книги / Справочник проектировщика систем автоматизации управления производством

метрических термометров, если длина капилляра последних допускает установку прибора с контактной группой за пределами опасной зоны.

Термометры сопротивления и термопары обеспечивают измерение с точностью 0,5%, а контактные и манометрические термометры — не более 1,5'—2,5%.

В диапазоне температур от —50 до 4-500ü С, как правило, отдается предпочте­ ние термометрам сопротивления, менее подверженным действию электрических и магнитных полей. Причем при измерениях в диапазоне температур от —50 до + 150е С следует применять медные, а не платиновые термометры сопротивления как более дешевые и лучше переносящие вибрацию.

Применение термопар особенно удобно при необходимости измерения температуры в труднодоступном или'ограниченном размерами месте. Термопара обычно позволяет определить «местную» температуру, в то время как термометр сопротив­ ления и манометрический термометр измеряют среднюю температуру тела или объема.

При необходимости получения пневматического сигнала возможно применение как манометрических термометров с пневмовыходом, так и термопар с последующим преобразованием термо-э. д. с. в пиевмосигнал.

перечислены выше, следует учитывать:

а) характер изменения давления во времени, если давление не изменяется или изменяется плавно; датчик (особенно приборного типа) должен быть подобран так, чтобы измеряемое Давление находилось в пределах от 1/3 до 2/я шкалы, при колеблю­

быть применен любой датчик давления; для ацетилена, аммиака, сернистого газа и др. недопустимо применение датчиков с деталями из медных сплавов и других цветных металлов; для кислородной среды необходимо принять меры, предотвра­ щающие попадание масла; для других агрессивных жидкостей и газов должны быть предусмотрены разделительные сосуды и другая защитная арматура;

в) для датчиков контроля перепада давления — величину допустимого статиче­ ского давления.

Еыбор датчиков расхода. Расход жидкости и газа на современныхпромышлен­ ных предприятиях измеряется различными способами, однако подавляющее большин­ ство промышленных установок оснащено для этой цели дроссельными расходомерами.

Основными элементами дроссельных расходомеров являются сужающее устрой­ ство, обеспечивающее перепад давления на участке трубопровода, дифференциаль­ ный манометр, а также соединительные линии и управляющая, разделительная, защитная аппаратура.

Наиболее трудоемкой является операция выбора сужающего устройства, по­ скольку в каждом отдельном случае необходимо выполнение достаточно громоздкого расчета.

Стандартизованы сужающие устройства трех видов: диафрагма (камерная и бескамерпая) сопло и сопло Вентури. Выбор того или иного из них определяется обычно следующими соображениями:

диафрагма значительно проще в изготовлении и устройстве, чем сопло; сопло позволяет измерять больший расход и в ряде случаев обеспечивает более

высокую точность, чем диафрагма, при одних и тех же значениях перепада давления и модуля

ri3

,n = w

где D — внутренний диаметр трубопровода; d — внутренний диаметр сужающего устройства.

Для установки сопла требуются более короткие прямые участки трубопровода. Изменение или загрязнение входного профиля сужающего устройства в процессе эксплуатации при применении диафрагмы отражается на точности измерения расхода

э большей степени, чем при применении сопла.

В установках с небольшим статическим давлением, где ограничение потери дав­ ления на сужающем устройстве имеет решающее значение, предпочтение отдается соплу Вентури.

Стандартные сужающие устройства могут быть использованы, если диаметр трубо­ провода составляет не менее 50 мм, статическое давление не превышает 2«107 Па, а модуль находится в пределах для диафрагмы от 0,05 до 0,7 и для сопла Вентури от 0,05 до 0,6.

Выбор дифманометра, работающего в комплекте, с сужающим устройством, в основном сводится к определению номинального перепада давления согласно стандартной шкале перепадов. Если потеря давления в сужающем устройстве не имеет значения, перепад выбирают таким, чтобы модуль был равен 0,2, так как большее уменьшение модуля (а следовательно, повышение перепада давления), как правило, нецелесообразно. Если же задана допустимая потеря давления в сужающем устройстве, то принимают такое наибольшее значение номинального перепада дав­ ления дифманометра, при котором потеря давления еще остается меньше допустимой.

