Государственная система промышленных приборов

Государственная система промышленных приборов

И средств автоматизации

В конце 50-х годов двадцатого столетия была сформулирована задача создания единой для всей страны Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Это было связано с тем, что на ранних этапах создания средств автоматики в различных организациях и на предприятиях разрабатывалось множество различных приборов измерения и контроля со сходными техническими характеристиками, однако при этом не учитывалась возможность совместной работы приборов различных производителей. Это приводило к увеличению стоимости разработок сложных систем и тормозило широкое внедрение средств автоматизации. Поэтому в 1960 г. было принято решение о создании ГСП и начались работы по ее реализации.

ГСП – совокупность приборов и устройств, предназначенных для использования в АСУ ТП, АСУП, САР.

Характеристика функциональных групп устройств ГСП

В основу построения ГСП положены следующие принципы:

Разделение устройств ГСП по функциональным признакам.

По функциональному признаку все изделия ГСП делятся на четыре группы:

- устройства получения измерительной информации о состоянии процесса: (датчики; нормирующие преобразователи; устройства отображения и приборы, устройства алфавитно-цифровой информации, вводимой оператором вручную);

- устройства приема, преобразования и передачи информации по каналам связи (коммутаторы измерительных цепей, преобразователи сигналов и кодов, шифраторы и дешифраторы, согласующие устройства, средства телесигнализации, телеизмерения и телеуправления. Эти устройства используют для преобразования как измерительных, так и управляющих сигналов;

- центральная часть ГСП – устройства хранения, обработки информации и формирование команд управления (логические устройства и устройства памяти, регуляторы, управляющие вычислительные устройства, задатчики, микропроцессоры);

- устройства для воздействия на объект управления (электрические, пневматические, гидравлические или комбинированные исполнительные механизмы; управляемые вентили, клапаны, заслонки, задвижки; усилители мощности; коммутирующая аппаратура).

Минимизация номенклатуры изделий до рационально-необходимой.

Минимизация номенклатуры средств контроля и управления реализуется на основе двух принципов: унификации устройств одного функционального назначения на основе параметрического ряда этих изделий и агрегатирования комплекса технических средств для решения крупных функциональных задач.

В настоящее время разработаны параметрические ряды датчиков давления, расхода, уровня, температуры и электроизмерительных приборов. Тем не менее продолжается их оптимизация по технико-экономическим показателям, например по критерию минимума суммарных затрат на удовлетворение заданных потребностей. Этот критерий основан на противоречии между интересами потребителя и изготовителя: чем меньше в ряду приборов, тем меньше затраты на их разработку и освоение, и тем большими партиями они выпускаются, что также снижает затраты изготовителя. Увеличение числа приборов в ряду дает экономию потребителю за счет более эффективного использования их возможностей или более точного соблюдения режимов технологических процессов.

 

3. А грегатированное (блочно - модульное ) построение систем автоматизации обеспечивает возможность создания различных функционально сложных устройств из ограниченного числа более простых унифицированных блоков и модулей путем их наращивания и стыковки. Это позволяет создавать новые средства измерения и автоматизации из уже существующего набора узлов и блоков, что дает существенный экономический эффект.

Например, унифицированная базовая конструкция датчиков теплоэнергетических величин с унифицированными пневматическим и электрическим сигналами была создана всего 600 наименований деталей, при этом было получено 136 типов и 863 модификации этих датчиков.

Обеспечение совместимости приборов и средств автоматизации ГСП.

Предусматриваются следующие виды совместимостей:

- информационная (энергетическая) - обеспечивает согласованность сигналов связи. Для всех изделий ГСП приняты унифицированные сигналы связи и единые интерфейсы, которые представляют собой совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие устройств в системе.

- конструктивная – обеспечивает согласованность конструктивных параметров и механическое сопряжение технических средств, а также выполнение эргономических норм и эстетических требований при совместном использовании.

Например, применением нормированных по форме и размерам монтажных плат, кассет, каркасов, панелей, шкафов, щитов и пультов, а также базовых конструкций оснований и узлов, из которых компонуются агрегаты. Этим достигается высокая взаимозаменяемость изделий ГСП. Унификация конструкций ГСП повышает технологичность изделий в производстве, упрощает их комплектацию, монтаж, наладку и эксплуатацию. Информационная и конструктивная совместимости устройств ГСП ускоряет проектирование и изготовление систем автоматического контроля, регулирования и управление в составе оборудования автоматизированного производства.

