А.В. САМОСАДНЫЙ СХЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЭВМ PC AT В СИСТЕМАХ СОД

УДК 621.382(06) Электронные измерительные системы
А.В. САМОСАДНЫЙ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
СХЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЭВМ PC AT
В СИСТЕМАХ СОД
В данной работе рассматриваются особенности подхода к рассмотрению схем
включения, состава и структуры систем автоматизации на основе и с использованием ПЭВМ PC AT, традиционно используемому в современных условиях. Предлагаются изменения и дополнения к традиционному подходу. Приводятся практические рекомендации и методика проектирования систем СОД.
В работе [1], проводится анализ различных схем построения измерительных систем, используемых для этого аппаратных и программных
средств, особенностей подключения основных типов датчиков и некоторые методики накопления и обработки результатов.
Системы сбора данных структурно подразделяются на источники сигналов, средства съема или получения данных (acquire) и средства хранения данных (data loggers).
Применение PC AT в качестве средств накопления и хранения данных
позволяет записывать большие массивы данных с высокой пропускной
способностью [1]. Основными схемами построения систем сбора данных
являются две схемы подключения датчиков к ПЭВМ, исходя из возможностей интерфейсных решений PC AT: системы сбора данных с подключением к внешним шинам (External Bus Data Acquisition) и системы сбора
данных с подключением к внутренним шинам (Internal Bus Data Acquisition) [1].
Датчики
Схема А/Ц
Микропроцес с ор
PC AT
Рис. 1. Схема сбора данных с подключением к внешним
шинам ПЭВМ [1]
Достоинства схем сбора данных с подключением к внешним шинам [1]:
1. Из-за того, что для ввода в компьютер используются стандартные
интерфейсы, подключение возможно почти к любой ПЭВМ,
2. Устройство сопряжения допускает установку вблизи датчиков в
удаленных схемах сбора данных,
3.
Устройство сопряжения допускает программирование и реализацию основных задач сбора данных, разгружая ПЭВМ от подобных опера________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 1
254
УДК 621.382(06) Электронные измерительные системы
ций и предоставляя HOST-ЭВМ возможность решения других задач.
Недостатки схем сбора данных с подключением к внешним шинам [1]:
1. Имеется тенденция к увеличению стоимости систем сбора данных
с внешним подключением к ПЭВМ по сравнению со встроенными средствами сопряжения из-за дополнительных затрат на корпуса, блоки питания и др.,
2. Более медленный процесс сбора и передачи данных в ПЭВМ по
сравнению с внутренним расположением средств сопряжения, значительное время ожидания, затрачиваемое ПЭВМ на прием очередных данных.
Системы сбора данных с подключением к внешним шинам реализует
связь с ПЭВМ с помощью устройств сопряжения, содержащих АЦП и
схемы формирования сигналов, посредством схем поддержки стандартных интерфейсов, таких как RS-232, RS-422 или IEEE-488. В основе схемы сбора данных лежит микро-ЭВМ или микроконтроллер с блоком аналого-цифрового сопряжения.
PC AT
Датчики
Внутренняя
система
сбора
данных
Системы сбора данных с подключением к внутренним шинам отличаются
наличием платы сопряжения, подключаемой к шине расширения PC AT (имеется в
виду шина типа ISA). Такая плата не
нуждается в собственном процессоре и
разработке микропроцессорного ПО.
Рис. 2. Схема сбора данных с подключением к внутренней шине ПЭВМ [1]
Достоинства схем сбора данных с подключением к внутренним шинам
[1]:
1. Низкая стоимость. Питание, вычислительные возможности и
накопление данных реализуется за счет ПЭВМ,
2. Малые размеры,
3. Высокое быстродействие.
Представленные схемы, анализ их достоинств и недостатков не учитывают особенности работы современных ПЭВМ, возможности современных электронных устройств и нуждаются в уточнении. В целом, представленные схемы отражают общий подход к проектированию систем
автоматизации на основе «шинной идеологии», или проектирования
«сверху-вниз», когда в основе построения системы лежат вопросы сопряжения с HOST-устройством, сетевая или шинная структура системы и
________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 1
255
УДК 621.382(06) Электронные измерительные системы
программная обработка-накопление результатов в более высоком по
иерархии устройстве системы.
В отличие от этого подхода в современных условиях необходимо применять комбинированный смешанный подход, когда осуществляется одновременная параллельная разработка: 1) разработки схемы аналогового
сопряжения с объектом, как главного звена, определяющего итоговые
метрологические характеристики системы, 2) разработки схемы сопряжения, интерфейса и протокола взаимодействия с HOST-устройством, как
звена, обеспечивающего обмен данными и управление работой устройства, 3) устройства стыковки схем 1) и 2) для предварительной обработки
данных.
Чтобы подчеркнуть единство и взаимосвязь этих трех основных звеньев схемы сопряжения используется термин: «Системы сбора-обработки
данных (СОД)». Это также означает отказ от отдельного и независимого
рассмотрения источников сигналов, средств съема или получения данных
(acquire) и средств хранения данных (data loggers).
Исходя из общей схемы построения систем СОД и наборов блоковмодулей аппаратных и программных средств, которые могут быть использованы в составе систем СОД или при их проектировании и представленных на рынке, предлагаются следующие основные схемы построения систем СОД для автоматизации [2]:
1. Системы СОД на основе плат сопряжения, встраиваемых в PC AT,
2. Системы СОД на основе контроллеров, подключаемых к ПЭВМ,
3. Системы СОД с использованием отдельных приборов.
Отдельной группой предлагается рассматривать универсальные модули, обеспечивающие реализацию вышеперечисленных трех основных
схем построения систем автоматизации с использованием ПЭВМ PC AT.
К таким модулям можно отнести PC-совместимые одноплатные микроЭВМ и контроллеры со средствами их обеспечения и поддержки, а также
универсальные модули нормирования, формирования, приема-передачи
сигналов, модули коммутации и подключения сигналов.
Список литературы
1.
Rigby W.H., Dalby T. Computer Interfacing: A Practical Approach to Data Acquisition
and Control. – Prentice Hall Education, Career & Technology Englewood Cliffs, New Jersey
07632, USA,1995
2.
Nemchinov V.M., Samossadnyi A.V. Data Acquisition Systems based on PC AT.
Interfaces and Interfacing Problems // Data Acquisition Systems for Neutron Experimental
Facilities (DANEF-2000): Proc. of the 2nd Intern. Workshop (Dubna, June 5-7, 2000). – Dubna:
JINR, 2001.- 341p.
________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 1
256
УДК 621.382(06) Электронные измерительные системы
________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 1
257