Государственное профессиональное

Государственное профессиональное

образовательное учреждение

«Енакиевский металлургический техникум»

ПМ 01. МДК.01.02 Методы осуществления стандартных и сертификационных испытаний, метрологических поверок средств измерений

Раздел 2. Технологические измерения параметров процесса

Тема 1 Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации

Тема 1.1

Лекция 18

«Назначение, структура и состав агрегатного комплекса»

План.

1. Назначение и принципы построения.

2. Структура.

3. Агрегатный комплекс средств электроизмерительной техники (АСЭТ).

4. Контрольные вопросы.

5. Вопросы для самостоятельного изучения.

6. Литература. Информационные ресурсы.

Преподаватель ____________________ Г.В. Лунина

1. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) создана в целях обеспечения техническими средствами системы контроля, регулирования и управления технологическими процессами различные отрасли промышленности.

В 1950-е годы в различных организациях и на предприятиях разрабатывалось множество различных приборов для измерения и контроля со сходными техническими характеристиками, однако при этом не учитывалась возможность совместной работы приборов различных производителей, что приводило к увеличению стоимости разработок сложных систем на базе выпускаемых технических средств, тормозило широкое внедрение средств автоматизации. Поэтому в 1960 г. было принято решение о создании ГСП, а с 1961 г. начались работы по ее реализации.

В настоящее время ГСП представляет собой эксплуатационно-информационно, энергетически, метрологически и конструктивно организованную совокупность изделий, предназначенных для использования в качестве средств автоматических и автоматизированных систем контроля, измерения, регулирования технологических процессов, а также информационно-измерительных систем. ГСП стала технической базой АСУ ТП и АСУ в промышленности. Ее развитие и применение способствовали формализации процесса проектирования АСУ ТП, переходу к машинному проектированию.

В основу создания и совершенствования ГСП положены следующие системотехнические принципы:

· типизация и минимизация многообразия функций автоматического контроля, управления и регулирования;

· минимизация номенклатуры технических средств;

· блочно-модульное построение приборов и устройств;

· агрегатное построение систем управления на базе унифицированных приборов и устройств;

· совместимость приборов и устройств.

По функциональному признаку все изделия ГСП подразделены на следующие группы устройств:

1.Получения информации о состоянии процесса или объекта:

а. Датчики, нормирующие преобразователи, формирующие унифицированный сигнал связи;

б. Приборы, обеспечивающие представление информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, и устройства алфавитно-цифровой информации, вводимой оператором вручную;

2.Приема, преобразования и передачи информации по каналам связи:

а. Коммутаторы измерительных цепей;

б. Преобразователи сигналов и кодов;

в. Шифраторы и дешифраторы;

г. Согласующие устройства;

д. Средства телесигнализации, телеизмерения и телеуправления.

3.Преобразования, хранения и обработки информации, формирования команд управления;

а. Анализаторы сигналов;

б. Функциональные и операционные преобразователи;

в. Логические устройства и устройства памяти;

г. Задатчики;

д. Регуляторы;

е. Управляющие вычислительные устройства и комплексы.

4.Использования командной информации (исполнительные устройства):

а. Электрические, гидравлические, пневматические или комбинированные исполнительные механизмы;

б. Усилители мощности;

в. Вспомогательные устройства представления информации.

Минимизация номенклатуры средств контроля и управления реализуется на основе двух идей: унификации устройств одного функционального назначения на основе параметрического ряда этих изделий и агрегатирования комплекса технических средств для решения крупных функциональных задач.

. Вся совокупность изделий одинакового функционального назначения называется параметрическим рядом.

Агрегатные комплексы (АК) представляют собой совокупность технических средств, организованных в виде функционально-параметрических рядов, охватывающих требуемые диапазоны измерения в различных условиях эксплуатации и обеспечивающих выполнение всех функций в пределах заданного класса задач.

Заложенные в ГСП общие для всех понятия совместимости можно сформулировать следующим образом.

Информационная совместимость – совокупность стандартизированных характеристик, обеспечивающих согласованность сигналов связи по видам и номенклатуре, их информативным параметрам, уровням, пространственно-временным соотношениям, логическим соотношениям и типу логики. Для всех изделий ГСП приняты унифицированные сигналы связи и единые интерфейсы – совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие устройств в системе.

Конструктивная совместимость – совокупность свойств, обеспечивающих согласованность конструктивных параметров и механическое сопряжение технических средств, а также выполнение эргономических норм и эстетических требований при совместном использовании.

Эксплуатационная совместимость – совокупность свойств, обеспечивающих работоспособность и надежность функционирования технических средств при совместном использовании в производственных условиях, а также удобство обслуживания, настройки и ремонта.

Метрологическая совместимость – совокупность выбранных метрологических характеристик и свойств средств измерений, обеспечивающих совместимость результатов измерений при работе технических средств в составе систем.

2. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации представляет собой большой, сложный и непрерывно развивающийся комплекс приборов и устройств, серийно выпускаемых промышленностью и предназначенных для автоматизации контроля и управления различными технологическими процессами и оборудованием.

По роду используемой энергии носителя информационных сигналов устройства ГСП делятся на:

· Электрические,

· Пневматические,

· Гидравлические,

· Устройства, работающие без использования вспомогательной энергии – регуляторы прямого действия.

Для того, чтобы обеспечить совместную работу устройств различных групп, применяются соответствующие преобразователи сигналов. В АСУ наиболее эффективным является комбинированное применение устройств различных групп.

