Дипломдық жұмыс: Аспап жасау | Электр машиналарды бақылау мен диагностикасының виртуалды өлшеу кешенiн әзiрлеу

Мазмұны

Кіріспе
1 Мәліметтерді жинау жабдықтары
2 Бағдарламалық қамтамасыздандыру
3 LABVIEW қолдану бойынша практикалық жетекшілік
3.1 Виртуалды аспап құруды қолдану бойынша практикалық жетекшілік
3.2 Файлға ақпаратты енгізу-шығару, анализі, сихронизациясы
3.3 LabVIEW реттеуішінің бірнеше ерекшеліктері
3.4 Модульді ВА
3.5 ВА-тағы нақты мәліметтерді жинау
3.6 DAQ Channel Wizard көмегімен аналогты кіріс каналын құру
3.7 DAQ Solution Wizard көмегімен енгізу-шығарудың жаңа аналогты шешімдерін құру
4 Электр машиналардың негізгі анықтамалары мен түрлері
4.1 Электр машина туралы түсінік
4.2 Электр машинаның параметрлерін өлшейтін виртуалды аспаптың стендін құру
5 Экономикалық бөлім
5.1 Бағдарламалық өнімнің сипаттамасы
5.2 Қаржылық жоспар
5.3 Минималды бағаны, кірісті және пайданы есептеу
5.4 Қолдану аясындағы жылдық бірмезгілдегі шығындарды есептеу
5.5 Ақпараттық өнімді енгізуден алынған үнемдеу мөлшері мен табысты есептеу
5.6 Экономикалық тиімділікті есептеп шығару
6 Өміртіршілігі қауіпсіздігі
6.1 Өміртіршілік қауіпсіздігінің сараптамасы
6.2 Жарықтандыруды ұйымдастыру
6.3 Жарықтандыру жүйесін есептеп шығару
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі
Кіріспе
Қазіргі таңда оқу процессінде дәстүрлі зертханалық стендтердің орнына
заманауи ақпараттық технологиялар қолданылады. Бұл технологияның мәні
күрделі және қымбат аспаптар мен олардың эквиваленттерінің орнына нақты
ақпаратты құралдарды өңдеушілердің бірі виртуалды өлшегіш аспаптарды
құрастыруда қолданылады. National Instruments өнеркәсіп кәсіпорыны болып
табылады. Қорыта келетін болсақ, физикалық және ақпараттық бірыңғай
кешен құрамын біріктіріп, нақты моделдеудің кең мүмкіндіктерінде толық
функционалды зертхананы құру болып табылады.
Қазіргі уақытта мәліметтерді жинау технологиясы өте кең таратылған:
ғылыми-зерттеу қосымшалардан бастап әр түрлі сынақтар мен өнеркәсіптік
автоматтандыру есептеріне дейін жүреді. Виртуалды іс-тәжірибе құру
қағидаларына жауап беретін National Instruments компаниясының LabView
бағдарламасы болып келеді. LabView немесе Laboratory Virtual Instrument
Engineering Workbenсh (зертханалық виртуалды аспапты өңдеу ортасы)
мәліметтерді жинау және аспатармен басқаруға арналған стандартты құрал
ретінде өндірісте, білім беру орталықтарында және
ғылыми-зерттеу зертханаларында кең қолданылатын графикалық бағдарламалау ортасы.
Сонымен қатар, LabView компьютерлік модельдеуді қоса отырып, кез-келген
есептердің барлығын дерлік шығаруға жарамды, бағдарламалаудың қуатты
құралы болып табылады. Оның «виртуалды аспаптары» нақты объектілермен
және де олардың математикалық модельдерімен де жұмыс істеуге қабілетті.
Мәліметтерді жинауды жүзеге асыру үшін ғалымдар мен инженерлер PCI,
PXI, Compact PCI, PCMCIA, USB, FireWire шиналары бар, сонымен қатар
тізбекті және параллельді портты дербес компьютерлерін қолданады.
Мәлiметтер жиынының көп құрылғысы компьютерге тiкелей бекiтiледi және
мәліметтерді тікелей оның жадына жібереді. Есептер қатарында ДК-ге
Ethernet желісі немесе тізбектей және параллельді порт арқылы қосылған
мәліметтер жиынының жойылған құрылғылары қолданылады. Жалпы
жалғайда, мәліметтер жиынының компьютерлік жүйесін қолдану кезіндегі
алынған нәтижелердің қисындылықтары оның төмендегідей құрауыштарымен
анықталады:
- дербес компьютер (ДК);
- мәліметтер жиынының жабдықтары;
- бағдарламалық қамтамасыз ету;
- датчиктер;
- сигналдарды келістіру жүйелері.
Электр машина көрсеткіштерін өлшеу, өңдеу, бақылау процесстері де
осы технологияны қолданумен орындалады. LabView бағдарламасы арқылы
электр машина түйіндерін модельдеуге болады.

