3-й семестр / 4 / derz_cic_prilad

Державна система промислових приладів та засобів автоматизації

Велика різноманітність вимірюваних величин та параметрів технологічних процесів, з одного боку, та прагнення універсальності засобів вимірювальної техніки, з іншого, зумовили перспективність побудови комплексних засобів вимірювальної техніки за принципом агрегатування. З цією метою створена Державна система промислових приладів та засобів автоматизації (ДСП).

Державна система приладів передбачає створення науково обгрунтованих рядів приладів та пристроїв з уніфікованими характеристиками та конструктивним виконанням. Залежно від функціонального призначення засоби ДСП поділяють на такі основні групи:

• засоби для одержання інформації про стан процесу чи об'єкта;

• засоби для прийому, перетворення та передавання інформації;

• засоби для перетворення, опрацювання та зберігання інформації і формування команд керування.

Дві інші групи з погляду використання технічних засобів у пристроях збору інформації при певних конструктивних відмінностях між цими групами та виконанні ними різних функцій звичайно розглядають сукупно. До них належать вимірювальні комутатори, кодувальні та декодувальні пристрої, показувальні та реєструвальні пристрої, а також комп'ютери. В основу побудови ДСП були покладені такі системно-технічні принципи:

• мінімізація номенклатури та кількості технічних засобів;

• блоково-модульна побудова промислових приладів та пристроїв;

• агрегатна побудова складних засобів вимірювальної техніки;

• сумісність засобів, що входять до ДСП.

Питання мінімізації номенклатури виробів ДСП є найскладнішими. Мінімізація починається з виділення деяких основних параметрів, що підлягають вимірюванням (наприклад, напруга постійного струму, тиск, переміщення) і визначення мінімально необхідної кількості приладів з відповідними діапазонами вимірювань, при розміщенні яких у ряд вдається повністю перекрити весь діапазон вимірювань основного параметра. Такий ряд називають параметричним. Для реалізації принципу мінімізації застосовують також метод агрегатування. Вироби агрегатних комплексів розробляють у вигляді функціонально-параметричних рядів, які охоплюють необхідний діапазон вимірювань в різних умовах експлуатації.

Суть блоково-модульної побудови засобів ДСП полягає в тому, що будь-які структурно- чи функціонально-складні системи збору інформації компонуються з обмеженої кількості простих стандартних блоків та модулів. Використовуючи стандартні вузли, що виконані в певних конструктивах, можна створювати системи будь-якої складності, легко змінювати їх структури, надавати системам нові функціональні властивості.

Використовуючи системотехнічні принципи мінімізації номенклатури виробів, а також блоково-модульний принцип компонування приладів та пристроїв ДСП, був сформований принцип агрегатування як спосіб побудови складних пристроїв та систем (агрегатних комплексів) із обмеженого набору простих уніфікованих виробів методом спряження (сполучення).

Конструктивно принцип агрегатування може бути реалізований двома шляхами. Один із них передбачає створення пристроїв та приладів з новими функціональними можливостями чи характеристиками об'єднанням уніфікованих елементів, модулів і блоків. Цей шлях, використовується при створенні порівняно нескладних засобів вимірювань як, наприклад, сенсори, засновані на одному принципу дії, або реєструвальні чи показувальні вимірювальні прилади.

Інший шлях агрегатування використовує як конструктивну основу комплекс уніфікованих типових конструкцій. При цьому структура виробів ДСП набуває структивно-ієрархічний характер, тобто вироби, виготовлені на базі типових конструкцій нижчого порядку, можуть послідовно установлюватись у будь-яку з типових конструкцій вищого порядку, утворюючи кожний раз конструктивно-завершений виріб.

Отже, використання єдиних конструктивів, які дають можливість створювати параметричні ряди пристроїв одного функціонального призначення та уніфіковані комплекси пристроїв різного призначення, дає змогу комплектувати агрегатні комплекси технічних засобів ДСП.

До виробів, які входять у агрегатні комплекси ставляться певні вимоги: вони повинні легко спрягатись (сполучатись) один з одним без будь-яких додаткових пристроїв, не створювати помітного взаємного впливу, мати однакові умови експлуатації. Для цього вони повинні мати так звану сумісність. Розрізняють такі види сумісності виробів агрегатних комплексів: енергетичну, функціональну, метрологічну, конструктивну, експлуатаційну та інформативну.

