Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации

Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации

Технической базой построения АСУ ТП и АСУП является ГСП. В основе принципы:

· Выделение типовых функций автомат контроля, регулирования и управления

· Минимизация номенклатуры тех средств

· Построение тех устройств на основе типовых унифицированных блоков и модулей

· Агрегатное построение сложных систем управления на основе унифицированных приборов и устройств

· Совместимость приборов и устройств ГСП на основе:

А) унификации сигналов связи, используемых для обмена информации между изделиями ГСП в системах управления (информационная совместимость)

Б) унификация конструкции (конструктивная совместимость)

В) совместимость эксплуатационных требований

Г) обеспечение единства измерений или метрологическая совместимость

По функциональному признаку тех средства ГСП делят на средства:

· Получение информации о состоянии ХТП (к ним относят превичные преобразователи, нормирующие преобраз, формирующие унифицированный сигнал). Предназначены для преобразования измеряемой физ величины в удобный для воприятия, передачи и обработки сигнал измерительной информации

· Приема, преобразования и передачи информации по каналам связи (преобразователи сигналов и кодов, коммутаторы измерительных цепей, шифраторы и дешифтраторы). Используют для приема, преобразования и передачи сигналов, содержащих измерительную информацию и несущих команды управления

· Преобразования, обработки, хранения информации и формирования управляющих воздействий, предоставления информации операторам (анализаторы сигналов, функциональные преобразователи, регуляторы).

· Использования командной информации для воздействия на технологический процесс (исполнительные устройства, усилители мощности).

По роду энергии устройства ГСП делятся на:

· Электрические (обладают быстродействием, высокой точностью, способностью передачи информации на большие расстояния)

· Пневматические (способны работать во взрыво-и пожароопасных производствах)

· Гидравлические (обеспечивают точные пермещения исполнит устройств).

Для обеспечения информационного сопряжения в ГСП применяют унифицир сигналы – сигнал дистанционной передачи информации с унифицированными параметрами.

Применяют унифицир сигналы 4 групп: сигналы тока и напряжения электрические и непрерывные; сигналы частотные электрические непрерывные; сигналы электрические кодированные; пневматические сигналы.

 

33. Основные термины и определения метрологии

Физическая величина – одно из свойств физ объекта (системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но индивидуальное для каждого из них в количественном отношении.

Измеряемая физ величина – физ величина, подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соответствие с основной целью измерительной задачи.

Размер физ величины – количеств определенность физ величины, присущая конкретному материал объекту, системе, явлению или процессу.

Значение физической величины – выражение размера физ величины в виде некоторого числа принятых для нее едениц. Числовое значение физ величины – отвлеченное число, входящих в значение величины. Истинное значение физ величины – значение физ величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физ величину.

Действительное значение физ величины – значение физ величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использована вместо него.

Система физ величин – совокупность физ величин вместе с набором непротиворечивых уравнений, связывающих эти величины.

Основная физ величина – входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.

Размерность физ величины – выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физ величин в различных степенях, и отражающее взаимосвязь данной физ величины с физ величинами, принятыми в данной системе величин за основные с коэф пропорциональности, равным 1.

Размерная физ. величина – в размерности которой хотя бы одна из основных физ величин возведена в степень, не равную нулю.

Безразмерная – в размерность которой основные физ величины входят в степени, равной нулю.

Единица измерения физ величины – физ величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических велечин.

Измерение физ величины – совокупность операций по применению тех средства, хранящего единицу физ величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получение значения это величины (статическое, динамическое, прямое, косвенное, совместные измерения).

Измерительный сигнал – сигнал, содержащий количественную информацию об измеряемой величине.

Измерительная информация – информ о значениях физ величин.

Объект измерений – тело (физ система, процесс, явление), характеризуемое одной или несколькими измеряемыми физ величинами.

Средство измерений – тех средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и хранящие единицу физ.величины, размер которой принимают неизменным в течение известного интервала времени (основное, вспомогательное).

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенной для получения значений измеряемой физ величины в установленном диапазоне.

Измерительный преобразователь – тех средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований индикации или передачи.

Датчик – конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительный сигнал (он «дает» информацию).

