Zakázkový vývoj 2007 (vybrané projekty)

Modulární DA&C systém EU-3000

V průběhu roku 2007 byl vyvíjen modulární DA&C systém EU-3000. Společnost TEDIA^® zajišťovala vývoj hardwarové části celého systému včetně vývoje a odladění komunikačního protokolu a firmware jednotlivých desek; softwarovou podporu na straně počítačů řešil zadavatel vývoje, společnost INOVA Praha s.r.o.

DA&C systém EU-3000 je tvořen sestavou I/O jednotek vestavěných do průmyslových 19" skříní a datovým koncentrátorem připojeným k jednomu nebo více počítačům zajišťujícím zpracování dat.

Jádrem celého systému je datový koncentrátor koncipovaný jako centrální jednotka zajišťující časování celého systému a přenosy mezi všemi I/O jednokami i všemi PC. Pro komunikaci s jednotkami bylo zvoleno rychlé synchronní sériové rozhraní s datovou propustností 25,6 MB/s, pro komunikaci s počítači pak standardní gigabitový ethernet. Všechna rozhraní koncetrátoru pracují synchronně se vzorkovací frekvencí až 10 kHz.

Současné vnitřní řešení koncentrátoru je koncipováno pro osm sériových a osm ethernet rozhraní. Vezmeme-li pro představu sestavu osmi skříní osazených 15 jednotkami čtyřnásobných analogových vstupů, systém nabídne měření 480 analogových signálů. Analogickou úvahou lze se stávajícími typy I/O jednotek dospět k omezením na 960 analogových výstupů nebo 1920 reléových výstupů. Pro zpracování takového množství signálů lze rozložit až na osm počítačů; každý z počítačů může mít k dispozici kterákoliv vstupní a výstupní data (celkový objem I/O dat dostupných každému počítači je limitován délkou jednoho ethernet paketu).

Koncetrátor pracuje zjednodušeně jako 16portová paměť s datovou propustností více než 200 MB/s zajišťující ...

• přenos dat ze vstupních jednotek; všechna rozhraní přenášejí data paralelně s pevným rámcem 10 kHz
• přenos dat do výstupních jednotek; všechna rozhraní přenášejí data paralelně s pevným rámcem 10 kHz
• přenos zvolených dat do počítačů; ačkoliv paket pro každé ethernet rozhraní obsahuje libovolnou sestavu vstupních i výstupních dat, atypické řešení této části umožňuje vytvářet pakety pro všechna rozhraní paralelně a zásadně tak zvýšit celkovou datovou propustnost systému (pakety pro všechna rozhraní jsou vytvořena v čase kratším než 5 µs); vytvořené pakety jsou do počítačů odesílány synchronně s volitelným rámcem v rozsahu 1 kHz až 10 kHz

Asynchronně ke zmíněným přenosům časovaných koncetrátorem probíhá zpracování ethernet paketů přenášených z nadřízených počítačů.

Nezávisle na uvedených datových přenosech systém nabízí servisní ethernet rozhraní pro monitorování funkce systému na pozadí měření. Rozhraní zpřístupňuje stavové registry nejen datového koncetrátoru, ale rovněž všech I/O jednotek. Rozhraní je současně určeno pro servisní rekonfiguraci jednotek (update firmware FPGA, konfigurace koeficientů FIR filtrů apod.).

Zatímco koncetrátor definuje svojí datovou propustnost výkon celého systému, I/O jednotky specifikují vlastnosti systému z hlediska kvality zpracování a generování signálů.

I/O jednotky byly realizovány v mechanickém provedení standardních eurokaret (100x160 mm) a jsou s řídicí jednotkou skříně (zajišťuje komunikaci s koncentrátorem a směrování dat z/do I/O jednotek) propojeny pomocí speciální pasivní sběrnice obsahující patnáct samostatných sériových kanálů (tzn. jeden pro každou I/O jednotku) s propustností 6,4 Mbit/s.

Současný sortiment I/O jednotek zahrnuje ...

• analogové vstupy pro stejnosměrně můstky
• analogové vstupy pro střídavé můstky a LVDT
• analogové vstupy pro akcelerometry
• univerzální napěťové analogové vstupy
• univerzální napěťové analogové výstupy
• analogové výstupy s proudovými rozsahy do 200mA
• obousměrné čítače pro IRC snímače
• izolované digitální vstupy
• výkonové reléové výstupy

Jednotky analogových vstupů jsou osazeny 24bitovými A/D převodníky s antialiasing filtry vzorkující vstupní signály pevnou frekvencí 100 kHz. Výstupní datová frekvence konfigurovatelná v rozsahu 1-10 kHz je vytvářena FIR filtry integrovanými spolu se všemi kalibračními konverzemi v hradlovém poli. Pro update firmware hradlového pole, koeficientů FIR filtrů i kalibračních konstant jsou jednotky vybaveny nezávislým servisním rozhraním.

Ostatní typy jednotek jsou právě jako jednotky analogových vstupů vystavěny na analogickém řídicím jádře obsahujícím hradlové pole, mikropočítač, servisní a datové rozhraní. Podle typu jsou pak jednotky vybaveny 16bitovými izolovanými D/A převodníky, izolovanými digitálními vstupy, výkonovými relé, izolovanými RS-422 vstupními obvody s navazujícími 32bitovými obousměrnými čítači a programovatelnou vstupní logikou pro IRC čítače.

Kompletní zpracování dat v počítači řešil zadavatel vývoje, společnost INOVA Praha s.r.o., v rámci vlastního softwarového balíku určeného pro měření, řízení a vizualizaci procesů. Společnost TEDIA^® jako výrobce koncetrátoru a I/O jednotek zajistila software pro konfiguraci jednotek.

Zadavatel: INOVA Praha s.r.o.
Realizace: 2007