- эксплуатационная - обеспечивает работоспособность и надежность функционирования технических средств при совместном использовании в производственных условиях, а также удобство обслуживания, настройки и ремонта.

- метрологическая - совокупность выбранных метрологических характеристик и свойств средств измерений, обеспечивающих сопоставимость результатов измерений и возможность расчета погрешности результатов измерений при работе технических средств в составе систем.

Характеристика ветвей ГСП

В зависимости от вида используемой энергии, используемой для питания устройств и формирования сигналов, устройства ГСП подразделяют на четыре самостоятельные ветви:

- электрическую,

- пневматическую,

- гидравлическую и

- устройства, работающие без источников вспомогательной энергии.

Приборы и устройства, входящие в соответствующие ветви, питаются энергией одного вида, а вид и уровень выходных сигналов определяется соответствующими стандартами.

Унификация сигналов измерительной информации обеспечивает передачу информации и обмен, дистанционную связь между устройствами, передачу результатов измерений от средств получения информации к устройствам измерения и управления (рис.6).

Электрическая ветвь ГСП подразделяется на аналоговую и дискретную ветви. Аналоговая часть электрической ветви ГСП - это ряд приборов и средств автоматизации, в которых в качестве внешней энергии используется электрическая энергия, а энергетическим носителем информации является электрический непрерывный сигнал. Стандартизированные диапазоны изменения сигналов постоянного тока 0-5, 0-20 и 4-20 мА. Пределы изменения сигналов постоянного тока определяются по напряжению и выбираются из ряда значений, лежащих в диапазоне 0-10 мВ, 0-100 мВ, 0-1 и 0-10 В. Сопротивления приборов и линий связи, установлены в пределах от 250 Ом до 2, 5 кОм.

Все устройства для получения измерительной информации, используемые в электрической аналоговой ветви ГСП, либо сами преобразуют информацию в выходной унифицированный токовый сигнал, либо имеют в комплекте дополнительное устройство, преобразующее естественный выходной сигнал датчика в унифицированный токовый сигнал. В АСУ наиболее распространены электрические сигналы связи, достоинствами которых являются высокая скорость передачи сигнала, низкая стоимость и доступность источников энергии, простота прокладки линий связи. Достоинства электрических приборов общеизвестны. Это, в первую очередь, высокая чувствительность, точность, быстродействие, удобство передачи, хранения и обработки информации.

Из электрических сигналов наиболее распространены унифицированные сигналы постоянного тока и напряжения. Частотные сигналы используют в телемеханической аппаратуре и комплексе технических средств локальных информационно-управляющих систем.

Пневматическая ветвь ГСП- это ряд приборов т устройств (датчики, преобразователи, позиционеры, регулирующие устройства, исполнительные механизмы), в которых в качестве источника внешней энергии используется сжатый воздух, а энергетическим носителем является пневматический сигнал. Рабочий диапазон изменения входных и выходных пневматических сигналов приборов и устройств этой ветви стандартизирован и устанавливается в пределах 0, 02-0, 1 МПа. Номинальное давление питания для приборов и устройств пневматической системы 0.14 МПа±10%.

Пневматические приборы обеспечивают повышенную безопасность при применении в легко воспламеняемых и взрывоопасных средах, высокую надежность в тяжелых условиях работы и агрессивной атмосфере. Однако они уступают электронным приборам по быстродействию, возможности передачи сигнала на большое расстояние. Средства пневмоавтоматики являются основными средствами автоматизации в ряде отраслей, в частности в сахарной, винодельческой, спиртовой и др. Их широкое применение объясняется высокой надежностью пневматической аппаратуры, простотой обслуживания, сравнительной дешевизной и взрывобезопасностью.Пневматические сигналы применяют в основном в нефтяной, химической и нефтехимической промышленности, где необходимо обеспечить взрывобезопасность и не требуется высокое быстродействие.

 

Рис. 6. Классификация основных унифицированных информационных сигналов ГСП.

