Системы контроля состояния подсистем танкера с использованием современной элементной базы (стр. 12 из 19)

Для увеличения протяженности линии связи, на основе которой организуется сеть модулей ADAM-4000, а также для включения в состав сети более 32 устройств имеется возможность применения повторителя ADAM-4510, предназначенного для усиления сигналов интерфейса RS-485. Каждый повторитель обеспечивает возможность организации очередного сегмента сети длиной до 1200 м, содержащего до 32 модулей серии ADAM. Общее количество устройств, образующих сеть и управляемых через один последовательный порт главной вычислительной системы, может составлять 256.

Протокол обмена с устройствами серии ADAM-4000 представляет собой набор команд в виде символьных строк в формате ASCII. Опрос устройств прикладными программами состоит из простых операций записи и чтения символьных строк из последовательного порта, что легко реализуется на любом языке программирования, подобном Си, Паскаль и Бейсик. Поддержка символьного протокола в формате ASCII означает, что имеется возможность создания сети устройств серии ADAM на базе вычислительных систем практически любых типов и производителей.

Программная поддержка модулей ADAM-4000 реализована для большинства наиболее популярных пакетов разработки программного обеспечения сбора данных, управления и диспетчерского контроля, подобных GENESIS, TRACE MODE, GENIE и др. При использовании указанных инструментальных средств разработка программного обеспечения сбора данных и управления может быть проведена практически без участия квалифицированных программистов.

В модулях ADAM реализована функция удаленной программной настройки типов и диапазонов принимаемых аналоговых сигналов, что обеспечивает возможность их сопряжения с различными датчиками и преобразователями непрерывных параметров.

Тип и диапазон входного сигнала устанавливается путем передачи в адрес модуля по последовательному каналу связи соответствующей команды от управляющей ЭВМ. Таким образом, для решения различных измерительных задач возможно применение модулей одного и того же типа, что существенно сокращает затраты на разработку и обслуживание системы, а также придает ей универсальность.

Для создания системы управления на базе модулей серии ADAM-4000 будем использовать IBM PC-совместимый контроллер связи ADAM-4500 в качестве ведущего узла сети.

5.4.2 IBM PC-совместимый контроллер связи ADAM-4500

Устройство ADAM-4500 является функционально законченным автономным контроллером связи, предназначенным для реализации распределенных систем сбора данных и управления. Контроллер ADAM-4500 содержит встроенную операционную систему ROM-DOS, совместимую с MS-DOS, за исключением поддержки стандартного сервиса системы BIOS. Применение данного контроллера предоставляет пользователю возможность создания программного обеспечения на языках высокого уровня с использованием персональных IBM PC совместимых ЭВМ.

Контроллер ADAM-4500 имеет в своем составе два коммуникационных порта (СОМ1 и COM2), которые обеспечивают возможность организации взаимодействия практически с любыми устройствами с последовательным доступом. Порт СОМ1 может быть настроен на функционирование в режиме интерфейсов RS-232 или RS-485 путем установки соответствующего переключателя. Порт COM2 работает в режиме RS-485. Данная конфигурация портов контроллера позволяет реализовывать различные приложения с интенсивным обменом по двум последовательным каналам связи.

Часы реального времени, входящие в состав контроллера, обеспечивают возможность получения точных меток времени при фиксации каких-либо событий в контролируемой прикладной области. Сторожевой таймер предназначен для осуществления повторного запуска системы в случае непредвиденной остановки исполнения программы.

Внешний вид контроллера связи ADAM-4500 показан на рисунке 5.4.

Рис. 5.4 IBM PC совместимый контроллер связи ADAM-4500

Основные технические характеристики контроллера:

• процессор: AMD 188Е8-40МГц;

• ОЗУ: 256 кб (234 кбайт памяти доступны для прикладных программ);

• Flash-диск: 256 кб (170 кбайт доступны для хранения прикладных программ);

• операционная система: Datalight ROM-DOS, совместимая с MS-DOS;

• встроенные часы реального времени;

• сторожевой таймер;

• последовательные порты: СОМ1 и COM2 (СОМ1 - RS-232/RS-485; COM2-RS-485);

• интерфейс RS-232:

• сигналы: TxD, RxD, RTS, CIS, DTR, DSR, DCD, RI, GND, о режим обмена: асинхронный полнодуплексный, "точка-точка",

• скорость обмена: до 115200 бит/с,

• максимальная протяженность линии связи: до 15,2м (по стандарту);

• интерфейс RS-485:

• сигналы: DATA+, DATA-, GND,

• режим обмена: асинхронный полудуплексный, многоточечный,

• скорость обмена: до 115200 бит/с,

• используемые линии порта RS-232 для загрузки программного обеспечения: TxD, RxD, GND;

• автоматическое определение направления потока данных в режиме RS-485;

• питание нестабилизированным постоянным напряжением: 10...30 В, защита от изменения полярности напряжения питания;

• рабочий диапазон температур -10°С...+70°С;

• габаритные размеры: 120 х60 мм;

• потребляемая мощность: 2 Вт;

• микромонитор реального времени TRACE MODE;

• до 128 точек ввода/вывода;

• до 32 программ.

