Ćw. 4.(cwiczenie 11) Akwizycja sygnałów pomiarowych w systemach komputerowych
11. Narysuj uproszczony schemat blokowy modułu kontrolno-pomiarowego. Opisz funkcje poszczególnych
bloków.
Urz¹dzenia wejœcia wyjœcia., multimetry, Wzmacniacz (buffer) sygna³u pomiarowego,
Przetwornik A/C Mikroprocesor (odpowiedzialny za trygerwanie, sygna³y czasowe i nadzorowanie
prac¹ uk³adu) Pamiêci flashowe i ram. Mikrokontroler odpowiedzialny za komunikacjê USB,
wyjœcie usb.
12. Wymieñ podstawowe parametry techniczne i metrologiczne modu³u kontrolno-pomiarowego.
Liczba dostêpnych kana³ów 16 lub 8. Przetwornik z sukcesywn¹ aproksymacj¹
Rozdzielczoœæ 16 bitów najwiêksza prêdkoœæ próbkowania 2000/s.
3. Dobór zakresu pomiarowego modu³u kontrolno-pomiarowego.
Odbywa siê on na podstawie ustawionych parametrów w programie MAX. Mo¿na tam odgórnie
ograniczyæ zakres, b¹dŸ te¿ pozwoliæ programowi by podczas wspó³pracy z modu³em
pomiarowym pracowa³ on automatycznie dobieraj¹c potrzebny zakres. (maksymalne +dopuszczalne
napiêcie podczas pracy to +-11V
4. Skala pomiarowa w wirtualnych przyrz¹dach pomiarowych.
Skale dla wirtualnych przyrz¹dów pomiarowych mo¿emy ustalaæ automatycznie na zadan¹ przez
program, dobieraæ z listy wybranych dostêpnych skali b¹dŸ te¿ zaprojektowaæ w³asn¹ skalê z
okreœlonym wzmocnieniem i przesuniêciem i wykorzystywaæ j¹ podczas pomiarów.
5. Podstawowe parametry pracy przyrz¹du wirtualnego przy akwizycji danych pomiarowych
Dobór kana³u z którego pobierany jest sygna³, dobór skali, definicja zakresu pomiarowego.
6. Format rejestrowanych danych do pliku podczas akwizycji danych pomiarowych.
Podczas rejestracji dane s¹ zapisywane do pliku w formacie .tdms. format ten oprócz dok³adnych
danych zebranych w procesie pomiarowym dodaje szczegó³owy Opis tych danych a tak¿e
informacje o czasie trwania pomiaru, o dacie jego wykonania itp.
Æw. 6(cwiczenie 13) Podstawy zdalnego sterowania systemowych przyrz¹dów pomiarowych
1. Wymieñ i krótko scharakteryzuj interfejsy systemowe przyrz¹dów kontrolno-pomiarowych.
TCP/IP – wywo³ujemy stronê konfiguracyjn¹ urz¹dzenia ³¹cz¹c siê z nim poprzez wpisanie w
przegl¹darkê internetow¹ adresu jego strony konfiguracyjnej i tam w sposób obrazowy mamy dost¹p
do konfiguracji urz¹dzenia.
RS232C – ³¹czymy siê z urz¹dzeniem szeregowo, wolna transmisja danych.
USB – po³¹czenie przez urz¹dzenie usb zapewnia szybk¹ wymianê informacji w obie strony
2. Scharakteryzuj sposób sterowania przyrz¹du pomiarowego pracuj¹cego w trybie LOCAL i
REMOTE.
LOCAL – urz¹dzenie jest po³¹czone do sieci, wielu urzytkowników w jednym czasie ma do niego
dostêp
REMOTE – urz¹dzenie dzia³a jak bridge. Jest dostêpne dla jednego komputera nadzoruj¹cego jego
pracê
3. Wymieñ i krótko scharakteryzuj rodzaj oprogramowania wykorzystywanego do zdalnego
sterowania przyrz¹dów.
