Содержание
Введение
Примеры информационных измерительных систем
1. ИИС стенда «РАСПЛАВ-A-Salt»
2. ИИС ядерной реакторной установки
3. Аэродромная метеорологическая ИИС «АМИИС-2000»
4. ИИС контроля и учета электрической энергии «Пирамида»
5. ИИС «КРАСАР-99»
6. ИИС «ИП-256М»
7. Автоматизированная ИИС для мониторинга зданий и сооружений
8. ИИС для определения и тестирования параметров охлаждающей способности закалочных сред
9. ИИС плавильного цеха
10. ИИС контроля за состоянием особей рыб в условиях закрытого водоема
11. ИИС «Фитомониторинг»
12. ИИС в учебном процессе
Заключение
Литература
Введение
Тема реферата по дисциплине «Измерительные информационные системы» - «Примеры измерительных информационных систем».
В работе рассмотрим примеры измерительные информационные системы для исследования объектов различной физической природы.
Применение и развитие измерительной техники всегда было обусловлено потребностями производства, торговли и других сфер человеческой деятельности. Контрольно-измерительные операции давно стали неотъемлемой частью технологических процессов и в значительной степени определяют качество выпускаемой продукции. Прогресс измерительной техники неразрывно связан с научно-техническим прогрессом. Новые научные и технические задачи приводят и к новым измерительным задачам, для решения которых нужны новые средства измерений (СИ), а новые научные и технические результаты влияют на уровень измерительной техники:
- повышается точность измерений, и расширяются диапазоны измерения;
- растет номенклатура измеряемых величин;
- увеличивается производительность измерительных операций, и за счет их автоматизации уменьшается влияние человеческого фактора;
- возрастает число выполняемых функций.
Измерительные информационные системы (ИИС) являются одним из наиболее ярких примеров этой взаимосвязи. Появление ИИС обусловлено в первую очередь конкретными задачами производства и научных исследований, требующих получения, обработки, отображения и хранения больших объемов измерительной информации. Практическое решение этих задач оказалось возможным благодаря бурному развитию вычислительной техники и измерительной техники, в частности первичных измерительных преобразователей (датчиков). В настоящее время электроника и вычислительная техника настолько изменили ИИС, что ряд проблем, которые отмечались в фундаментальной книге М. П. Цапенко [45] как предмет будущих исследований, оказались в основном разрешенными. Например, быстродействие и объемы памяти современных электронных вычислительных машин (ЭВМ) не лимитируют реализуемость самых сложных измерительных задач. Это дало возможность использовать для обработки информации алгоритмы, практически нереализуемые на малых ЭВМ 20—30 лет назад. Серийно выпускаемые датчики позволяют использовать электрические методы измерения всех физических величин. При этом стоимость средств вычислительной техники, измерительных преобразователей и других компонентов ИИС снизилась до уровня, делающего экономически целесообразным применение ИИС в производстве, научных исследованиях и мониторинге самых различных объектов. Поэтому в настоящее время ИИС применяются практически повсеместно. Они позволяют решать задачи, недоступные для других средств измерения, и обеспечивают высокий уровень автоматизации процесса измерений, высокую достоверность получаемых результатов, высокоинформативную и удобную индикацию результатов.
ИИС являются симбиозом аппаратных средств и алгоритмов обработки измерительной информации. Поэтому как проектирование ИИС, так и их применение невозможны без правильного теоретического обоснования и понимания этих алгоритмов. При этом, благодаря наличию в составе ИИС ЭВМ, возможна дальнейшая обработка результатов измерений, полученных путем обработки первичной измерительной информации. Это позволяет решать с помощью ИИС широкий спектр других задач, не являющихся чисто измерительными, в частности контроль качества, распознавание образов и др.
Примеры информационных измерительных систем
1. ИИС стенда «РАСПЛАВ-A-Salt»
Стенд предназначен для моделирования и исследования с помощью расплавленных солей тепловых процессов взаимодействия кориума (расплавленной активной зоны ядерного реактора) с корпусом реактора при тяжелых авариях. Для выполнения этой задачи ИИС стенда обеспечивает с высокой точностью регистрацию ряда физических параметров, несущих непосредственную информацию об эксперименте, а также контролирует состояние отдельных элементов технологического оборудования стенда. ИИС содержит следующие измерительные каналы:
- 96 каналов измерения температуры с помощью термопар (основная приведенная погрешность не более 0,5%);
- 48 прецизионных каналов измерения температуры с помощью термопар (основная приведенная погрешность не более 0,05%);
- 24 канала измерения температуры с гальванической развязкой (основная приведенная погрешность не более 0,1%);
- 16 каналов измерения разности температур с дифференциально включенными термопарами (основная приведенная погрешность не более 0,1%);
- 64 технологических канала измерения температуры (основная приведенная погрешность не более 0,05%);
- 9 каналов контроля действующих значений тока и напряжения (основная приведенная погрешность не более 1%);
- 24 канала контроля давления (основная приведенная погрешность не более 1%);
- 2 канала косвенного измерения электрической мощности индуктора, запитанного от тиристорного преобразователя напряжения (погрешность не более 2,5%);
- 24 дискретных канала контроля положения, воспринимающих от реле сигналы типа «сухой контакт».
