4.1. Компоненты интерфейса между процессом и управляющим компьютером

общая структура ввода/вывода между процессом и управляющим компьютеро, показана на рис. 4.1. Хотя на практике используются разнообразные датчики, испо,-нительные механизмы и согласующие устройства, основная структура инте всегда одна и та же.

физический/ технический процесс

датчики

исполнительные механизмы

согласование

входных

сигналов

согласование

выходных

сигналов

Глава 4

оператор

входной

интерфейс

компьютера

выходной

интерфейс

компьютера

управляющий компьютер

Глава 5

Рис. 4.1. Общая структура ввода/вывода .между нроцессо.м и управляющи.м ко.мпьютером

То, что эта структура выглядит очень просто, вовсе не означает, что ее можно.я; ко реализовать. Один из законов Мерфи гласит: "Если вам кажется, что все идетх рошо, скорее всего, вы чего-то не заметили".

те.ч

CTBI

эле! Гта собс давЕ латч npoi poori

ан, ее;,

- ц н

- 01

4.1.2.

4.1.1. Датчики Ист

энергик

Для больншнства физических величин существует множество различных измый прс рительных технологий, характеризуемых зависимостью между вырабатываемой есть не сигналом и измеряемой величиной. Измерительное устройство или датчик {$еп$тыи эл состоит из двух частей - измерительной головки {sensor head) и преобразоватсчуть, чтс (transducer), как показано на рис. 4.2. Термин "датчик" иногда ошибочно унотрей-тенныес] ют вместо "измерительной головки"; в этой книге под датчиком всегда понимаеемперат полное устройство, включающее измерительную головку и преобразователь. тваупра

Результат измерения -- .это "реакция из.мерительной головки датчика", коюртдинам! на выходе преобразователя представляет собой электрическую величину, распправляк страняющуюся дальнге по проводнику. Следовательно, выходной сигнал изм! В сост

ервы.х, II

В соответствии с ГОСТ 16263-70 это устройство называется первичным измеритель*** преоб преобразователем Qmmary measuring transducer), его часть, на которую не1юсредствеино*зовател действует измеряемая величина, ~- чувствительньни элементом (detector), а все последуюмри.мер: составляющие измерительной цегги - и.эмерительным преобразователем (measuring trnV\e, Усшп сег). Ири.меиеиие термина "датчик" не рекомендуется, однако для нросготы и:можепия вйго интер нейшем будут использованы термины "датчик" и "измерительная головка". - Примеч. ре

ватель. В некоторых случаях усилитель и преобразователь конструктивно состав.л, одно целое. Таким образом, некоторые оконечные управляющие элементы моптп[». ставлять собой самостоятельную систему управления - выходной сигнал KOMiibioii-является опорным значением для оконечного управляющего элемента.

выходной

сигнал

компьютера

исполнительное устройство

преобразователь/ усилитель

силовой

преобразователь/

исполнительный

механизм

физическая величина

Рис. 4.3. Составные элементы исполнительного устройства

Требования к исполнительным устройствам - потребляемая мощность, разрп ющая способность, повторяемость результата, рабочий диапазон и т. д. - .могут; щественно различаться в зависимости от конкретного приложения. Для успешис: управления процессом правильно выбрать исполнительные устройства так жевй но, как и датчики.

Для перемещения клапанов часто применяется сжатый воздух. Если необход.р развивать значительные усилия, обычно используют гидропривод. Электрнческ сигнал компьютера должен быть преобразован в давление или расход воздуха л: масла. Бинарное управление обеспечивается .электромеханическими реле или зла: ронными переключателями.

4.1.3. Полоса пропускания и шум

Два важных фактора - ширина полосы пропускания и уровень нгума - опреде: ют способ передачи сигналов между компьютером и физическим процессом.

Полоса пропускания (bandwidth) является важным параметром для многих нических приложений - передача данных, системные нп-шы, управление с обратл связью, - однако в разных случаях термин имеет различные значения. В переда-информации и управлении с обратной связью полоса пропускания обозначает диЖ зон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика остаетс;; меньше заданного значения (обычно 0.707 от максимального). Для системных полоса пропускания является синонимом термина "пропускная способность" (р-дел 8.2.1). При обработке сигналов управления и мониторинга полоса пропуска определяется как диапазон рабочих частот датчика или исполнительного мехаН ма - только те физические величины, рабочие частоты которых лежат в полосеnf пускания, можно надлежащим образом измерить или изменить. Это означает, скорость реакции датчика достаточна для правильного отображения изменин!!! ходной физической величины, при этом сигнал не искажается из-за несоответст? динамики датчика и процесса. Аналогично, исполнительный механизм должен иМ-соответствуюи1ую полосу пропускания, чтобы реализовать нужное управля!0-воздействие. Чем ишре полоса нронускания, тем быстрее будет реакция датчика исиолните.чьного механизма. Последнее не всегда является по.чожительиым фа