自動(dòng)制圖硬件簡(jiǎn)介

自動(dòng)制圖硬件是制圖自動(dòng)化裝置的總稱。包括各種計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，如圖—數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)控繪圖機(jī)等。計(jì)算機(jī)是自動(dòng)制圖硬件的核心部分，其發(fā)展方向是微型、巨型以及系列化、網(wǎng)絡(luò)化。如IBMPS-2計(jì)算機(jī)系列，其性能可達(dá)到中、小型計(jì)算機(jī)水平。此外，磁帶、磁盤、光盤等外存儲(chǔ)器的迅速發(fā)展，使存儲(chǔ)信息能力達(dá)到可無(wú)限擴(kuò)充的程度，對(duì)自動(dòng)制圖具有特別重要的意義。圖形輸入、輸出設(shè)備從20世紀(jì)50年代最早的自動(dòng)繪圖機(jī)出現(xiàn)，到80年代，其型號(hào)多達(dá)百種以上。專用圖形數(shù)字化儀已從手扶跟蹤向掃描數(shù)字化方向發(fā)展。帶有屏幕編輯功能的圖形終端的出現(xiàn)，從技術(shù)上保證了圖形數(shù)字轉(zhuǎn)換的功效。中國(guó)自行研制自動(dòng)制圖設(shè)備工作已取得了很大進(jìn)展，高精度圖形數(shù)字轉(zhuǎn)換儀、自動(dòng)繪圖機(jī)、自動(dòng)地圖注記機(jī)等都已相繼研制成功。2100433B

如圖《DAUTD系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)》給出一個(gè)基于PC-DSP的數(shù)字化超聲波自動(dòng)探傷系統(tǒng)( DAUTD)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)由探頭陣列、機(jī)械傳動(dòng)裝置、傳動(dòng)控制卡、4× 4模擬通道處理板、電源控制與同步觸發(fā)板、數(shù)字信號(hào)處理板、工控機(jī)及其外設(shè)組成。

系統(tǒng)采用DSP系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)增益控制、實(shí)時(shí)門限報(bào)警、傳動(dòng)設(shè)備控制等問(wèn)題; 采用標(biāo)準(zhǔn)的工控機(jī),是吸收了虛擬儀器的思想,以便實(shí)現(xiàn)多通道的智能化管理,以及波形顯示、數(shù)據(jù)分析、用戶可視化操作、探傷報(bào)告打印。主從機(jī)之間通過(guò)PC機(jī)并口和DSP主機(jī)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

自動(dòng)探傷系統(tǒng)模擬部分

DAUTD的模擬部分包括超聲波收發(fā)電路、數(shù)控放大/衰減器、可控模擬濾波器陣列。超聲波收發(fā)電路采用600V、400V負(fù)脈沖激勵(lì); 增益控制電路由一級(jí)固定20dB 放大, 二級(jí)壓控放大器提供- 20～ 60dB 的衰減和放大, 則整個(gè)系統(tǒng)增益設(shè)計(jì)為80dB, 最小步進(jìn)0. 1dB; 可控濾波器設(shè)定為多種寬帶濾波模式, 如0～ 15M Hz、2～ 20M Hz 等, 最高工作頻段為20M Hz。

自動(dòng)探傷系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與嵌入式DSP 子系統(tǒng)

嵌入式DSP子系統(tǒng)是一個(gè)高速數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高速波形數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)字包絡(luò)檢波、實(shí)時(shí)報(bào)警、自動(dòng)增益控制、主從機(jī)的通信等功能。

其中, ADC信號(hào)前端采用多路模擬開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)對(duì)16路模擬信號(hào)的選通,最高切換速率16k Hz /s。ADC采樣率為60M Hz,采樣分辨率10bit ,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)20M 寬帶射頻信號(hào)實(shí)時(shí)采樣。采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)入CPLD中,經(jīng)過(guò)數(shù)字檢波和非均勻壓縮后用高速異步FIFO作為緩沖。

