Rozproszone systemy pomiarowe

W wielu przedsiębiorstwach, w których obiekty i urządzenia są rozmieszczone w znacznych odległościach od siebie, celowe lub nawet konieczne jest zainstalowanie rozproszonych systemów pomiarowych lub rozproszonych systemów pomiarowo-kontrolnych. Opis tych systemów jest treścią niniejszej książki.

Przedstawiono w niej:
- konfigurację i składniki rozproszonych systemów 
   pomiarowych
- czujniki: temperatury, natężenia przepływu płynów, naprężeń
   mechanicznych, ciśnienia
- nowe technologie komunikacji bezprzewodowej do systemów
   pomiarowych: WiFi, Bluetooth, ZigBee
- wykorzystanie sieci komputerowych LAN
- wykorzystanie sieci elektroenergetycznych PLC
   do rozproszonych systemów pomiarowych.  

Spis treści:
Przedmowa 9

1. Wstęp 11
1.1. System interfejsu 11
1.2. Konfiguracja i struktura systemu pomiarowego  16
1.3. Dokładność pomiaru i dynamika systemów
       pomiarowych  20
1.3.1. Dokładność pomiaru w systemach  20
1.3.2. Dynamika systemów pomiarowych  22
1.4 Ochrona systemu pomiarowego przed zakłóceniami  26
1.4.1. Zakłócenia powstające wewnątrz urządzeń
         pomiarowych  26
1.4.2. Zakłócenia powstające w linii pomiarowej  31
Literatura 35

2. Elementy składowe systemów pomiarowych  36
2.1. Struktura systemu pomiarowego  36
2.2. Przetworniki cyfrowo-analogowe i analogowo-cyfrowe  37
2.2.1. Próbkowanie 37
2.2.2. Kwantowanie 40
2.2.3. Przetworniki cyfrowo-analogowe 42
2.2.4. Przetworniki analogowo-cyfrowe 50
2.3. Cyfrowe przyrządy pomiarowe 58
2.3.1. Przyrządy pomiarowe w systemach interfejsu  58
2.3.2. Multimetr cyfrowy  59
2.3.3. Oscyloskop cyfrowy 61
2.3.4. Generator cyfrowy 62
2.4. Komputerowe karty pomiarowe i przyrządy wirtualne  63
2.4.1. Komputerowe karty pomiarowe  63
2.4.2. Wirtualne przyrządy pomiarowe  70
Literatura 73

3. Czujniki pomiarowe i kondycjonery sygnałów
     w systemach rozproszonych  74
3.1. Czujniki i kondycjonery w torze pomiarowym  74
3.2. Czujniki temperatury 75
3.2.1. Platynowe czujniki rezystancyjne 75
3.2.2. Termoelemnty 77
3.2.3. Półprzewodnikowe czujniki temperatury  81
3.2.4. Kondycjonery do czujników temperatury  84
3.3. Czujniki naprężenia mechanicznego i ciśnienia  87
3.3.1. Wielkości fizyczne i jednostki  87
3.3.2. Tensometry rezystancyjne 88
3.3.3. Pojemnościowe czujniki ciśnienia  91
3.3.4. Piezoelektryczne czujniki ciśnienia  92
3.3.5. Półprzewodnikowe czujniki ciśnienia  93
3.3.6. Kondycjonery do czujników naprężenia i ciśnienia  95
3.4. Czujniki natężenia przepływu płynów  97
3.4.1. Przepływomierze elektromagnetyczne  97
3.4.2. Przepływomierze ultradźwiękowe  99
3.4.3. Wirnikowe liczniki przepływu  101
3.5. Wzmacniacze napięciowe i prądowe do kondycjonowania 
      sygnałów  101
3.5.1. Wzmacniacze napięciowe i prądowe  101
3.5.2. Wzmacniacze pomiarowe i kondycjonery napięcia  102
Literatura 107

4. Komputery w systemie pomiarowym  108
4.1. Komputer w systemie pomiarowym  108
4.2. Architektura komputera 109
4.2.1. Płyta główna 109
4.2.2. Magistrale i szyny równoległe w komputerze  111
4.3. Uniwersalna magistrala szeregowa USB i magistrala
       IEEE-1394 114
4.3.1. Uniwersalna magistrala szeregowa USB 114
4.3.2. MagistralaszeregowaIEEE-1394 119
Literatura 120

5. Interfejsy pomiarowe 122
5.1. Interfejsy pomiarowe i interfejsy ogólnego
       przeznaczenia  122
5.2. System interfejsu szeregowego RS-232C   123
5.2.1. Informacje ogólne 123
5.2.2. Transmisja w systemie interfejsu RS-232C 124
5.2.3. Magistrala interfejsu RS-232C 127
5.2.4. System pomiarowy modemu zerowego szeregowego
          interfejsem RS-232C 129
5.3. Inne interfejsy szeregowe 132
5.3.1. Standardy interfejsu szeregowego RS-449 i RS-530   132
5.3.2. Standardy RS-485 i RS-422A do obwodów interfejsu 
          szeregowego  134
5.3.3. Porównanie standardów RS interfejsu szeregowego  136
5.4. Interfejs równoległy IEEE-488 (IEC-625) 139
5.4.1. Interfejsy równoległe 139
5.4.2. Przeznaczenie i podstawowe parametry interfejsu
          IEEE-488 139
5.4.3. Magistrala i kable interfejsu IEEE-488 144
5.4.4. Funkcje interfejsowe urządzeń w systemie IEEE-488 147
5.4.5. Komunikaty interfejsowe w systemie IEEE-488 i ich 
         transmisja  150
5.4.6. Poprawa parametrów systemu pomiarowego 
         z interfejsem IEEE-488  157
5.4.7. Rozproszony system pomiarowy z interfejsem 
         IEEE-488 159
5.5. Kasetowe i modułowe systemy pomiarowe  161
5.5.1. Systemy kasetowe, modułowe i inne  161
5.5.2. System pomiarowy VXI 163
5.5.3. Modułowy system pomiarowy PXI 168
Literatura 172