Do zdalnego sterowania przyrz¹dów wykorzystujemy:
- Systemowy interfejs komunikacyjny TELNET (logowanie spod DOSa pod adres IP urz¹dzenia w
sieci na okreœlonym Procie, wykorzystanie komend jêzyka SCPI)
- systemowy hyperterminal (ustawiamy parametry po³¹czenia i po jego nawi¹zaniu dzia³amy jak
przez TELNET)
- przegl¹darka internetowa (³aczymy siê z urz¹dzeniem wywo³uj¹c jego IP i korzystamy z
dostêpnego WEB Interface który s³u¿y do manualnego sterowania urz¹dzeniem)
4. Scharakteryzuj zdalny sposób sterowania przyrz¹du przy wykorzystaniu jêzyka programowania
SCPI.
Komendy jêzyka SCPI pozwalaj¹ na dostêp do podstawowych funkcji urz¹dzenia z którym jesteœmy
po³¹czeni, na jego kalibracjê, dobór zakresów i wykonywanie pomiarów.
5. Scharakteryzuj sposób wyzwalania pomiarów w trybie sterowania zdalnego i lokalnego.
Przy sterowaniu zdalnym do obs³ugi urzadzenia wykorzystujemy jeden z dostêpnych sposobów
komunikacji . Przy ³aczeniu lokalnym bezpoœrednio wykonujemy z panelu urz¹dzenia.
6. Krótka charakterystyka interfejsu IEEE-488.
IEEE-488 - nazwa interfejsu, ³¹cza o krótkim zasiêgu, wykorzystywanego w automatycznych
systemach pomiarowych. IEEE-488 jest równie¿ znane jako GPIB (General Purpose Interface Bus),
IEC 625 Bus i HP-IB (Hewlett-Packard Instrument Bus)
Ćw. 7 (cwiczenie 14) Rozproszone systemy akwizycji danych pomiarowych
11. Scharakteryzuj budowę modułów rozproszonych na przykładzie modułów ADAM-4000.
Przyrz¹dy pomiarowe porozmieszczane w odpowiednich modu³ach komunikuj¹ siê z sob¹ i z
komputerem za pomoc¹ interfejsu komunikacji szeregowej obs³ugiwanym przez dedykowany
program – ADAM.exe.
2. Krótka charakterystyka interfejsu komunikacyjnego RS-485.
Standard RS-485
£¹cze tego interfejsu jest równie¿ symetryczne i zrównowa¿one, przy czy dopuszcza siê nie tylko
wiele odbiorników, ale i wiele nadajników pod³¹czonych do jednej linii. Nadajniki musz¹ byæ
trójstanowe, poniewa¿ w danym przedziale czasu mo¿e nadawaæ tylko jeden z nich, a pozosta³e
musz¹ byæ wy³¹czone. W czasie gdy nie odbywa siê transmisja danych wszystkie nadajniki s¹
wy³¹czone, w czasie transmisji jeden nadajnik okreœla stan linii a wszystkie odbiorniki mog¹
odbieraæ transmitowane dane. Standard dopuszcza do³¹czenie do linii do 32 nadajników i
odbiorników (nazywanych tutaj jednostkowymi obci¹¿eniami), istnieje mo¿liwoœæ przy³¹czenia do
linii wiêkszej iloœci urz¹dzeñ poprzez zastosowanie odpowiednich regeneratorów sygna³u
(powielaczy). Ograniczenie iloœci urz¹dzeñ do³¹czonych do linii transmisyjnej wynika z
dopuszczalnego obci¹¿enia tej linii.
Jednostkowym obci¹¿eniem jest obwód który wprowadza obci¹¿enie do 1 mA przy obecnoœci
napiêcia wspólnego równego 12 V. Zatem w zale¿noœci od pobieranego natê¿enia pr¹du dany
nadajnik lub odbiornik reprezentuje odpowiedni¹ czeœæ lub wielokrotnoœæ jednostkowego
obci¹¿enia.
W celu jednoznacznego okreœlenia polaryzacji sygna³u, poszczególne przewody linii transmisyjnej
oznaczone s¹ najczêœciej jako "A" i "B" lub odpowiednio "+" i "-". Najczêœciej stosowana jest
konwencja, zgodnie z któr¹ napiêcie powy¿ej +200 mV na przewodzie "A" w odniesieniu do "B"
oznacza stan "Space", co odpowiada polaryzacji bitu startu znaku transmitowanego
asynchronicznie. Tak samo mierzone napiêcie mniejsze od -200 mV odpowiada stanowi "Mark",
czyli polaryzacji bitu stopu. Ze wzglêdu na histerezê odbiorników po wy³¹czeniu nadajnika,
odbiornik pozostaje w stanie odpowiadaj¹cym napiêciu na linii w momencie przed wy³¹czeniem
nadajnika.