Измерительное устройство – часть измерительного прибора, связанная с измерительным сигналом и имеющая обособленную конструкцию и назначение.

Нормальные условия измерений – условия измерения, характеризуемые совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости.

 

Основные методы измерения

Принцип измерения – физ явление или эффект, положенное в основу измерений.

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

При контактном (прямом) методе чувствительный элемент средства измерений приводится в контакт с объектом измерений (бесконтактный – нет контакта).

Метод непосредственной оценки – метод измерений, в котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений, отградуированному в единицах измеряемой величины.

Нулевой метод измерений – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля. Сравнение осуществляется с помощью компенсационных или мостовых схем (цепей). В соответствии с компенсационным методом измерений измеряемая величина х компенсируется величиной, воспроизводимой мерой. Пример: рычажные весы.

 

 

Погрешности измерений

Погрешность результата измерения – отклонение от результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины.

Абсолютная погрешность измерения – погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины.

Абсолютная погрешность средства измерений – разность между показаниями средства измерений А и истинным значением измеряемой величины А_и: Δ=А-А_и(А_д). Абсолютная погрешность СИ выражается в единицах измеряемой физической величины и имеет знак. Абсолютная погрешность измерительного преобразователя может быть выражена в единицах входной и выходной величины и характеризует отличие действительной характеристики преобразователя у_д(х) от номинальной у_н(х).

Относительная погрешность измерения – выражается отношением абс погрешности к результату измерений или к действительному значению измеренной физ величины: δ=Δ/А∙100% или δ=Δ/А_д∙100%.

Приведенная погрешность средства измерения – относительная погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности СИ к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона: δ_прив= Δ/А_норм∙100%.

Класс точности средств измерений – обобщенная характеристика СИ, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами СИ, влияющими на точность: КТ = Δ_max/A_норм∙100%, Δ_max-допускаемая основная абсолютная погрешность.

Инструментальная погрешность измерения – составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого СИ.

Погрешность метода измерения – составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений.

Вариация выходного сигнала измерительного преобразователя, вариация показаний измерительного прибора – модуль разности между выходными сигналами у_i и у_i^* измерительного преобразователя или показаниями измерительного прибора в одной и той же точке х_i диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины: b=|y_i- у_i^*| или в процентах b_прив=b/А_ноом∙100%.

Промах – погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда.

Статическая погрешность измерений – погрешность результата измерений физ величины, принимаемой за неизменную на протяжении времени измерения.

Динамическая погрешность измерений – погрешность, возникающая при измерении изменяющейся физ величины.

Основная погрешность средства измерений – погрешность средства измерений, применяемого в нормальных устройствах.

 

Нормирующие преобразователи

Для преобразования выходных сигналов первичных измерительных преобраз в унифицированные сигналы для взаимного согласования входящих в АСУ элементов, дистанционной передачи сигналов по каналам связи служат нормирующие преобраз с унифицир сигналом, представляющие собой конструктивно законченные изделия.

Токовый унифицированный преобразователь (в методе стр 21 рис 30)

Непрерывно преобразует давление, перепад давления, расход, уровень и другие параметры в унифицир сигнал потосянного тока. Использован принцип электрической силовой компенсации. Состоит из: I- измерит преобраз и II – унифицир токового электросилового преобразов, представляющих единую конструкцию. В измерительной части I измеряемая величина преобразуется в пропорциональное усилие, компенсируемое усилием со стороны II. Измеряемый параметр, например перепад давления Δр=р₂-р₁, воздейсвтвуя на чувствительный элемент (вялую мембрану 1) измерит преобраз, преобразуется в усилие f1, создающее момент М1. Момент через рычажную систему 3 приводит к перемещению сердечника 4 индикатора рассогласования 5 диф-трансформаторного типа. Индикатор рассогласования 5 преобразует перемещение сердечника 4 в напряжение переменного тока, поступающее сначала на вход электронного усилителя 6, а затем на выпрямитель 7. Постоянный ток поступает в магнитоэлектрическое силовое устройство 8,9, где вырабатываются уравновешивающее усилие f2 и в последовательно соединенную с ним линию дистанционной передачи. Уравновешивающее усилие f2 создает момент М2 компенсирующий М1. Поскольку М1 пропорционален измеряемой величине Δр, а М2 – току, то I=KΔp.