Исходными данными для расчета сужающих устройств являются: внутренний диаметр трубопровода; статическое давление среды; температура; максимальное, среднее и минимальное значения расхода веществ; допустимая потеря давления на сужающем устройстве; материал сужающего устройства; выбранный тип дифмаиометра.

Сужающее устройство и дифманометр (или разделительные сосуды) должны быть выбраны с учетом контролируемой среды.

Кроме дроссельных расходомеров в промышленных установках находят при­ менение ротаметры (расходомеры постоянного перепада), индукционные расходо­ меры и др. Ротаметры позволяют измерять малые расходы жидкости и газа при диаметре трубопровода меньшем, чем 50 мм, когда дроссельные расходомеры непри­ менимы; обеспечивают значительный диапазон измерения (отношение максимального расхода к минимальному расходу может достигать 10); имеют равномерную шкалу; потери давления незначительные; позволяют измерять расход агрессивных и стериль­ ных веществ.

Индукционные расходомеры отличаются малыми потерями давления вследствие отсутствия сужения потока и выступающих частей, возможностью измерения агрес­ сивных сред и веществ, характеризующихся абразивными свойствами. Недостатком индукционных расходомеров является трудноустранимое явление поляризации (при постоянном магнитном поле) и дрейф нуля (при переменном поле).

Выбор датчиков экономической информации (ДЭИ). В отличие от прочих датчиков датчики экономической информации существенно зависят от организации работы и структуры всей АСУП (см. гл. II, п\ 20). При выборе датчиков необходимо учиты­ вать требования организационной системы управления (см. гл. II, п. 2), а также стоимость и трудоемкость обслуживания.

Приведенные в приложении 7 различные типы датчиков экономической информа­ ции не исчерпывают их многообразия.

ДЭИ отличаются тем, что через них в основном передаются сообщения, вклю­ чающие признаки и основания.

Для выбора ДЭИ необходимо выполнить анализ передаиваемых сообщений (см. табл. 4 и 5 приложения 4), выделить постоянные и переменные части сообщений и определить частоту их поступления и передачи.

Для предварительной оценки целесообразности установки ДЭИ рекомендуется временной критерий, основанный на определении экономических затрат на сбор информации. Если сообщения поступают в место установки датчика с частотой не реже одного раза в час, ДЭИ целесообразно устанавливать. Если сообщение по­ ступает реже, чем один раз в неделю, применение ДЭИ нецелесообразно. Для оценки целесообразности установки ДЭИ при поступлении информации с частотой от одного1 до 168 сообщений в семидневную неделю необходима дополнительная оценка, зави­ сящая от многих факторов (стоимость ДЭИ и линий связи, трудоемкость ручного транспортирования документов, потери от запаздывания информации и т. п.).

Затем выполняется анализ постоянных частей передаваемых сообщений (постоян­ ный и нормативный элемент в табл. 4 приложения .4). Необходимо разделить их на передаваемую часть и восстанавливаемую (см. табл. 5 приложения 4). При этом последнюю часть стремятся сделать как можно большей. С помощью аппаратуры в месте приема могут быть автоматически восстановлены те данные, которые одно-

значно связаны с передаваемой частью сообщения — постоянной и переменной, а также обстоятельства места и времени. Например, по коду материала можно вос­ становить в месте приема и обработки информации его цену; по номеру датчика,

скоторого ведется передача, — код цеха, участка (если датчик обслуживает только

^один участок).

Взависимости от зиачности постоянной передаваемой части сообщения и пере­ менной части сообщения подбираются допустимые способы ввода данных по табл. Х.2.