Для организации ввода аналоговых сигналов с датчиков будем использовать модуль аналогового ввода серии ADAM-4000. Так как в разработанной системе шесть измеряемых величин, то необходимо шесть каналов ввода. Можно поставить 6 одноканальных устройств ввода, но с точки зрения экономической эффективности, а также экономии пространства и удобства обслуживания системы, для технической реализации выберем восьмиканальный модуль аналогового ввода ADAM-4017.

5.4.3 Модули аналогового ввода серии ADAM-4000

Модули аналогового ввода имеют в своем составе 16-разрядный сигма-дельта аналого-цифровой преобразователь (АЦП), управляемый микропроцессором, который предназначен для приема и преобразования сигналов термопар, термометров сопротивления, а также аналоговых сигналов в виде тока или напряжения. Микропроцессор выполняет преобразование цифровых отсчетов аналогового сигнала, поступающих с выхода АЦП, в значения, представляемые в одном из следующих форматов: инженерные единицы, проценты полной шкалы, дополнительный код или Омы. После получения запроса на передачу данных от ведущего узла сети на базе RS-485 микропроцессор модуля передает отсчет входного аналогового сигнала, представленный в одном из перечисленных форматов, в адрес ведущего узла сети.

5.4.4 Восьмиканальный модуль аналогового ввода ADAM-4017

Модуль ADAM-4017 является 8-канальным устройством аналогового ввода, оснащенным 16-разрядным АЦП и имеющим устанавливаемый программным способом для всех каналов диапазон и тип входных аналоговых сигналов. Модуль представляет собой наиболее экономичное решение для создания территориально распределенных автоматизированных систем сбора данных. ADAM-4017 имеет гальваническую развязку между подсистемой аналогового ввода и встроенным микропроцессором с напряжением 3000 В постоянного тока, что значительно снижает вероятность повреждения устройств и ведущей вычислительной системы помехами и наводками высокой интенсивности, характерными для промышленных условий эксплуатации

Технические характеристики модуля ввода ADAM-4017:

• количество и тип каналов аналогового ввода: 6 дифференциальных, 2 однополярных;

• тип входного сигнала: напряжение (мВ), напряжение (В), ток (мА);

• диапазон входного сигнала: ±150 мВ, ±500 мВ, ±1 В, ±5 В, ±10 В, ±20 мА;

• напряжение изоляции: 3000 В постоянного тока;

• защита от перенапряжения по входу до ±35 В;

• время аналого-цифрового преобразования (для 8 каналов): 100 мс;

• полоса пропускания: 13,1 Гц;

• основная погрешность измерения: не хуже ±0,1 %;

• температурный коэффициент смещения нуля: ±6 мкВ/'С;

• температурный коэффициент смещения шкалы: ±25 РРМ/°С;

• коэффициент ослабления помехи общего вида на частоте 50 Гц: не менее 92 дБ;

• встроенный сторожевой таймер;

• напряжение питания: от 10 до 30 В (постоянное нестабилизированное);

• потребляемая мощность: 1,2 Вт.

Модуль ADAM-4017 имеет все средства, необходимые для считывания аналоговых сигналов (8 channel multiplexer), преобразования в цифровой код (A/D converter), фильтрации (Filter l0Hz).

Для вывода управляющих сигналов на исполнительные механизмы будем использовать два одноканальных модуля аналогового вывода ADAM-4021 (удобнее было бы использовать двухканальный модуль вывода, но в серии ADAM-4000 такого устройства не предусмотрено).

5.4.5 Модули аналогового вывода серии ADAM-4000

Модуль аналогового вывода ADAM-4021

Модули аналогового вывода принимают по линии интерфейса RS-485 цифровые данные от системного компьютера. В зависимости от конфигурации модуля данные могут передаваться в технических величинах, в шестнадцатеричном дополнительном коде или в процентах шкалы диапазона. Затем, с помощью управляемого микропроцессором ЦАП, модули преобразуют цифровые данные в выходные аналоговые сигналы.

Модуль аналогового вывода ADAM-4021 имеет один канал аналогового вывода, который может функционировать в одном из нескольких диапазонов выходного тока или напряжения. Кроме того, имеется возможность программной установки начального значения и скорости изменения выходного сигнала. Для предотвращения последствий наличия гальванической связи с контролируемым оборудованием, а также снижения вероятности повреждения системы импульсными помехами и бросками напряжения в цепях питания модуль оснащен цепями гальванической развязки.