3. Устройства отображения и регистрации информации

Одна из важнейших задач системы автоматизации - предоставление оператору информации о ходе технологического процесса и ее регистрация. Устройства, реализующие эти задачи, устанавливаются на щитах и пультах и служат для отображения и регистрации значений технологических параметров процесса.

В зависимости от сложности объекта автоматизации, объема и целей предоставляемой информации, а также от организации рабочего места персонала используются различные устройства отображения информации:

- приборы показывающие;

- приборы самопишущие (регистрирующие);

-многофункциональные операторские панели.

Показывающие приборы делятся на два класса: стрелочные и цифровые.

3.1. Стрелочные приборы

Стрелочные приборы имеют отсчетное устройство в виде указателя и шкалы служат для измерения электрических параметров цепи в сетях постоянного и переменного тока. В настоящее время для измерения неэлектрических величин технологических процессов, таких как температура, давление, расход, уровень, параметров состава и свойств сред, не применяются.

Конструктивно стрелочные приборы бывают различных систем: магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, ферродинамической, индукционной и тепловой. Наиболее массово производятся в нашей стране приборы магнитоэлектрической и электромагнитной систем.

Приборы магнитоэлектрической системы более чувствительные и более точные, не чувствительны к изменению магнитных полей и температуры, имеют малую потребляемую мощность, но, с другой стороны - плохо переносят токовые перегрузки. Благодаря всем своим достоинствам приборы именно этой системы получили самое широкое распространение. В общем объеме выпуска приборы этой системы занимают более 60%.

Приборы электромагнитной системы отличаются сравнительной простотой и отсутствием в них подвижных токоведущих частей, что обеспечивает их стойкость к перегрузкам. К недостаткам этих приборов относят зависимость показаний от внешних магнитных полей.

Щитовые стрелочные электроизмерительные приборы применяются на пультах управления (ПУ) ТЭЦ, ГЭС, АЭС, на щитах транспортных средств МПС, в составе бортовой аппаратуры боевой техники, бытовой техники и во многих других сферах и являются самыми массовыми средствами измерения в мире. По оценке специалистов, общий парк стрелочных приборов к 2000 году составлял около 200 млн. штук.

Достоинствами использования щитовых стрелочных приборов на ПУ объясняется это не только их низкой стоимостью, но и основным преимуществом - аналоговое представление измеряемой информации удобно для оператора. По положению стрелок на шкалах опытный оператор быстро оценивает состояние объекта управления. Для оператора щитового диспетчерского пульта, у которого на щите расположены десятки или сотни щитовых стрелочных электроизмерительных приборов, замена их на цифровые приборы может привести к ошибкам в оценке состояния объекта и в конечном итоге к авариям. Стрелочные приборы компактны, надежны и долговечны при достаточно низкой стоимости.

Недостатком щитовых стрелочных приборов является невозможность эффективного их использования в автоматизированных системах управления.

На сегодняшний день развитие традиционного «стрелочного» приборостроения, которое базировалось на разработках, выполненных в конце XIX и начале XX веков, достигло своего технологического совершенства. Дальнейшее развитие стрелочных приборов связано с разработкой аналого-цифровых измерительных приборов, у которого функцию индикатора выполняет стрелка, перемещаемая на шкале прибора миниатюрным шаговым двигателем («ЗИП-Магнитоника», Краснодар). Прибор имеет возможность дистанционного задания уставок, дискретные выходы управления и сигнализации для работы в локальных системах автоматизации.

Особенность современной ситуации в применении стрелочных приборов состоит в том, что и сегодня потребность в них остаётся большой и превышает потребность в цифровых приборах, несмотря на появление современных цифровых приборов, габариты которых сопоставимы со стрелочными приборами, а характеристики (точность, функциональность, возможность работы в системах автоматизации) - безусловно, превосходят стрелочные приборы.

Например, Германия, при высоком уровне автоматизации энергетических объектов, потребляет стрелочных приборов больше чем Россия. А если сравнивать объемы производств стрелочных и цифровых приборов в Европе, то 70% производства щитовых приборов - это стрелочные и лишь 30% - цифровые. Таким образом, вопреки современным тенденциям традиционные стрелочные щитовые электроизмерительные приборы и по сей день составляют достойную конкуренцию цифровым приборам и будут использоваться на энергообъектах не только нашей страны, но и ряда европейских стран еще не одно десятилетие.

С точки зрения производства эти приборы на порядок более сложные, чем цифровые. Каждый стрелочный прибор состоит из большого количества миниатюрных деталей, в которых критично отклонение в деталях на сотую долю миллиметров. Стрелочное сборочное производство преимущественно состоит из ручной сборки и организовано конвейерным типом, где каждый рабочий выполняет свою операцию. Для сборки одного простого стрелочного прибора необходимо совершить около 50 сложных, механических и миниатюрных операций. Сегодня благодаря стремительному развитию техники и технологии, заводами-производителями осваиваются новейшие способы производства стрелочных щитовых приборов.

Основная масса стрелочных щитовых приборов имеет класс точности 1,5. Выпускаются стрелочные приборы в щитовом исполнении и с классом выше 1, но, как правило, производить точные измерения, используя стрелочный прибор, не целесообразно. Учитывая то, какими темпами сейчас развивается цифровая техника, использовать стрелочные приборы классом 0,5 и выше просто дорого, более того, визуально уловить показания такого прибора с доведенной точностью очень тяжело. 

В СССР было несколько крупных заводов, выпускавших щитовые приборы: ОАО «Электроприбор» (г. Чебоксары), ОА «Краснодарский ЗИП» (г. Краснодар), ОАО «Электроточприбор» (г. Омск), ОАО «Мегомметр» (г. Умань, Украина), «Амурэлектроприбор» (г. Благовещенск), ПО «Электроизмеритель» (г. Витебск, Белоруссия), АОЗТ «Вибратор» (г. Санкт-Петербург), «Электроточприбор» (г. Ереван, Армения). Каждое из этих предприятий специализировалось на определенном виде щитовых приборов. Например, Чебоксарский завод выпускал только миниатюрные и малогабаритные приборы, Краснодарский ЗИП - крупногабаритные приборы. Номенклатуру определяло государство, оно же выступало и в качестве заказчика. 

С приходом рыночных отношений эти предприятия были «выпущены в свободное плавание». Не всем удалось полностью сохранить свой научный и производственный потенциал. «Амурэлектроприбор» прекратил выпуск таких приборов, Уманьский завод оказался «за границей» и сейчас выпускает в основном омметры и измерители сопротивления, Омский «Электроточприбор» избрал в качестве основного производства шахтные приборы, Санкт-Петербургский «Вибратор» производит в основном приборы высокого класса точности и специального назначения. Крупнейшее приборостроительное предприятие АО «Краснодарский ЗИП» резко сократил объемы производства стрелочных приборов. Чебоксарский «Электроприбор» пошел по пути расширения номенклатуры за счет освоения приборов крупного габарита, европейского габарита, приборов новых систем и конструкций и сейчас представляет на рынке самую широкую гамму щитовых электроизмерительных приборов (80 % от общей номенклатуры).