Из таблицы видно, что использование в ДЭИ полноклавишных наборов (устрой­ ства ПУВВИ, ВВУ, телеграфные аппараты) нецелесообразно, так как это увеличи­ вает трудоемкость и усложняет работу операторов. Документы со стилизованным шрифтом также не рекомендуется применять, так как устройства считывания (чита­ ющие автоматы) имеют высокую стоимость, могут устанавливаться только в ВЦ и требуют дорогой организации сбора информации с помощью транспортеров или вручную.

ДЭИ в отличие от автоматических датчиков не могут выбираться отдельно от СПВ. Связь ДЭИ с системой сбора информации жесткая. Эго приводит к тому, что иногда целесообразно выбрать сначала ДЭИ, а затем СПВ.

ДЭИ могут изготавливаться и работать с дистанционной передачей информации в ритме производства или с местными накопителями на машинных носителях инфор­ мации. В этом случае они называются «регистраторами производства». Использование регистраторов производства целесообразно для неоперативной информации. Установка таких ДЭИ для накопления оперативной информации приводит к потере оперативно­ сти, так как при самой хорошей организации работы результаты текущей деятель­ ности будут получаться не чаще, чем один раз в смену. АСУП с регистраторами производства не позволяет получить достаточно высокого качества управления из-за запаздывания информации.

Выбор датчиков работы оборудования (ДРО). ДРО относятся к группе датчиковсигнализаторов событий. В эту же группу входят устройства для определения наличия деталей, материалов, присутствия людей и т. п. ДРО широко применяются в АСУП, так как позволяют получить сообщения о простоях оборудования и снизить простои. Наиболее простым устройством, используемым для сигнализации о работе (простое)

оборудования, являются контакты магнитного пускателя, обеспечивающего электри­ ческое питание станка.

Для больших групп оборудования, когда требуются сотни или тысячи различных сигналов о работе (простое) оборудования, контакты пускателей могут оказаться недостаточно надежным средством. В этом случае используются бесконтактные устройства. Датчик ДРО-2, разработанный Киевским отделением института- «Тяжпромавтоматнка», состоит из трансформатора тока, работающего в режиме насы­ щения, включенного в цепь питания утайка, выпрямителя и стабилизатора напря­ жения. Такой бесконтактный датчик при работе станка имеет на выходе постоянное напряжение 10 В (см. примечание к табл. XVIII. 2).

Часто при остановке оборудования необходимо получить сигнал о причине оста­ нова. Формирование этого сигнала обычно вызывает значительные трудности. Наи­ более простое решение этой задачи, предложенное еще в 1957 г. Л. Д. Гольденбергом [103], состояло в установке на рабочих местах номеронабирателей. Причины простоев были закодированы и передавались самим рабочим простым поворотом телефонного диска, на нужную цифру.

Делались попытки автоматического получения сигналов о причинах простоя оборудования с помощью различных дополнительных датчиков. Однако все эти схемы являются специализированными, привязанными к конкретному виду обору­ дования, что снижает их ценность.

Задача определения простоев оборудования и причин простоев может также решаться в СПВ алгоритмически по показаниям других датчиков, например по дан­ ным о выработке продукции и т. п. Это. следует учитывать при выборе и установке датчиков работы оборудования.

2. СРЕДСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Определение и классификация преобразователей информации (ПИ). Рассмотрим технические средства для внутрисистемного преобразования информации из одного кода в другой без изменения количества преобразуемой информации (гл. IX, п. 4).

Конструктивно ПИ классифицируются на простые, преобразующие сигнал в сиг­ нал другого вида, и сложные, охватывающие следующие преобразования: сигнал — фиксация информации; фиксация информации — сигнал; фиксация информации — фиксация информации.

Классификация простых преобразователей информации представлена на рнс. X. 1, а классификация сложных преобразователей по принципу машинных носителей информации дама на рис. X. 2.

Технические характеристики и область применения. Простые преобразователи информации предназначены для преобразования выходного неуннфицированного сигнала датчика в унифицированный или для преобразования одного унифицирован­ ного сигнала в другой.