Уровень подавления синфазных помех по любому из измерительных каналов составляет не менее 100 дБ, а разрешающая способность каждого из измерительных каналов — 4096 точек (12 двоичных разрядов).
ИИС стенда «РАСПЛАВ-A-Salt» организована как двухуровневая многопроцессорная распределенная система и состоит из подсистем верхнего и нижнего уровней. Подсистема нижнего уровня включает технологическую и экспериментальную подсистемы. Подсистема верхнего уровня включает рабочее место оператора-экспериментатора и подсистему экспериментатора-аналитика, которые организованы на базе двух персональных компьютеров.
Экспериментальная подсистема нижнего уровня обслуживает все датчики, которые требуют регистрации с приведенной погрешностью менее 1%. Технологическая подсистема нижнего уровня обслуживает все датчики, которые требуют регистрации с приведенной погрешностью 1% и более, а также дискретные сигналы.
Основой каждой из подсистем является универсальный модуль контроллера. Он состоит из микроЭВМ, собранной на базе микроконтроллера типа 80С196КС16, и набора периферийных узлов — преобразователей информации.
МикроЭВМ выполняет как вычислительные функции по предварительной обработке измерительной информации, так и функции, связанные с управлением периферийными узлами подсистемы экспериментатора. К последним относятся:
- организация опроса всех модулей, входящих в состав подсистемы;
- организация процедуры калибровки измерительных каналов и хранения калибровочных констант в энергонезависимой памяти;
- обеспечение связи с компьютером оператора-экспериментатора;
- индикация состояния каждого из каналов системы по выбору и общего состояния микроЭВМ контроллера.
Обмен информацией между контроллерами и модулями подсистем производится через магистраль, которая реализована на базе специальной параллельной магистрали.
Для приема информации от экспериментальной подсистемы компьютер ИИС комплектуется специальной интеллектуальной интерфейсной картой. Она включает изолированный порт последовательной передачи и обеспечивает обмен информацией, позволяющий производить опрос любого из датчиков подсистемы с периодом не более 10 мс. Для приема информации от технологической подсистемы компьютер комплектуется специальной картой интерфейсного адаптера. Она обеспечивает гальваническую развязку стандартного порта компьютера с информационным каналом технологической подсистемы. Период опроса любого из датчиков технологической подсистемы составляет не более 100 мс. Каждая из подсистем укомплектована набором датчиков для контроля температуры холодного спая термоэлектрических преобразователей с точностью воспроизведения не менее 0,25% .
Подсистема верхнего уровня ИИС включает компьютер оператора-экспериментатора и компьютер аналитика. Они объединены в сетевую структуру, что позволяет при проведении эксперимента обеспечивать свободный доступ компьютеров к ресурсам друг друга в любой момент времени.
В качестве программного обеспечения верхнего уровня ИИС Salt использован высокоинтегрированный программный комплекс DLAB, обладающий эффективными средствами табличной и графической визуализации измерительной информации в реальном масштабе времени, а также обеспечивающий архивирование и предварительную обработку, задаваемую одним из операторов системы.
2. ИИС ядерной реакторной установки
Система оперативно и наглядно представляет персоналу управления текущие параметры реакторной установки (группы взаимосвязанных параметров на мнемосхемах), расчетные характеристики и отчеты, а также накапливает, хранит и обрабатывает информацию по эксплуатации установки за длительный срок.
Система, включающая 6 рабочих мест для оперативного и административного персонала, содержит:
- 112 каналов измерения температуры с погрешностью не более 0,4%;
- 300 каналов измерения постоянного напряжения (в диапазонах 0...5 или 0...10В) и постоянного тока (в диапазоне 0...5 мА) с погрешностью не более 0,25%;
- 240 бинарных каналов.
Алгоритм работы подсистем заключается в непрерывном циклическом опросе всех датчиков и накоплении данных в программных регистрах-аккумуляторах. Период опроса датчиков аналоговых и дискретных сигналов не превышает 0,5 с, датчиков температуры — 2 с; период обновления информации на экранных формах не более одной секунды. Период записи в архив составляет 0,5 с. Все измеренные и расчетные параметры хранятся в ИИС на протяжении месяца, после чего переносятся в архив.