Структурные схемы автоматизированных измерительных сис-тем.

Структуры измерительных систем можно классифицировать по различным признакам. Наиболее часто в качестве признака классификации выбирают способ обмена сигналами взаимодействия, т. е. сигналами, которые обеспечивают согласованное преобразование информации всеми функциональными узлами системы.

Структура измерительных систем зависит также от принятого в системе способа управления – децентрализованного или централизованного. В первом, случае состав и режим работы функциональных узлов постоянны, система проста, компактна и дешева, однако ее возможности ограниченны. Во втором случае система содержит центральное устройство управления – контроллер, который задает режим работы функциональных узлов, изменяет количество и. состав взаимодействующих узлов, а также связи между ними, т.е. гибко изменяет функциональные возможности системы.

Структуры децентрализованных систем не отличаются многообразием. На рис. 7 показана одна из них с цепочечным соединением функциональных узлов. Все сигналы передаются по индивидуальным для каждого узла шинам, а сами функциональные узлы ФУ выполняют заранее заданную операцию над информационным сигналом. Примером системы с цепочечной структурой могут служить системы централизованного контроля параметров технологических процессов.

Рис. 7. Цепочечная структура измерительной системы

Такие системы обычно содержат ряд первичных измерительных преобразователей, циклический коммутатор, посредством которого периодически каждый преобразователь подключается к системе, ряд последовательно включенных групповых нормирующих преобразователей, предназначенных для фильтрации, масштабного преобразования и линеаризации выходных сигналов первичных преобразователей, специализированное устройство обработки информации и регистратор.

Структуры систем с централизованным управлением разнообразнее. К ним относятся радиальная, магистральная, радиально-цепочечная и радиально-магистральная структуры.

Радиальная структура системы показана на рис. 8.

Рис. 8. Радиальная структура измерительной системы

Обмен сигналами взаимодействия между функциональными узлами происходит через контроллер, что позволяет программировать работу узлов путем подачи программных сигналов от него, изменять порядок обработки информации и т. д. В данной структуре каждый функциональный узел подключается к контроллеру посредством индивидуальных шин. Однако наращивать число узлов в таких структурах трудно из-за усложнения контроллера.

Магистральная структура показана на рис. 9. Особенность данной структуры заключается в наличии общей для всех функциональных узлов шины (однопроводной или многопроводной), по которой передаются сигналы взаимодействия. Эта шина называется магистралью. Адресный сигнал показывает, к какому функциональному узлу относится информация, находящаяся на других проводах магистрали. Магистральная структура легко позволяет наращивать число узлов в системе и применяется для решения задач автоматизации различных экспериментальных исследований.

Рис. 9. Магистральная структура измерительной системы

Радиально-цепочечная и радиально-магистральная структуры представляют собой комбинации рассмотренных выше структур.

Обобщенная структура измерительной системы показана на рис. 10.

Рис. 10. Обобщенная структура измерительной системы

Информация от объекта исследования поступает на определенное множество первичных измерительных преобразователей ИП, преобразуется в электрическую форму и передается на средства измерений и преобразования информации СИПИ, в которых выходные сигналы первичных преобразователей наиболее часто подвергаются следующим операциям: фильтрации, масштабированию, линеаризации, аналого-цифровому преобразованию.

Затем сигналы в цифровой форме могут передаваться на цифровые средства обработки и хранения информации СОХИ для обработки по определенным программам или накопления, а также на средства отображения информации СОИ, индикации и регистрации. Устройство формирования управляющих воздействий посредством заданного множества исполнительных устройств ИУ воздействует на объект исследования для регулирования, тестирования и т. п.

В качестве средств измерений и преобразования информации в измерительной системе применяются различные устройства: от специализированных вычислительных устройств и микропроцессоров до универсальных ЭВМ. В последнем случае на ЭВМ возлагаются и функции устройства управления.

Первичные измерительные преобразователи и исполнительные устройства в состав системы не входят, выбор их типов и размещение на объекте производятся специалистами – разработчиками объекта исследования. Современные сложные измерительные системы часто рассматривают как композицию трех комплексов: информационного, вычислительного и измерительного.

Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) содержат две части: устройство связи с объектом УСО и вычислительную часть. Последняя в ИВК образуется свободно программируемой ЭВМ с развитым программно-математическим обеспечением. Вычислительная машина управляет в ИЦКвсеми процессами сбора и обработки информации.

Структура ИВК может иметь один или два уровня. Одноуровневая структура содержит одну магистраль – магистраль ЭВМ, к которой подключены все устройства комплекса. Двухуровневая структура показана на рис. 11 и содержит две магистрали – приборов и ЭВМ. Сигналы взаимодействия между магистралями передаются через системный контроллер – транслятор Тр.

Вывод: в зависимости от назначения различают следующие измерительные системы: сбора измерительной информации; автоматического контроля; технического диагностирования; телеизмерительные. Одновременно с массовым внедрением выявились основные недостатки, присущие измерительным системам, разрабатываемым для конкретных образцов ВВТ. Поэтому для построения автоматизированных измерительных систем стал использоваться наиболее рациональный принцип – принцип агрегатирования. Его сущность заключается в том, что система выполняется как агрегат, состоящий из независимых функциональных блоков-модулей.

Рис. 11. Двухуровневая структура измерительной системы

Структура измерительных систем зависит от принятого в системе способа управления – децентрализованного или централизованного. По этому признаку различают: цепочечную, радиальную и магистральную структуры измерительных систем. Также была рассмотрена конструкция, обобщённая структурная схема и принцип действия измерительной системы.