В ряде случаев непосредственное применение датчиков с унифицированным вы­ ходом оказывается нецелесообразным. Так как датчики обычно устанавливаются на объекте в местах с тяжелыми условиями эксплуатации (с повышенной темпера­ турой, влажностью, запыленностью, взрывоопасностью среды и т. д.), то конструк­ ции датчиков, предназначенных для работы в таких условиях, должны отвечать ряду дополнительных требований, удовлетворение которых при выполнении тре­ бований об унифицированном выходе приводит к чрезмерному усложнению кон­ струкции, снижению надежности действия, повышению стоимости, увеличению габа­ ритных размеров и массы датчика. Не всегда создание таких датчиков вообще воз­ можно. В таких случаях целесообразно использовать более простые и -дешевые датчики с обычным выходным сигналом и добавлять к ним специальные нормирую­ щие преобразователи, устанавливаемые на некотором расстоянии от датчиков.

Преобразователи, предназначенные для преобразования одного унифицирован­ ного сигнала ГСП в другой, используются в том случае, когда датчиков с необхо­ димым унифицированным выходом нет. Когда же собираемую автоматически инфор­ мацию предварительно целесообразно обработать, применяются функциональные преобразователи (гл. X, п. G).

Основные технические характеристики простых преобразователей приведены в табл. 1 приложения 8.

Рнс. Х.2. Классификация сложных преобразователей информации

Сложные преобразователи информации предназначены для преобразования инфор­ мации, зафиксированной на различных носителях, в электрический сигнал, и наобо­ рот, а также для перезаписи информации с одного вида машинного носителя на другой или из одного кода в другой.

Преобразователи со входом или выходом в виде электрического сигнала можно использовать в качестве блоков ввода-вывода ЭВМ, например, устройства ввода с перфокарт, перфолент, магнитной ленты или устройства вывода на перфокарты, перфоленты или магнитную ленту. Сложные ПИ могут не входить в комплект других машин и работать самостоятельно.

Основные технические характеристики сложных преобразователей приведены в табл. 2 приложения 8.

Методика выбора преобразователей информации. Выбор простых преобразова­ телей производится по табл. 1 приложения 8 следующим образом: подбираются преобразователи с необходимыми входными и выходными сигналами; из них выби­ раются те -преобразователи, которые аналогичны уже имеющимся приборам (на­ пример, одного завода-изготовителя), соответствуют необходимому классу точности, дешевле.

Иногда необходимо учитывать надежность преобразователей и их защищенность от внешних воздействий.

Выбор сложных преобразователей производится аналогично по табл. 2 прило­ жения 8.

3. СРЕДСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ

Определение и классификация. В данном разделе рассматриваются технические средства для вывода информации (из СПВ или ЭВМ) и управления.

Классификация этих устройств дана на рис. Х.З.

Кроме того, выводные устройства сигнализации классифицируются по назначению: сигнализация положения; аварийная; предупреждающая; сигнализация отклонения, Выводные устройства контроля и сигнализации могут классифицироваться по

времени: непрерывные; периодические; по вызову.

Выводимая информация управления по своему назначению делится на два вида: 1) для выдачи оператору (для управления персоналом); 2) для ввода в автоматические устройства.

Для лучшего восприятия информация выводится оператору в различных формах: сигнализации, показаний или регистрации. Это определяется назначением выводи-, мой информации.

* Относятся к внутрисистемным преобразователям

Рис. Х.З. Классификация устройств вывода информации и управления (вывод из ЭВМ и СП В)

Технические характеристики и область применения. Основные технические харак­ теристики ряда выводных устройств приведены в приложении 9.

Выводные устройства для управления персоналом состоят из аппаратуры сигна­ лизации, показывающей аппаратуры (индикации, контроля), регистрирующей аппаратуры.