現(xiàn)階段主要以計(jì)算機(jī)及同它聯(lián)結(jié)的圖形輸入、輸出設(shè)備為基本工具，以數(shù)學(xué)邏輯方法為科學(xué)語(yǔ)言的制圖新技術(shù)實(shí)現(xiàn)地圖編制。其主要階段為：①地圖數(shù)字化。即將各種圖形、圖像資料轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可讀的數(shù)字形式，并進(jìn)行編輯處理和存儲(chǔ)；②根據(jù)地圖制作需求，對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換、地圖要素取舍、概括、地圖圖幅拼核等處理；③通過(guò)地圖數(shù)據(jù)符號(hào)化處理將數(shù)字信息恢復(fù)為地圖形式。因地圖制作是一個(gè)復(fù)雜的工藝過(guò)程，目前尚未實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，主要在圖形識(shí)別、地圖概括等方面還未建立行之有效的方法，往往需要人工判別輔助。但隨著計(jì)算機(jī)硬件的完善和地圖模型化研究的深入，制圖完全自動(dòng)化必將實(shí)現(xiàn)。2100433B

根據(jù)設(shè)備監(jiān)控點(diǎn)數(shù)、監(jiān)控原理及設(shè)備所在位置確定控制設(shè)備清單，繪出控制系統(tǒng)圖，是建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。

控制分站硬件及其組態(tài)

控制分站主要完成實(shí)時(shí)性強(qiáng)的控制和調(diào)節(jié)功能?？刂品终景凑掌溆布M成是否有分散的實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制功能分為分散控制型(DCP)、數(shù)據(jù)采集型(DGP)。其中分散控制型又分為有微處理機(jī)的智能型控制器(DCP-I)、無(wú)微處理機(jī)的普通型控制器(DCP-G)。

一般中型和大型系統(tǒng)采用智能型控制器，這是一種全智能型控制器。用戶可以根據(jù)自己的需要賦予分站某種功能，例如改變控制算法、增設(shè)某個(gè)濾波程序等。智能型的控制分站設(shè)有中央處理器、內(nèi)存、通信接口、可擴(kuò)展的功能化信號(hào)輸入和輸出(I/O)模塊、便攜終端插口或字符顯示器及鍵盤。它可以直接完成數(shù)字控制功能，能組成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成建筑物自動(dòng)控制系統(tǒng)。這種智能型控制器的控制分站具有下列技術(shù)特點(diǎn)：

(1)采用單片機(jī)的智能控制器能獨(dú)立運(yùn)行，中央處理器有16位或者32位。

(2)有多種輸入輸出信號(hào)

1)輸入信號(hào)應(yīng)該能適應(yīng)多種傳感器(變送器)，主要有：

①模擬量的直流信號(hào)4-20mA，0-10mA，0-10V，熱電阻(RTD)信號(hào)，壓力信號(hào)。

②開(kāi)關(guān)量信號(hào)有常開(kāi)/常閉于接點(diǎn)(ON/OFF)、電流有/無(wú)、電壓有/無(wú)、低頻脈沖信號(hào)等。

2)輸出信號(hào)應(yīng)有模擬量和開(kāi)關(guān)量，主要有以下一些：

①模擬量直流信號(hào)4-20mA，0-10mA，0-10V，0-12V，氣動(dòng)輸出(0-138kPa)。

②開(kāi)關(guān)量信號(hào)有保持式和脈沖式，兩態(tài)控制(ON/OFF)及三態(tài)控制(快、慢、停)。對(duì)于某一種控制器，可以選擇其中數(shù)種組合。

(3)模塊化組合結(jié)構(gòu)

設(shè)備可擴(kuò)展，可以是插道模式結(jié)構(gòu)，也可以是板式結(jié)構(gòu)。一般分為電源模塊、控制模塊、測(cè)點(diǎn)模塊等。

(4)多種通信接口

如RS232C(串行通信接口)，EIA RS485(9600bps)，RS422，IEEE-488。

(5)有聯(lián)網(wǎng)能力

如以太網(wǎng)(Ethemet，傳輸速率為4Mbps、10Mbps)、ARCnet(傳輸速率為2．5Mbps)、令牌環(huán)網(wǎng)(Token Ring)、20mA電流環(huán)(傳輸速率為1．2，9．6或19．2kbps)、建筑物自動(dòng)化和控制網(wǎng)(BACnet)、局部操作總線(LON)。

