Державна система приладів і засобів автоматизації

Размещено на http://www.allbest.ru/

Державна система приладiв i засобів автоматизацiї

Побудова будь-якої системи автоматизації - ґрунтується на використанні комплексу технічних засобів (ТЗ) автоматизації, до яких відносяться в першу чергу вимірювальні перетворювачі (датчики) різних фізичних і інших величин; автоматичні керуючі пристрої, у тому числі автоматичні регулятори, логічні і програмні пристрої, що керуються обчислювальними машинами, у тому числі мікропроцесорні й ін.; виконавчі пристрої (механізми і регулювальні органи). Крім того, у системах застосовується ряд допоміжних пристроїв, до яких відносяться пристрої для передачі сигналів, різні реле, таймери, пристрої для відображення, реєстрації і представлення інформації і т.п. Кожний з елементів технічних засобів характеризується відповідними вхідними і вихідними сигналами і пристроями, за допомогою яких здійснюється їхнє об'єднання в єдине ціле, призначене для виконання покладених на дану систему функцій.

Технічні засоби автоматизації - це комплекс технічних засобів, що необхідний для функціонування будь-яких систем автоматизації, починаючи від найпростіших локальних систем автоматичного регулювання окремих технологічних параметрів і до автоматизованих систем керування технологічними процесами (АСУ ТП) і автоматизованими системами керування виробництвом (АСУП).

Принципова особливість вимог до технічних засобів автоматизації, обумовлена тим, що прилади і пристрої в складі систем використовуються не індивідуально і незалежно, а взаємодіють один з одним, причому кожен прилад або пристрій у цьому комплексі виконує частину загального алгоритму керування.

Вітчизняна приладобудівна промисловість практично цілком забезпечує потреби в технічних засобах, що випускаються серійно, для побудови (синтезу) розроблювальних систем автоматизації будь-яких рівнів для різних галузей господарства.

Сучасні системи автоматизації будь-яких рівнів повинні будуватися, на базі засобів автоматизації й обчислювальної техніки, що серійно випускаються. Засоби збору і нагромадження первинної інформації, для представлення її спостерігачеві, регулюючі і виконавчі пристрої використовують прилади і засоби автоматизації Державної системи промислових приладів і засобів автоматизації (ДСП), як засоби централізованого збору передачі і переробки інформації варто використовувати засобу агрегатних комплексів (АК). ДСП являє собою експлуатаційно, інформаційно, енергетично, метрологічно і конструктивно організовану сукупність виробів, призначених для використання в промисловості як технічні засоби АСУ ТП, інформаційно-вимірювальних систем, а також для контролю, виміри і регулювання окремих параметрів.

До складу ДСП входить кілька тисяч найменуванні виробі, що дозволяють будувати ефективні АСУ установками, агрегатами і виробництвами різної функціональної складності - від найпростіших систем автоматичного контролю і стабілізації окремих параметрів технологічного процесу до складних багаторівневих систем керування, що реалізують оптимізаційні задачі керування, непрямі виміри, багатозв'язкове регулювання, багатоступінчасті захисти і логічні операції при пуску й зупинці об'єктів.

Можливість спільного використання виробів в комплектних системах і пристроях забезпечується шляхом виконання основних вимог сумісності технічних засобів. Під сумісністю технічних засобів розуміється сукупність їхніх властивостей, що забезпечують можливість спільного використання цих засобів у заздалегідь передбачених сполученнях для побудови комплексних пристроїв і систем без необхідності застосування додаткових пристосувань і пристроїв. При цьому повинні забезпечуватися задані характеристики комплексних пристроїв і систем. ДСП складається з ряду відособлених і досить стійких груп виробів.

На рис. 1 показана ієрархічна структурна схема ДСП, відповідно до якої усі вироби поділяються на п'ять груп, розташованих на чотирьох рівнях.

На першому рівні знаходяться засоби одержання інформації і засоби впливу на процес, що безпосередньо взаємодіють з об'єктами керування. Вони забезпечують інформацією усе вище розташовані на схемі засобу і передають керуючі впливи від кожного з них на керований об'єкт. Вимірювання параметрів, які не пов'язані зі складними інструментальними методиками, здійснюється за допомогою виробів, що входять у параметричні ряди. Для реалізації вимірювань, що вимагають складних інструментальних методик, призначені вироби, що входять в АК.

