компьютером через последовательный порт, Ethernet и CAN-интерфейсы.