 

9. Пневматический унифицированный преобразователь с силовой компенсацией (с 22 рис 33)

Непрерывно преобразует давление, перепад давления, расход, уровень и другие параметры в унифицир пневматический сигнал дистанционной передачи. Использован принцип пневматической силовой компенсации. Состоит из: I- измерит преобраз и II – унифицир пневматического силового преобразов, представляющих единую конструкцию. В измерительной части I измеряемая величина преобразуется в пропорциональное усилие, компенсируемое усилием со стороны II. Измеряемый параметр, например перепад давления Δр=р₂-р₁, воздейсвтвуя на чувствительный элемент (вялую мембрану 1) измерит преобраз, преобразуется в усилие f1, создающее момент М1. Этот момент определяется М1=К₁Δр. Давление воздуха р_вых в сильфоне отрицательной обратной связи 8 создает усилие и соответсвенно М2= К₂р_вых. Т.к М1 пропорционален измеряемому параметру, в данном случае Δр, а М2= р_вых, то р_вых=КΔр – давление на выходе пропорционально измеряемому. Настройка преобразователя на заданный предел измерений осуществляется перемещением сильфона 8 вдоль рычага 3.

10. Измерение давления. Жидкостные манометры (стр 23 рис 34 А,В,С)

Давлением р называют физ величину, хар-щую интенсивность нормальных сил f, с которыми одно тело действует на поверхность другого., например, жидкость на стенки аппарата: р=df/dA. Если распределение сил f вдоль поверхности равномерно, то давление на любую часть поверхности равно: р=f/A, где А – площадь поверхности.

Под абсолютным давлением р_абс в технологическом аппарате понимают полное давление газа или жидкости на его стенки. Избыточное давление: р_изб=р_абс-р_атм, при р_абс>р_атм. Если р_абс<р_атм, то вакуумметрическое давление: р_вак=р_атм-р_абс. За единицу измерения в системе СИ принят Па, равный давлению, которое вызывает сила в 1Н. Так же: кгс/см², мм.вод.ст, атм, бар. Приборы для измерения давления и разности давлений – манометры (стр 23 в методе).

Манометры – для измерения избыточного давления. Вакуумметры – для измерения вакуума (разрежения). Мановакуумметры- для измерения избыточных давления и разряжения. Дифманометры – для измерении яразности (перепада) давлений. Напоромеры – для измерения малых избыточных давлений. Тягомеры – для измерения малых разряжений. Тягонапормеры –для измерения малых избыточных давлений и малого разряжения.

По принципу действия: жидкостные, деформационные, электрические и т.д.

Жидкостные манометры

В таких манометрах измеряемое давление или разность давлений уравновешивается давлением столба жидкости. В приборах используется принцип сообщающихся сосудов, в которых уровни рабочей жидкости совпадают при равновесии давлений над ними, а при неравенстве занимают такое положение, когда избыточное давление в одном из сосудов уравновешивается гидростатическим давлением столба жидкости в другом.

Дифманометры предназначены для измерения расхода неагрессивных жидкостей, паров и газов путем определения величины перепада давления на измерительной диаграмме или ином дроссельном устройстве.

Две вертикальные сообщающиеся стеклянные трубки заполнены рабочей жидкостью до нулевой отметки и закреплены на основании, к которому прикреплена шкала. В одну трубку подается измеряемое давление, другая трубка сообщается с атмосферой. При измерении разности к обеим трубкам подводится измеряемое давление. Двухтрубный манометр – стеклянные трубки заполнены двумя несмешив жидкостями с близкими плотностями. Для удобства отсчета разности уровней используются однотрубные (чашечные) манометры. В таких манометрах одна трубка заменена широким сосудом, в который подается измеряемое давление. Трубка, прикрепленная к шкале, является измерительной и сообщается с атмосферой. Для большей чувствительности измерительную трубку устанавливают наклонно.

11. Измерение давления. Деформационные преобразователи давления (стр 23 рис 34 Е)

Давлением р называют физ величину, хар-щую интенсивность нормальных сил f, с которыми одно тело действует на поверхность другого., например, жидкость на стенки аппарата: р=df/dA. Если распределение сил f вдоль поверхности равномерно, то давление на любую часть поверхности равно: р=f/A, где А – площадь поверхности.