Каждая из этих групп имеет определенные достоинства и недостатки. Достоинства электрических приборов общеизвестны. Это высокая чувствительность, точность, быстродействие, удобство передачи, хранения и обработки информации. Пневматические приборы обеспечивают повышенную безопасность при применении в легковоспламеняемых и взрывоопасных средах, высокую надежность в тяжелых условиях работы, в агрессивной атмосфере. Однако они уступают электрическим приборам по быстродействию, возможности передачи сигнала на большое расстояние. Гидравлические приборы позволяют получать точные перемещения исполнительных механизмов.

По функционально-целевому признаку ГСП представляет собой четырехуровневую иерархическую структуру.

На нижнем уровне расположены средства получения информации для воздействия на процесс и средства, непосредственно взаимодействующие с объектом управления. Они обеспечивают информацией все вышерасположенные средства.

На втором уровне находятся средства локального контроля и регулирования, с помощью которых осуществляются одноконтурные системы контроля и регулирования простых объектов или автономного контроля и регулирования отдельных параметров сложных объектов. Как правило, эти средства выпускают в составе параметрических рядов и унифицированных комплексов, создаваемых на основе одной или нескольких базовых моделей.

На третьем уровне расположены устройства централизованного контроля и регулирования, позволяющие реализовать связанное регулирование, косвенные измерения, многоступенчатые защиты и логические операции при пуске и остановке объекта. Они предназначены для построения АСУ ТП, имеющих несколько сотен контролируемых и регулируемых параметров.

На верхнем уровне расположены средства автоматизации, предназначенные для работы в составе управляющих вычислительных комплексов со сложными алгоритмами управления, в том числе для решения оптимизационных, диспетчерских и других задач.

В технической документации наиболее широко используется такой классификационный признак, как тип изделия – совокупность изделий одинакового функционального назначения и принципа действия, сходных по конструктивному исполнению и имеющих одинаковые параметры. В состав типа могут входить несколько типоразмеров и модификаций или исполнения изделия. Типоразмеры одного типа различаются значениями главного параметра и обычно выделяются в однофункциональных изделиях.

Модификация – совокупность изделий одного типа, имеющих определенные конструкционные особенности или определенное значение неглавного параметра. Под исполнением обычно понимают изделия одного типа, имеющие определенные конструктивные особенности, влияющие на эксплуатационные характеристики, например, тропическое или морское исполнение.

Более крупная классификационная группировка, чем тип, это комплекс. Они бывают унифицированные и агрегатные.

Отличительной особенностью унифицированного комплекса является то, что любые сочетания технических средств комплекса между собой не приводит к реализации этими средствами новых функций.

В агрегатных комплексах сочетанием технических средств можно реализовать новые функции.

В настоящее время промышленностью выпускается примерно 30 агрегатных комплексов, предназначенных для получения, хранения, обработки информации, ее передачи, управления и исследования технологических процессов и объектов и т.д. Наиболее широко используются агрегатный комплекс средств электроизмерительной техники (АСЭТ), вычислительной техники (АСВТ), телемеханики (АСТТ), средств сбора первичной информации (АСПИ).

3. В общем случае принцип агрегатирования состоит в следующем:

1. Машины, системы и другие сложные технические устройства представляют собой агрегат, состоящий из нескольких независимых средств, блоков или узлов.

2. Расчленение на эти средства, блоки или узлы производится так, чтобы каждый из них выполнял определенную функцию и имел конструктивно-техническую законченность.

3. Виды сопряжений средств, блоков или узлов выбираются таким образом, чтобы их можно было собирать в агрегатах с заданными технико-эксплуатационными характеристиками.

4. Функциональное многообразие агрегатов достигается различным сочетанием средств, блоков и узлов, а также возможностью наращивания структуры агрегатов в процессе их эксплуатации.

5. Средства одного функционального назначения образуют параметрические ряды.

Структура АСЭТ включает в себя:

· Устройства преобразования и сбора информации (первичные и вторичные преобразователи информации, коммутаторы и т.д.);

· Устройства измерения и представления информации;

· Устройства управления и блоки связи;

· Устройства вспомогательные.

В свою очередь, каждая из указанных групп включает в себя номенклатурные группы средств АСЭТ:

· Измерительные преобразователи, реализующие определенную функциональную зависимость и предназначенные для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи и дальнейшего преобразования, но не поддающейся непосредственному восприятию человеком;

· Коммутаторы, обеспечивающие передачу и подключение по определенной программе или периодических сигналов, представленных в виде аналоговых электрических величин, или цифровых кодов от одних средств к другим;

· Аналого-цифровые преобразователи, осуществляющие автоматическое преобразование аналоговой величины в цифровой код;

· Цифроаналоговые преобразователи, осуществляющие автоматическое преобразование сигналов, представленных в виде цифровых кодов, в аналоговые электрические величины;

· Компараторы, предназначенные для вывода сигналов, характеризующих соотношение между текущим и заранее заданным значениями измеряемой (контролируемой) величины;

· Устройства измерения, обеспечивающие измерение значений электрических величин и представление результатов измерения в форме, доступной для восприятия человеком или ЭВМ;

· Устройства представления информации, предназначенные для представления (индикации или регистрации) информации об исследуемой величине в форме, доступной для восприятия человеком;

· Устройства управления, предназначенные для организации совместной работы всех блоков системы по определенному алгоритму;

· Устройства связи, осуществляющие согласование между сопрягаемыми агрегатными средствами;

· Устройства вспомогательные включают в себя источники питания, блоки формирования и задания уставок, блоки самоконтроля и т.д.

Контрольные вопросы:

1. Что такое Государственная система приборов?

2. Классификация устройств ГСП по роду носителя информационных сигналов?

3. В чем состоит принцип агрегатирования?

4. Как классифицируются номенклатурные группы средств АСЭТ?

12 Следующая ⇒