73. Согласование и передача сигналов в асутп
Аналоговые сигналы, вырабатываемые измерительными устройствами, обычно необходимо, так или иначе, преобразовать прежде, чем ввести их в компьютер. Сигнал в виде напряжения должен быть усилен так, чтобы соответствовать диапазону напряжений интерфейса компьютера. Более того, иногда уровень напряжения датчика должен быть смещен, чтобы привести в соответствие минимальный уровень выхода датчика с минимальным напряжением интерфейса компьютера. Эта процедура называется согласованием сигнала.
При передаче аналоговых сигналов существуют специфические проблемы, обусловленные электрическими возмущениями. Сигнал, передаваемый от датчика по электрическому проводнику, может подвергнуться зашумлению под влиянием среды из-за нежелательных связей резистивного, индуктивного или емкостного характера. Этот шум может исказить исходный сигнал. Одно из возможных решений – преобразовать аналоговый измерительный сигнал в последовательность импульсов, частота или продолжительность (ширина) которых известным образом связана с уровнем исходного сигнала, а затем передавать этот преобразованный измерительный сигнал. Такой переход особенно полезен, когда внешний шум имеет ту же частоту, что и исходный сигнал. Последовательность импульсов может передаваться либо по электрическому, либо по волоконно-оптическому кабелю.
74. Выбор носителя сигнала в информационно-измерительных каналах асутп
Автоматические системы нижнего уровня называют системами реального времени, т.к. у них практически отсутствует временная задержка при выработке управляющих воздействий.
Системы реального времени включают комплекс программных и технических средств, необходимых для реализации функций управления технологическими процессами.
Жизненно важными для систем реального времени являются измерения и технология датчиков. Датчики должны точно отображать физические переменные технического процесса, как в стационарных, так и в переходных режимах работы. Сигналы, которые вырабатываются датчиками, должны быть согласованы как с устройствами измерения, так и с интерфейсом компьютера. В этом смысле очень важно предпринять защитные меры против влияния разнообразных электрических помех, искажающих первоначальный сигнал датчика. Вид носителя сигнала – ток, напряжение или свет – обычно выбирается в зависимости от характера помех.
Для того чтобы воздействовать на процесс, выходной сигнал компьютера необходимо преобразовать либо в механическое движение, либо в другой тип электрического сигнала. Такие задачи решают исполнительные устройства. Это также очень обширная область, в которой особое место занимают различные электроприводы – устройства для преобразования электрической энергии в механическую. Применяются также управляющие клапаны и бинарные (двухпозиционные) исполнительные устройства – для так называемого релейного управления по типу "включено/выключено".
Общая структура ввода/вывода между процессом и управляющим компьютером показана на рисунке. Хотя на практике используются разнообразные датчики, исполнительные механизмы и согласующие устройства, основная структура интерфейса всегда одна и та же.
Общая структура ввода/вывода между процессом и управляющим компьютером.