3. Charakterystyka oprogramowania narzêdziowego do obs³ugi modu³ów rozproszonych.
W module Adam mo¿emy wykryæ pod³¹czone kana³y pomiarowe i wybraæ dok³adnie ten który w
danej chwili nas interesuje, zaplanowaæ w nim zakres pomiarowy i charakter pomiarów jaki
chcemy wykonaæ, skalibrowaæ urz¹dzenie i przeprowadziæ eksperyment pomiarowy.
4. Architektura sieci rozproszonych modu³ów kontrolno pomiarowych.
Sieæ zbudowana jest na bazie ³¹cza szeregowego RS i kilku multiplekserów które pozwalaj¹
wybieraæ interesuj¹cy nas w danej chwili przyrz¹d pomiarowy i strukturze modu³ów ADAMA.
5. Charakterystyka oprogramowania do budowy aplikacji wykorzystuj¹cych modu³y kontrolno-
pomiarowe.
Do budowy aplikacji z wykorzystaniem modu³ów Adama s³u¿y GeniDAQ. Program w swoim
dzia³aniu przypomina LABView, ale tutaj fizycznie powi¹zujemy obiekty wirtualne z obiektem
rzeczywistym jedynie w strukturze ADAMa. Mamy w nim dostêp do wszystkich funkcji jakie
oferuje ADAM i mo¿emy przeprowadzaæ wizualizacjê procesu pomiarowego i zapis danych do
pliku.
6. Kalibracja rozproszonych modu³ów kontrolno-pomiarowych.
Kalibracjê mo¿emy przeprowadziæ za pomoc¹ komend dostêpnych w programie ADAM.exe b¹dŸ
sprzêtowo zwieraj¹c najpierw wyjœcia termopary a potem za pomoc¹ generatora ustaliæ napiêcie
referencyjne.
Ćw. 5 (cwiczenie 12) Uk³ady normalizacji sygna³ów w przemys³owych systemach
pomiarowych.
1. Budowa i zasada działania przetwornika A/C U/f
Przetwornik U/f możemy z powodzeniem nazwać generatorem przestrajanym napięciowo VCO.
W sk³ad przetwornika napiêcie-czêstotliwoœæ wchodzi przetwornik analogowo-cyfrowy,
próbkuj¹cy przetwarzany sygna³ wejœciowy, mikroprocesor wykonuj¹cy obliczenia oraz generator
impulsów (rys. 1).
Zadaniem przetwornika analogowo-cyfrowego A/C jest realizacja próbkowania, kwantowania i
kodowania. Integraln¹ czêœci¹ przetwornika analogowo-cyfrowego jest równie¿ uk³ad próbkuj¹co-
pamiêtaj¹cy. Otrzymane w wyniku próbkowania napiêcie, w procesie kwantowania zostaje
przypisane do odpowiedniego poziomu, na podstawie którego w procesie kodowania wyznaczana
jest odpowiadaj¹ca mu liczba. Nastêpnie w procesorze P zostaje wyznaczone po³o¿enie kolejnego
impulsu wyjœciowego. Informacja ta przekazana zostaje do generatora impulsów GI, na wyjœciu
którego w odpowiedniej chwili zostaje wygenerowany kolejny impuls wyjœciowy przetwornika.
Chwila tw2, w której na wyjœciu zostaje wygenerowany impuls, zostaje wyznaczona na podstawie
wartoœci napiêæ U1, U2, …, Un
oraz chwili tw1, w której zosta³ wygenerowany ostatni impuls na wyjœciu przetwornika (rys. 2).
2. Rola modułu kondycjonującego serii 5B w systemach akwizycji danych
Na ogół sygnał wyjściowy z czujnika pomiarowego przed analiza i prezentacja w komputerze lub
innym urządzeniu, musi być poddany tzw. dopasowaniu. Przykładowymi operacjami dopasowania
sygnału są: wzmocnienie, stłumienie, filtracja, izolacja galwaniczna i linearyzacja. Zazwyczaj
wzmocnienie sygnału realizuje sie jak najbliżej czujnika pomiarowego.
