1.4.5. Реконфигурируемая контрольно-измерительная система CompactRio

Основными составными частями системы CompactRIO являются высокопроизводи­тельный контроллер реального времени и реконфигурируемая ПЛИС. Конструкция представляет собой малогабаритную модульную систему, набираемую в шасси из 4 или 8 слотов. ПЛИС содержит 1—3 млн логических вентилей и позволяет создавать систему высокоскоростной параллельной обработки данных. Программирование ПЛИС поддерживается модулем LabVIEW FPGA Module. Платформа CompactRIO устойчива к вибрациям и ударам (до 50g), большим перепадам температур (от –40 °С до +70 °С), поддерживает режим горячего резервирования. В состав функций, выполняемых платформой CompactRIO, входят ПИД-регуляторы, КИХ-фильтры, линейные интерполяторы, синтезаторы гармонических сигналов и т. д. Платформа позволяет реализовывать ПИД-регуляторы с частотой цикла до 150 кГц, что дает возможность группового и многоконтурного ПИД-регулирования сложными объектами. Модули ввода-вывода содержат от 4 до 8 аналоговых входов (для термопар, напряжений и токов) и до 32 цифровых и релейных линий. Для ввода сигналов термопар, акселерометров и микрофонов применяется высокоточный 24 битный дельта-сигма АЦП.

1.5. Система дистанционного измерения и сбора измерительно-диагности­ческой информации

В последние годы широкое развитие локальных и глобальных сетевых информационных и телекоммуникационных технологий привело к интенсивному развитию методов дистанционного и распределенного управления. Актуальными примерами могут служить удаленное управление научным экспериментом на уникальной физической установке коллективного пользования, дистанционный учебный эксперимент в многопользовательском режиме, управление интеллектуальным домом, удаленное ПИД-регулирование и т. д. Сеть в таких системах является составным элементом контура управления.

Дистанционные измерения могут быть также использованы для исследования и диагностики географически удаленных сложных технических и технологических установок в процессе их функционирования. Подобными распределенными и одновременно сложными техническими объектами, например, являются газо- нефтеперекачивающие станции, ком­прессорные установки и т. д.

1.5.1. Общая структура системы

Структура автоматизированной системы дистанционных измерений (АСДИ) представлена на рис. 1.25. Основными структурными компонентами данной системы являются:

газоперекачивающая установка;

датчики физических величин (давление, температура, расход);

промышленный контроллер измерения и сбора данных серии Compact Field Point (cFP);

измерительный персональный компьютер (ИПК) с программным обеспечением (ПО) управления измерительными процессами;

терминалы удаленных операторов, находящиеся как в локальной вычислительной сети (ЛВС), так и получающие доступ через сеть Интернет.

1.5.2. Измерительная часть автоматизированной системы дистанционных измерений

Основу измерительной части АСДИ составляет промышленный контроллер серии cFP фирмы National Instruments, осуществляющий измерение состояния газоперекачивающий агрегат ГПА, сбор и хранение измерительно-диагностической информации, а также управление измерительными процессами.

К основным преимуществам контроллеров серии cFP относятся:

высокая надежность работы и точность получаемых результатов;

возможность работы в круглосуточном режиме;

наличие памяти для хранения данных (результатов измерений);

наличие сетевых интерфейсов (Ethernet, RS-232);

возможность непосредственного подключения датчиков без необходимости использования дополнительного оборудования предварительной обработки сигналов.

Благодаря перечисленным преимуществам использование контроллеров серии cFP позволяет получить принципиальную возможность для осуществления дистанционного управления измерительными процессами через ЛВС, обращаясь непосредственно к контроллеру (отпадает необходимость использования ПК, выполняющего функции сервера), а также передачу результатов измерений удаленным операторам по ЛВС или сети Интернет.

Рис. 1.25. Структура автоматизированной системы дистанционных измерений

Конфигурирование контроллера, а также задание параметров измерительного процесса осуществляются посредством измерительного сервера на основе ПК, оснащенного специализированным программным обеспечением (ПО). Вследствие наличия в контроллере сетевого интерфейса Ethernet взаимодействие с ним измерительного сервера осуществляется по ЛВС, исключая необходимость расположения последнего в непосредственной близости от контроллера (в производственных условиях).

После выполнения процедур настроек и конфигурирования работа контроллера возможна как совместно с измерительным сервером, так и автономно. Помимо настроек и конфигурирования, сервер может использоваться для накопления и хранения получаемой измерительно-диагностической информации, а также решения задач, связанных с предоставлением удаленным операторам доступа к измерительно-диагностической информации. Требуемая функциональность измерительного сервера обеспечивается специально разработанным программным обеспечением.