Структурная схема информационной измерительной системы

 

ИИС – совокупность технических средств измерения, которые предназначены для  автоматического сбора измерительной информации непосредственно от объекта для преобразования, обработки, хранения и представления в форме удобной для восприятия человека.

 

Рассмотрим работу многоканальной ИИС с коммутатором (мультиплексором).

 

 

 

ПП – первичные преобразователи (датчики);

НП – нормирующие преобразователи (могут отсутствовать в некоторых каналах или быть совмещены с ПП);

К – аналоговый коммутатор (мультиплексор);

АЦП – аналога цифровой преобразователь;

УСО – устройство сопряжения с объектом (включает К и АЦП);

ЭВМ – электронно-вычислительная машина (ПК, контролер, микропроцессорная система);

СПИ – средства предоставления информации (мониторы, принтеры);

УУ  – устройство управления.

В нашем примере объектом контроля может быть отдельный аппарат, агрегат, участок цеха, весь цех и целое производство. Первичные преобразователи ПП (датчики) производят измерение параметров (температура, давление, расход продуктов) у данного объекта, а затем преобразуют в сигнал удобный для дальнейшей передачи по каналам связи. Нормирующие преобразователи – это устройства, которые преобразуют входные сигналы от первичных датчиков в унифицированные сигналы стандартных диапазонов для строго однозначного восприятия их другими устройствами. Часто такие преобразователи могут быть совмещены в один моноблок с первичными. Аналоговый коммутатор (мультиплексор) в каждый определённые моменты времени последовательно,  по команде от ЭВМ, подключает необходимый канал связи к своему выходу. В следующий момент времени от ЭВМ приходит команда на отключение этого канала и подключение следующего. Таким образом, происходит последовательный опрос всех каналов системы. АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой для ввода в ЭВМ.

       Основной элемент схемы ЭВМ (микропроцессорная система). В неё поступает информация, в ней обрабатывается частично сохраняется и передается в СПИ. Кроме того, ЭВМ управляет УСО.

       Оператор воспринимает информацию и вручную может управлять объектом контроля с помощью устройства управления УУ.

 

 

Система ГСП (государственная система приборов).

 

       В процессе преобразования сигнала измеряемой величины возможны самые различные комбинации соединения узлов. Кроме того, возможно использование различных единиц измерения. При этом возникает проблема обеспечения единства в измерительной технике.

       Необходимость создания общей системы диктует следующие условия:

- уменьшение затрат на обеспечение измерений;

- повышение точности измерений;

- совершенствование измерительных средств.

      В начале 60-х годов в нашей стране были начаты разработки методов упорядочения и унификации средств измерений, что положило начало созданию государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГПС). Унификация – это приведение к единообразной системе или форме.

       Система ГПС унифицирует:

1 – входные и выходные сигналы (позволяет соединить приборы между собой, т.е. собрать комплекты и измерительные системы);

2 – коммуникационные устройства (коммуникационные разъёмы, габариты приборов, присоединительные размеры);

3 – уровень источников питания (для электрических приборов ~220 В, 50 Гц, для пневматических систем 1,4 кгс/см²);

4 – функциональные  признаки устройств, для обеспечения совместной работы.

Основу ГСП составляет система, включающая более 250 стандартов, устанавливающих технические требования к сигналам связи, правилам передачи информации и конструктивному исполнению. Эта система хорошо сочетается с прогрессивными аналогами передовых стран мира.

Система ГСП построена по блочно-модульному принципу, т.е. блок, входящий в систему может быть собран из модулей, а модули могут быть соединены из элементов. Таким образом, достигается экономический эффект при создании приборов из готовых узлов и блоков.

В этой системе широко применяется метод агрегатирования. Это позволяет создавать сложные схемы из более простых унифицированных изделий методом их наращивания и стыковки, а так же совершенствовать системы без полного их обновления.

 

Объекты ГСП делятся по следующим функциональным признакам

- для получения нормированной информации о состоянии объектов контроля;

- для приёма, преобразования и передачи информации по каналам связи;

- для хранения и обработки информации с целью формирования команд управления;

- для исполнения командной информации в процессе воздействия на объект управления.

 

 

       В зависимости от рода используемой энергии средства измерения в ГСП подразделяют на 4 ветви:

- электрическую (наиболее распространенная);

- пневматическую;

- гидравлическую;

- не использующую вспомогательной энергии.

 

Для измерения теплоэнергетических параметров (температуры, давления, расхода, уровня и т.д.) предусмотрено 3 ветви:

 

- электрическая аналоговая

- электрическая частотная;

- пневматическая.

 

       В рамках ГСП также действует стандарт по формату цифровой информации.

 

1. Параметры электрической аналоговой ветви по ГОСТу установлены следующие:

 

а). По напряжению:

- по постоянному напряжению (сигнал может меняться в пределах 0¸1В,0¸10 В);

- по переменному напряжению (-1¸0¸+1 В, с частотой n=50 Гц или 400 Гц).

 

     б). По току:

- от 0¸5 мА; 0¸20 мА; 4¸20 мА. Чаще используется «токовая петля» - 4-20 мА

 

2. Параметры электрической частотной ветви (информации об изменении величины заложена в частоте, т.е. периоде синусоидальных колебаний):

 

- от 4 до 8 кГц

 

3. Параметры пневматической ветви:

 

- от 0,2 до 1 кгс/ см²;

- 1,4 кгс/см² – давление питания.

 

В нашей стране широко используются коммуникационные стандарты для промышленных сетей, разработанные за рубежом. Американской компанией Rosemount был разработан протокол  обмена данных HART. Протокол - это список согласованных правил выполнения определённых программ, позволяющих осуществлять соединение и обмен данными между сетевыми устройствами. Технология HART дает возможность по одной паре проводов передавать и аналоговый (токовая петля 4-20мА) и цифровой сигналы.

       Стандарт RS-232 часто используется для подключения к компьютерам широкого спектра оборудования, нетребовательного к скорости и  удалённости обмена,

       Наиболее современным стандартом в промышленности является RS-485. Этот стандарт стал основным для целого ряда промышленных сетей.