книги из ГПНТБ / Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств учебник

Раздел седьмой

СИСТЕМЫ И МАШ ИНЫ

ЦЕН ТРАЛИ ЗО ВАН НО ГО КОНТРОЛЯ

Глава Х Х Х Х Ш

Назначение и функции систем централизованного контроля

Современные технологические процессы в химической промыш­ ленности характеризуются большим количеством параметров, ко­ торые необходимо контролировать в ходе процесса.

Для централизованного контроля процесса вторичные приборы устанавливаются на центральном щите. В крупных цехах с боль­ шим числом точек контроля центральный щит может достигать десятков метров в длину и становится недоступным для обозрения оператора. Применение мнемосхем в этих случаях облегчает на­ блюдение за ходом производства, так как оператор обращает вни­ мание лишь на те звенья процесса, где сигналы мнемосхемы ука­ зывают на отклонения от нормы. Однако в очень крупных цехах даже мнемосхемы мало облегчают наблюдение за ходом технологи­ ческого процесса, не обеспечивают своевременного получения ин­ формации и безотлагательного вмешательства оператора для устра­ нения неполадок.

Для наилучшей организации централизованного контроля при­ меняют специальные машины — машины централизованного кон­ троля (МЦК), которые собирают и автоматически обрабатывают информацию при контроле сложных производственных процес­ сов. Информация о контролируемом процессе обычно выдается

ввиде записи необходимых данных на специальном бланке, удоб­ ном для непосредственного восприятия оператором или для ввода

ввычислительную машину.

Выходная информация, которая используется непосредственно для воздействия на контролируемый процесс, называется опера­ тивной. Если оперативная информация перед использованием ее для управления обрабатывается на цифровой вычислительной ма­ шине, то эта информация с выхода машины централизованного

450

контроля должна представлять собой электрические сигналы в виде цифрового кода. С целью сокращения выходной информации для большинства контролируемых величин ее можно заменить сигна­ лизацией, которая включается только в том случае, когда какаялибо контролируемая величина достигает некоторого наперед за­ данного значения. Обычно при отклонении контролируемого пара­ метра от заданного значения машина выдает световой (зажигание или мигание лампочки) или звуковой (звонок, гонг) сигнал.

Сигнализация может быть двух видов:

а) предупредительная — когда внимание оператора привле­ кается к наблюдению за определенным параметром и оператор предупреждается о необходимости нормализации этого пара метра;

б) аварийная — когда параметр вышел за пределы нормы и требуется немедленное вмешательство оператора в ход техноло­ гического процесса.

Значения контролируемых величин могут быть также получены оператором по вызову. Обычно информация по вызову оператора применяется в тех случаях, когда с большого количества точек технологического объекта к оператору должна поступать одно­ типная информация (например, значение давления в различных точках), для измерения которой может быть применен один и тот же вторичный измерительный прибор. Оператор подключает вторич­ ный прибор к различным преобразователям с помощью штепселя, кнопками или клавишным устройством.

Отклонения контролируемых параметров от установленных пределов и измерения по вызову регистрируются в непрерывной или цифровой форме. Обычно применяется цифровая регистрация, которая производится с помощью пишущих машинок на перфо­ ленте, перфокарте и т. п.

Часть оперативной информации, получаемой на выходе МЦК, может представлять собой обобщенные технико-экономические по­ казатели процесса. Эти показатели, характеризующие качество процесса, используются оператором или техническим руководите­ лем производства для корректировки процесса. Кроме оператив­ ной информации, машина централизованного контроля может выдавать статистическую информацию, но которой можно судить о качестве контролируемого процесса за некоторый промежуток времени (несколько часов, дней или месяцев).

Если оперативная информация может не запоминаться, то для накопления статистической информации МЦК должна обла­ дать необходимой памятью. Вид запоминающего устройства ста­ тистической информации зависит от способа дальнейшей ее обра­ ботки. В качестве таких устройств могут быть применены перфо­ рированные карты, перфорированная лента, магнитная лента и др. Для непосредственного восприятия статистической информации оператором она регистрируется на специальном бланке в виде таблиц и чисел. В некоторых случаях МЦК могут выдавать также

отчетную информацию, включающую в себя сведения, исполь­ зуемые для учета количества продукции, расхода сырья, топлива, денежных расчетов и т. п. Регистрация отчетной информации про­ изводится так же, как и статистической.

