|
Simulátor je hardware aplikace s podpůrným software pracovních stanic. Hardware sestává z "rackové skříně",
v níž se nachází komunikační jednotka a připojené I/O moduly, zakončené kontakty v čele rozvaděče.
Simulátor snímá a komunikuje výstupní signály řídících systémů a modifikuje jejich vstupní signály.
Pracuje na bázi vizualizace technologických procesů, jež vyhodnocuje a modifikuje fyzické (elektrické)
I/O signály v reálném čase.
K simulaci disponuje svižnějším systémem než prostá vizualizace právě pro efektivnější práci
s větším množstvím obsluhovaných signálů.
Centrální jednotka
Jádrem systému je technologický mikropočítač s jednojádrovým procesorem Intel Pentium Quark. Tento zajišťuje
přenos dat z ethernetové sítě vstup/výstupním (I/O) modulům a zpět. Je zatížen pouze originálním minimálním
operačním systémem, zajišťujícím správu paměti, obsluhu přerušení, komunikační protokol ethernet a interní
komunikaci s I/O moduly. Operační systém i aplikace simulátoru jsou vyvíjeny pod assemblerem, v němž je přísně
střežená paralelizace zpracování instrukcí procesorem (pětistupňový pipeline). Přes jednojádrové provedení procesoru a
poměrně nízký pracovní takt 400 MHz je celková aplikace ve své úloze svižnější než zpracovatelský program pod
Windows na výkonném PC.
I/O moduly
I/O moduly jsou navrženy se širokou konfigurací signálů, typicky 128 vstupních a 128 výstupních,
digitálních nebo analogových. Minimalizuje se tím přenos dat mezi těmito a centrální jednotkou.
Digitální I/O moduly
Detekují pouze změnu vstupních signálů, kterou komunikují centrální jednotce. Stejně tak udržují stav
výstupních signálů dokud je komunikace nezmění. Elektrické signály mohou být v pozitivní hodnotě 5-60
Voltů, záleží na připojení vstupního kolektoru.
Analogové I/O moduly
Zpracovávají údaje vstupního analogového převodníku. Tento může být 12, 14 nebo 16-bitový, podle požadavku.
Získaná data moduly komunikují přímo nebo mohou vyhodnocovat rozdíl od posledního komunikovaného údaje (drifft)
a posílat centrální jednotce pouze odchýlené hodnoty. Vzhledem ke skutečnosti, že nejnižší 1-2 bity převedené
hodnoty oscilují i bez změny elektrického signálu, je tato možnost významnou efektivizační variantou.
Vstupní i výstupní signály jsou v elektrickém rozsahu 0..10V, případně 0..20 mA v nadstavbové verzi. Typicky
má modul analogových převodníků rovněž 128 vstupů a 128 výstupů.
Konfigurace simulátoru
Hardwarová konfigurace
V celkové konfiguraci záleží na velikosti použité skříně a fyzickém provedení přípojných svorkovnic, čili
fyzickém prostoru. Systém s jedinou komunikační jednotkou je dostatečně svižný i při použití 32 I/O modulů,
čili 8192 signálů digitálních nebo analogových.
Simulátor lze pojmout jako stavebnici fyzických rozvaděčů, strukturovaných do optimálního poměru cena/výkon.
Od nejmenší varianty jednoho rozvaděče po rozsáhlejší konfiguraci s tisíci analogovými a digitálními signály.
Softwarová konfigurace
Kontaktní a zpracovatelský software pro PC komunikuje s hardware ethernetovou sítí vlastním protokolem,
zajišťujícím bezpečnost a svižnost přenosu. Současně lze komunikovat s hardware několika zpracovatelskými
PC-stanicemi.
Každý projekt pracuje s vyhrazenými I/O signály řídícího systému, takže je možná současná práce několika
aplikačních projektů.
Data mohou být ukládána on-line do databázového souboru, jež je silně komprimovaný bez ztráty přesnosti.
K vyhodnocení historie je k dispozi vizualizační software, čerpající z historie signálových stavů v čase. Tyto
jsou zobrazovány graficky a lze exportovat tabulkový formát souborů pro další zpracování aplikací Excel či
kompatibilními aplikacemi.
|