Под абсолютным давлением р_абс в технологическом аппарате понимают полное давление газа или жидкости на его стенки. Избыточное давление: р_изб=р_абс-р_атм, при р_абс>р_атм. Если р_абс<р_атм, то вакуумметрическое давление: р_вак=р_атм-р_абс. За единицу измерения в системе СИ принят Па, равный давлению, которое вызывает сила в 1Н. Так же: кгс/см², мм.вод.ст, атм, бар. Приборы для измерения давления и разности давлений – манометры (стр 23 в методе).

Манометры – для измерения избыточного давления. Вакуумметры – для измерения вакуума (разрежения). Мановакуумметры- для измерения избыточных давления и разряжения. Дифманометры – для измерении яразности (перепада) давлений. Напоромеры – для измерения малых избыточных давлений. Тягомеры – для измерения малых разряжений. Тягонапормеры –для измерения малых избыточных давлений и малого разряжения.

По принципу действия: жидкостные, деформационные, электрические и т.д.

Манометрические термометры

Принцип действ.основан на взаимосвязи между температурой и давлением рабочего вещества в замкнутой системе, основными частами которой явл-ся термобаллон 1, капиллярная трубка 2, деформационный манометрический преобразователь 3. Компенсация погрешности, возникающей из-за влияния темп-ры окр.среды на показания манометра, осуществляется биметрическим компенсатором 4. В зависимости от вида раб.вещества они подразделяются на:

1. газовые: принцип действия основан на зависимости давления газа от темп-ры при постоянном обьёме: , Po – давл.газа при T=0 C, гамма – темп.коэф-т расширения газа.

Рабочее вещ-во – азот,аргон,гелий. Температ.диапазон измерения: от -150 С до +600 С.

2. жидкостные: принцип действ.основан на зависимости обьёма термометрич. жидкости(ртути,толуола) от её темп-ры. Температурный диапазон: от -150 С до +300 С.Измерение обьёма жидкости преобразуется с помощью манометрической пружины в перемещение.

3. конденсаторные:термобаллон частично заполнен низкокипящей жид-тью, а остальное пространство её парами. Рабочее вещ-во: фреон, пропан, ацетон итд. Пределы измерения: от -50 С до +300 С. Динамические св-ва манометрич. термометров всех видов могут быть представлены статич.звеном первого порядка.

 

15. Измерение температуры контактным методом. Термоэлектрические преобразователи (стр 25 рис 38 В)

При использовании конт. метода измерения Т определяют величину одного из параметров первичного измерительного преобразователя(ПИП), зависящего от его температуры. Температура ПИП равна температуре измеряемого объекта, которую хотели бы измерить. Необходимо обеспечить хороший тепловой контакт м/д ПИП и измеряемым объектом. К нему относятся измерение температуры термометрами расширения, манометрическими термометрами, термометрами сопротивления, термоэлектрическими термометрами.

Термоэлектрические преобразователи (стр 25 рис 38 В)

На рис 25: а – термопара, в – термопара в трубке с насосом.

Термоэлектрический термометр – прибор для измерения Т, состоящий из термопары в качестве чувствит. элемента и электроизмерительного прибора(милливольтметра, автоматического потенциометра). Термоэлектрич. преобразователь или термопара – два разнородных электропроводящих элемента, соединённых на одном конце и образующих часть устройства для измерения Т. Всё основано на термоэлектрич. эффекте ЗЕЕБЕКА: в замкнутой термоэлектрич. цепи, составленной из двух разнородных проводников, возникает эл.ток, если два спая(места соединения) проводников имеют разную Т.Эффект Зеебека объясняется наличием в проводнике свободных электронов, число кот. В единице объема различно для разных проводников. Допустим, что в спае с температурой t электроны из проводника А диффундируют в проводник В в заведомо большем количестве, чем обратно. Проводник А заряжается положительно, а В – отрицательно. Появившийся ток генерирует разность потенциалов на двух спаях, известную как контактная разность потенциалов. Она зависит от температуры спаев и её можно измерить или милливольтметром или потенциометром. Рабочий спай опускают в зону измерения температуры, а опорный спай подвержен действию Т в месте присоединения к измерительному прибору. Опорная Т должна выдерживаться с определённой точностью.

