Разработка компьютерного измерительного комплекса вагона-лаборатории железнодорожной автоматики, телемеханики и связи

дипломная работа

1.4 Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК)

Сложность задач контроля, автоматизации эксперимента, обработки информации и управления привела к появлению новой разновидности средств измерения - измерительно-вычислительных комплексов (ИВК).

В последнее время широкое развитие получили ИВК, выполненные на базе микропроцессоров.

В соответствии с ГОСТ 26.203-81 ИВК представляет собой автоматизированное средство измерения электрических величин, на основе которого возможно создание ИИС путем присоединения ко входу измерительных сигналов датчиков измеряемых величин с унифицированным электрическим выходным сигналом и генерация на основе программных компонентов ИВК программ обработки информации и управления экспериментом, ориентированных на решение конкретных задач.

На ИВК возлагаются следующие функции [1]:

q измерение параметров производственного процесса или экспериментальной установки; регистрация информации в реальном масштабе времени, хранение и последующая ее обработка согласно заданным программам как в процессе эксперимента (испытаний), так и после его окончания;

q управление процессом или экспериментальной установкой по результатам обработки информации; передача информации для сложной обработки и накопления в ЭВМ верхнего уровня; обеспечение работы эксперимента с символьной и графической информацией в интерактивном режиме с ЭВМ.

Для реализации этих функций ИВК осуществляет следующие операции: восприятие, преобразование и обработку электрических сигналов от первичных преобразователей или от объекта измерений; управление средствами измерений; выработку электрических сигналов для воздействия на объект исследования; оценку погрешности измерений и представление ее в установленной форме.

Характерными признаками ИВК являются: блочно-модульная агрегатная структура построения; наличие в их составе ЭВМ; программное управление от ЭВМ техническими средствами, входящими в ИВК; использование типовых интерфейсов для обеспечения взаимодействия между входящими в ИВК устройствами.

В ИВК (в зависимости от используемой ЭВМ, структуры комплекса и решаемых с его помощью задач) могут использоваться различные машинные, системные, приборные и другие интерфейсы, а также согласованные системы интерфейсов.

По назначению ИВК подразделяют на типовые широкого назначения, проблемно-ориентированные и специализированные. Типовые ИВК служат для решения широкого круга задач автоматизации исследований и испытаний независимо от области использования. Проблемно-ориентированные ИВК служат для решения широко распространенной, но специфичной задачи автоматизации измерений, исследований или испытаний посредством специально разрабатываемых для этих комплексов агрегатных средств и проблемно-ориентированного материального обеспечения (например, определенного набора технических средств сопряжения с объектом и пакетов прикладных программ).

Специализированные ИВК применяются для решения уникальных задач автоматизации измерений, испытаний или исследований, для которых применение типовых и проблемных ИВК экономически нецелесообразно. При этом в случае отсутствия необходимых серийных агрегатных средств измерений и автоматизации (СИА), в состав специализированных ИВК могут быть включены специально разработанные внесистемные СИА и средства ВТ.

В состав ИВК входят технические и программные компоненты. К техническим компонентам относятся средства вычислительной техники, средства измерения электрических величин, времязадающие средства, средства вывода управляющих электрических сигналов, средства ввода-вывода цифровых и аналоговых сигналов, блоки электрического сопряжения измерительных компонентов между собой или измерительных компонентов с вычислительными компонентами, коммутационные устройства, расширители интерфейса, унифицированные типовые конструктивные элементы, источники питания и другие вспомогательные узлы.

Системное программное обеспечение ИВК - совокупность программного обеспечения ЭВМ, используемой в ИВК, и дополнительных программных средств, дающих возможность работы в диалоговом режиме с ИВК, а при необходимости - в режиме обмена измерительной информацией с измерительными компонентами и управления ими.

Прикладные программы ИВК обеспечивают обработку измерительной информации, проверку работоспособности компонентов ИВК в отдельности и комплекса в целом, метрологическое обслуживание ИВК (определение метрологических характеристик и поверку измерительных каналов ИВК, а также его метрологическую аттестацию). Модули прикладного программного обеспечения функционируют в соответствии с назначением и задачами исследований, проводимых с помощью ИВК.

Рисунок 1.3 - Структура ИИС с ЭВМ

Объединение в ИВК современных средств измерительной и вычислительной техники, стандартных интерфейсов дает возможность изменять по мере надобности их состав, применять алгоритмы, позволяющие реализовать сложные задачи измерения, производить коррекцию результата измерения, выполнять поверочные операции и др.

В составе ИВК, как было показано выше, используется свободно программируемая ЭВМ, что позволяет обеспечить автоматизированную обработку измерительной информации, изменение программным путем алгоритмов обработки информации, гибкую перестройку самой структуры системы и взаимодействие с объектом исследования в реальном масштабе времени.

Из рисунка 1.3 видно, что информация, характеризующая количественное значение параметров объекта, посредством датчиков, блоков преобразования (измерения) сигналов, представляется оператору или ЭВМ в виде, удобном для использования. Измерительная информация сообщается оператору, например, в числовом виде на цифровых табло и вводится в ЭВМ для вычисления различных характеристик. Путем воздействия на объект имеется возможность получения различных параметров, характеризующих состояние объекта исследования.

Рассмотренное каскадное соединение ЭВМ с ИИС не реализует в полном объеме те преимущества ИВК, о которых говорилось выше. Более полно возможности ИВК реализуются при включении ЭВМ в замкнутый контур (рисунок 1.4). В этом случае вся система объединена программой функционирования и обработки измерительной информации, включающей в себя как воздействие на объект исследования, так и алгоритм взаимодействия с оператором. Эта схема является обобщенной структурой, по которой создается архитектура большинства современных ИВК. За основу при построении ИВК принимаются современные средства цифровой измерительной техники и малые цифровые ЭВМ.

Рисунок 1.4 - Обобщенная структура ИВК

Структуру ИВК во многом определяют используемые интерфейсы. Кроме информационной и конструктивной совместимости они должны обеспечивать и программную совместимость.

Делись добром ;)