6. Systemy pomiarowe z transmisją danych w sieci telefonii
    przewodowej 173
6.1. Sieci przewodowe do transmisji danych cyfrowych  173
6.2. Systemy transmisji danych w interfejsie RS-232C   174
6.2.1. Organizacja transmisji szeregowej  174
6.2.2. Magistrala interfejsu RS-232C 178
6.2.3. System pomiarowy z interfejsem RS-232C
          i modemem  180
6.3. Standardy interfejsu szeregowego RS-449 i RS-530   187
6.4. Programy do sterowania transmisją danych
       w rozproszonym systemie pomiarowym 189
Literatura 193

7. Rozproszone przewodowe systemy pomiarowe  195
7.1. System interfejsu CAN 195
7.1.1. Dane ogólne interfejsu CAN 195
7.1.2. Magistra1aisygnałyCAN 196
7.1.3. Komunikaty w interfejsie CAN 197
7.1.4. Struktura modułu CAN 200
7.2. System interfejsu PROFIBUS 201
7.2.1. Charakterystyka systemu PROFIBUS 201
7.2.2. Protokół PROFIBUS-DP  204
7.3. System modułowy FieldPoint  205
7.3.1. Koncepcja systemu FieldPoint  205
7.3.2. Moduły systemu FieldPoint oraz Compact
         FieldPoint  206
7.4. Czujniki inteligentne i systemy pomiarowe  209
7.4.1. Struktura czujników inteligentnych  209
7.4.2. System interfejsu MicroLAN  210
7.5. Transmisja danych pomiarowych w sieci 
       elektroenergetycznej  213
7.5.1. Sygnały i modemy PLC  213
7.5.2. Protokoły komunikacyjne dla PLC  215
7.5.3. System do zbierania danych z liczników energii
          elektrycznej  217
Literatura  218

8. Systemy pomiarowe w sieci telekomunikacji
     ruchomej  219
8.1. Bezprzewodowa transmisja danych pomiarowych  219
8.2. Systemy pomiarowe z transmisją danych przez sieć
       telefonii komórkowej GSM  220
8.2.1. Sieć telefonii komórkowej GSM  220
8.2.2. Telefony komórkowe  223
8.2.3. Usługi transmisji danych cyfrowych  226
8.2.4. Rozkazy AT  233
8.2.5. Rozproszony system pomiarowy w sieci GSM  237
8.3. Uniwersalny system telekomunikacji ruchomej UMTS  243
8.3.1. Transmisja danych w systemie UMTS   243
8.3.2. Lokalizacja stacji ruchomej w systemie UMTS  247
Literatura  249

9. Systemy pomiarowe z łączem radiowym  251
9.1. Radiomodemy  251
9.1.1. Kanały i modemy radiowe  251
9.1.2. Rozproszone systemy pomiarowe
          z radiomodemami  255
9.1.3. Porównanie własności rozproszonych systemów
          pomiarowych z transmisją radiową  257
9.2. Interfejsy radiowe wielkiej częstotliwości o krótkim
       zasięgu  258
9.2.1. Interfejs radiowy Bluetooth  258
9.2.2. Interfejs radiowy IEEE 802.15.4 (ZigBee)  265
9.2.3. Interfejs radiowy HomeRF  272
9.2.4. Porównanie systemów transmisji radiowej
          krótkiego zasięgu  273
9.3. Satelitarne systemy pozycyjne  274
9.3.1. Globalny system pozycyjny GPS  274
9.3.2. Systemy pozycyjne GLONASS i Galileo  279
Literatura  281

10. Systemy pomiarowe w sieci komputerowej  282
10.1. Standardy lokalnych sieci komputerowych LAN  282
10.2. Sieć Ethernet  285
10.3. Protokół transmisji w sieci Ethernet  289
10.3.1. Stos protokołów transmisji TCP/IP 289
10.3.2. Ramka transmisyjna do sieci Ethernet  291
10.4. Bezprzewodowa sieć komputerowa IEEE 802.11 292
10.4.1. Konfiguracja bezprzewodowej sieci komputerowej  292
10.4.2. Łącze danych i warstwa fizyczna sieci IEEE 802.11 294
10.5. System pomiarowy sieci LAN  296
10.5.1. Systemy pomiarowe w sieci Ethernet z konwerterami
            interfejsów  296
10.5.2. System pomiarowy z siecią LAN jako magistralą 
            interfejsową  298
10.6. Systemy pomiarowe w sieci Internet  302
10.7. Porównanie systemów interfejsu: LAN i IEEE-488  306
Literatura 306

11. Programowanie systemów pomiarowych  308
11.1. Języki programowania  308
11.2. Język Lab VIEW 309
11.2.1. Funkcje i instrukcje sterujące w LabVIEW  309
11.2.2. Tworzenie programu w LabVIEW 312
11.2.3. Programowanie systemów pomiarowych 
           w sieci LAN  313
11.3. Język TestPoint  315
Literatura  317
Wykaz ważniejszych skrótów i akronimów  318
Indeks  322