Выводные устройства сигнализации применяют: для сигнализации положения управляемого объекта или регулирующего органа (открыт — закрыт; включен — отключен);

для сигнализации об отклонении параметра от нормы и о нарушении нормального режима.

Выводные устройства контроля применяют, если необходимо непрерывно конт­ ролировать мгновенное значение измеряемого параметра или контролировать по вызову мгновенное значение измеряемого параметра, а также, если необходимо по вызову определить величину отклонения параметра от нормы или по вызову получить документ в алфавитно-цифровом виде или чертеж.

Выводные устройства печати используют для регистрации результатов вычисле­ ний, сменных рапортов, параметров по вызову, величины отклонения параметра от нормы; для периодической регистрации важных параметров; для печати вторичных документов, графиков или чертежей.

Выводные устройства управления примеряют для позиционного управления агре­ гатами (включить, отключить); для автоматического управления регулирующими органами; для автоматической корректировки положения задатчиков местных ре­ гуляторов.*

Выводные устройства подготовки машинных носителей служат для регистрации результатов вычислений на перфоленте, перфокарте или магнитной памяти; для заполнения информации на машинных носителях с внешним доступом; для выдачи информации в другие ЭВМ и относятся к внутрисистемным преобразователям (см. п. 2).

Характеристики сложных устройств вывода и управления типа машин централи­ зованного контроля приведены в гл. XI.

Методика выбора устройств вывода информации. Если информация имеет строго определенное значение, применяется световая сигнализация. Информация может представляться оператору в виде свечения сигнальной лампы, когда информация имеет только одно значение, светового табло с надписями или символами или на телевизионном табло (дисплей), когда оператору выводится значительное количество сигналов и их восприятие должно быть быстрым. В связи с удаленностью панелей мнемосхем от оператора аппаратура сигнализации на них устанавливается боль­

В тех случаях, когда необходимо обратить внимание оператора на появление световой информации, применяют акустические приборы: звонки и сирены разного тона.

Если выводимая информация может изменяться в определенных пределах, для восприятия ее мгновенных значений используют указывающие приборы: если опе­ ратору необходимо следить за характером изменения контролируемого параметра, применяются стрелочные приборы, а если необходимо производить отсчеты величин контролируемого параметра, применяются цифровые указывающие приборы.

В том случае, когда цифровой отсчет требует высокой точности и ошибки при считывании недопустимы, целесообразно применять табло ПТ-2М. В ином случаё можно применять' ламповые индикаторы ИН.

Когда оператору необходимо представить информацию в виде изображения или чертежа, используют электронно-лучевые трубки, а если информацию, выводимую оператору, требуется зафиксировать во времени для дальнейшей обработки и ана­ лиза, применяются следующие регистрирующие приборы: аналоговые регистраторы — при непрерывном изменении контролируемого параметра и цифровые — при циф­ ровой информации.

Выбор цифровых и алфавитно-цифровых регистраторов производится по быстро­ действию и по ширине бумажной ленты. Быстродействующую печать (скорость 25 строк/с) обеспечивает МП-16-2. Если быстродействие не имеет значения, то можно применить электроуправляемую пишущую машину ЭУМ-23 со скоростью 7 зиаков/с.

Если выводимая информация подлежит дальнейшей обработке на ЭВМ, то в за­ висимости от технологии дальнейшей обработки она выводится на перфокарты, перфоленты или записывается на магнитные носители информации.

В связи с увеличением объема информации, поступающей к диспетчеру, приме­ няются методы «сжатия» выводимых данных. Само «сжатие» выполняется с по­ мощью вычислительных устройств и на аппаратуру вывода данных не влияет, однако сам процесс вывода данных становится многоступенчатым. Сначала оператору де.- монстрируются укрупненные показатели, а затем (по вызову оператора или в обяза­ тельном порядке) показываются более детальные данные, углубляющие сообщение и облегчающие анализ.