Милливольтметры

Прибор магнитно-электрической системы, для измерения напряжения постоянного эл. тока и электродвиж. силы.

Принцип действия основан на взаимодействие тока, протекающего по рамке под действием ТЭДС термопары, с магнитным полем постоянного магнита, в которое эта рамка помещена. Рамка прибора состоит из множества витков тонкой изолированной медной проволоки и находится между полюсами постоянного магнита. Витки рамки при отсутствие тока параллельны направлению магнитных силовых линий. При протекании постоянного тока по рамке, в ней создается магнитное поле. При взаимодействии этого поля с полем постоянного магнита возникает сила, поворачивающая рамку в равномерном радиальном кольцевом зазоре между наконечниками постоянного магнита и железным сердечником. Это создает вращающий момент: М1=k₁I. рамка соединена со стрелкой. У опор рамки расположены две противодействующие спиральные пружины (на рис нет), каждый конец которых прикреплен к рамке и соединен с ее обмоткой. Через эти пружины поступает ток в рамку милливольтметра от термопары, и они создают обратный момент: М2=k₂α. Рамка занимает положение при котором М1 и М2 равны: α=(k₁/k₂)I или α=(k/R)U_x, где U_x – напряжение на входе прибора и R- его внутренне сопротивление. Т.о., угол поворота рамки определяется силой тока, проходящем через нее, или напряжением при постоянном сопротивлении милливольтметра.

 

27. Потенциометр (стр 17 рис 21)

Для измерения постоянного электрического тока и электродвиж силы.

Принцип действия основан на методе компенсации. Измеряемое напряжение U_x компенсируется (уравнивается) падением напряжения, создаваемым на известном сопротивлении R_ab рабочим током I_p от стабилизированного источника питания (ИПС). Нуль-гальванометр (НГ) включается в цепь сравниваемых напряжений. Когда напряжения скомпенсированы, ток в гальванометре, а следовательно, в цепи измеряемого напряжения, отсутсвует. На результаты измерений компенсационным методом не влияет ни сопротивление соединительных проводников, ни гальванометра.

В соответствие с компенсационным методом измерений измеряема величина х компенсируется величиной, воспроизводимой мерой.

 

Линии связи

Это линии между первичным измерительным преобразователем и другой частью информационно-измерительной системы (ИИС). Не должны влиять на эффективность системы. По виду используемой энергии: пневматические, электрические, волоконно-оптические.

Пневматические линии связи (пневомопроводы), изготавливаемые из пластмассовых или металлических трубок, обладают ограниченным быстродействием, оказывая тем самым отриц влияние на качество регулирования. Инерционность их зависит от внутр диаметра и длины провода, влияющих на его емкость и сопротивление. Увеличение внутр диаметра уменьшает его сопротивление и, как следствие этого, инерционность линии связи, но увеличивает емкость, тем самым увеличивая инерционность. Для устранения запаздывания показаний пневматического измерительного прибора к пневмодатчику добавляют усилитель мощности.

Электрические линии связи применяют при измерениях температуры. При использовании измерит преобразователей существует важная проблема: воздействие шумов (помехи от эл и магнитных полей) на измерение и преобраз сигналов. В любой системе поступает слабый сигнал, который потом усиливается системой, следовательно усиливается шум, из за которого невозможно будет выполнить точные измерения. Уровень шумов уменьшают, применяя фильтрацию. Все шумы принято характер отношением полезного сигнала и нежелательных шумов: мощность сигнала/мощность шума.

Если система состоит из множества отдельных элементов, то коэффициент шума: (мощность сигнала/мощность шума)_вх/(мощ сигнала/мощ шума)_вых.

Волоконно-оптические линии связи применяют в системах связи повышенной надежности.

Достоинства: значительно меньшие размеры и вес, нечувствительность к помехам от электрических и магнитных полей, неподверженность перекрестным помехам, более значительная полоса пропускания и меньшее поглощение по сравнению с другими кабелями.