(6)內(nèi)存為模塊化的可預(yù)編程

內(nèi)存容量按照不同要求而異，如8K ROM，256K RAM，8K EEPROM、32K EEPROM或者用PCMCIA卡。

(7)能適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，有較強(qiáng)的抗干擾能力

一般環(huán)境條件為氣溫0-49℃、濕度0%-90%，不結(jié)露。

(8)有或可接顯示器和鍵盤

供操作員和程序員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作，如設(shè)定數(shù)據(jù)及修改參數(shù)等。

(9)可自診斷及故障報(bào)警

使設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

(10)有備用電池供斷電時(shí)保持RAM內(nèi)容支持時(shí)間不小于72h，在無(wú)負(fù)載情況下自身壽命不低于5年。

(11)顯示器用發(fā)光二極管或液晶

可以顯示電源情況(通，斷，接通試驗(yàn))及數(shù)據(jù)傳送情況(發(fā)送，接收，故障)。

(12)有實(shí)時(shí)時(shí)鐘

可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行時(shí)間日期安排，定時(shí)控制。

(13)結(jié)構(gòu)型式有墻掛式、箱式、落地式等

應(yīng)便于安裝維護(hù)檢修。

(14)外殼防護(hù)級(jí)別，有IP20、IP55或IECl44、IEC529

(15)電源電壓為AC24V50Hz或AC220V50Hz

中央站硬件及其組態(tài)

中央站或管理中心又稱監(jiān)控中心或上位計(jì)算機(jī)，它可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)行管理和優(yōu)化。通常用高檔微機(jī)。微機(jī)的硬件發(fā)展很快，可以選用較高級(jí)的配置。

中央站硬件配置有微機(jī)和外圍設(shè)備。

1．微機(jī)的配置

1)中央處理器是決定中央站處理速度的主要部件，一般用32位的，如Intel Pentium處理器主頻800MHz。

2)高速緩沖存儲(chǔ)器可以加快處理速度，一般有256KB。內(nèi)存對(duì)數(shù)據(jù)處理和圖形顯示有很大影響，一般用16MB以上(可選用64MB RAM)。

3)計(jì)算機(jī)總線是計(jì)算機(jī)信息總通道，以PCI總線較好。

4)硬盤驅(qū)動(dòng)器的容量按照軟件處理容量來(lái)定，一般為1GB以上，可用20GB的3．5inlDE硬盤驅(qū)動(dòng)器。

5)軟盤驅(qū)動(dòng)器為1．44MB，3．5in。

6)光盤驅(qū)動(dòng)器用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，一般容量為650MB。有只讀型(CD-ROM)的、可寫(CD-R)型或可讀寫型(CD-RW)。

7)附件插槽為兩個(gè)ISA，一個(gè)PCI。

8)內(nèi)置I/O端口。一個(gè)平行端口，兩個(gè)RS232串行端口。

9)顯示器(CRT)41cm(14in)SVGA，內(nèi)部1MBDRAM，分辨率為640×480以上，256色(顯示數(shù)據(jù)和圖形)，最好用51cm(21in)，分辨率為1024X768，256色。

10)鍵盤為101鍵。

11)鼠標(biāo)器為機(jī)械式或光電式(用視窗操作系統(tǒng)時(shí)一定要配)。

2．打印機(jī)

打印機(jī)用于制作硬拷貝文件。一般打印機(jī)接在微機(jī)的平行端口，這樣一旦微機(jī)有故障，就有丟失報(bào)警信息的可能。如果將打印機(jī)直接接在網(wǎng)絡(luò)，這樣各分站可以直接訪問(wèn)打印機(jī)，報(bào)警信息可直接送到打印機(jī)，減少失誤。打印機(jī)有擊打式點(diǎn)陣打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)等數(shù)種。擊打式點(diǎn)陣打印機(jī)適合打印數(shù)據(jù)已很少用。噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)除了打印數(shù)據(jù)外，還可以打印圖形。

(1)噴墨打印機(jī)

打印速度，單色1頁(yè)/min，彩色4頁(yè)/min。分辨率，單色600×600dpi，彩色300X300dpi。紙張，連續(xù)紙102-406mm，單張紙A4(210×297mm)。

(2)激光打印機(jī)

打印速度為單色4頁(yè)/min；分辨率為單色600×600dpi；紙張為單張紙A4(210×297mm)。