Гидравлическая ветвь ГСП включает ряд приборов и устройств, в которых источником внешней энергии, а также энергетическим носителем информации являются гидравлические сигналы, создаваемые минеральными маслами (веретенное, турбинное, трансформаторное и др.) или водой. Давление рабочей жидкости, являющейся энергоносителем, лежит в пределах 0, 16-6, 4 МПа. Устройства этой ветви позволяют точные перемещения исполнительных механизмов при больших усилиях. По сравнению с другими ветвями ГСП гидравлическая ветвь получила меньшее развитие в области построения приборов и устройств для приема и выдачи информации в каналы связи, для преобразования, хранения и обработки информации. В пищевой промышленности она также незначительно распространена.Гидравлические сигналы в основном применяют в гидравлических следящих системах и устройствах управления гидравлическими исполнительными механизмами. Гидравлические приборы позволяют получать точные перемещения исполнительных механизмов и большие усилия.

Информационные сигналы могут быть представлены в естественном или унифицированном виде.

Вид носителя информации и диапазон изменения унифицированного сигнала не зависят от измеряемой величины и метода измерения. Обычно унифицированный сигнал получают из естественного с помощью встроенных или внешних нормирующих преобразователей. Основные виды унифицированных аналоговых сигналов ГСП приведены на рис.6.

Связь электрических, пневматических и гидравлических устройств осуществляется с помощью соответствующих преобразователей сигналов. Этим обеспечивается создание комбинированных средств ГСП.

При создании сложных систем, особенно на базе микропроцессорных устройств и вычислительных средств, обмен информацией между техническими средствами верхнего уровня осуществляется с помощью интерфейсов. Интерфейс - это совокупность программных и аппаратных средств, устанавливающих и реализующих взаимодействие устройств, входящих в систему, и предназначенных для сбора, переработки и использования информации.

Интерфейс состоит из программной и аппаратной частей. Программная (информационная) часть определяет протокол (порядок) обмена сигналами и информацией (алгоритмы и временные диаграммы). Аппаратная часть (интерфейсные карты, платы) позволяет осуществлять информационный обмен сигналами между функциональными модулями.

Измерительные устройства и системы составляют самую многочисленную группу изделий ГСП, составляющую более половины номенклатуры промышленных изделий ГСП. Они обеспечивают получение измерительной информации о физических величинах (параметрах), характеризующих технологические процессы, свойства и качество продукции.

 

 

По виду выходного сигнала

- аналоговые (потенциальные, токовые, частотные, фазовые),

- цифровые (амплитудно-, время- и числоимпульсные),

- релейные.

5. По характеру преобразования входной величины в выходную - параметрические, генераторные, компенсационные, частотные и фазовые.

Параметрические преобразователи — это преобразователи, в которых изменение входной неэлектрической величины преобразуется в изменение какого — либо электрического параметра выходной цепи (активного сопротивления, индуктивности, емкости). В них для получения сигнала требуется внешний источник энергии.

Генераторные преобразователи — это преобразователи, в которых входная величина преобразуется в ЭДС на выходе (датчики термоЭДС, пьезоэлектрические, фотоэлектрические, тахометрические и др.). В них формирование сигнала осуществляется за счет энергии самого сигнала.

Компенсационные преобразователи — это преобразователи, в которых входная величина (часто после предварительного преобразования) компенсируется другой величиной, имеющей ту же физическую природу. Для непрерывной компенсации осуществляется отрицательная обратная связь.

Частотные и фазовые преобразователи — это преобразователи, в которых различные физические величины на входе (перемещение, скорость, расход) изменяют частоту переменного тока, частоту следования импульсов или фазу.

Преобразователи в ГСП можно также классифицировать по конструктивному исполнению, по величине погрешности и по другим признакам.

Государственная система промышленных приборов

И средств автоматизации

В конце 50-х годов двадцатого столетия была сформулирована задача создания единой для всей страны Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Это было связано с тем, что на ранних этапах создания средств автоматики в различных организациях и на предприятиях разрабатывалось множество различных приборов измерения и контроля со сходными техническими характеристиками, однако при этом не учитывалась возможность совместной работы приборов различных производителей. Это приводило к увеличению стоимости разработок сложных систем и тормозило широкое внедрение средств автоматизации. Поэтому в 1960 г. было принято решение о создании ГСП и начались работы по ее реализации.

ГСП – совокупность приборов и устройств, предназначенных для использования в АСУ ТП, АСУП, САР.

123Следующая ⇒

Поделиться: