Prezentarea Principiului unor Structuri Distribuite și Ierarhizate de Achiziție de Date și Control

Cap.1. Prezentarea principiului unor structuri distribuite şi ierarhizate de achiziţie de date şi control

1.1.Noţiuni generale

În tehnica conducerii proceselor s-au dezvoltat tot mai mult algoritmi complecşi de conducere, algoritmi ce au nevoie de foarte multe informaţii despre procesul respectiv şi totodată prelucrarea acestor informaţii este foarte complexă şi trebuie realizată în timp real. Acest lucru impune distribuirea pe orizontală a sarcinilor care trebuie realizate de către mai multe echipamente inteligente (sisteme cu microprocesor), ceea ce corespunde la împărţirea procesului respectiv în mai multe subprocese oarecum independente. Această independenţă este relativă în sensul că, pentru a avea un control de ansamblu asupra procesului trebuie ca aceste subprocese să fie coordonate dintr-un punct central. În acest fel a apărut ideea ierarhizării algoritmilor de prelucrare(pe verticală), cu scopul ca în final, procesul complex să fie condus cu maximum de performanţă.

Oricum, primul pas în abordarea unei automatizări complexe este sistemul de achiziţie a informaţiilor de la proces şi sistemul de generare de comenzi către proces şi abia apoi apare necesitatea, din analiza reală, a ierarhizării prelucrării de informaţie.

1.2.Structura generală a unui sistem de achiziţie şi comandă

În momentul actual, datorită dezvoltării pe scara largă a microprocesoarelor, sistemele cu microprocesor intervin tot mai mult în cadrul interacţiunii dintre om şi mediul extern. Prin mediul extern se poate întelege mediul industrial, mediul economic, mediul medical, mediul social şi enumerarea poate continua. Sistemele de calcul moderne nu pot fi concepute(nu au utilitate) fără comunicarea cu mediul extern, comunicare ce presupune primirea de la mediu şi returnarea către mediu a informaţiilor. Acest flux de informaţie devine tot mai complex pe măsura trecerii timpului şi este strict legat de dezvoltarea tehnologică.

În particular, interfaţa cu mediul extern are o importanţă esenţială în cadrul sistemelor informatice industriale, referindu-ne în special la sistemele de conducere a proceselor cu ajutorul unor structuri organizate în jurul unui microprocessor.

Într-un sistem cu microprocesor, memoria operativă si microprocesorul constituie părţile principale şi astfel fluxul de informaţii este orientat între acestea şi exterior. Pentru realizarea sarcinilor sale, procesorul dispune de un program cu ajutorul căruia prelucrează informaţiile primare, iar rezultatele prelucrării sunt transmise în exterior. Conexiunea cu exteriorul se realizează prin intermediul unor echipamente(denumite generic periferice) ce realizează practic interfaţa cu procesul respectiv. Noţiunea generală de interfaţă de proces este de fapt conexiunea(hardware si software) cu traductoarele şi elementele de execuţie ce sunt conectate direct la procesul respectiv. Aceste informaţii achiziţionate reprezintă, pentru sistemul de prelucrare, chiar procesul respectiv, deoarece, ceea ce există în realitate dincolo de traductoare(în interiorul procesului) sunt de fapt informaţii pe care doar le bănuim, chiar dacă s-a încercat întotdeauna să se dezvolte modele matematice cât mai exacte de caracterizare a fenomenului respectiv. Datorită hazardului care intervine în orice proces(fenomen), informaţiile certe de care dispunem sunt de fapt cele furnizate de către traductoare. Astfel, traductorul devine un element extrem de important în orice sistem de achiziţie. Într-un mod similar, elemental de execuţie reprezintă modul de interacţiune între sistemul de comandă şi proces.

Concluzionând, pentru sistemul cu microprocesor, dotat cu o interfaţă de proces, procesul în sine(perceput de către proiectant şi chiar de către utilizator/operator) este de fapt format numai din traductoare şi elemente de execuţie. Schema-bloc informaţională este prezentată în fig.1.1.

Ca obsevaţie, termenul de traductor a fost folosit ca un termen mult mai intuitiv pentru descrierea fluxului de informaţie. Practic, traductorul este în cele mai multe cazuri format din elementul sensibil(senzor) si adaptor. Într-o astfel de abordare, numai elemental sensibil reprezintă de fapt procesul fizic, ca în Fig.1.2.

Deoarece cele mai multe firme care oferă traductoare, includ şi acel bloc de adaptare al semnalului, în abordarea de faţă se va considera că adaptorul nu face parte din blocul “Interfaţă hardware de proces”. Principial, traductorul are rolul de a transforma(traduce) caracteristica unei marimi fizice din process într-o caracteristică a unei marimi electrice(tensiune, curent) sau pneumatice(presiune). Domeniile de semnal unificat pentru standardizarea acestor marimi de iesire sunt în principiu:(4-20mA);(0-10V);(0.2-1barr). Pe lângă aceste domenii de bază, mai sunt disponibile şi alte domenii, cum ar fi diferentiale(-1V +1V);(-5mV +5mv);etc. adică nu întotdeauna domeniul semnalelor furnizate de traductor sunt standardizate şi de aceea este nevoie de anumite funcţiuni în cadrul unui bloc de condiţionare de semnal.

Deşi traductoarele cu marime de ieşire pneumatică, ca şi interfeţele hardware de proces pneumatice, încep să aibă o răspândire mai redusă în momentul actual, totuşi ele sunt indispensabile în mediile cu pericol de explozie, dar şi în procesele unde sunt cerinţe critice legate de siguranţa în funcţionare. Această ultimă idee se referă la faptul ca o aceeaşi mărime fizică se poate măsura pe baza unor principii diferite(legat de natura semnalelor) astfel încât o avarie pe partea electrică să nu pună în pericol pierderea informaţiei despre marimea fizică masurată.