Основные физические величины ИО

 

 

2.3 Терминология ИО

 

Взаимные помехи.

Воспроизводимость показаний.

Время реакции – время, в течение которого прибор выдаёт значение измеряемой величины.

Гистерезис.

 

Рис.16.Графическая иллюстрация явления «гистерезиса»

 

.

 

Децибел - это соотношение двух значений - либо электрической, либо акустической мощности, выраженное в логарифмических единицах.

Десятичный логарифм этого соотношения имеет размерность Белл.

Децибел – это1/10 Белла.

Число Белл – .

Если два напряжения V₁ и V₂ приложены к двум цепям с одинаковым импедансом, т.е.

;

,

то .

Тогда .

Аналогично для токов:

.

В Децибелах:

.

Импеданс – это сумма активного, индуктивного и емкостного сопротивления цепи.

 

Диапазон измерений - это интервал, внутри которого осуществляются измерение.

Дрейф - смещение позиции.

Дрейф нуля, как правило, проявляется в течение времени.

Дрейф чувствительности - под влиянием внешней среды чувствительность меняется, поэтому нужно вносить поправку.

Задержка - изменение показаний происходит не одновременно с изменением измеряемой величины.

Истинное значение - это то значение, которое получено в данных условиях, когда выполняются все условия для получения минимальной погрешности.

Мертвая зона - это диапазон значений измеряемой величины, в которых сигнал прибора не изменяется.

Надежность - это вероятность нормального функционирования прибора в условиях, определенных для его применения.

 

Отношение:

cигнал / шум

, где

– уровень сигнала,

– уровень внутреннего шума системы.

 

Погрешность линейности (нелинейности).

Рис.17. Графическая иллюстрация «нелинейности»

Нелинейность – это разность между истинными и принятыми значениями измеряемой величины в предположении, что система измерения линейна.

 

Полоса пропускани.

Рис.18. Графическая иллюстрация «полосы пропускания»

Периодическая функция находится в диапазоне 3Дб.

Погрешность квантования в ЦАП и АЦП возникает из-за шага квантования, который определяет величину квадрата наименьшего значения разряда.

 

Постоянная времени.

Рис.19. Постоянная времени

Разрешающая способность - дискриминация, это минимальное изменение измеряемой величины, которая приведет к различимому изменению на выходе в показаниях прибора.

Скорость нарастания выходного сигнала - это максимально возможная скорость.

Смещение - это постоянная ошибка, которая существует во всем диапазоне измерения.

Стабильность измерения - это повторяемость в течение определенного времени или в течение определенного числа раз.

Сходимость - это степень разброса результатов измерений.

Точность - это интервал, показывающий, на сколько могут быть неверными показания прибора.

Чувствительность прибора - это отношение изменения показания прибора к изменению измеряемой величины.

Шум квантования - добавляется к аналоговому сигналу из-за погрешности квантования.

Точность системы.

Обозначим выход датчика буквой θ₁

θ₁ = Gθ_i,

где G – передаточная функция,

θ_i – выход сигнала датчика.

θ₁ = θ₁±δθ_i,

G₁ = G₁±δG₁.

Выход датчика является входом для преобразователя. Поэтому передаточная функция преобразователя равна:

G₂ = G₂±δG₂ и т.д., тогда

 

θ₀ – выходной сигнал измерительной системы,

δθ₀ – полная погрешность системы.

.

Относительная погрешность системы равна сумме относительной погрешности устройства отображения преобразователя и датчика.

.

 

Уровни управления в АСУ ТП

 

Управление организуется по иерархическому принципу.

 

Уровни (ранги)

Рис.20. Структура и основные функции УВМ

Здесь СУЭП – система управления электроприводом; ЦУВМ, ЛУВМ – центральная, локаоьная управляющая вычислительная машина соответственно

Современная УВМ – это управляющее устройство, построенное на базе микро – ЭВМ и их комплексов. Управляющие устройства выполняются на дискретных элементах – это нижний уровень. Многие функции УВМ, связанные с вводом, выводом, отображением и преобразованием информации, реализуются на дискретных элементах, не входящих в микропроцессорные комплексы, таких как клавиатура, дискеты, диски, АЦП, ЦАП и т.д.

