Глава 4 Информационное обеспечение асу

4.1 Общие положения

При проектировании АСУ к разработке информационного обеспечения предъявляют следующие требования: получение информации о ТП в форме унифицированного сигнала (УС); преобразование УС в цифровой код при помощи АЦП; уменьшение расстояния от источника получения технологической информации о ТОУ и устройств преобразования данной информации.

Информационное обеспечение АСУ определяет способы и конкретные формы информационного отображения состояния ТОУ как в виде данных ЭВМ, так и в виде документов, графиков, сигналов для их представления персоналу, участвующему в управлении технологическим процессом.

При разработке информационного обеспечения решают два класса задач:

• выбор и разработка структуры комплекса технических средств (КТС) обработки и преобразования технологической информации (ТИ);

• разработка алгоритмического и программного обеспечения процессов обработки ТИ.

Основные алгоритмы обработки технологической информации приведены в главе 5.

Требования к выбору ТС при разработке АСУТП заключаются в использовании современных технических средств, предпочтительно серийно выпускаемых. Кроме того, технические средства должны допускать возможность модернизации и улучшения метрологических характеристик.

Устройства получения информации предназначены для сбора и преобразования информации без изменения ее содержания о контролируемых и управляемых параметрах ТП. К ним относят: чувствительные элементы, датчики, измерительные и нормирующие преобразователи.

4.1.1 Цепочка прохождения информационного сигнала о ходе тп:

1) Сигнал направлен от ТОУ: ТП – Датчик - нормирующий преобразователь – Линии связи (каналы передачи технологической информации) – гальваническая развязка - преобразование сигналов (I-U, U-I) – мультиплексор сигналов – АЦП – УВК (ЭВМ, микроконтроллер).

2) Сигнал направлен от УВК к ТОУ: УВК (ЭВМ, микроконтроллер) – ЦАП – Аналоговый демультиплексор – ПБР – ИМ – РО – ТП,

где нормирующий преобразователь – устройство, обычно выполняется на базе операционных усилителей для получения стандартного сигнала;

модуль гальванической развязки – используются в схемах для электрического разделения линий датчиков и входных схем приемника сигнала для защиты входных цепей электронных устройств.

аналоговый коммутатор (мультиплексор) – используется для подключения нескольких входных аналоговых сигналов к входу АЦП.

4.1.2 Схемы связи с датчиками (о параметрах тп)

4-х проводная схема – требует больших затрат соединительных проводов (рис. 4.1)

3-х проводная схема – имеется общий провод (как для преобразования, так и для источника питания) (рис. 4.2). Преимущества - экономия провода, недостатки - разная нагрузка (разное сечение), вносит дополнительную погрешность при передаче информации.

2-х проводная схема – источник питания находится в цепи измерения (рис. 4.3). В таких схемах рекомендуется использовать сигнал с пределами 4-20 мА, чтобы контролировать наличие "0" цепи.

Эта схема имеет модификацию – 1 источник энергии плюс групповой нормирующий преобразователь (ГНП) (рис.4.4). МН – модуль нормализации (0- 5 мА  0 –10 В)

Рисунок 4.1 – Четырехпроводная схема соединения

Рисунок 4.2 – Трехпроводная схема соединения

.

Рисунок 4.3 – Двухпроводная схема соединения

Рисунок 4.4 – Модификация 2-х проводной схемы соединения

Однопроводная схема – специальные датчики (измерительные схемы), которые позволяют по одному проводу и напряжение питания и полезный сигнал о ходе ТП.

Рисунок 4.5 – Однопроводная схема соединения

4.1.3 Особенности использования сигналов тока и напряжения.

Если используется сигнал напряжения – то сопротивление внутреннего сигнала напряжения равняется нулю, а сопротивление нагрузки рвано сопротивлению линии плюс сопротивление приемника сигнала:

(Rвн. u. = 0, R = R линии + R приемника).

Ток в данной цепи будет складываться из полезного сигнала и помехи.

При больших расстояниях сигнал напряжения использовать не рекомендуется. Источник тока – R внут. току = ∞, Rнапр.тока = 0.

3.8 Соединение потребителей сигналов напряжения и тока

Для сигналов напряжения – подключение – параллельное.

Рисунок 4.6 – Соединение потребителей сигналов напряжения

Сигнал тока - проходит последовательно по всем звеньям электрического соединения.

Рисунок 4.7 – Соединение потребителей сигналов тока

Примечание. Используют стабилитрон или модули нормализации для возможности отключения ВП для замены (ремонта). Для повышения надежности используют модули размножения сигналов.