21. Сбор и обработка данных измерений

Сбор результатов измерений в современном представлении это процесс подготовки первичной измерительной информации с целью ее последующего ввода в центральную ЭВМ информационно-измерительной системы (ИИС) для дальнейшей обработки. Этот процесс включает не только промежуточное запоминание информации и ее передачу в пригодной для этого форме, но и предварительную (первичную) обработку данных. Обработка результатов измерений может выполняться как в аналоговой, так и в цифровой форме. Централизованная обработка выполняется общей цифровой ЭВМ. Но обработка может быть и децентрализованной, с первичной обработкой данных в местах получения и (или) сбора информации с использованием отдельных микроЭВМ, связанных с центральной ЭВМ. При этом микроЭВМ могут быть встроены и в отдельные средства измерений.

ИИС обычно являются частью (подсистемами) управляющих вычислительных систем, предназначенных для управления различными процессами и объектами, но могут функционировать и самостоятельно.

22. Основные принципы построения современных систем сбора данных определяет необходимость реализации ими следующих основных функций:

- опрос точек (объектов) измерений по заранее заданной программе или в зависимости oт определенных условий (оба подхода обычно сочетаются);

- подготовка первичных результатов измерений для их дальнейшего использования;

- контроль граничных значений измеряемых величин;

- сравнение измеренных значений между собой и (или) с установками (заданными значениями):

- отбор результатов измерений по определенным критериям (параметрам);

- протоколирование результатов измерений по определенным критериям (признакам);

- сжатие измерительных данных, в частности, их объединением по определенным признакам с передачей последних в виде соответствующих кодов;

- формирование аварийных сигналов;

- формирование сигналов для воздействия на объект управления (регулирования).

Блок-схема иерархии перечислен­ных функций и их взаимосвязей при­ведена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Блок – схема функции ИИС

Опрос каналов может быть цикли­ческим или по специальной про­грамме. Возможность фиксации вре­мени измерений обеспечивают циф­ровые часы (датчик времени). Сбор измерительных данных может про­исходить автоматически через опре­деляемые программой интервалы времени по запросу оператора либо с прерыванием нормальной работы и обращением к тому каналу, от которого поступил срочный запрос на обслуживание (например, аварийный, при выходе измеренных значе­ний за заданные границы). В послед­нем случае говорят о приоритетном обслуживании по специальной про­грамме. При проектировании систем сбора данных необходимо учи­тывать требуемое количество изме­рительных каналов, виды используе­мых датчиков и формы их сигналов, частоту опроса каналов, определяе­мую максимальной скоростью изме­нений измеряемых величин, коли­чество каналов и интервалов време­ни вывода данных и др.

Удобной с точки зрения конструирования таких систем является модульная система конструктивных элементов, блоков и их сочетаний.

В случае осуществления пред­варительной обработки данных при аналоговой форме пред­ставления сигналов критериями здесь могут служить сравнительные (по отношению к цифровой обработке) затраты вре­мени и средств с учетом требований задачи измерений (в том числе ско­рости ее решения), преимуществен­ное преобладание аналоговых сиг­налов (если таковое имеет место), необходимость выдачи измеритель­ных данных в аналоговой форме и конкретная реализация средства измерений. Для такой обработки ис­пользуют аналоговые решающие элементы и устройства и специали­зированные аналоговые процессоры. Границы между двумя последними видами средств весьма условны.

Аналоговые устройства обработ­ки данных могут быть механичес­кими, пневматическими, электро­механическими, электрическими или электронными.

Регулирование объекта (процес­са) невозможно без контроля и из­мерений его параметров и характе­ристик, что связано, в свою очередь, со сбором и обработкой результа­тов измерений. Обобщенная схема контура регулирования приведена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Обобщенная схема контура регули­рования объекта

В процессе регулирова­ния процесса текущее значение конт­ролируемого параметра x_I в виде сигнала x_v непрерывно сравнивается с заданным значением х_S в виде сигнала w. При их рассогласовании формируется сигнал y для воздейст­вия на исполнительное устройство.

Используемые в системах регу­лирования средства измерений в принципе ничем не отличаются от обычных. Однако некоторые из них формируют сигналы, предназначен­ные для воздействия на регуляторы. Существуют измерительные устрой­ства, непосредственно воздейст­вующие на регулятор, а ряд уст­ройств, именуемых контактными из­мерительными приборами (напри­мер, контактные термометры и ма­нометры), выдают дискретные сиг­налы для позиционного (точечного) регулирования (двух-, трех-, и т.д. многопозиционного регулиро­вания).