 

Рис.21. Структура УВМ в составе АСУ ТП

ВЗУ – внешнее запоминающее устройство.

ПБ – процессорный блок.

УВВ – устройство ввода - вывода.

МОТИ – модули обработки технологической информации.

УСО – модули - устройства связи с объектом управления.

В ПЗУ находится операционная система, инструментальное программное обеспечение для создания управляющих программ (УП), сами УП и сведения о технологическом объекте (ТО).

УСО – преобразуют приходящие из процессора управляющие сигналы, чтобы согласовать их с входными цепями ТО, в то время как МОТИ преобразуют приходящие с ТО сигналы обратной связи (сигналы y) о параметрах ТО.

Функции модулей УСО в составе ЛУВМ:

· Усиление управляющих сигналов в соответствующем с преобразованием их по уровню и виду;

· Преобразование кодов цифровых управляющих сигналов (параллельного сигнала в последовательный и т.п.);

· ЦАП сигналов перед подачей их на аналоговые управляющие устройства;

· Потенциальное разделение цепей управления.

В ЛУВМ МОТИ должны совершить обратное преобразование сигналов обратной связи, идущих от управляющих устройств управления нижнего уровня и от технологического оборудования к виду, приемлемому для систем и сигналов, циркулирующих в УВМ.

МОТИ производят:

· Согласование уровней дискретных сигналов обратной связи сигналов в УВМ;

· АЦП аналоговых сигналов обратной связи (последовательного и параллельного)

· Потенциальное разделение цепей управления.

Пример: дискретный управляющий сигнал уровня до 5В и до 5мА тока в переменном напряжении 110В и с током до 2А для включения контактора переменного тока.

Устройство УСО и МОТИ выполняются в виде модульных конструкций, объединяющих в себе несколько каналов однотипных преобразователей таких как преобразователи уровней, аналого-цифровые преобразователей и д.р. Для управления, например, серво приводами используются микро процессоры.

Технологический процесс, протекающий под управлением АСУТП, сопровождается информационными процессами (ИП).

ИП включают:

· Приёмы запоминания УП;

· Приёмы запоминания текущей информации о параметрах техпроцессов и параметрах АСУТП

· Формирование управляющих сигналов, воздействующих на ИМ РО и передачи их по каналам УСО;/

· Формирование информации о ходе техпроцессов и состояния АСУТП для верхнего уровня управления с целью передачи её по запросам ЦУВМ или оператору.

Рассмотрим ИП как последовательность запланированных событий. События – это факт реализуемого производственного процесса. Реализованное событие назовём ИСХОДом. Описание происходящих событий назовём СООБЩЕНИЕМ.

 

Информационные процессы

Информация

ИНФОРМАЦИЯ – это процесс формирования пересылки и регистрации (запоминания) сообщений, то есть это зарегистрированная совокупность сообщений.

Будем рассматривать не смысл, а количественную оценку информации.

Объём записей существенно зависит от совокупности символов, применяемых для записи информации. Такая совокупность имеет вид основания системы исчисления – алфавит. Например, ISO 7 bit. Если в алфавите n символов, то с его помощью можно сформировать не более чем различных сообщений. Тогда

,

Где М – число возможных вариантов события, сообщение о котором нам необходимо сформировать в зависимости от того, какой вариант состоится.

Н – это величина, равная числу элементов сообщения, характеризует минимальный объём сообщения о том, что один из интересующих нас М вариантов изучаемого процесса действительно имеет место.

Н – принято называть энтропией.

Если результат предопределён, то М = 1, а Н = 0. Но предопределить результат произведения процесса не возможно. Все предполагаемые события равновероятны.

 

Вероятность

,

тогда

Здесь Н выступает как мера априфной неопределённости любого из исходов изучаемого процесса. То есть энтропия используется как мера неупорядоченности процесса.

Если события не равновероятны, энтропия рассчитывается по формуле Шэннона:

При этом необходимо, чтобы изучаемые события составляли полную группу, когда

Величина Н является математическим ожиданием, то есть средним значением минимального объёма записей, которые необходимо сделать для фиксации факта реализации одного из М интересующих нас событий.