Datorbaserad mätteknik

Transkript

1 Datorbaserad mätteknik Distribuerade mät- och kontrollsystem I 1:32 Mätbuss för instrumentering - GPIB (IEE-488) Skapades av Hewlett-Packard vid sent 60-tal HP-IB (Hewlett-Packard Interface Bus) Kom att kallas GPIB (General Purpose Interface Bus) Har standardiserats av internationella organ, IEE-488 En paralell bus som används på korta avstånd (< 20 meter) för kontroll av mätinstrument och mätdatainsamling Hastighet, 1 Mbyte/s 2:32 1

2 Elektriska gränssnitt - RS485 (EIA-485) Seriell kommunikation En utökning av den enklare RS232 som endast medger kommunikation mellan två punkter Hastighet<35Mbit/s för avstånd < 35 meter Hastighet<100 kbit/s för avstånd < 1200 meter Maximalt 32 enheter kan vara kopplad till bussen Vanligt förekommande inom industrin därför att den är störtålig Störtålig därför att de digitala pulserna sänds över ett differentiellt par 3:32 Fältbuss - CAN CAN bus, Controller Area Network är en seriell buss som skapades ursprungligen av Robert Bosch för bilindustrin Denna buss har även kommit att användas som fältbuss inom industrin för automation DSUB vanligast Pin # Signal Names Signal Description 1 Reserved Upgrade Path 2 CAN_L Dominant Low 3 CAN_GND Ground 4 Reserved Upgrade Path 5 CAN_SHLD Shield, Optional 6 GND Ground, Optional 7 CAN_H Dominant High 8 Reserved Upgrade Path 9 CAN_V+ Power, Optional 4:32 2

3 Mer om datorkommunikation RS485, CAN, och GPIB är standarder för kommunikation mellan två enheter på en gemensam elektrisk kanal. Antalet enheter som kan anslutas, hastigheter och längder varierar. Standarderna definierar elektriska nivåer, signaler, (kontakter) och i vissa fall hur man på ett felsäkert sätt upprättar enkel kommunikation mellan två punkter. Utöver denna standardisering finns ett behov av att definiera hur applikationer skall kommunicera med varandra på en mer abstrakt nivå Kommunikation mellan datorer brukar därför beskrivas som indelad i lager stackade på varandra protokollstack enligt Open Systems Interconnection (OSI) 5:32 Kommunikation uppdelad i skikt enligt OSI Bilden visar en protokollstack Stack därför att lagren är staplade på varandra i en schematisk illustration Varje lager beskriver en metod för hur kommunikationen med en annan part skall ske. (Jämför Morse-kod) Skikten pratar skenbart med varandra men överför i verkligheten information mellan de närliggande lagren Lager 1-3 hanterar förbindelsen mellan två noder. Kommunikation mellan sändare och mottagare kan passera ett flertal noder i nätverket RS485 omfattar endast fysiskt lager 1 medan CAN-bussen omfattar lager :32 3

4 Kommunikation uppdelad i skikt enligt OSI 1. Physical layer, fysisk anslutning mellan terminal och nät. Kontakter och signalnivåer. 2. Link layer, upprättar förbindelse mellan två noder i nätverket 3. Network layer, delar upp förbindelsen mellan två noder i flera logiska kanaler 4. Transport layer, Nätoberoende kommunikation mellan två användare i nätverket. 5. Session layer, upprättar en dialog mellan användarnas processer 6. Presentation layer, beskriver funktioner för exempelvis kryptering. 7. Process layer, funktioner på applikationsnivå 7:32 Fältbussar Fältbussar används för kommunikation mellan PLC och de sensorer och styrdon som den arbetar med Fältbussen har hög tålighet mot de störningar som är vanligt förekommande i industriella miljöer Fältbussen har små fördröjningar i dataöverföringen och den har kapacitet att hantera snabba förlopp PLC Sensor Sensor Sensor Actuator Field bus 8:32 4

5 Kommunikation mellan program i systemet Alarm Management A&E Client A&E DA Client Server SCADA DA Client Trend Display HDA Client HDA Client Server OPC OPC DA server PLC DA server DCS DA server Signal Acqusition OLE for Process control (OPC) är ett kommunikationsprotokoll som möjliggör kommunikation mellan program som distribuerats på olika datorer i systemet. Kommunikationen sker på hög abstraktionsnivå där ex. klienten efterfrågar data via tjänster som en server erbjuder. OPC beskrivs som lager 7 enligt OSI 9:32 PROFIBUS Definieras av lager 1,2 och 7 Finns i flera varianter för att möta olika krav: PROFIBUS DP, fältbuss för anslutning av sensorer och styrdon till PLC PROFIBUS PA, Kommunikation enligt ovan men i explosiva miljöer. Strömförsörjning via bussen. Lager 1 har varianter, EIA485, Optisk eller Manchester Bus Powered (MBP) för variant PA 10:32 5

6 Graphical programming language & Data flow LabVIEW relies on graphical symbols rather than textual language to describe programming actions The principle of dataflow, in which functions execute only after receiving the necessary data, governs execution in a straightforward manner 11:32 How does LabVIEW work? LabVIEW programs are called: Virtual Instruments (VIs) because their appearance and operation imitate actual instruments. However, they are analogous to main programs, functions and subroutines from popular language like C, Fortran, Pascal, 12:32 6

7 LabVIEW Programs Are Called Virtual Instruments (VIs) Front Panel Controls = Inputs Indicators = Outputs Block Diagram Accompanying program for front panel Components wired together 13:47 7