Технические измерения и приборы

ботки дискретной информации). Устройство преобразования информации в аналоговой форме. Устройства уплотнения информации и передачи ее по каналам связи. Устройства связи с оператором. Установки непрерывного избирательного контроля и позиционного регулирования, многоточечной цифровой регистрации, централизованного контроля и многоканального регулирования.

Области применения. Централизованный контроль и управление работой перекачивающих агрегатов для магистральных газопроводов, турбо- и гидрогенераторов, циклических агрегатов текстильных производств, процессов выращивания моно- и поликристаллов, регулирование термоконстантных помещений.

Агрегатный комплекс щитовых электрических средств регулирования «Каскад-2»

Функциональный состав. Регулирующие аналоговые и релейные устройства. Функциональные блоки. Вспомогательные устройства.

Области применения. Локальные и централизованные системы контроля и автоматизации с относительно небольшим числом контролируемых параметров.

Микропроцессорные средства диспетчеризации, автоматики, телемеханики (микроДАТ)

Выполняемые функции. Сбор, хранение и первичная обработка технологической информации. Прямое цифровое регулирование, цифровая коррекция установок локальных регуляторов. Программнологическое управление. Ручной ввод и отображение технологической информации. Активное устройство связи УВМ с объектом и оперативным персоналом. Управление исполнительными устройствами объекта.

Области применения. Распределенные АСУ ТП в черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, в энергетике, машиностроении и приборостроении. В непромышленной сфере: коммунальное хозяйство, транспорт, контроль окружающей среды.

Агрегатный комплекс средств электроизмерительной техники (АСЭТ)

Функциональный состав. Устройства сбора и преобразования информации. Коммутаторы. Аналого-цифровые преобразователи. Пре-

21

образователи цифровых кодов. Цифро-аналоговые преобразователи. Устройства измерения: показывающие и регулирующие. Устройства представления информации аналоговые, цифровые, показывающие, регистрирующие. Измерительные информационные системы (ИИС)

Области применения. Системы управления. Научные исследования. Испытательные и проверочные работы. Техническая диагностика

Агрегатный комплекс щитовых пневматических средств регулирования «Старт»

Функциональный состав. Регулирующие аналоговые и позиционные устройства. Функциональные блоки, вспомогательные устройства.

Области применения. Технологические процессы с агрессивной и пожароопасной средой с преимущественной реализацией локальных систем контроля и регулирования.

Агрегатный комплекс средств гидравлического контроля и регулирования (АСГР)

Функциональный состав. Гидравлические аналоговые и дискретные элементы. Гидравлические датчики и регуляторы. Гидравлические поршневые исполнительные механизмы.

Области применения. Локальные системы регулирования при необходимости реализовывать большие перестановочные усилия в исполнительных устройствах

1.4. ОСНОВНЫЕ ВЕТВИ СИСТЕМЫ

Обмен информацией устройств ГСП, входящих в системы измерения и автоматизации, осуществляется посредством сигналов связи

иинтерфейсов.

Ваналоговых системах контроля и регулирования используют непрерывные измерительные сигналы (например, ток, напряжение, световой поток, давление), несущие количественную информацию об измеряемой физической величине, на основе которой осуществляется управление объектом.

22

В цифровых системах контроля и регулирования применяется кодирование сигнала. В дальнейшем сигнал используют в цифровой форме, что позволяет существенно снизить вероятность потери содержащейся в нем информации.

Одновременно с формированием измерительной информации сигналы связи обеспечивают дистанционную связь ТС системы.

По характеру носители информационных сигналов ГСП подразделяют на две группы (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Классификация носителей информационных сигналов связи изделий ГСП

Энергетические носители сигналов предназначены для формирования измерительной информации и дистанционной связи технических средств.

Для этой цели в ГСП предусмотрено три вида энергии: электрическая (наиболее распространенная), пневматическая и гидравлическая. В зависимости от вида энергии устройства ГСП подразделяется на три ветви: электрическую, пневматическую и гидравлическую. Пневматическая ветвь применяются в особых условиях эксплуатации

23

систем, например во взрывоопасных помещениях. Гидравлическая ветвь используется для получения больших перестановочных усилий.

Вещественные носители используются для хранения и представления информации.

Наибольшее распространение в системах автоматизации получили электрические сигналы связи, обладающие такими преимуществами, как высокая скорость их передачи, дешевизна и простота прокладки линий связи, возможность передачи сигналов на значительные расстояния, универсальность и доступность источников энергии. Факторами, ограничивающими использование электрических сигналов, в ряде случаев могут быть опасность пожара и взрыва, недостаточная помехозащищенность.

Перечень основных унифицированных аналоговых сигналов ГСП приведен в табл. 1.2

Наибольшее распространение из электрических сигналов нашли унифицированные сигналы постоянного тока и напряжения. Они используются как для передачи информации от датчиков к устройствам управления и от них к исполнительным устройствам, так и для обмена информацией устройств управления.

Т а б л и ц а 1 . 2

Основные виды унифицированных аналоговых сигналов ГСП

Частотные сигналы используются главным образом в телемеханической аппаратуре.

