Типы сигналов автоматизированной системы. Принципы построения АСУ объекта.

Технологический процесс нуждается в контроле и управлении. Автоматизированная система управления объектом реализует эти функции посредством датчиков и исполнительных устройств.

Информация от датчиков вырабатывается первичными преобразователями в виде различных форм сигналов. Сигналы автоматизированной системы объектов ЛПУМГ можно классифицировать следующим образом:

Аналоговые сигналы – форма сигнала гармоническая – изменяющейся по времени ток, напряжение, сопротивление пропорционально изменению измеряемой величины. Диапазон изменений фиксирован и соответствует верхнему и нижнему пределу измерений датчика.

       - токовый сигнал 4-20мА самый распространенный. В большинстве случаев(если датчик без индикации и потребляет ток в пределах 20мА) – двухпроводный, т. к. по одной линии происходит и питание датчиков и вывод информации, при этом при настройке и калибровке 4мА приводят в соответствие нижний предел измерений, а 20 мА – верхний. Достоинством является простота включения и независимость передаваемого сигнала от сопротивления линии.

       - токовый сигнал 0-5мА менее распространен, т. к. Максимальный ток в цепи не превышает 5 мА, необходимо подключать линию питания для работы преобразователя, что не всегда возможно. К недостаткам так же можно отнести низкую точность на широких диапазонах измерений (т. к. вторичному прибору необходимо регистрировать тысячные и десятитысячные доли изменения тока).

       - сигналы напряжения – 0-10В, 0-1В, 0-50мВ, 0.8-3.2В. В данном виде сигнала изменяемой величиной является напряжение, пропорционально измеряемой физической величине. Используется в системах с питанием низкого напряжения. В настоящее время наиболее активно используется сигнал 0.8-3.2 В в датчиках коммерческого узла учета газа типа Rosemount, DPI. Преимуществом является низкое энергопотребление, позволяющее работать системе долгое время от внутренних аккумуляторов при отсутствии внешнего питания.

       - Сигналы первичных преобразователей сопротивления. Выходным сигналом является изменение сопротивления, пропорционально изменению измеряемой величины, с учетом коэффициента нелинейности (определяется в паспорте на изделие). Данный вид сигнала используется в датчиках температуры ТСМ, ТСП, диапазон изменений сопротивления соответствует диапазону измеряемых температур и определяется по паспорту датчика. Достоинство использования данного вида сигнала – высокая точность, пассивное включение (без запитывания вторичных преобразователей). К недостаткам можно отнести влияние сопротивления линии, которое необходимо компенсировать трех-четырех линией подключения.

Цифровые сигналы можно классифицировать на сигналы датчиков, сигналы контроллеров, и позиционные:

       Позиционные (дискретные) – типа сухой контакт, представляют собой однократный сигнал высокого или низкого уровня напряжения. Изменение уровня сигнала идентифицируется системой как сработка. Повсеместно применяются в щитах релейной автоматики, для контроля уставок, в системах охранной и пожарной сигнализации, для сигнализации положения кранов и т. п. Напряжение сигнала, полностью определяется системой куда включен позиционный сигнал

       Цифровые сигналы датчиков – форма сигнала прямоугольный импульс. Высокому уровню напряжения соответствует логическая единица, низкому уровню – логический ноль. Цифровые сигналы в виде последовательности импульсов формируются аналогово-цифровым преобразователем и передает измеренное значение физической величины в диапазоне разрядности АЦП. Т. е. если разрядность 8, значит можно передать 256 (2⁸ =256) значений диапазона измерений, следовательно, цифровому «0» будет соответствовать нижняя граница диапазона, а цифровому 256 – верхняя. Цифровые сигналы датчиков предназначены для регистрации, обработки и управления в автоматизированных системах. Точность оцифровки зависит от разрядности АЦП(чем выше, тем точнее) и тактовой частоты цифрового преобразователя (чем выше частота, тем больше измерений аналогового сигнала проведется в единицу времени, тем выше будет точность).

Цифровые сигналы контроллеров(HART, ModBus, k-line) – несут информацию для взаимодействия систем управления. Информация определяется на уровне программы и может содержать: диагностические сообщения, архивные данные, данные о процессе, сигналы управления и т.п. Обмен данными между двумя и более контроллерами, объединенными в сеть системы автоматического управления, осуществляется посредством стандартных интерфейсов (стандартов физического уровня связи). Содержание сигнала и его физические параметры определяется протоколом, который определяет длину и состав слова, пакета, скорости передачи, наличие и длительность старт и стоп битов и т. п.

Разноообразие видов сигналов автоматической системы управления определяют ее топологию.