На другому рівні розташовані засоби контролю і регулювання, призначені для побудови автоматичних систем контролю і регулювання простих об'єктів або автономного контролю і регулювання окремих параметрів складних об'єктів. Ці вироби, як правило, випускаються в складі параметричних рядів і уніфікованих систем, створюваних на основі базової моделі.

На третьому рівні знаходяться пристрої централізованого контролю і регулювання. Вони можуть використовуватися як самостійно, так і в складі систем, на верхніх рівнях яких маються керуючі обчислювальні комплекси. Дані технічні засоби призначені для побудови АСУ ТП об'єктів, що мають до декількох сотень контрольованих і регульованих параметрів. Вони дозволяють реалізувати взаємозалежне й оптимальне регулювання, непрямі вимірювання, багатоступінчасті захисти і логічні операції при пуску й зупинці об'єкта, а також при перебудові алгоритму керування.

Рис. 1.Ієрархічна структурна системи ДСП.

На третьому рівні знаходяться пристрої централізованого контролю і регулювання. Вони можуть використовуватися як самостійно, так і в складі систем, на верхніх рівнях яких маються керуючі обчислювальні комплекси. Дані технічні засоби призначені для побудови АСУ ТП об'єктів, що мають до декількох сотень контрольованих і регульованих параметрів. Вони дозволяють реалізувати взаємозалежне й оптимальне регулювання, непрямі вимірювання, багатоступінчасті захисти і логічні операції при пуску й зупинці об'єкта, а також при перебудові алгоритму керування.

На верхньому четвертому рівні розташовані засоби автоматизації керування, призначені для побудови керуючих обчислювальних комплексів, що дозволяють здійснювати складні алгоритми керування об'єктом, у тому числі безпосереднє цифрове керування, рішення оптимізаційних задач, задач оперативного керування і планово-екномічних і обліково-статистичних задач.

По конструктивно-технологічній ознаці вироби ДСП підрозділяються на ряд взаємозалежних класифікаційних підрозділів (рис. 2).

Основним класифікаційним підрозділом промислових приладів і засобів автоматизації є тип виробу, що включає сукупність виробів однакового функціонального призначення і принципу дії, подібних по конструктивному виконанню і головним параметрам, що мають однакову номенклатуру. При цьому під головними параметрами розуміються параметри, що визначають основне функціональне призначення виробу. Наприклад, для засобів одержання інформації головними параметрами є вимірювана фізична величина і вихідний сигнал.

До складу типу входить типорозміри і моделі виробу. Типорозмір містить у собі виробу одного типу, що мають визначене числове значення головного параметра.

Модель містить у собі виробу одного типу, що мають визначений частковий набір головних. Моделі виділяються в багатофункціональних виробах.

Модифікація містить у собі сукупність виробів одного типу, що мають визначені конструктивні особливості або визначене значення неголовного параметра.

Поряд з поняттям модифікації часто застосовується поняття виконання, під яким розуміється класифікаційний підрозділ, що включає в себе сукупність виробів одного типу, які мають визначені конструктивні особливості, що впливають на їхні експлуатаційні характеристики. Наприклад, тропічні виконання багатьох виробів, що відрізняються підвищеною вологостійкістю просочувальних і ізоляційних матеріалів.

Виробу декількох типів, призначених для вимірювання різних параметрів або виконання різних функцій, але побудованих на основі одного принципу дії й однакових конструктивних елементів, поєднуються в уніфіковані системи.

Рис. 2. Класифікаційні підрозділи ДСП по конструкторсько-технологічному виконанню параметрів.

технічний засіб автоматизація державна система

Виробу уніфікованої системи будуються по блочно-модульному принципі на основі уніфікованих вузлів і модулів, використовуваних у декількох або у всіх типах виробів системи. Прикладом є уніфікована система електричних вимірювальних перетворювачів із силовою компенсацією. До складу уніфікованої системи входять манометри, напороміри, тягоміри, вакуумметри, дифманометри, рівнеміри і термометри близько 50 типів, побудовані по принципу силової компенсації і використовують уніфікований електросиловий перетворювач і підсилювач.

