1.1.2. Простейшая система
Изображенная на рис. 1.1 система в зависимости от ее назначения и программного обеспечения может быть системой сбора данных, системой диспетчерского или автоматического управления, системой контроля, испытаний, диагностики и т.д. Это простейший вариант автоматизированной системы, построенной на основе одного компьютера, устройств ввода-вывода, датчиков и исполнительных устройств (актуаторов).
На рис. 1.1 датчики подсоединены к одному многоканальному измерительному преобразователю. Однако различные типы датчиков могут требовать различных типов преобразователей или работать вообще без них. Некоторые типы интеллектуальных датчиков имеют интерфейс RS-485 и могут подключаться непосредственно к компьютеру (контроллеру), как, например, датчики серии NL-1S фирмы НИЛ АП (www.RealLab.ru).
Системы мониторинга (наблюдения) за физическими процессами не содержат исполнительных устройств или используют электромагнитные (реже полупроводниковые) реле для коммутации измерительных цепей.
Обычный офисный компьютер в стандартной конфигурации имеет два порта USB, один СОМ-порт, один принтерный порт LPT и порт Ethernet, который появляется после установки в компьютер Ethernet-платы. Количество USB портов можно увеличить с помощью USB хабов, а количество СОМ-портов — с помощью преобразователя USB в СОМ. Промышленные компьютеры и контроллеры обычно имеют несколько портов RS-485, RS-422 и оптоволоконный порт. Для применения оптического канала с офисным компьютером к нему можно подключить оптоволоконный преобразователь интерфейса. Все перечисленные порты можно использовать для обмена информацией межу компьютером и внешними устройствами (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Для подключения устройств ввода-вывода могут быть использованы все порты компьютера
Для увеличения дальности передачи сигнала по линии связи до 1,2 км можно использовать преобразователи интерфейсов RS-232 в RS-485 или RS-422, а также интерфейс «токовая петля».
Внешние устройства, не имеющие гальванически изолированного порта, обычно подключают к компьютеру через изолирующие преобразователи интерфейсов, которые защищают компьютер от случайного попадания высокого напряжения в случае аварии или небрежного обращения. Примером изолирующего преобразователя для порта RS-232 может быть оптический изолятор 01-232-1000 с напряжением изоляции 1000 В.
Если к компьютеру необходимо подключить еще одно устройство, а свободных портов не осталось, то можно использовать разветвители интерфейсов. Распространены разветвители интерфейсов USB (их еще называют USB- хабами) и RS-232. Устройство, имеющее интерфейс RS-232, можно подключить к USB-порту компьютера, если использовать преобразователь USB в RS-232.
К компьютеру могут быть подключены не только специализированные модули ввода-вывода, но и многие измерительные приборы широкого применения. Например, вольтметр HP 34401А имеет интерфейс RS-232 и может быть подключен к компьютеру и программам, поддерживающим СОМ-технологию (например, MS Excel) с помощью СОМ-объекта.
Типовыми применениями описанной системы может быть домашняя автоматизация [15], испытательный стенд для тестирования серийной продукции [16], лабораторные работы в вузах, локальное управление технологическим процессом, контроль температуры в теплице или элеваторе.