В каналах передачи информации сигнал (например, электрич) от традиционного первичного измерительного преобраз 1 поступает на электронно-оптический преобраз 2, состоящий из модулятора 3 и источника света 4. Излучение от 4 через устройство излучении 5 (линза) поступает в световод 6. 2 и 6 выполняют функцию электрооптического преобразователя. По световоду 6 оптический сигнал, эквивалентный электрическому сигналу первичного измерительного преобразователя 1, через устройство вывода излучения 7 передается к приемнику информации (приемный оптич модуль) 8, который состоит из усилителя 9 и фотодетектора 10. В 10 оптич сигнал преобразуется в электрический эквивалентный сигнал, который после усиления поступает на устройство отображения информации 11. Приемник 8 выполняет функцию – оптико-электронного преобраз.

29. Способы дистанционно передачи показаний на расстоянии. Дифференциально-трансформаторный способ (стр 19 рис 27)

Индуктивный преобразователь. Действие их основано на изменении собственной или взаимной индуктивности катушек. Индуктивный преобразователь, используемый для измерения смещений (и тем самым давления или др) – линейный дифференц трансформатор (ЛДТ). В основе работы ЛДТ лежит принцип изменения взаимной индукции между магнитосвязанными катушками, причем именно это изменение, а не изменение собственной индуктивности подлежит измерению.

Конструкция. На катушке преобразователя 5 из немагнитного материала (пластмассы) равномерно размещена первичная обмотка 1. Вторичная обмотка, намотанная поверх первичной, выполнена в виде вдух секций 2, 3 с одинаковым числом витков, причем эти секции электрически включены навстречу друг другу, т.е. выходное напряжение есть разность ЭДС, индуцируемых в этих секциях. Внутри катушки находится сердечник 4 из мягкого железа. Шток сердечника связан с подвижным элементом измерительного преобраз или осью указателя прибора. Дифф –трансформаторный преобраз размещается в цилиндрическом металлическом кожухе для защиты от внешних магнитных полей.

Зависимость выходного напряжения от положения сердечника. При малых смещениях напряжение на выходе ЛДТ изменяется линейно с перемещением сердечника и претерпевает изменение фазы на 180⁰, когда сердечник проходит через центральное положение, указывая на направление смещения сердечника.

 

30. Способы дистанционно передачи показаний на расстоянии Ферро-динамический способ (стр 20 рис 28)

Рамка 2 нах-ся в горизонт положении – силовые магнитные линии не пересекают ее. Если ее сдвинуть то в ней возникает ЭДС, которая поступает на усилитель и на двигатель. Принцип действия основан на преобразовании тока в усилие с помощью магнитно-электронного устройства. Это усилие компенсируется со стороны пневматич. системы.

 

31. Способы дистанционно передачи показаний на расстоянии Пневматический способ (компенсация перемещений) (стр 21,22 рис 31,32)

Рис. 31: I-первичный прибор, II – вторичный пр-р.

1 – постоян. дроссель, 2 – сопло, 3 – заслонка, 4 –пневмотрубка, р_п- давление питания, р – давление в междроссельном пространстве, d2>d1. Стрелка пр I перемещает 3, изменяя расстояние х. При увеличении показаний I будет увеличиваться х → увеличивается сброс воздуха через 2. Давление р будет уменьшаться и стремится к р_атм при х→х_max.

При уменьшении показаний I будет уменьшаться х, давление р растет. Изменяется давление р в пневмотрубке и подается на манометр. Недостаток: большая чувствительность, нелинейность р=f(x), большое транспортное запаздывание.

Рис 32: 1 – сильфон усилителя мощности, 2- сопло подачи питания, 3 – сопло сброса воздуха, 4 – тарельчат. клапан, 5 – шток, 6 – сильфон обратн. связи, 7 – заслонка, d1=const дроссель, d2 – сопло, d2>d1.

Усилитель мощности для снижения инерционности системы за счет подачи р_п через 2. Пневмотрубка соединяет систему со вторым прибором.

При увеличении показ на первич приборе точка а сдвигается к соплу d2, давление р растет, изменяется положение тар.клапана 4, который открывает (увеличивает подачу питания 3 внизу). Давление р_вых увеличивается, направляясь во второй прибор и поступает в сильфон 6, который под действием увеличенного р_вых расширяется, точка В смещается от сопла d2 таким образом уменьшая расстояние заслонки 7. В результате чего реализуется линейная зависимость р=f(x), нет уменьшения чувствительности.