Останнім часом у промисловому приладобудуванні широке поширення одержали принципи агрегатування у виді створення агрегатних комплексів (АК) виробів, що являють собою сукупність типів виробів, взаємозалежних між собою по функціональному призначенню, конструктивному виконанню, головним параметрам і іншим технічним даним. АК мають економічно обґрунтовану мінімальну номенклатуру і створюються на єдиній конструктивній і технічній базі по блоковому принципі на основі використання базових моделей і функціональних задач забезпечують, що рішення всіх, відповідних їх призначенню.

До складу АК входять комплексні системи й установки, а також блоки і пристрої, що є експлуатаційно закінченими виробами. Крім того, у складі АК є субблоки і модулі, що не є експлуатаційно закінченими виробами. Вони служать складальними одиницями для побудови виробу. При побудові комплексних систем і установок, складальними одиницями є блоки і пристрої. Для побудови виробів практично всіх АК, а також для проектного компонування різних виробів при створенні АСУ ТП застосовуються розроблені в складі ДСП уніфіковані типові конструкції (УТК). По виду енергії, використовуваної для живлення пристроїв або для передачі сигналу, у ДСП виділяються самостійні галузі (групи): електрична, пневматична, гідравлічна і група без використання допоміжної енергії. Через переваги електричної енергії, вироби електричної групи одержали найбільше поширення. Прилади пневматичної групи характеризуються безпекою застосування в пожежно- і вибухонебезпечних середовищах, високою надійністю в тяжких умовах роботи, особливо при використанні в агресивній атмосфері. Вони використовуються у відповідних виробництвах як для одержання інформації і впливу на технологічний процес, так і для формування сигналів керування. Прилади гідравлічної групи використовуються винятково в пристроях впливу на технологічний процес.

Доцільно спільне використання приладів і пристроїв різних груп. Для цього в ДСП використовують перетворювачі виду сигналу й інші пристрої.

Технічні вимоги до технічних засобів визначаються головним чином комплексом стандартів ДСП, що у даний час містить у собі близько 200 державних і галузевих стандартів, заснованих на єдиній методології і побудованих за принципом ієрархічного підпорядкування нижчих стандартів вищим (рис. 3).

Рис. 3. Структура системи стандартів ДСП.

Основною вимогою до всіх засобів ДСП є їхня сумісність, тобто можливість працювати у взаємозв'язку один з одним у межах однієї АСУ ТП. Ця вимога закріплена в основному ДСТ 12997--76 «Державна система приладів і засобів автоматизації. Загальні технічні вимоги. Методи іспитів».

Структура побудови і розвитку ДСП заснована на принципах і методах, регламентованих ГОСТ 26. 207-83:

агрегатування, що означає створення систем автоматизації в результаті з'єднання уніфікованих блоків, модулів і комплектних виробів без внесення в них додаткових конструктивних змін;

уніфікація сигналів, інтерфейсів, несучих конструкцій, елементної бази, модулів і блоків для забезпечення інформаційної, конструктивної, метрологічної, експлуатаційної, програмної, надійнісної і енергетичної сумісності виробів;

мінімізація номенклатури, тобто максимальне задоволення потреби народного господарства в технічних засобах ДСП на основі розробки і випуску обмеженого числа агрегатних і уніфікованих комплексів технічних засобів;

формування гнучких, що перебудовуються компонентів системи для нарощування і зміни функцій систем автоматизації в процесі їхньої експлуатації;

реалізація у виробах раціональних естетичних і ергономічних вимог із тим, щоб технічні засоби відповідали єдиному стилю і забезпечували максимальні зручності в експлуатації.

Відповідно до ДСП, є три основні категорії систем автоматизації:

1) локальні системи автоматичного контролю, регулювання і керування;

2) централізовані системи автоматичного контролю, регулювання і керування;

3) автоматизовані системи керування технологічними процесами (АСУ ТП).

