Средства этой группы предназначены для:
обмена речевой и документальной информацией между производственным персоналом АСУ ТП, а также между персоналом смежных и вышестоящих подразделений промышленного предприятия;
централизованного визуального контроля хода технологических процессов;
автоматизации процессов контроля за состоянием среды, охраны материальных ценностей и пожарной безопасности;
выдачи производственному персоналу информации о текущем времени и других сигналов.
Классификация средств связи и сигнализации.
В технике связи принято разделять средства связи на следующие группы:
аппаратура производственной и учрежденческой телефонной связи;
аппаратура оперативной телефонной связи;
оконечные устройства телефонной связи; аппаратура громкоговорящей связи;
оконечные радиотехнические устройства; аппаратура радиосвязи; телеграфная и факсимильная аппаратура; аппаратура сигнализации времени; аппаратура сигнализации; источники электропитания. Аппаратура производственной и учрежденческой телефонной связи предназначена для обеспечения двусторонней связи персонала по принципу «каждый с каждым». В АСУ ТП используют в основном автоматические телефонные станции малой и средней емкости.
Аппаратура оперативной телефонной связи представляет собой коммутаторные установки, предназначенные для обеспечения прямой двусторонней связи руководителя, диспетчера, оператора и т. д. с лицами, связанными с ним административной подчиненностью или единым технологическим процессом.
Соединение во всех установках оперативной связи осуществляется путем нажатия руководителем (оператором) ключа, кнопки или клавиши на пульте, а у абонента — снятием микротелефонной трубки. (»)
Расход жидкости и газа на современных промышленных предприятиях измеряют различными способами, однако подавляющее большинство промышленных установок оснащено для этой цели дроссельными расходомерами.
Основными элементами дроссельных расходомеров являются сужающее устройство, обеспечивающее перепад давления на участке трубопровода, дифференциальный манометр, соединительные линии, а также управляющая, разделительная и защитная аппаратура.
Наиболее трудоемкой является операция выбора сужающего устройства, поскольку в каждом отдельном случае необходимо выполнение достаточно громоздкого расчета.
Стандартизованы сужающие устройства трех видов: диафрагма (камерная и бескамерная), сопло и сопло Вентури. Выбор того или иного сужающего устройства определяется обычно следующими соображениями: диафрагма значительно проще в изготовлении и устройстве, чем сопло, однако сопло позволяет измерять больший расход и в ряде случаев обеспечивает более высокую точность, чем диафрагма, при одних и тех же значениях перепада давления и модуля m = d2/D2, где D и d — внутренние диаметры трубопровода и сужающего устройства соответственно. Кроме того, для установки сопла требуются более короткие прямые участки трубопровода.
Изменение или загрязнение входного профиля сужающего устройства в процессе эксплуатации при использовании диафрагмы отражается на точности измерения расхода в большей степени, чем при применении сопла.
В установках с небольшим статическим давлением, где ограничение потери давления на сужающем устройстве имеет решающее значение, предпочтение отдается соплу Вентури.
4 Стандартные сужающие устройства можно использовать, если диаметр трубопровода не менее 50 мм, статическое давление не превышает 2 • 107 Па, а модуль находится в пределах от 0,05 до 0,7 для диафрагмы и от 0,05 до 0,6 для сопла Вентури.
Выбор дифманометра, работающего в комплекте с сужающим устройством, в основном сводится к определению номинального перепада давления согласно стандартной шкале перепадов. Если потеря давления в сужающем устройстве не имеет значения, перепад выбирают таким, чтобы модуль был равен 0,2, так как большее уменьшение модуля (а следовательно, повышение перепада давления), как правило, нецелесообразно. Если же задана допустимая потеря давления в сужающем устройстве, то принимают такое наибольшее значение номинального перепада давления дифманометра, при котором потеря давления еще остается меньше допустимой.
Исходными данными для расчета сужающих устройств являются: внутренний диаметр трубопровода; статическое давление среды; температура; максимальное, среднее и минимальное значения расхода веществ; допустимая потеря давления на сужающем устройстве; материал сужающего устройства; выбранный тип дифманометра.
Сужающее устройство и дифманометр (или разделительные сосуды) должны быть выбраны с учетом контролируемой среды. (»)
Различают приборы для измерения давления (атмосферного, избыточного и абсолютного) в пределах от 0 до 16 • 107 Па, напора — до 5000 Па (500 мм вод. ст.), разрежения — до 5000 Па (500 мм вод. ст.) и вакуума — до 0,1 МПа (760 мм рт. ст.), а также разности (перепада) давления — до 0,13 МПа (1000 мм рт. ст.).
