Структура аппаратных средств системы автоматизации эксперимента

Центральным элементом системы автоматизации служит вычислительный блок, который в зависимости от решаемой задачи может быть либо простейшей микроплатой, либо многопроцессорным комплексом с внешней памятью большого объема, базой данных и средствами сетевого взаимодействия.

Вычислительный блок решает две задачи:
Первая - это собственно программное управление на основе модели реального процесса.
Вторая - организация интерфейса с обслуживающим персоналом. Здесь визуализируется состояние объекта управления путем вывода его параметров и статистических данных, а также содержатся средства для ручного управления.

При автоматизации экспериментальных исследований зачастую необходимо анализировать большие объемы данных, что требует значительных вычислительных ресурсов. Поэтому для управления экспериментом и анализом его результатов используются различные вычислительные машины, зачастую на несколько порядков отличающиеся друг от друга по мощности.

Информация об объекте, как правило аналоговая, собирается датчиками. Некоторые из датчиков пассивны: управляющая система сама периодически их опрашивает. Другие датчики самостоятельно прерывают работу системы, передавая ей информацию.

Воздействие на регулируемый процесс осуществляется с помощью электрических или электромеханических исполнительных механизмов.

Между датчиками и исполнительными устройствами, с одной стороны, и устройствами цифровой обработки - с другой ставятся аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи. Кроме того, для управления исполнительными устройствами применяются программируемые логические контроллеры (ПЛК).

Пассивные датчики чаще всего - неотъемлемая часть экспериментальной установки (датчики температуры, давления, перемещения), на выходе которых присутствует

Представленная система разрабатывалась по заказу головного института Газпрома - Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Природных Газов и Газовых Технологий.

К системе предъявлялись следующие требования:

• количество каналов для сбора экспериментальных данных не менее 128
• частотный диапазон измерений - от 0,1 Гц до 1 ГГц
• разрешение по частоте сигнала - 1 МГц
• разрешение по фазе сигнала - 0,01 градуса фазы
• скорость съема информации - от 100 Ksample/s до 1 Gsample/s
• временной интервал и ширина разрешения импульса сигнала - 1 нс
• регулируемые напряжения питания устройств - 0 - 120 В, 0 - 30 A
• точность установки параметров устройства питания - не более 1 мс
• диапазон выходных сигналов с датчиков - 0-60 мВ, 0-1 В, 0-60 В;
• допустимые погрешности измерения выходных сигналов с датчиков - 0-60 мВ: 0,0001%, 0-1 В: 0,0001%, 0-60 В: 0,0001%

Основное требование к системе - она должна иметь возможность работы с различными типами экспериментальных установок, обеспечивая минимальное время адаптации системы к новой экспериментальной установке.