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综合自动化(三)②

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-08-07  作者:陈立秋  浏览次数:81
核心提示:陈立秋,中国纺织工程学会染整专业委员会特聘首席专家,获得中国染整行业终身荣誉奖。现从事染整工程的创新工作。
 3    数据输入处理
对模拟量来说,一般耍进行采样、增益最佳化、A/D转挨、规格化、合理性检查、零偏校正、热电偶冷端补偿、线性化处理、超限制判断、土程量变换、数字滤波、温度和压力校正、开方处理及上、下限报警等处理,对脉冲序列进行瞬时值变换及累积计算。
3.1  数据的采样速率
对模拟量来说,一般耍进行采样、增益最佳化、A/D转挨、规格化、合理性检查、零偏校正、热电偶冷端补偿、线性化处理、超限制判断、土程量变换、数宇滤波、温度和压力校正、开方处理及上、下限报警等处理,对脉冲序列进行瞬时值变换及累积计算。
按系统不同的需要,组态不同的扫描采样频率。流量、压力、液位、温度与成分的采样频率f的经验数据是1/5-1Hz、1/10-1/3Hz、1/8-1/5Hz和1/20- 1/15 Hz。
3.2  增益最佳化
模拟量信号在A/D转换之前要进行前置放大,以使被转换量落在A/D转换线性范围之内(通常在50%-100%满度范围内),提高通道相对测量精度。因此要选择合适的量程,增益最佳化即能自动挑选最佳增益。
3.3  模拟量信号的规格化
模拟量信号的规格化是指1-5 V的模拟信号经A/D转换电路变成规格化的数字量。
3.4   合理性检查
如果A/D转换超出限定时间或接到指令后根本未进行转换,则“A/D卡故障”,置位,而给出不合理标志;如果是A/D转换超量程或欠量程(小于下限值),则该数将进一步处理,给出读数不合理标志。
3.5   零偏校正
由温度、电源等环境因素变化引起的放大器零点漂移,可通过软件进行校正。通常是把输入短路时采集的放大器零漂码取平均值存人内存,然后在当前测量结果中扣除此零漂值。这种方法常用于零漂不超过通通道模拟输出动态范围1/10的场合。零漂严重时可能使系统发生饱和,因此在零偏校正时常设定一漂移限值,超过该码,则状态字中“零偏超出故障”置位,并发出报警。
3.6  工程量变换
当上位机或操作站需显示或打印时,还应将规格化的数据转换成工程量单位值。
3.7   超限判断
当参数超限时,一般均需进行报警。通常分为绝对值报警、偏差报警、速度报警以及累计值报警。
3.8  热电偶冷端补偿
对于安装在现场多路切换箱中的热电偶,其冷端温度自动补偿是通过一支专用的冷端温度检测热电偶进行的。输人处理时先接通一次,测量工作电势;再短路一次,测量短路电势。这两者相减即可消除外线路影响。
3.9  非线性校正
对于温度与热电势数值或热电阻数值闸的非线性关系,可通过折线近似或曲线拟合的方法加以校正。
3.10  开方处理
对于平方特性的数据(例如节流式流量计的差压信号与流量成平方关系)需进行开方处理,才能使信号与流量成线性美系。
3.11  热电偶开路检查
测点在被切人之前,用一小电流流过模拟信号线、多路切换电路和变换器。假如通过外电路的压降超过正常值,就表明热电偶已经开路。
3.12  数字滤波
数字滤波就是为克服随机干扰引人的误差而进行的数据平滑处理。常用的数字滤波算法有程序判断法、中位值法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、加权平均滤波法、一阶惯性滤波法和复合滤波法等。
3.13   温度、压力校正
  当用孔板测量气体或蒸汽流量时,测得的差压值偏离孔板设计时的标准温度、标准压力,计算有误差,因此需要将此值校正到标准条件下的差压。
4  输出处理 
4.1 集散系统的输出一般分模拟量输出和开关量输出。模拟量输出时。 CPU算出的数字结果再经D/A转换成4- 20 mA的信号送端子板输出;在输出需限幅信号时可经限幅处理。在D/A转换之前,数据先与限幅信号作比较,正常时将输出送D/A转挨器,反之将限幅值送D/A转换器。在开关量输出时,由主机电路送出数字信号,先存输出锁存器,再经驱动电路进行功率放大,去控制现场执行机构。通过组态,数字输出可有三种不同的形式:
  (l)瞬时输出式,信号一消失,触点就断开。
  (2)延时输出式,信号消失,延时一段时间后触点才断开。
  (3)锁定输出式,触点闭合后,待下次信号来时才断开。 
4.2  即使是模拟输出信号,也是以数字信号形式给出,再经D/A主转换后才形成的。正确的数据输出后,外部干扰有可能使输出装置得到错误的数据。这种错误的输出结果有时会造成重大恶果,但措施得力,也是可以补救的。输出装置与CPU的距离越远,连线就越长,受干扰的机会就越多。输出设备是电位控制型还是同步锁存型,对干扰的敏感性的影响相差较大。前者有良好的抗“毛刺”能力;而后者不耐干扰,当锁存线上出现干扰时,就会盲目锁存当前的数据,而不管这时数据是否有效。输出设备的惯性(响应速度)与干扰的承受能力也有很大关系。惯性小的输出设备(如通信日、显示设备等)耐受干扰能力就差一些。
不同的输出装置对干扰的耐受能力不同,抗干扰措施也就不同。其措施如下:
(1)各类输出数据锁存器尽可能和CPU安装在同一电路板上,使传输线上传送的都是已锁存好的电位控制信号。有时这一点不一定能做到。例如用串行通信方式输出到远程显示器,一条线送数据,一条线送同步脉冲,这时就特别容易受干扰。
(2)对于重要的输出设备,建立检测通道,CPU可以通过检测通道来检查输出的结果是否正确。
(3)软件上重复输出同一数据。只耍有可能,其重复周期应尽可能短些。当外部设备接收到一个被干扰的错误信息后,还来不及作出有效的反应,一个正确的输出信息又来到,就可以及时防止错误动作的产生。
有关输出芯片的状态在执行输出功能时也一并重复设置。例如8155芯片和8255芯片常用来扩展输人/输出功能,很多外设均通过它
们来获得控制信息。这类芯片均应编程,以明确各端口职能。由于干扰的作用有可能在无形中将芯片的编程方式改变。为了确保输出功能正确实现,输出功能模块在执行具体的数据输出之前,应该先执行芯片的编程指令,再输出有关数据。这样做,也将对芯片端口重新定义,使输入模块得以正确执行。
对于以D/A转挨方式实现的模拟输出,因本质上仍为数字量,同样可以通过重复输出的方式来提高模拟输出通道的抗干扰性能。在不影响反应速度的前提下,在模拟输出端接一适当的RC滤波电路(起到增加惯性的效果),配合重复输出措施,便能基本上消除模拟输出通道上的干扰毛刺。
 
 
 
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