 |
Классификация приборов и устройств ГСП
|
|
|
|
Технические измерения и приборы
Учебно-методический комплекс
Составитель:
Асс. каф.АТП Шлегель А.Н.
Технические измерения и приборы
Лекции
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время самые различные отрасли народного хозяйства опираются на измерения электрических и неэлектрических величин. Качеством измерений определяется возможность освоения новых технологических процессов, а также проведение на современном уровне научных исследований.
Новые требования, предъявляемые к измерительной технике, вызывают необходимость совершенствования классических видов измерительных приборов и создания новых. При этом при создании измерительных преобразователей используются достижения различных отраслей науки и техники.
Изучение дисциплины "Технические измерения и приборы " базируется на теоретическом и практическом материале, содержащемся в курсах "Теоретические основы электротехники", "Электроника", "Теория управления, "Высшая математика", "Физика, "Метрология и стандартизация", "Прикладная механика".
Материал данной дисциплины используется при изучении курсов "Автоматизация технологических процессов", "Технические средства автоматизации", а также при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Необходимость изучения общих вопросов, касающихся технических мзмерений, диктуется тем, что технические измерения являются неотъемлемой частью технологических процессов. Технические измерения представляют собой основу при реализации информационно-управляющих систем в промышленной и непромышленной сферах производства, а также при реализации технического обеспечения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).
|
|
|
Освоение дисциплины "Технические измерения и приборы" необходимо начать с изучения общих принципов построения Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП), классификации приборов и устройств, входящих в ГСП, знакомства с основными терминами и определениями в измерительной технике; изучение видов и способов формирования и анализа сигналов измерительной информации; рассмотрение принципов построения и основных характеристик аналоговых и цифровых измерительных устройств при работе в статическом и динамическом режимах; знакомство с физическими принципами, устройством и характеристиками, особенностями эксплуатации и обслуживания приборов для измерения неэлектрических величин.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ (ГСП)
Общие принципы построения ГСП
Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации основана на стандартных внутренних и внешних связях, рациональной структуре и конструктивных формах в модульноблочном построении ее функциональных устройств и предусматривает их агрегатирование в комплексах измерительной, вычислительной, аналитической и других видов техники для построения систем информации, контроля, регулирования и управления
Реализация типовых функций АСУ ТП осуществляется в ГСП аппаратными средствами, иерархическая структура которых изображена на рис. 1.1.
Рис. 1.1 Иерархическая структура технических средств ГСП
Средства 1-го уровня представляют собой локальные АСР, включающие в себя датчики и исполнительные устройства. Средства 2-го и 3-го уровней выполняют функции программного управления, стабилизации режимов работы технологического объекта управления (ТОУ) и вывода на режим, включая ручное управление и программнологическое. Задачиь исследования ТОУ и оптимизации процесса управления решаются средствами 4-го уровня. С помощью этих же средств выполняются и функции представления информации и сервисные функции.
|
|
|
Исследования и оценка задач автоматизации в различных отраслях промышленности показывают, что в настоящее время только в группе датчиков имеется потенциальный спрос на приборы для измерения более 2000 физических величин. Такое положение, с учетом известных методов измерений, диапазонов значений измеряемых величин и условий эксплуатации, может привести к необходимости изготовления нескольких десятков тысяч модификаций датчиков. Следовательно, одна из главнейших задач, решаемых комплексами ГСП, состоит в создании ограниченной номенклатуры унифицированных устройств, способных максимально удовлетворять потребности различных отраслей промышленности.
Сокращение номенклатуры средств автоматизации достигается объединением их в отдельные функциональные группы путем сведения функций этих устройств к ограниченному числу типовых функций.