4.СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Определение и классификация. Под средствами передачи, информации понимаются устройства, основное назначение которых — перемещение носителей информации в пространстве. В качестве носителей информации в основном используются бумаж­ ные документы (бланки, карточки, перфокарты, перфоленты), электрические, электро­ магнитные, пневматические и гидравлические сигналы. Однако возможны и другие носители информации, например, световой поток, твердые пластинки и т. п., которые здесь не рассматриваются,

4)по возможности непосредственного считывания информации человеком;

5)по организации ввода и вывода информации во времени.

По характеру фиксируемой информации устройства разделяются на средства фиксации звука; средства фиксации изображения; средства фиксации кодирован­ ных сигналов.

По методике вывода информации можно выделить устройства вывода всей вве­ денной информации; устройства вывода части введенной информации (выбор по вводимому признаку); устройства вывода части введенной информации с отбором материалов по результатам анализа запроса и признаков (характеристики хра­ нящихся сообщений).

По связи устройств фиксации информации с другими техническими средствами или персоналом следует выделить четыре группы устройств: ввод информации авто­ матический от других приборов, вывод информации — для оператора; ввод инфор­ мации автоматический — от технических средств, вывод информации автомати­ ческий — в технические средства; ввод информации от оператора, вывод — в технические средства; ввод информации от оператора, вывод информации оператору (или другому персоналу).

По возможности непосредственного считывания информации человеком можно различить: устройства, вся память которых читается человеком; устройства, часть памяти которых читается человеком; устройства, вся память которых не читается человеком.

По организации ввода и вывода информации во времени различают устройства: непрерывной записи (вывода); записи (вывода) по вызову; записи информации (или вывода) по мере поступления; программной записи (воспроизведения).

Учитывая тесную связь устройств фиксации информации с другими устройствами, необходимо обратить внимание на общие черты этих устройств.

Счетчики, счетные реле и электрические часы выполняют операции суммирования, запоминания и кроме того обычно они показывают текущее значение. Такие устрой­ ства могут быть отнесены к средствам обработки информации. Однако основное назначение этих устройств — запоминание информации, ее Хранение и вывод, поэтому мы относим их к средствам фиксации информации. Вычислительные тенденции в них выражены слабо— только операцией суммирования (накопления) или сумми­ рования и вычитания.

Во всех средствах вывода информации имеются запоминающие элементы. Поэтому, например, самопишущие приборы могут быть отнесены к устройствам фиксации информации и к средствам вывода информации. Мы считаем, что основное назначение самопишущих приборов — преобразование информации на выходе из схем автома­ тики, и поэтому относим их к средствам вывода и управления.

Заранее заготовленная информация хранится в шкафах с документами, в карто­ теках, в механизированных картотеках, в справочных автоматах и информационных машинах. Таким образом, в одну группу попадает архивное оборудование (мебель) и электронные машины. Разделение производим следующим образом: механизирован­ ные и автоматизированные картотеки, а также информационные справочные ма­ шины относятся к средствам фиксации информации, а обычные картотеки, шкафы для документов и т. п. — к архивному оборудованию.

Технические характеристики и область применения. Эти характеристики рассмот­ рим в порядке возрастания сложности технических средств.

Простейшими устройствами фиксации информации являются организационные средства: графики, диаграммы, магнитные доски, контрольно-распределительные доски. Назначение организационных средств—повышение наглядности информации.

Средства первичного счета включают счетчики и счетные реле (см. табл. 1 прило­ жения 11). Они. могут быть суммирующими, вычитающими, дифференциальными, командными и т. п. К таким счетчикам относятся и простейшие счетчики, исполь­ зуемые в ЭВМ, телефонные шаговые искатели и т. п.

Средства фиксации времени — различные часовые установки. Они комплектуются из стандартных устройств.

Большая группа приборов предназначена для фиксации речи и ее воспроизведения. К этой группе относятся автоответчики, автоизвещателн, магнитофоны, диктофоны, секретари-автоматы (см. табл. 2 приложения И). Аналогичные устройства для