 

Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации

Технической базой построения АСУ ТП и АСУП является ГСП. В основе принципы:

· Выделение типовых функций автомат контроля, регулирования и управления

· Минимизация номенклатуры тех средств

· Построение тех устройств на основе типовых унифицированных блоков и модулей

· Агрегатное построение сложных систем управления на основе унифицированных приборов и устройств

· Совместимость приборов и устройств ГСП на основе:

А) унификации сигналов связи, используемых для обмена информации между изделиями ГСП в системах управления (информационная совместимость)

Б) унификация конструкции (конструктивная совместимость)

В) совместимость эксплуатационных требований

Г) обеспечение единства измерений или метрологическая совместимость

По функциональному признаку тех средства ГСП делят на средства:

· Получение информации о состоянии ХТП (к ним относят превичные преобразователи, нормирующие преобраз, формирующие унифицированный сигнал). Предназначены для преобразования измеряемой физ величины в удобный для воприятия, передачи и обработки сигнал измерительной информации

· Приема, преобразования и передачи информации по каналам связи (преобразователи сигналов и кодов, коммутаторы измерительных цепей, шифраторы и дешифтраторы). Используют для приема, преобразования и передачи сигналов, содержащих измерительную информацию и несущих команды управления

· Преобразования, обработки, хранения информации и формирования управляющих воздействий, предоставления информации операторам (анализаторы сигналов, функциональные преобразователи, регуляторы).

· Использования командной информации для воздействия на технологический процесс (исполнительные устройства, усилители мощности).

По роду энергии устройства ГСП делятся на:

· Электрические (обладают быстродействием, высокой точностью, способностью передачи информации на большие расстояния)

· Пневматические (способны работать во взрыво-и пожароопасных производствах)

· Гидравлические (обеспечивают точные пермещения исполнит устройств).

Для обеспечения информационного сопряжения в ГСП применяют унифицир сигналы – сигнал дистанционной передачи информации с унифицированными параметрами.

Применяют унифицир сигналы 4 групп: сигналы тока и напряжения электрические и непрерывные; сигналы частотные электрические непрерывные; сигналы электрические кодированные; пневматические сигналы.

 

33. Основные термины и определения метрологии

Физическая величина – одно из свойств физ объекта (системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но индивидуальное для каждого из них в количественном отношении.

Измеряемая физ величина – физ величина, подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соответствие с основной целью измерительной задачи.

Размер физ величины – количеств определенность физ величины, присущая конкретному материал объекту, системе, явлению или процессу.

Значение физической величины – выражение размера физ величины в виде некоторого числа принятых для нее едениц. Числовое значение физ величины – отвлеченное число, входящих в значение величины. Истинное значение физ величины – значение физ величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физ величину.

Действительное значение физ величины – значение физ величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использована вместо него.

Система физ величин – совокупность физ величин вместе с набором непротиворечивых уравнений, связывающих эти величины.

Основная физ величина – входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.

Размерность физ величины – выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физ величин в различных степенях, и отражающее взаимосвязь данной физ величины с физ величинами, принятыми в данной системе величин за основные с коэф пропорциональности, равным 1.

Размерная физ. величина – в размерности которой хотя бы одна из основных физ величин возведена в степень, не равную нулю.

Безразмерная – в размерность которой основные физ величины входят в степени, равной нулю.

Единица измерения физ величины – физ величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических велечин.

Измерение физ величины – совокупность операций по применению тех средства, хранящего единицу физ величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получение значения это величины (статическое, динамическое, прямое, косвенное, совместные измерения).

Измерительный сигнал – сигнал, содержащий количественную информацию об измеряемой величине.

Измерительная информация – информ о значениях физ величин.

Объект измерений – тело (физ система, процесс, явление), характеризуемое одной или несколькими измеряемыми физ величинами.

Средство измерений – тех средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и хранящие единицу физ.величины, размер которой принимают неизменным в течение известного интервала времени (основное, вспомогательное).

Измерительный прибор – средств