Wzmocniony sygnał wyjściowy czujnika jest wówczas mniej czuły na zakłócenia, co pozwala na
używanie dłuższych doprowadzeń i przewodów miedzy czujnikiem a pozostałymi elementami toru
pomiarowego. Zbyt silne sygnały pomiarowe wymagają tłumienia. Poprzez filtrowanie można
pozbyć sie niepożądanych składowych harmonicznych sygnału. W środowisku przemysłowym z
wysokimi napięciami, zakłóceniami i problemami z potencjałem ziemi, potrzebna jest często
izolacja sygnału od pozostałych modułów elektronicznych toru pomiarowego. Do tego celu używa
sie często optoizolatorów, tj. zamkniętej w jednej obudowie pary dioda elektroluminescencyjna-
fototranzystor. Linearyzacje stosuje sie w celu kompensacji nieliniowej charakterystyki czujnika,
np. temperatury.
Dopasowanie sygnału wymagane jest często równie¦ do sterowania procesami. Zamkniecie, np.
zaworu może wymagać prądu 5 A przy napięciu przemiennym 220 V, podczas gdy z wyjścia
cyfrowego PC, czy przetwornika analogowo-cyfrowego, uzyskuje sie prądy i napięcia stałe o
wartościach zaledwie rzędu 10 mA i 5 V.
3. Zadania programowej konfiguracji kanału pomiarowego w przemysłowym systemie kontrolno-
pomiarowym
Wybór konfiguracji uk³adu akwizycji sygna³ów pomiarowych uzale¿niony jest od wymagañ
stawianych temu uk³adowi. Stosowane s¹ konfiguracje, gdzie wystêpuje sekwencyjnie zbieranie
sygna³ów (z rozdzia³em czasowym), a wiêc nie mog¹ byæ one stosowane, gdzie wymagane jest
jednoczesne zbieranie sygna³ów z kilku kana³ów. W innej konfiguracji ka¿dy kana³ mo¿e posiadaæ
w³asny uk³ad formuj¹cy; taka konfiguracja mo¿e byæ stosowana przy ró¿nych postaciach sygna³ów
wejœciowych w ró¿nych kana³ach. W jeszcze innej konfiguracji mo¿e byæ wykorzystywany
cyfrowy prze³¹cznik kana³ów, dziêki czemu wystêpuj¹ mniejsze b³êdy ni¿ w przypadku
zastosowania prze³¹cznika analogowego. Wi¹¿e siê to jednak z koniecznoœci¹ zastosowania
w³asnego przetwornika analogowo-cyfrowego w ka¿dym kanale.
4. Adresowanie kanałów pomiarowych w modułowym multiplekserowym systemie pomiarowym.
? Koniecznoœæ adresowania powoduje, ¿e rozmieszczenie inteligencji w systemie o konfiguracji
magistralowej jest bardziej równomierne ni¿ w konfiguracji gwiazdowej. Podnosi to koszt systemu,
ale znacznie zwiêksza jego elastycznoœæ. Mo¿liwa jest np. wymiana informacji miêdzy
urz¹dzeniami bez poœrednictwa kontrolera. Konfiguracja magistralowa zapewnia najwiêksz¹
strukturaln¹ i funkcjonaln¹ elastycznoœæ systemu i umo¿liwia jego rozbudowê podczas eksploatacji
przez zamianê lub zwiêkszenie liczby jednostek funkcjonalnych.?
5. Lokalne kanały pomiarowe w systemie pomiarowym – wymienić i omówić ich rolę i
przeznaczenie.
.....................
6. Programowe sterowanie rozdzielczością pomiarów.
int intype ( int chan, int pnl, int pos, int modtype, int period)
CEL: Funkcja konfiguruje kanał analogowego wejścia przez zdefiniowanie następujących
informacji związanych z systemem μMAC-1060:
• panel na którym fizycznie dostępne jest wejście analogowe,
• pozycja analogowego wejścia na panelu,
• typ analogowego wejścia,
• okres integracji konwersji analogowego wejścia.