1 бөлім. Мәліметтерді жинаудың жабдықтары
Мәліметтер ағынын жинаудың максималды жылдамдығына
мәліметтерді жинау жүйесінде (МЖЖ) қолданылатын
компьютердің тезәрекеттігі маңызды әсерін тигізеді. Қорыта келгенде, бүгін компьютерлік
технологиялар өте тез дамып жатқандықтан, олардың қолданылуынан
көзделген МЖЖ толық көлемде артықшылықтарын алады. Дәлірек айтқанда –
нақты уақытта сигналдар мен мәліметтерді өңдеу мүмкіндіктері, ақпараттың
график түрінде бейнеленуінің кеңейтілген функциялары және дискті
жинақтағыштарға мәліметтер ағынын сақтаудың жоғары жылдамдықтары.
Қазіргі заманға сай өлшеу технологияларында жоғары өнiмдi жүйелiк
шиналармен байланысты Pentium IV және PowerPC классты процессорлар
қолданылады. PCI мен USB шиналары көптеген қазіргі ДК-лердің стандартты
құрауыштары болып келеді және 132 Мбит/с жылдамдыққа дейінгі
мәліметтерді жіберу мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Сыртқы шиналар мен
порттар, сонымен қатар PCMCIA, USB және FireWire (IEEE 482.2n 1394)
шиналары ықшамдалған компьютерлерде кең таралған, 40 Мбит/с дейінгі
мәліметтер жіберу жылдамдығы бар иілгіш МЖЖ құрудың негізі болып
келеді. Қорыта келгенде, мәліметтер жиынының компьютерлік жүйелері
тұрақты шешімдерге маңызды альтернативалар ұсынады. Жойылған және
таратылған мәліметтер жиынының жүйелерінде датчиктер мен сигнал көзіне
тікелей жақындықта өлшеу түйіндерін орнатуға болады, ал өлшеу шешімдерін
жіберу үшін Ethernet стандартты желілік технологияларын, тізбекті порт
немесе сымсыз байланыс түйіндерін қолданады. Мәліметтер жиыны (МЖ)
мен жүйелік шинаның архитектурасына құрылғыларды таңдау кезінде
таңдалған құрылғы мен шинаны қолдайтын мәліметтер жіберу жылдамдығы
мен режимін қарастырған жөн.
Қазіргі ДК үзілулердің қолданылуымен және бағдарламаланған енгізу-
шығару функциялары көмегімен мәліметтерді жіберуді жүзеге асыра алады.
Жадыға тікелей байланысты (ЖТБ) қолдану арқылы мәліметтерді жіберу
компьютердің жүйелік шинадағы ақпараттарын тікелей оның жедел есте
сақтау құрылғысына (ЖЕҚ) жазатын, жүйенің ортақ өнімділігін жоғарылата
отырып арнайы аппаратты контроллердің көмегімен орындалады. Осы кезде
процессор мәліметтер жіберілуін басқару міндетінен босамайды, ол одан да
қиын есептеуіш міндеттерге арналады. Компьютер мен мәліметтер
жиынының аппаратты құралдар арасындағы интерфейс функцияларын
орындайтын National Instruments компаниясының NI-DAQ 7 аспапты драйвері
максималды мүмкін жылдамдықпен компьютер жадына мәліметтерді жіберу
үшін арнайы оптимизацияланған ЖТБ процедураларынан тұрады. ЖТБ
артықшылықтары мен үзілулерді қолдану үшін МЖ құрылғысы аппараттық
дәрежедегі мәліметтерді мына амалдармен жіберуді қолдау қажет. Мысалы,
PCI және FireWire (IEEE 1394) шиналарына арналған құрылғылар үзілулердің
қолданылуымен жадыға тікелей байланыс режимінде жұмыс істей алады, ал
осы уақытта PCMCIA және USB арналған құрылғылар мәліметтерді
үзілулердің қолданылуымен жібереді. Қорыта келгенде, мәліметтер жіберу
әдісі өлшенетін есептермен қатар компьютер процессорымен орындалатын
өзге операциялардың және есептеулердің көлеміне байланысты МЖЖ
максималды өнімділігіне де әсер етеді.
Нақты уақытта мәліметтердің үлкен ағынының жинақталу көлемін
шектейтін фактор болып компьютердің қатқыл диск өнімділігі саналады.
Дискке қатынас уақыты мен файлдық жүйені фрагменттеу мәліметтердің
жинақталуы мен жиынының максималды жылдамдығын едәуір азайтуы
мүмкін. Жоғары жиілікті сигналдарды тіркейтін өлшеуіш жүйелер үшін
жоғары жылдамдықты қатқыл диск таңдаған жөн және дискта үздіксіз бос
орынның жеткілікті болатынына көз жеткізу керек. Сонымен қатар,
операциялық жүйені басқа қатқыл дискте орналастырып, мәліметтер жиынына
жеке дискті арнаған жөн [1].
Бұрын жоғары жиілікті сигналдарды өңдейтін нақты уақытты
қосымшаларда ілескен сопроцессоры бар 32-разрядты процессорлар немесе
мамандандырылған санды сигналды процессорларды қолдану керек болған.
Алайда, 2,5 ГГц жоғары жиілікте жұмыс істейтін үстелдік жүйелерге арналған
қазіргі процессорлардың есептеуіш мүмкіншіліктерінің жоғарылығы
соншалықты, мамандырылған процессорлардың қолданылуын қажет етпейді.
