Ввод и вывод аналоговых сигналов в АСУ ТП. Лекция 11

1. ЛЕКЦИЯ 11. Ввод и вывод аналоговых сигналов в АСУ ТП

• 1. Подсистема ввода аналоговых сигналов.
• 1.1 Обобщенная схема ввода аналоговых сигналов.
• 1.2 АЦП последовательного приближения (поразрядного
уравновешивания)
• 1.3 АЦП последовательного счета.
• 1.4 АЦП двойного интегрирования.
• 1.5 Параллельные АЦП.
• 2. Подсистема вывода аналоговых сигналов
• 2.1 ЦАП с весовой резисторной матрицей
• 2.2 Цап типа R-2R

2. СХЕМА ВВОДА АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ В ПЛК

3. АЦП поразрядного уравновешивания (последовательного приближения)

4.

5.

6. АЦП последовательного счета

7. АЦП ДВОЙНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ

8. ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ АЦП ДВОЙНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ

9. ФИЛЬТРАЦИЯ ПОМЕХ В АЦП ДВОЙНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ

10.

11. СРАВНЕНИЕ АЦП ПОРАЗРЯДНОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ И ДВОЙНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ

• АЦП поразрядного
уравновешивания:
• Более высокое
быстродействие
• Чувствителен к
высокочастотным помехам
• При отклонении
электрических параметров в
схеме ЦАП от номинала
возникает существенная
погрешность.
• Пример: К 572 ПВ 1А (число
разрядов n=12, tпр= 130 мкс)
• АЦП двойного
интегрирования:
• Более низкое быстродействие
• Сглаживает высокочастотные
помехи
• Мало чувствителен к
отклонению электрических
параметров (R, C) от
номинала.
• Пример: К 572 ПВ 2 (n=13
Время преобразования 100 мс)

12. Параллельные АЦП

13. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПОДСИСТЕМЫ ВЫВОДА АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ

14. СХЕМА ЦАП С ВЕСОВОЙ РЕЗИСТОРНОЙ МАТРИЦЕЙ

15. СХЕМА ЦАП ТИПА R – 2R

16. Пример модуля ввода аналоговых сигналов фирмы SIEMENS

Модуль SM 331. (существуют различные модификации)
Для подключения датчиков с унифицированными сигналами
напряжения и силы тока, термопар, датчиков сопротивления и
термометров сопротивления.
Разрешающая способность от 9 до 15 бит + знак (с различными
временами преобразования), конфигурируется.
• АЦП двойного интегрирования.
Выбор вида аналогового сигнала производится аппаратно
(выбирается соответствующая схема подключения).
Выбор предела измерения выполняется программным путем
Время преобразования до 100 мс (зависит от разрядности)
Погрешность преобразования до 1 %
Потребляемая мощность 1 Вт
Цена около 600 евро.

17. Модуль быстрого аналогового ввода-вывода SM 335

• 4 скоростных аналоговых входа (базовое время
преобразования на 4 канала не превышает 1 мс).
• • 4 скоростных аналоговых выхода (время преобразования
на канал не превышает 0.8 мс).
• АЦП последовательного приближения
• Разрешение 14 бит.
• Погрешность АЦП преобразования не более 0.25 %
ВЫХОД ЦАП 0 – 10 В (ИЛИ +/- 10 В)
• Время одного преобразования 0.8 мс
• Погрешность преобразования не выше 0.5 %
• Цена около 800 евро

18. Модуль ввода аналоговых сигналов ОВЕН МВА8

ВОСЕМЬ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ВХОДОВ для подключения широкого
спектра датчиков температуры, давления, влажности, расхода, уровня
и других физических величин
Время опроса 1-го канала 300 мс
Потребляемая мощность 6 Вт
Цена 4200 рублей

19.

20.

21.

22. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЕРХНЕГО УРОВНЯ АСУ ТП

• Исполнение – desktop или rackmounted
• - Процессор: Intel Pentium 4, 3.4
ГГц;
• - Память: DDR2 SDRAM до 4 ГБ;
• - Материнская плата: ChipSet Intel
945G;
• - Жесткий диск: SATA-RAID 1/2 x
120 ГБ;
• - Степень защиты: IP 31;
• - Температура эксплуатации: 5 –
45 C;
• - Влажность: 5 – 95 % (без
образования конденсата);
• - Операционная система: Windows
XP Professional/2003 Server.

23. РАБОЧАЯ СТАНЦИЯ WIR-610FM

Основные характеристики:
4U Промышленный компьютер
Системная плата формата ATX
Процессор Core2Duo/ PentiumD/
Pentium4/ CeleronD
до 7-и слотов расширения
Слоты PCI, PCI-E
DVD (DVD-RW)
До 5-и жестких дисков ATA, S-ATA ил
SCSI
Сетевой интерфейс: 10/100Mbps
(100/1000Mbps) up to DUAL-port
Скоростной интерфейс обмена
данными: USB 2.0

24. Промышленный панельный компьютер APC-3284/APC-3285 Процессор Intel Atom N270 1.6 GHz, Защита IP65

25. Безвентиляторный компьютер AEC-6920

Основные характеристики:
Безвентиляторная архитектура
Процессор Intel Core 2 Duo / Core Duo
Слоты расширения 1 PCI-E/ 1 PCI
Широкий диапазон DC или AC
входного напряжения
Ethernet/ 4 COM/ 4 USB/ Audio/ Parallel/
CFD
Противоударное виброустойчивое
исполнение

26.

27. Компьютеры с 4 и более сетевыми портами

28. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЕРХНЕГО УРОВНЯ АСУ ТП

1.
2.
3.
Операционная система. Чаще всего семейства Windows
(Windows NT 4.0, Windows 2000/XP, Windows 2003 Server).
SCADA – система (WinCC, Intouch, Trace Mode, GENESIS 32,
Citect, iFIX, Master SCADA). Основные функции:
Отображение технологической информации в удобной для
человека графической форме (как правило, в виде
интерактивных мнемосхем) – Process Visualization;
Отображение аварийных сигнализаций технологического
процесса – Alarm Visualization;
Архивирование технологических данных (сбор истории
процесса) – Historical Archiving;
Предоставление оператору возможности манипулировать
(управлять) объектами управления – Operator Control;
Контроль доступа и протоколирование действий оператора –
Access Control and Operator’s Actions Archiving;
Автоматизированное составление отчетов за произвольный
интервал времени (посменные отчеты, еженедельные,
ежемесячные и т.д.) – Automated Reporting.
Прикладные программы (оптимизация режима, адаптация
регуляторов и т.п.)

29. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ОПЕРАТОРСКИХ СТАНЦИЙ К КОНТРОЛЛЕРАМ

30. СХЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОГРАММНЫХ МОДУЛЕЙ

31. ПРИМЕР ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ЭКРАНЕ МОНИТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ SCADA

32. Визуализация управления стендом сушки и нагрева вакуум-камеры ЭСПЦ

33.

34.

35.

36.

37. ПРИМЕР СОСТОЯНИЯ ПАНЕЛИ СООБЩЕНИЙ И АВАРИЙНЫХ СИГНАЛИЗАЦИЙ В SCADA