В первичных преобразователях теплоэнергетических параметров применяется также сигнал взаимной индуктивности.

24

Импульсные сигналы используются для передачи информации от сигнализирующих измерительных преобразователей, контроля состояния двухпозиционных устройств и передачи командных сигналов типа «включить – выключить».

Кодированные сигналы используют для обмена информацией между различными цифровыми устройствами обработки информации, между датчиками и устройствами ввода, между блоками вывода и исполнительными устройствами, имеющими цифровой интерфейс.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.С какой целью создавалась государственная система приборов и средств автоматизации?

2.Каков состав измеряемых и регулируемых величин ГСП?

3.Что включает понятие «измерительная техника»?

4.Что такое измерительный преобразователь?

5.Чем отличается унифицированный сигнал от естественного?

6.В чем заключается иерархический принцип управления в технике?

7.Что обеспечивает блочно-модульный принцип?

8.Какова суть принципа агрегатирования?

9.Какие существуют виды совместимости?

10.По каким признакам классифицируются технические средства ГСП?

11.На какие группы разделяют технические средства ГСП по функциональному признаку?

12.На какие ветви делятся устройства ГСП?

13.Какие основные виды унифицированных аналоговых сигналов ГСП?

25

2.ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1.КЛАССИФИКАЦИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ

Вметрологии средства измерения принято классифицировать по виду, принципу действия и метрологическому назначению.

Различают следующие виды средств измерения: меры, измери-

тельные устройства; измерительные установки и измерительные системы (рис. 2.1).

Мера – средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Самым многочисленным видом средств измерения являются измерительные устройства, применяемые самостоятельно или в составе измерительных установок и измерительных систем.

Взависимости от формы представления сигнала измерительной информации измерительные устройства подразделяют на измери-

тельные приборы и измерительные преобразователи.

Классификация по наиболее важным признакам измерительных приборов отражена на рис. 2.1.

Взависимости от используемого метода измерения и способа представления величины измерительные преобразователи классифицируются аналогично измерительным приборам (см. рис. 2.1).

По роду измеряемой величины измерительные устройства подразделяют на типы: амперметры – для измерения тока, термометры – для измерения температуры, манометры – для измерения давления и т.п.

По степени защиты измерительные устройства подразделяются по виду исполнения.

По характеру применения измерительные приборы подразделяют на стационарные (щитовые), корпус которых приспособлен для жесткого крепления на месте установки, и переносные.

Кроме рассмотренной классификации средств измерения по виду существенной является классификация по принципу действия.

26

Принцип действия – физический принцип, положенный в основу построения средств измерения данного вида. Принцип действия обычно находит отражение в названии средства измерения, например: термоэлектрический термометр, деформационный манометр, электромагнитный расходомер.

Существенной с позиции метрологии является классификация средств измерения по метрологическому назначению. Различают образцовые и рабочие средства измерения.

Образцовое средство измерения – это мера, измерительный прибор, измерительный преобразователь, служащие для поверки по ним других (как рабочих, так и образцовых меньшей точности) средств измерения и утвержденные в качестве образцового средства.

Рабочее средство измерения – средство, применяемое для из-

мерений, не связанных с передачей размера единиц.

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных измерительных и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте и предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия человеком.

Измерительные установки обычно используются в различных лабораториях: например, научно-исследовательских, контроля качества, метрологических.

Измерительная система – совокупность измерительных и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления. Измерительные системы рассматриваются как один из классов информационных измеритель-

ных систем.

2.1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

УСТРОЙСТВ

Измерительные устройства состоят из составных частей, предназначенных для выполнения определенных функций: преобразова-

28

ние поступающего сигнала по форме или виду энергии; успокоение колебаний; защита от полей, несущих помехи; коммутация цепей; представление информации.

Основные составные части измерительных устройств:

1) преобразовательный элемент – элемент средства измерений, в котором происходит одно из ряда последовательных преобразований измеряемой величины;

2)чувствительный элемент – первый в измерительной цепи преобразовательный элемент, находящийся под непосредственным воздействием измеряемой величины;

3)измерительная цепь – совокупность преобразовательных элементов средства измерения, обеспечивающая осуществление всех преобразований сигнала измерительной информации;

4)измерительный механизм – часть конструкции средств измерений, состоящая из элементов, взаимодействие которых вызывает их взаимное перемещение;

5)отсчетное устройство – часть конструкции средства измерений, предназначенная для отсчитывания значений измеряемой величины;

6)регистрирующее устройство – часть измерительного прибора, предназначенная для регистрации показаний.

Отсчетное устройство представляет собой цифровое табло или шкалу с указателем (стрелочным, оптическим). Внешний вид одного из вариантов шкальных отсчетных стрелочных устройств, приведен на рис. 2.2

Числовые или оцифрованные отметки шкалы – отметки шкалы, у которых проставлено числовое значение.

Деление шкалы – промежуток между двумя соседними отметками шкалы.

Цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Равномерная шкала – шкала с постоянными делениями и постоянной ценой деления.

Показания измерительного прибора – значения измеряемой величины, определяемые по отсчетному устройству и выраженные в принятых единицах измеряемой величины.

29