Енергетична сумісність передбачає використання одного виду енергії носія сигналів у вимірювальних пристроях. Це здебільшого електрична енергія. В особливих умовах експлуатації засобів ДСП, наприклад, у вибухонебезпечних приміщеннях використовують пневматичну і гідравлічну енергії.

Функціональна сумісність вимагає, щоб засоби ДСП були чітко розмежовані за функціональним призначенням і взаємопогоджені для забезпечення сумісної їх роботи у вимірювально-інформаційних системах, інформаційно-обчислювальних комплексах, автоматизованих системах керування.

Метрологічна сумісність забезпечує порівняльність метрологічних характеристик агрегатних засобів, їх стабільність в часі та під дією виливних величин, а також можливість розрахувати метрологічні характеристики всього вимірювального тракту вимірювально-інформаційної системи за метрологічними характеристиками окремих функціональних вузлів, що створюють вимірювальний тракт. При цьому метрологічні характеристики агрегатних засобів нормуються за єдиним методом, а параметри вхідних та вихідних кіл узгоджуються, щоб спряження агрегатних засобів не супроводжувалось помітними додатковими похибками.

Необхідною умовою забезпечення метрологічної сумісності є методологічна сумісність аналізу, нормування, синтезу, ідентифікації та прогнозування похибок пристроїв, які спрягаються. Це досягається використанням єдиної математичної моделі похибок окремих засобів вимірювальної техніки, єдиного способу нормування та представлення однойменних характеристик, а також єдиних критеріїв узгодження метрологічних характеристик.

Конструктивна сумісність передбачає узгодженість конструкцій та механічне спряження функціональних модулів, узгодженість естетичних вимог, що забезпечується нормуванням єдиних форм елементів конструкцій, з'єднувальних розмірів, застосування єдиної прогресивної технології виготовлення та складання конструкцій, дотриманням єдиного стилю оформлення.

Експлуатаційна сумісність досягається узгодженістю характеристик, що визначають вплив довкілля на агрегатні засоби в робочих умовах, а також характеристик надійності та стабільності функціонування. З цією метою всі засоби поділяються на групи за використанням залежно від умов довкілля, механічних дій і ін.

Експлуатаційна сумісність вимагає виконання єдиних правил до обслуговування, настроювання та ремонту технічних засобів* а також узгодженість вимог до параметрів джерел живлень та трас енергоживлення.

Найбільша увага надається інформаційній сумісності, під якою розуміють узгодженість вхідних та вихідних сигналів за їх видом, діапазоном змін. Інформаційна сумісність визначається уніфікацією вимірювальних сигналів і застосуванням так званих стандартних інтерфейсів. Уніфікація вимірювальних сигналів означає, що їх параметри не можуть обиратись довільно, а повинні відповідати вимогам стандарту на ці сигнали. Уніфікація здійснюється за такими основними характеристиками:

• за інформативним параметром (напруга, струм, частота, цифровий код тощо);

• за робочим діапазоном: (0...10) В, (0...5) мА, (4...20) мА і т. д.;

• за функціональною залежністю між значенням вимірювальної величини тазначенням інформативного параметра вихідного сигналу; звичайно цязалежність повинна бути лінійною.

Електричні, логічні та конструктивні умови, які визначають вимоги до з'єднувальних функціональних вузлів і до зв'язків між ними, утворюють поняття інтерфейса. Електричні умови визначають вимоги до параметрів сигналів і способу їх передавання; логічні - номенклатуру сигналів; конструктивні - конструктивні вимоги до елементівінтерфейса: вид роз'ємів, місце їх розміщення, порядок розташування контактів і т. д.

Агрегатні комплекси призначені як для самостійного використання відповідно до їх призначення, так і для системного використання у взаємодії з іншими агрегатованими комплексами. Серед, агрегатних комплексів широкого призначення одне із провідних місць належить агрегатованим комплексам засобів електровимірювальної техніки (АЗЕТ).

3