Глава X X X X I V

Машины централизованного контроля (МЦК)

Выпускаемые в СССР машины оперативного централизован­ ного контроля предназначаются для сбора и обработки непрерыв­ ной информации, включающей сведения, которые оператор исполь­ зует непосредственно для воздействия на контролируемый про­ цесс. В соответствии с основными функциями МЦК имеют укруп­ ненные функциональные устройства: обнаружения и сигнализации отклонений, цифровой регистрации и измерений по вызову. Си­ стемы централизованного контроля могут использовать сигналы аналогового (непрерывного) или дискретного характера. При этом обычно информация от первичных преобразователей является ана­ логовой (например, при измерении температуры — термопары, термометры сопротивления), чаще всего в виде постоянного на­ пряжения или тока, а затем она в цифровом преобразователе транс­ формируется в дискретную форму для дальнейшего использования.

На рис. 312 показана типовая структурная схема машины цен­ трализованного контроля. Аналоговые сигналы от первичных пре­ образователей поступают на вход входного переключателя ВхП. Для того чтобы контролируемые аналоговые сигналы можно было обрабатывать в общем узле, их необходимо унифицировать или нормализовать. Схемы нормализации могут быть индивидуаль­ ными для каждого контролируемого параметра либо общими или групповыми — для всех или для группы параметров. В первом случае нормализующие схемы НСхх включаются до входного пере­ ключателя, во втором НСх2— после него. Входной переключа­ тель ВхП, подводя аналоговый сигнал непосредственно от первич­ ного преобразователя или с нормализующей схемы НСх\ к общему узлу обработки, «вызывает» из непрерывного во времени контро­ лируемого аналогового сигнала кратковременный импульс, про­ водя тем самым амплитудно-импульсную модуляцию.

Отклонение контролируемых параметров от нормы обнаружи­ вается сравнением их со значениями, которые условно считаются нормальными. Эта операция выполняется в узле обнаружения от­ клонений 0 0 , в который поступают контролируемые сигналы и уровни сравнения из программного устройства ПрУ, куда они поступают с панели задания программы 377. Результаты сравнения от узла обнаружения отклонения выдаются на световой индика­ тор СИ. Если обнаружено отклонение, то оно показывается опе-

452

ратору зажиганием лампочки на световом индикаторе. Обычно зажигание светового индикатора отклонения дублируется звуко­ вым сигналом. Так как для каждого параметра отводится отдель­ ный световой индикатор, то сигнал от узла 0 0 к СИ проходит через выходной переключатель ВыхП, обегающий контролируе­ мые точки синхронно с входным переключателем ВхП. Выходной переключатель управляется программным устройством ПрУ. После входного переключателя или нормализующей схемы НСх2 сигнал поступает на цифровой преобразователь ЦП, который вы­ дает цифровой код (десятичный или двоично-десятичный). В даль­

устройство ПчУ может запускаться периодическим программ­ ным устройством ПрУ в заранее выбранные моменты вре­ мени или по произвольному вызову оператора. Обычно откло­ нившиеся параметры печатаются красным цветом или отмечаются специальным знаком. На цифровой указатель ЦУ оператор может вызвать значение контролируемой величины из цифрового пре­ образователя ЦП или вычисленного значения из вычислительного

устройства ВУ.

Цифровой код величин, подлежащих вычислительной обра­ ботке, поступает в цифровое вычислительное устройство ВУ, ко­ торое хранит результаты обработки в своей оперативной памяти и может выдавать их по требованию, поступающему из програм­ много устройства ПрУ, на печатающее устройство ПчУ или на цифровой указатель ЦУ. Изменения уровней сравнения, порядка опроса, индикации и регистрации контролируемых величин осу­ ществляется оператором через панель задания программы 311.

