Компьютерный прибор
Рассмотрим основные причины и доводы, побуждающие создавать современные контрольно-измерительные системы на основе использования нового подхода по созданию и использованию интеллектуальных средств измерения в виде компьютерных приборов.
На сегодняшний день сформировался обширный класс контрольно-измерительных и управляющих систем, задачей которых является автоматизированный сбор данных и управление технологическими процессами различной степени сложности в нефтегазовой и др. областях. Бурное развитие информационных технологий оказало значительное влияние на принципы создания такой контрольноизмерительной техники. Использование персональных компьютеров и микроконтроллерного управления при создании аппаратных средств позволило добиться высокой степени быстродействия, точности и автоматизации процессов мониторинга и управления.
Путь к созданию подобных автоматизированных систем заключается в объединении широко распространившейся и проникшей во все сферы человеческой деятельности компьютерной технологии общего назначения с современными технологиями сбора данных и управления. Можно предположить, что такая интеграция потребует специфичных знаний в области программирования аппаратуры управления и сбора данных. Однако современные программные средства дают возможность рядовому пользователю персональным компьютером в короткие сроки овладеть технологией программирования аппаратной части системы за счет применения объектно-ориентированных языков программирования.
Программно-аппаратные комплексы, построенные на базе серийно выпускаемых персональных компьютерах (ПК), автоматически приобретают мощные вычислительные средства, современные технологии обработки и анализа данных, в том числе в реальном времени, надежные системы передачи и хранения информации. За счет технологичности производства ПК существенно снижается стоимость реализуемых на их основе контрольно-измерительных систем. Такие системы легко модернизируются в соответствии с современным уровнем развития электронно-вычислительной техники.
Непосредственный ввод данных в ПК может производиться через стандартные платы, устанавливаемые пользователем в слоты компьютера. В соответствии с этим, на данный момент на рынке измерительной техники существует сегмент стандартизированных и недорогих аппаратных средств, реализуемых на базе ПК, которые с легкостью интегрируются в функционально сложные системы управления и контроля. Данный вид аппаратуры дает возможность отказаться от использования дорогостоящих программно-аппаратных комплексов, способных решать узкий круг задач и являющихся непригодными для реконфигурации.
Объединение ПК со специальной аппаратурой сбора данных и управляющего программного обеспечения образует некоторый инструмент сбора данных. Так как конечный потребитель может задавать необходимую функцию этого инструмента, то такую интеграцию можно классифицировать как «виртуальный прибор» (ВП) или компьютерный прибор (КП).
Таким образом, становится очевидным, что многие функции, необходимые для построения измерительных приборов, можно реализовать средствами компьютерной техники. Эта возможность основывается на концепции [88] использования компьютерных приборов и программно-аппаратных комплексов.
В результате можно утверждать, что для удовлетворения все возрастающих нужд современного нефтегазового производства нельзя больше опираться на ограниченное число производителей традиционных приборов, которые не в состоянии удовлетворить весь спектр потребностей в специальных инструментальных средствах. Пользователи и производители проявляют все больший интерес к преимуществам виртуальных приборов, обосновывая это их функциональной гибкостью, высокой производительностью, дешевизной и простотой в эксплуатации.
На основании этого авторы работы разработали оригинальный компьютерный прибор, интегрирующий в своем составе измерительное оборудование, ПК и специальное ПО. Благодаря этому разработанный КП имеет гибкую конфигурацию, обладает большими вычислительными возможностями. Он позволяет пользователю изменять конфигурацию прибора, основные параметры регистрации сигналов:
- - тип и частотный диапазон применяемых датчиков;
- - количество каналов регистрации и «раскладку» датчиков по каналам;
- - частоту синхронного опроса датчиков;
- - длительность непрерывной регистрации сигналов.
Зарегистрированную с датчиков информацию для визуального
контроля и экспресс - анализа можно просматривать на экране компьютера, который программно разбивается на нужное количество отдельных окон просмотра и позволяет в широком диапазоне изменять параметры просмотра - масштабирование и «временное» разрешение.
Вся информация по контролируемым агрегатам, выполненным замерам и рассчитанным параметрам состояния хранится во внутренней базе данных прибора.
Исходные вибросигналы можно подвергать дополнительной обработке. Это позволяет:
осуществлять переходы между виброускорением, виброскоростью и виброперемещением;
контролировать изменения параметров при пуске и выбеге оборудования практически на любом интервале времени, определять критические резонансные частоты оборудования;
учитывать влияния режимов работы оборудования, определять тепловые расцентровки; преобразовывать сигналы из временной области в частотную, для чего применяются процедуры быстрого преобразования Фурье или частотной фильтрации (для «узкого» временного интервала).
Вычислительная мощность применяемого КП переносного компьютера достаточна для того, чтобы в нем могла работать практически любая современная диагностическая экспертная система.
Данный КП может использоваться как переносная диагностическая станция, позволяющая максимально быстро на месте регистрации производить оценку текущего технического состояния контролируемого оборудования. Такой подход к диагностике позволяет существенно экономить материальные ресурсы предприятия за счет снижения риска возникновения аварийных ситуаций.
Совместное использование многоканальной регистрации вибросигналов и многомерного представления сигналов на экране компьютера позволяет использовать КП в самых сложных случаях диагностики оборудования.
