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计算机测控系统的性能规范

来源:机房360 作者:GOCN编辑 更新时间:2013-1-16 17:41:16

摘要:在系统的功能描述中,我们只是明确了目标系统要干些什么(确定了任务),至于要达到何种水平,也必须给出量化的标准。对于小的系统,两者的界限不是十分明显,可以结合起来描述,但当系统功能既全面又较复杂时,为了叙述的方便,就必须在明确定义了系统功能之后,还要明确实现这些功能所要达到的性能水平。

  在系统的功能描述中,我们只是明确了目标系统要干些什么(确定了任务),至于要达到何种水平,也必须给出量化的标准。对于小的系统,两者的界限不是十分明显,可以结合起来描述,但当系统功能既全面又较复杂时,为了叙述的方便,就必须在明确定义了系统功能之后,还要明确实现这些功能所要达到的性能水平。由于各种系统的目标和任务不同,因此性能要求也会有较大的差别。下面以信号处理为例给予说明。

  (1)采样速率。在不同的应用场合,信号变化的周期是不同的,如温度信号的变化一般不会太快,一般在1~60 s范围内变化;而流量信号就在Is左右的范围,有的电信号则在毫秒级内变化。一般计算机的采样通道数在8~16路范围内。处理多路信号时可采用扩展方式,这时的处理方式多为分时控制扫描方式,即从一路开始,远路扫描处理,这样,采样速度必然降低。因此,必须根据具体信号变化周期确定部件的采样速率。

  有一类信号需采用实时中断技术,例如紧急事故信号的处理。系统一旦收到这种事故的信号,必须马上进行一系列操作,并要将发生事故前后的各种状态、处理顺序全部予以记录,供事后分析之用。

  还有一些应用系统对采样速率有相当高的要求,这时就必须采取相应的措施实现这样的要求。

  (2)信号的隔离方法。在有些应用环境中,测控系统存在较严重的电磁干扰,接地电压 的变化幅度也较大,故需采用信号隔离措施,以保证计算机设备不受意外损失,同时也可避免造成人身电气伤害等事故。

  对于干扰游、比较严重的应用项目,原则上应对各类信号进行隔离处理,但是还需要根据实际情况来决定采取何种隔离措施。常见的隔离方法有变压器隔离、专用隔离部件、光电隔离等。不同的方法导致效果和成本也不同,因此要统筹考虑各种因素,明确系统中有哪些信号需要隔离,并根据实际情况决定相应的隔离方法。

  3)信号处理精度。信号处理精度包括模拟输入和输出信号的处理精度。它与A/D, D/ A转换器的位数和性能有关,如12位的转换器造成的误差是1/4ω6=0.0∞244,而16位的转 换器的误差为O.∞0152,→个8位的A/D转换器的误差为O.∞39。位数多则精度高,但戚本也将直线上升。输入信号处理精度与A/D转换前的信号调理电路有很大关系,包括放大、滤波、隔离等电路。对于输出信号精度、误差的主要来源也在D/A转换后的信号放大或电压电流的转换部分。此外,信号处理精度与处理器的字节长度和算法也有一定的关系。

  因此,在确定信号处理精度时,主要应根据实际应用的需要来确定精度指标。通常情况精度控制在0.1~1范围内己能满足要求,因此,选用12位的AID、DIA转换板和一般的调理电路即可。这些电路板都有现成的产品,可供选用。对于精度要求较高的场合,应选择16位的AID、D/A转换板,同时,放大、滤波、隔离等调理电路也要相应地特殊设计,包括线路布局,部件的相对位置等都要从提高精度的角度来考虑。对于配套的信号传感器,其本身的精度也要考虑。只有当相关的各部分的精度都得以提高,整个系统的精度才有可能提高。由此可见,不必要的高精度性能指标,必将大幅度提高系统的成本。

  (4)输出信号的要求。对于计算机测控系统的输出信号,一般要明确规定的内容包括:

  输出信号的形式。计算机信号输出有的需要转换成模拟量信号进行输出,有的以开关量信号进行输出,还有的信号要用驱动报警装置和紧急拉动装置。因此,对这些信号的形式都要十分明确,既可作为设计依据,也可作为系统开发完成后进行系统测试、验收的一项内容。

  信号的实时性要求。在计算机测控系统中,要求有些信号必须在一定的时间范围内进行输出,特别是对紧急事故处理系统中的输出信号都有较高的实时响应要求。这时,就不能按采样周期,而要采用实时中断响应输出方式。在这种应用场合,必须对信号的响应时间作出明确的规定,例如要规定:从信号检测输入到应急处理信号输出的响应周期在50InS以内。这样的指标必须从实际需求出发进行制定。

  (5)对系统的其他要求。由于实际测控环境和应用目标的差异性,导致了对计算机测控 系统要求的多样性。除了在系统功能和性能上的差别之外,还有其他方面的要求,常见的内容包括:

  ①系统的湿度指标,主要指工作温度上下极限指标,有时也列出存储温度极限指标。

  ②系统的温度指标,一般列出工作湿度环境指标,有时也列出存储湿度环境指标。

  ③系统的抗振、冲击、防尘、防电磁干扰指标。

  ④系统对电源电压、电源频率的允许波动范围。

  ⑤系统的接口方式、电磁兼容性指标。

  ⑤系统的物理结构,包括机架结构、走线方式、机箱尺寸、外机柜的尺寸。

  ⑦系统的控制体系,如规定用二级控制方式中的上下位机的关系,各自的分工发生时的切换、处理方式。

  ⑧系统的通信方式,特别对多机站分布式测控系统,应明确各站点间的最大通信距离,数据传输的速率要求和最大的节点数量,进而明确规定选用何种通道方式和何种拓扑结构。

  ⑨系统的可靠性。系统的可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。一般用系统的平均无故障时间MTBF和平均维修时间MTTR来表示。前者反映了系统持续不出故障的能力,后者反映了当故障发生后系统恢复工作的能力,从两个侧面来说明系统可靠运行的能力。

  ⑩系统的可维护性,包括系统扩充、修改、升级的能力及满足新要求的难易程度。

  责任编辑:GOCN

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