ГСП.
Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) создана с целью обеспечения техническими средствами систем контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях народного хозяйства.
В основу создания и совершенствования ГСП положены следующие системотехнические принципы: типизация и минимизация многообразия функций автоматического контроля, регулирования и управления; минимизация номенклатуры технических средств; блочно-модульное построение приборов и устройств; агрегатное построение систем управления на базе унифицированных приборов и устройств; совместимость приборов и устройств.
В рамках ГСП существуют 5 групп величин:
- электрические;
- химические;
- физические;
- механические;
- теплоэнергетические;
Типы сигналов. Естественные и унифицированные.
В АСУ наиболее распространены электрические сигналы связи, достоинствами которых являются высокая скорость передачи сигнала, низкая стоимость и доступность источников энергии, простота прокладки линий связи. Пневматические сигналы применяют в основном в нефтяной, химической и нефтехимической промышленности, где необходимо обеспечить взрывобезопасность и не требуется высокое быстродействие. Гидравлические сигналы в основном применяют в гидравлических следящих системах и устройствах управления гидравлическими исполнительными механизмами.
Информационные сигналы могут быть представлены в естественном или унифицированном виде. Естественным сигналом называется сигнал первичного измерительного преобразователя, вид и диапазон изменения которого определяются его физическими свойствами и диапазоном изменения измеряемой величины. Обычно это выходные сигналы измерительных преобразователей, чаще всего электрические, которые можно передать на небольшое расстояние (до нескольких метров). Вид носителя информации и диапазон изменения унифицированного сигнала не зависят от измеряемой величины и метода измерения. Обычно унифицированный сигнал получают из естественного с помощью встроенных или внешних нормирующих преобразователей. Основные виды унифицированных аналоговых сигналов ГСП приведены в табл. 2.1.
В АСУ наиболее распространены электрические сигналы связи, достоинствами которых являются высокая скорость передачи сигнала, низкая стоимость и доступность источников энергии, простота прокладки линий связи. Пневматические сигналы применяют в основном в нефтяной, химической и нефтехимической промышленности, где необходимо обеспечить взрывобезопасность и не требуется высокое быстродействие. Гидравлические сигналы в основном применяют в гидравлических следящих системах и устройствах управления гидравлическими исполнительными механизмами.
Из электрических сигналов наиболее распространены унифицированные сигналы постоянного тока и напряжения. Частотные сигналы используют в телемеханической аппаратуре и комплексе технических средств локальных информационно-управляющих систем.
Интерфейс.
Обмен информацией между техническими средствами верхнего уровня осуществляется с помощью интерфейсов. Интерфейс - это совокупность программных и аппаратных средств, устанавливающих и реализующих взаимодействие устройств, входящих в систему, и предназначенных для сбора, переработки и использования информации.
Интерфейс состоит из программной и аппаратной частей. Программная (информационная) часть определяет протокол (порядок) обмена сигналами и информацией (алгоритмы и временные диаграммы). Аппаратная часть (интерфейсные карты, платы) позволяет осуществлять информационный обмен управляющими, адресными, известительными и другими сигналами между функциональными модулями.
Устройства получения инф-ии о состоянии процесса.
«первичный преобразователь» или «датчик»
Для эффективного функционирования ИП должны отвечать ряду требований, основными из которых являются: высокая статическая и динамическая точность работы, обеспечивающая формирование выходного сигнала с минимальными искажениями; высокая избирательность - датчик должен реагировать только на изменения той величины, для которой он предназначен; стабильность характеристик во времени; отсутствие влияния нагрузки в выходной цепи на режим входной цепи; высокая надежность при работе в неблагоприятных условиях внешней среды; повторяемость характеристик (взаимозаменяемость); простота и технологичность конструкции; удобство монтажа и обслуживания; низкая стоимость.
В ГСП все контролируемые величины разбиты на пять следующих групп: теплоэнергетические, электроэнергетические, механические величины, химический состав и физические свойства.
Теплоэнергетические величины: температура, давление, перепад давлений, уровень и расход.
Электроэнергетические величины: постоянные и переменные ток и напряжение, мощность (активная и реактивная), коэффициент мощности, частота и сопротивление изоляции.
Механические величины: линейные и угловые перемещения, угловая скорость, деформация усилия, вращающие моменты, число изделий, твердость материалов, вибрация, шум и масса.
Химический состав: концентрация, состав, химические свойства.
Физические свойства характеризуют следующие величины: влажность, электропроводность, плотность, вязкость, освещенность и др.
10. Классификация электрических датчиков.
Одним из главных элементов в любой системе автоматики и телемеханики являются электрические датчики. Назначение датчика - преобразование контролируемой или регулируемой величины в величину другого рода, удобную для дальнейшего использования. В большинстве случаев датчики преобразуют неэлектрическую величину в электрическую, например температура преобразуется при помощи термопары в ЭДС, а механическое перемещение, связанное с изменением положения якоря электромагнита, изменяет индуктивность его обмотки. В некоторых случаях с помощью датчиков производится преобразование одних электрических величин в Другие. В качестве таких датчиков могут служить усилитель, измерительный трансформатор или фазочувствительная схема.
По характеру электрических величин, получаемых на выходе, электрические датчики делятся на параметрические, или пассивные, и генераторные, или активные. К параметрическим датчикам относятся такие элементы, у которых изменение контролируемой величины вызывает соответствующее изменение параметра электрической цепи (активного сопротивления, индуктивности или емкости). К генераторным относятся такие датчики, которые сами являются источниками электрической энергии, причем возникающая на выходе энергия пропорциональна контролируемой величине.
К электрическим датчикам независимо от типа и устройства предъявляются следующие основные требования:
· надежность в работе;
· достаточная чувствительность, что позволяет существенно упростить схему системы, например автоматического контроля. В этом случае отпадает необходимость в усилении сигнала, точность системы повышается;
· непрерывная зависимость его выходной величины y от входной x, т. е. y = f(x), где x - контролируемая величина, а y - выходная, изменяющаяся от величины x;
· минимальные габаритные размеры и вес;
· необходимый диапазон изменения параметров;
· отсутствие обратного воздействия датчика на измеряемый процесс. Так, например, при изменении температуры контролируемой среды из-за наличия в ней датчика может появиться значительная погрешность измерения;
· небольшая инерционность (интервал времени между изменением входной величины и соответствующим изменением выходной величины);
· работа в заданных условиях окружающей среды.
На работу электрических датчиков оказывают влияние следующие факторы: периодичность и максимальная частота процесса, знакопеременность кривой изменения процесса и наличие в ней постоянной составляющей, температурные условия места измерения, атмосферные условия (влажность, температура воздуха и т.д.), наличие вибрации, ускорений или сотрясений в установке и др.