На рис. 313 показана схема использования МЦК. Отечественная промышленность выпускает различные универ­

сальные и специализированные машины централизованного кон-

453

троля. Ниже приводятся краткие характеристики отечественных машин, нашедших применение в химической промышленности. Машины типа МАРС (МАРС-100, МАРС-200, МАРС-200Р, МАРС-300) рассчитаны на непрерывный контроль соответственно в 100, 200 и 300 точках температуры, расхода и давления. Ма­ шина МАРС-200Р может осуществлять позиционное регулирова­ ние температуры. Сигнал от первичных преобразователей преобра­ зуется в электрическое напряжение. Основные функции машин: контроль и индикация отклонений параметров, периодические из­ мерения и регистрация части параметров, а также измерение и

Рис. 313. Схема использования машины централизованного контроля

регистрация отклонений параметров, вышедших за допустимые пределы. Для определения отклонений контролируемого пара­ метра выход его преобразователя подключается к аналого-цифро­ вому преобразователю и результат регистрируется печатающей электрической машинкой. Частота переключения первичных пре­ образователей в режиме поиска отклонений 5— 10 с.

Универсальная блочная машина МАРС-4Б относится к группе дискретных и предназначена для измерения^ регистрации, сигна­ лизации и автоматического позиционного регулирования медленно изменяющихся параметров технологических процессов. К входу машины могут подводиться сигналы от термопар, термометров со­ противления, имеющих выход на постоянном токе (до 100 мВ), а также сигналы переменного тока от дифференциально-трансфор­ маторных преобразователей (0,5—2 В).

Универсальность машины определяется двумя факторами:

1. Машина может работать от любых промышленных преобра­ зователей, в том числе имеющих нелинейную характеристику. Для этой цели предусмотрена унификация выходных сигналов преобразователей постоянного и переменного тока по роду сигнала и диапазону измерения посредством специального устройства, ли-

454

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Автоматические приборы, регуляторы и управляющие машины. Справоч­ ник Под ред. Кошарского Б. Д. М., «Машиностроение», 1968, 880 с.

2.Агейкин Д. И., Костина Е. Н., Кузнецова Н. Н. Датчики контроля и регулирования. Изд. 2-е. М., «Машиностроение», 1965, 928 с.

3.Агейкин Д. И. Магнитные газоанализаторы. М.—Л ., Госэнергоиздат, 1963, 216 с.

4.Бейтс Р. Определение pH. Пер. с англ. Под ред. Никольского Б. П. и Шульца М. М. Л ., изд-во «Химия», 1968, 398 с.

5.Берлинер М. А. Электрические методы и приборы для измерения и регу­ лирования влажности. Изд. 2-е. М. Л. «Энергия», 1965, 310 с.

6. Белкин И. М., Виноградов Г. В., Леонов А. И. Ротационные вискози­

метры. М ., «Машиностроение», 1968, 272 с.

7.Бражников Н. И. Ультразвуковая фазометрия. М., «Энергия», 1968,

272 с.

8.Бутусов И. В. Автоматические контрольно-измерительные и регулирую­

10.Глыбин И. П. Автоматические плотномеры. Киев, «Техника», 1965,

258 с.

11.Делахей П. Новые приборы и методы в электрохимии. Перев. с англ.

М., Изд-во иностр. литературы, 1957, 509 с.

12.Жуков Ю. П., Кулаков М. В. Высокочастотная безэлектродная кондук­ тометрия. М., «Энергия», 1968, 112 с.

13.Жуховицкий А. А., Туркельтауб Н. М. Газовая хроматография М ., Гостоптехиздат, 1962, 442 с.

14.Зайдель А. Н. Элементарные оценки ошибок измерения. М ., «Наука», 1967, 80 с.

15. Кантере В. М., Казаков А. В., Кулаков М. В. Потенциометрические

ититрометрические приборы. М., «Машиностроение», 1970, 308 с.

16.Кремлевский П. П. Расходомеры. М.—Л ., Машгиз, 1963, 658 с.

17.Кулаков М. В., Щепкин С. И. Автоматические контрольно-измерительные приборы для химических производств. М., Машгиз, 1961, 552 с.

18.Кулаков М. В., Казаков А. В. и Шелястин М. В. (под ред. М. В. Кула­ кова). Технологические измерения и аналитические приборы в химической про­ мышленности. М ., «Машиностроение», 1964, 419 с.

19.Кулаков М. В., Шкатов Е. Ф., Ханберг В. А. Газовые хроматографы,

М. «Энергия», 1968, 122 с.

456

ОГЛАВЛЕНИЕ

§7. Применение основных положений теории информации для

458

459