Ақырында, компьютердің операциялық жүйесінің дұрыс таңдалынуы
максималды тиімділікке қол жеткізуге және қажеттіліктерді қанағаттандыруға
мүмкіндік береді. Бұл таңдауға көптеген факторлар әсер етеді: соңғы
пайдаланушылар мен өңдеушілердің талабы мен тәжірибесі, ДК басқа
қолданулары (дәл осы кезге және келешекке), қаржы пікірлері,
компьютерлердегі аппаратты құралдардың үйлесімділігі, сонымен қатар,ОЖ
сәйкес қажетті бағдарламалық қамтамасыздандыру болуы. Дәстүр бойынша
таратылған Mac OS операциялық жүйесі өзінің қарапайым графикалық
қолданбалы интерфейсімен белгілі, сонымен бірге Windows 2000 және
Windows XP – қоректенудің кеңейтілген басқаруымен және Plug&Play
технологиясының қолдауымен, ыңғайлы қолданбалы интерфейсі бар 32-
разрядты белгілі ОЖ. Одан басқа, қосымшалар қатарында функционалдығы
мен сенімділігін жоғарылату үшін нақты уақыттағы оперциялық жүйені
(НУОЖ) қолдану перспективалы болып саналады.
Қойылған талаптардың мақсаттарына сүйене отырып, төменде берілген
мәліметтер жиынының құрылғылар класстарының біреуіне таңдау жасауға
болады:
- аналогты енгізу/шығару құрылғылары;
- сандық енгізу/шығару құрылғылары;
- санауыштар/таймерлер;
- аналогты, сандық сигналды және санауыштар мүмкіндігін қолдайтын
көпфункционалды құрылғылар.
Аналогты енгізу құрылғыларының негізгі параметрлері – оның
мүмкіндігі мен дәлдігін оның аналогты кірістерінің параметрлері бойынша
анықтауға болады. Көптеген өнімдерге қол жетімді мәліметтер жиыны
құрылғыларының негізгі спецификациясында осы құрылғыны қолдайтын
кіріс каналдар саны, цифрлау жиілігі, кернеудің кіріс диапазоны мен рұқсаты
көрсетіледі:
1 Каналдар саны сигналдар енгізудің бірсымды және
дифференциалды аналогты каналдары бар аспаптар үшін, әдетте , екі типтің
де кірістер саны көрсетіледі. Бірсымды кірістер ортақ жерлендіруге ие және
кіріс сигналда жоғары амплитуда (1В жоғары) болған жағдайда қолданылады,
және аналогты кіріс құрал-жабдығы мен сигнал көзін жалғайтын сымдар 4,5 м
кем ұзындыққа ие болып келеді. Егер шығыс сигналдар осы талаптарға сай
келмесе, онда дифференциалды кірістер қолданылады. Бұл жағдайда
мәліметтеір жиыны құрылғысының әрбір кірісінің өз «жерлендіруі» бар, ол
қателер саны азаюына және сымдарда синфазалы сілтеулерді жоюға алып
келеді;
2) Цифрлау жиілігі – берілген параметр кіріс сигналдың аналогты-санды
түрлендіруінің тактілік жиілігін анықтайды. Цифрлаудың аса жоғары жиілігі
бірдей уақыттағы есептеулер санын көбірек алуға мүмкіндік береді, яғни
бастапқы сигнал пішінін аппроксимациялаған жөн. Мәліметтер цифрлануы
бір уақытта бірнеше аналогты-цифрлы түрлендіргіштертермен немесе
мультиплексті режимде бір АЦТ өткізілуі мүмкін. Мультиплексті режим бір
АЦТ көмегімен бірнеше кіріс каналдары бар сигналдарды өлшеудің
стандаррты әдісі болып келеді. Бұл режимде АЦТ алғашында бір каналды
цифрлайды, кейін басқасына қосылады, және т.с.с;
3) АЦТ рұқсаты – санды түрде аналогты сигналды көрсету үшін АЦТ
қолданылатын биттер саны. АЦТ рұқсаты жоғары болған сайын, соншалықты
көбірек кіріс диапазонды бөліктеу үшін интервалдар саны және соншалықты
кем минималды өлшенетін кернеу өзгерісі қолданылады. 1.1 суретте
синусоидалы сигнал және соған сәйкес мінсіз 3 биттік АЦТ көмегімен
алынған цифрлық бейне көрсетілген. Әрбір интервал 000 мен 111 арасындағы
екілік санмен көрсетіледі. Бұл жағдайда цифрлық көрініс бастапқы аналогты
сигналмен аса сәйкес келмейтіні айқын, себебі түрлендіру кезінде ақпарат
жоғалып кеткен болатын. Алайда, рұқсаттың 16 битке дейін көбеюінен АЦТ
өлшеу интервалының саны 8-ден 65 563-ке дейін өседі. Бұл аналогты кіріс
тізбегінің қалған бөлігі қатесіз жобаланған жағдайда аналогты сигналдардың
өте дәл цифрлық көрінісін алуға мүмкіндік береді;.....