Оптимизация состава каждой группы обеспечивается разработкой параметрических рядов изделий. В основу ряда заложены более узкая специализация выполняемых функций (типизация инструментальных методик измерения или метода преобразования информации), ограничения по видам и параметрам сигналов, несущих информацию о контролируемой величине или команде управления, ограничения по техническим параметрам изделий, пределам измерений, классам точности, параметрам питания и т.д. и, наконец, унификация конструктивного исполнения изделий. Существенное сокращение числа функциональных различных устройств достигается обеспечением их совместимости в автоматизированных системах управления. Концепция совместимости, включающая в себя требования информационного, энергетического, конструктивного, метрологического, эксплуатационного сопряжений между изделиями ГСП, основана на последовательной унификации и стандартизации свойств и характеристик изделий.
Применительно к информационным связям термин "унификация" означает введение ограничений, налагаемых на сигналы, несущие сведения о контролируемой величине или команде. Унифицируются виды носителей нормированной информации (электрические – сигналы, коды и согласование входов и выходов; вещественные – с механическим носителем на перфокартах, перфолентах, бланках для записи и печати, с магнитными носителями). Определяется также способ представления информации в изделиях ГСП – аналоговый и дискретный.
|
|
|
Конструктивная совместимость изделий предусматривает, прежде всего, унификацию присоединительных размеров отдельных деталей и модулей, введение типовых узлов, создание единой элементной базы, разработку общих принципов конструирования приборов. При конструировании устройств ГСП принят блочно-модульный принцип построения изделий. Применение этого принципа делает приборы более универсальными, позволяет использовать при их создании рациональный минимум конструктивных элементов (сокращается количество наименований деталей). Вместе с тем возможность простой и легкой замены отдельных узлов позволяет модернизировать эти приборы в процессе эксплуатации, повышает их ремонтопригодность и расширяет круг решаемых ими задач (путем различных сочетаний функциональных звеньев и введением специализированных деталей).
Ввиду многообразия производств и технологических процессов важное место отводится разделению приборов и устройств по группам условий эксплуатации. По защищенности от воздействия окружающей среды изделия ГСП подразделяются на следующие исполнения:
ü Обыкновенное;
ü Пылезащищенное;
ü Взрывозащищенное;
ü Герметическое:
ü Водозащищенное;
ü защищенное от агрессивной среды.
В зависимости от предполагаемых механических воздействий предусматривается обыкновенное и виброустойчивое исполнение.
Классификация приборов и устройств ГСП
Устройства ГСП по роду используемой вспомогательной энергии носителя сигналов в канале связи, применяемой для приема и передачи информации и команд управления, делятся на электрические, пневматические и гидравлические. В отдельных видах изделий ГСП могут быть использованы и другие виды энергии носителей сигналов (акустическая, оптическая, механическая и др.). В ГСП входят также устройства, работающие без использования вспомогательной энергии (приборы и регуляторы прямого действия).
|
|
|
Устройства, питающиеся при эксплуатации энергией одного рода, образуют структурную группу в Государственной системе приборов, или "ветвь ГСП".
АСУ ТП, комплектуемые из приборов электрической ветви, имеют преимущества по чувствительности, точности, быстродействию дальности связей, обеспечивают высокую схемную и конструктивную унификацию приборов. Применение интегральных микросхем способствует уменьшению габаритов и веса приборов, сокращению количества потребляемой ими энергии, повышению их надежности, расширению их функциональных возможностей (создание многофункциональных приборов), позволяет применять при их изготовлении современную прогрессивную технологию. Применение в АСУ ТП аналоговых и цифровых микросхем и микропроцессоров особенно важно в группе контрольно-измерительных приборов, так как обеспечивает возможность их непосредственной связи с ЭВМ.
Приборы пневматической ветви характеризуются безопасностью применения в легковоспламеняемых и взрывоопасных средах, высокой надежностью в тяжелых условиях работы, особенно при использовании в агрессивной атмосфере. Они легко комбинируются друг с другом. Однако пневматические приборы уступают электронным в тех случаях, когда технологический процесс требует больших быстродействий или передачи сигналов на значительные расстояния.
Гидравлические приборы позволяют получать точные перемещения исполнительных механизмов при больших усилиях.
|
|
|
