Глава 1. Классификация элементов автоматики
Особенности технологии текстильного производства, многообразие задач и процедур контроля и управления, различия в условиях эксплуатации текстильного оборудования на всевозможных переходах требует разработки и выпуска большого количества разнообразных технических средств автоматизации (ТСА) для построения эффективных систем управления. Технической базой для создания автоматизированных систем (АСУ) и систем автоматического управления (САУ) в текстильной промышленности является Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). ГСП разработана с целью экономически и технически целесообразного решения проблемы обеспечения ТСА для систем контроля, регулирования и управления технологическими процессами текстильной промышленности.
Структура ГСП отражает номенклатуру групп устройств [8], их назначение, области применения и выполняемые функции, а также взаимосвязи между группами. В зависимости от классификационных признаков структура ГСП может быть представлена различными схемами. Так, функциональное назначение средств ГСП и вид используемой энергии питания отражает структурная схема, приведенная на рис. 1.1.
Устройства ГСП по роду используемой энергии носителя сигналов для приема и передачи информации делятся на электрические, пневматические и гидравлические. В ГСП входят также устройства, работающие без использования вспомогательной энергии, – приборы и регуляторы прямого действия.
Использование приборов электрической ветви придает системе управления свойства высокой чувствительности, точности, быстродействия, дальности связи, обеспечивает высокую схемную и конструктивную унификацию приборов. В современных САУ применение устройств электрической ветви особенно целесообразно, так как становится возможной непосредственная связь последних с микропроцессорными системами управления (МПСУ).
Приборы пневматической ветви характеризуются безопасностью применения в легковоспламеняемых и взрывоопасных средах, высокой надежностью в тяжелых условиях работы, особенно при использовании в агрессивной атмосфере. Однако пневматические приборы уступают электронным в тех случаях, когда технологический процесс требует большого быстродействия или передачи сигналов на значительные расстояния (свыше 300 м).
Гидравлические приборы позволяют получать точные перемещения исполнительных механизмов при больших усилиях.
В основу ГСП положено также разделение технических средств по функциональному назначению.
К первой группе относятся первичные измерительные преобразователи, которые вместе с нормирующими устройствами, формирующими унифицированный сигнал, образуют устройства получения информации о состоянии процесса (датчики). К этой же группе устройств относятся релейные (позиционные преобразователи – контактные, индукционные, пневматические, оптические, радиационные) и другие преобразователи, реагирующие на определенные состояния среды, положения изделий и выдающие дискретные сигналы, а также, устройства формирования алфавитно-цифровой информации.
Во вторую группу входят коммутаторы измерительных цепей, преобразователи сигналов и кодов, шифраторы и дешифраторы, согласовательные устройства, а также устройства телеизмерения, телесигнализации и телеуправления. Технические средства этой группы используются для преобразования сигналов, содержащих измерительную информацию, и сигналов, несущих команды управления.
Третью группу устройств составляют анализаторы сигналов, функциональные и операционные преобразователи, логические устройства, запоминающие устройства, регуляторы, задатчики всех типов, а также управляющие вычислительные устройства.
B четвертую группу устройств входят исполнительные устройства – электрические, пневматические, гидравлические или комбинированные исполнительные механизмы, усилители мощности и вспомогательные устройства к ним.
Для всех изделий ГСП разработаны общие основные понятия совместимости.
Информационная совместимость – совокупность стандартизированных характеристик, обеспечивающих согласованность сигналов связи по видам и номенклатуре, их информативным параметрам, уровням, пространственно-временным и логическим соотношениям, типу логики. Для всех изделий ГСП приняты унифицированные сигналы связи и единые интерфейсы.
Конструктивная совместимость – совокупность свойств, обеспечивающих согласованность конструктивных параметров и механическое сопряжение технических средств, а также выполнение эргономических норм и эстетических требований при их совместном использовании.
Метрологическая совместимость – совокупность свойств, обеспечивающих сопоставимость результатов измерений и возможность расчета погрешности результатов измерений при работе технических средств в составе системы.
Эксплуатационная совместимость – совокупность свойств, обеспечивающих работоспособность и надежность функционирования технических средств при совместном использовании в определенных производственных условиях, а также удобство обслуживания, настройки и ремонта.