17.2. Выбор аппаратн. Ср-в авт-и опасн.Пром.О. Fieldbus

С труктура искробезопасной fiеldbus-системы можно представить:

В зав-ти от типа fiеldbus-системы в кач-ве связанного оборудования могут применяться: - сегментный соединитель (если Profibus-Pa); - усилитель мощности (если Foun-dation).

Связанного оборудования – эл. Обор-е, кот. содержит как искробезопасные, так и искроопасные цепи, причем оборудование выполнено так, что искроопасные цепи не могут оказать отрицательное влияние на искробезопасные цепи. Применяемые полевые устройства явл. взрывозащищенным эл.обор-е. При описании связанного обор-я пром. сети Profibus-Pa и Foun-dation упомянуты не случайно: они наиб. часто применяются в АСУТП предприятий хим., нефтехим., газовой промышленности. Физ. уровень этих сетей соот. стандарту IEC 61158-2, что обеспечивает искробезопасноть при работе во взрывоопасной среде. Достоинство такого физ. уровня – передача сигналов данных и питание приборов осуществляется через обычную витую пару, а недостаток – очень низкая передача данных, приводящая к чрезвычайно длительным временным задержкам во многих применениях, особенно при использовании систем удаленного ввода-вывода. В рез-те этого применяются RS-485 в искробезопасном исполнении в системах удаленного ввода-вывода, разворачиваемых во взрывоопасной зоне класса 1.

Оценка искробезопасности для RS-485: Обычно в распределенных системах управления применяется метод доступа к сети «ведущий-ведомый».Это значит, что ведущее устройство передает сообщение, кот. посылается во во взрывоопасную зону посредствам соответствующего оборудования. По сети это оборудование передает во взрывоопасную зону мощность и является источником энергии. Ведомое устройство (прибор) подтверждает полученное сообщение или посылает инфо по удаленному запросу. В случае подтверждения сообщения ведомое устройство передает мощность в среду передачи и в этот момент времени фактически является источником энергии.

С другой стороны, сетевое устройство функционирует не тольков режиме передачи, но и в режиме получения текущего сообщения, являясь, т. о., приемником. Следовательно, оценка напряжения, тока и мощности, необходимая для подтверждения искробезопасности, должна быть распространена на все возможные режимы работы и направления передачи сообщения. Но можно учитывать только max вых. напряжение, которое на соед. устройствах искробезопасных цепей эл.оборудования в случае приложения max напряжения, и max вх. напряжение , которое может быть приложено к соединительным устройствам искробезопасных цепей эл.оборудования без нарушения его искробезопасности.

Проблемой передающих линий является индуктивность и емкость. По стандарту для доказательства искробезопасности разрешется использовать отношение индуктивности и сопротивления. Для этого нужно проверить 3 условия: 1) рассмотренная система имеет распределенные системы индуктивности и емкости; 2) резисторное ограничение тока присутствует в связанном оборудовании и в каждом полевом устройстве; 3) отношение значений внутренней емкости и max емкости, кот. может быть подключена к соед. устройствам связанного оборудования и каждого полевого устройства, должно быть меньше 0,01. Если условия выполняются – искробез-ть может быть посчитана на основе L/R. Затем определяется L/R max и сравнивается с фактическим.

18.2. Заземление в системах промышленной автоматики

Под заземлением понимают как соединение с грунтом Земли, так и соединение с «общим проводом» электрической системы, относительно которого измеряют электрический потенциал.

Под защитным заземлением понимают электрическое соединение проводящих частей оборудования с грунтом Земли через заземляющее устройство. Заземляющим устройством называют совокупность заземлителя (т.е. проводника, соприкасающегося с землей) и заземляющих проводников. Общим проводом называют проводник в системе, относительно которого отсчитываются потенциалы. Сигнальным заземлением называют соединение с землей общего провода цепей передачи сигнала. Силовой землей называют провод в системе, соединенный с защитной землей, по которому протекает большой ток. Глухо заземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземлителю непосредственно или через малое сопротивление. Нулевым проводом называется провод сети, соединенный с глухо заземленной нейтралью. Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству.

Одним из путей ослабления вредного влияния цепей заземления на системы автоматизации является раздельное выполнение систем заземлений устройств, имеющих разную чувствительность к помехам или являющихся источниками помех разной мощности. Раздельное исполнение заземляющих проводников позволяет выполнить их соединение с защитной землей в одной точке.

В СА могут использоваться электрические приборы. Цепи таких устройств выполняют отдельной парой свитых проводов, один из которых соединяется с шиной защитного заземления. Общий провод такой системы является силовой землей.

Системы промышленной автоматизации являются аналогово-цифровыми. Для исключения прохождения помех через цепи заземления цифровую и аналоговую землю выполняют в виде несвязанных проводников, соединенных вместе только в общей точке. Для этого модули ввода/вывода и промышленные контролеры имеют отдельные выводы аналоговой земли (AGND) и цифровой(DGND).

«Плаваюшая» земля образуется в случае, когда общий провод небольшой части системы электрически не сеединяется с шиной защитного заземления (т.е. с землей).

Гальваническая развязка цепей является радикальным решением большинства проблем, связанных с заземлением, и ее применение фактически стало стандартом в системах промышленной автоматизации. Основная идея гальванической развязки заключается в том, что в электрической цепи полностью устраняется путь, по которому возможна передача кондуктивной помехи.

19.2. Дросселирование необратимый процесс

Датчик расхода 2 имеет усилитель, обладающий высокими динамическими свойствами. Соединительная линия 5 соединяет регулятор 4 с клапаном 6. Динамические свойства соединительных линий определяют временем чистого запаздывания и постоянной времени; величина каждого из этих параметров зависит от длины и диаметра трубопровода.

Поведение клапана было бы аналогично поведению инерционного элемента первого порядка, если бы камера пневматического клапана имела постоянный объем. Однако при изменении давления на клапан объем камеры меняется, ограничивая скорость перемещения штока. Последняя зависит от максимальной объемной скорость воздуха, подаваемого в камеру привода штока. Постоянная времени клапана при малых перемещениях штока меньше, чем при больших, т.к. скорость движения штока не зависит от его хода.

Поскольку контур регулирования расхода содержит много элементов с инерционным запаздыванием, он имеет большой динамический коэффициент передачи. Диапазон пропорциональности регулятора расхода обычно устанавливают больше 100%. В контуре регулирования расхода обязательно используют интегральную составляющую; использовать дифференциальную составляющую не позволяет наличие сопротивления потока. При установке клапана и датчика на одном трубопроводе период колебаний контура не превышает 10с.