4.1. Алгоритмы информационно-измерительной системы асу тп

В алгоритмическом обеспечении информационно-измерительных систем АСУ ТП рассмотрим наиболее характерные процедуры, связанные с первичной обработкой информации, которая поступает в систему.

4.1.1. Алгоритмы масштабирования

Для масштабирования сигнала с датчика, имеющего линейную шкалу, используется формула:

Р [i] = Р _min + (N [i] – N _min) ( Р _max - Р _min) / ( N _max – N _min) (4-1)

где Р [i] – текущее значение измеряемой переменной;

Р _min,Р _max – минимальное, максимальное значения шкалы датчика, соответственно;

N _min, N _max - минимальное, максимальное значения выходного сигнала аналого-цифрового преобразователя (АЦП);

N [i] – значение выходного сигнала АЦП, соответствующего измеренному параметру.

В случае использования датчика с нелинейной (квадратичной) шкалой, для масштабирования используется формула:

____________________________________________

Р [i] = √ Р² _min + (N[i] – N _min) (Р² _max - Р ²_min) / (N _max – N _min) (4-2)

где Р [i] – текущее значение измеряемой переменной;

Р _min, Р _max – минимальное, максимальное значения шкалы датчика, соответственно;

N _min, N _max - минимальное, максимальное значения выходного сигнала АЦП;

N [i] – значение выходного сигнала АЦП, соответствующего измеренному параметру.

4.1.2. Алгоритмы фильтрации

Фильтр - это устройство, осуществляющее определенное преобразование входного сигнала в частотной или временной областях. Операция преобразования сигнала, выполняемая фильтром, называется фильтрацией. В зависимости от вида входного сигнала различают фильтры на непрерывные и дискретные. В зависимости от выполняемого преобразования фильтры могут быть линейными и нелинейными. В информационно-измерительной системе АСУ ТП аналоговые сигналы, поступающие с датчиков, проходят преобразования в цифровых фильтрах с целью выделения полезного сигнала на фоне помех. Процедура фильтрации или сглаживания дает новые значения информационных сигналов, квантованных по времени. Для фильтрации сигнала с датчиков чаще используется фильтр экспоненциального сглаживания, который реализуется следующим уравнением:

П^ф [i] = Kф * П [i] + (1 – Kф) * П^ф [i -1] ), (4-3)

где П^ф [i] – выделенное фильтрацией значение технологического параметра на

текущем шаге измерения;

П [i] – измеренное значение параметра на текущем шаге измерения;

П^ф [i -1] - выделенное фильтрацией значение технологического параметра на

предыдущем шаге измерения переменной;

Kф - коэффициент сглаживания (постоянная фильтра).

Коэффициент Kф может изменяться в пределах от нуля до единицы. Значение данного коэффициента подбирается для каждого измеряемого в системе управления параметра индивидуально. Изменение коэффициента меняет свойство фильтрованной информации. Уменьшение коэффициента приводит к понижению чувствительности фильтра к мгновенным текущим измеренным значениям параметров и, наоборот, его увеличение приведет к уменьшению влияния предыдущих значений измеренных переменных на текущее фильтрованное значение переменной, т.е. фильтрованное значение переменной будет определяться в большей степени динамикой изменения текущих измерений для каждой переменной.