До складу локальних систем входять наступні прилади:

1) показуючі, реєструючі і регулюючі, які підрозділяються на універсальні і спеціалізовані пристрої;

2) регулюючий мікропроцесорний контролер «Ремиконт Р-100», «Ремиконт Р-110» та ін.;

3) агрегатні комплекси засобів автоматизації - комплекс приладів і пристроїв «Контур» і «Контур-2»;

4) електрична уніфікована система приладів автоматичного регулювання «Каскад» і «Каскад-2»;

5) агрегатні комплекси електричних засобів регулювання в мікроелектронному виконанні АКЭСР-1 і АКЭСР-2;

6) аналогові технічні засоби керування з перемінною структурою СУПС; комплекси регулюючих і функціональних пневматичних приладів і пристроїв «Старт» і «Старт-2»;

7) регулятори прямої дії;

8) комплекси засобів автоматизації простих об'єктів.

До централізованих систем автоматичного контролю, регулювання і керування відносяться наступні комплекси:

1) агрегатний комплекс засобів контролю і регулювання АСКР-ЭЦ;

2) мікропроцесорні засоби диспетчеризації, автоматики і телемеханіки КТС ЛИУС і МикроДАТ;

3) пневматичні агрегатні фуикціопально-апаратурні комплекси «Центр», «Режим-1» і ін.

Класифікація регуляторів як засобів автоматизації

Промислові електричні регулятори прийнято розділяти на два типи приладові і апаратні.

Приладові, являють собою вимірювальні прилади з вмонтованими електричними регулюючими пристроями для позиційного або пропорційного регулювання;

Апаратні, являють собою автономні регулюючі прилади, що сприймають сигнали безпосередньо від автоматичних датчиків, і реалізують заданий закон регулювання і передають на виконавчі пристрої, отримані керуючі впливи.

Прикладами регуляторів приладового типу є мілівольтметри, логометри, потенціометри, мости, прилади диференційно-трансформаторного типу з вбудованим позиційним або пропорційним регулюючим пристроєм.

Переваги приладових регуляторів:

- в них застосовується вже готова вимірювальна частина, тому вимірювальний прилад можна використовувати не тільки по прямому призначенню для контролю технологічних параметрів, але і для регулювання цих же технологічних параметрів.

-відрізняються простотою конструкції, надійністю в експлуатації, нескладною наладкою й обслуговуванням, дешевизною.

Недоліки:

-реалізують, як правило, найпростіші закони регулювання і можуть застосовуватися тільки в тих випадках, коли не потрібно висока якість регулювання.

Це істотний недолік регуляторів приладового типу, тому що більшість сучасних технологічних процесів вимагає складних законів регулювання технологічних параметрів, що забезпечують високі показники якості регулювання.

Більшість електричних регуляторів у хімічній промисловості апаратного типу, тобто регулюючі прилади сприймають сигнали безпосередньо від датчиків. Вхідні ланцюги цих регуляторів можна підключати до термоелектричних перетворювачів температури, тсрмоперетворювача опору, датчиківі диференційно-трансформаторного типу і т.д. Регулятори апаратного типу виконуються у виді двох самостійних субблоків - вимірювального і регулюючого, встановлюваних в однім корпусі. Вимірювальний субблок призначений для порівняння поточного значення регульованої величини із сигналом завдання. Сигнал неузгодженості підсилюється по потужності і надходить у регулюючий субблок. У регулюючому субблоці по заданому законі регулювання формується регулюючий вплив.

До переваг регуляторів апаратного типу можна віднести:

великий діапазон їхнього застосування;

них легко реалізуються операції підсумовування, множення, інтегрування і диференціювання;

використовуються електронні підсилювачі з великим коефіцієнтом підсилення, вони практично безінерційні;

широко застосовують в автоматизованих системах керування технологічними процесами.

До недоліків регуляторів апаратного типу відноситься складність їхньої наладки й обслуговування.

Електричні промислові регулятори мають вхідні уніфіковані сигнали постійного струму 0...5, 0...20 мА, або напруги 0...10 V. Вони побудовані по блочно-модульному принципу, а технічні рішення базуються на інтегральних мікросхемах.