При выборе датчиков давления, кроме основных характеристик, которые были перечислены выше, следует учитывать:
характер изменения давления во времени, если давление не изменяется или изменяется плавно; датчик (особенно приборного типа) должен быть подобран так, чтобы показание измеряемого давления находилось в пределах от 1/3 до 2/3 шкалы, при колеблющемся давлении - в пределах от 1/3 до 1/2 шкалы датчика;
влияние контролируемой среды; для воздуха, азота и углекислого газа может быть применен любой датчик давления; для ацетилена, аммиака, сернистого газа недопустимо применение датчиков с деталями из медных сплавов и других цветных металлов; для кислородной среды необходимо принять
меры, предотвращающие попадание масла-для агрессивных жидкостей и газов должны быть предусмотрены разделительные сосуды и другая защитная арматура;
допустимое статическое давление для датчиков контроля перепада давления. (»)
Классификация технических средств необходима для облегчения ориентации во множестве устройств, упрощения их выбора, учета и планирования производства. Классификация должна быть «общим языком» для разработчиков, изготовителей и потребителей средств.
Технические средства можно группировать по эксплуатационным характеристикам, функциям управления, информационным характеристикам, конструктивному сходству механизмов и узлов.
Классификация технических средств наиболее удобна по их информационным характеристикам, если рассматривать информацию как основу процесса управления.
Поскольку современные технические средства сочетают в одном приборе выполнение нескольких функций, принадлежность устройства к определенному классу определяется по его основному назначению. Например, в фототелеграфе, который на расстоянии изготавливает копию документа, основной функцией является передача документов. По этому признаку фототелеграф относится к средствам передачи информации, хотя в определенных условиях он может использоваться для снятия копий документов.
Информационная классификация технических средств предусматривает шесть классов основных средств, непосредственно используемых для механизации и автоматизации управления.
Технические средства, обеспечивающие преобразование информации, дополнительно классифицируются по признаку отношения к создаваемой системе: они могут располагаться на входе в систему, на выходе из системы и внутри системы. В соответствии с этим различают входные преобразователи (датчики), выходные преобразователи (средства вывода и управления) и внутрисистемные.
Все технические средства разбиты на следующие классы:
0. Входные преобразователи, или средства выделения информации (датчики, регистраторы производства), обеспечивающИе преобразование входной информации в стандартные сигналы и коды или в машинный язык.
1. Средства промежуточного преобразования информации, обеспечивающие взаимосвязь между устройствами с разными сигналами, различными «машинными языками», используемые внутри систем.
2. Выходные преобразователи, средства вывода информации и управления, преобразующие машинную информацию в различные формы, необходимые для управления технологическим процессом (непосредствен
но или через человека). (»)
Укрупненные структурные составляющие, выполняющие одну из операций над информацией, можно использовать для анализа как технических средств, так и самих элементов их структуры. Имеются следующие виды структурных составляющих.
Чувствительный элемент-преобразователь воспринимает вводимую в рассматриваемое устройство информацию и преобразует ее в необходимую форму.
Преобразователь - одна из основных структурных составляющих технических средств управления. Под преобразователем понимают устройства, обеспечивающие любые преобразования информации в другие виды, в том числе преобразования, выполняемые в ЭВМ с помощью арифметического устройства и устройства управления. Обычно преобразователи следуют один за другим, причем первым является чувствительный элемент.
Устройство поиска обеспечивает выбор необходимого вводного или выводного устройства и подключение к нему. Такие устройства имеются во всех сложных системах, содержащих несколько датчиков или устройств вывода (например, в АТС, коммутаторах, машинах централизованного контроля и т. д.).
Устройство сравнения предназначено ддя сравнения информации, поступающей одновременно по двум каналам. Такими устройствами являются дифференциальные устройства — весы, дифманометры и др.
Накопитель — под этим элементом понимаются все виды памяти, от простейших счетчиков в накопителях до оперативной памяти ЭВМ. Накопитель предназначен для ввода, хранения информации и вывода ее по требованию. Накопители широко применяют в технических средствах. Разновидности накопителей (различных видов «памяти») подробно описаны в литературе.
Преобразователь положения — устройство, обеспечивающее изменение расположения информации, перемещение документов на конвейерной ленте, по пневмопочте, а также передачу данных в виде электрических, пневматических и других сигналов, «транспортируемых» по линиям связи.
Для автоматизации управления производством используют следующие основные первичные носители информации: электрический ток (постоянный, импульсный, переменный, высокочастотный, с частотной, фазовой, амплитудной модуляцией и т. д.); электромагнитное поле; магнитное поле; изображение (световые лучи, документ, чертеж, рисунок, движущаяся картина); газ, жидкость, твердое тело (их температура, давление, расход, колебание, качественный состав); перфорированное тело (жетон с перфорацией, перфокарты); устройство с набором (жетон с магнитными или поглощающими элементами, наборное поле, коммутационная доска); информация, упакованная в тару (в том числе в тару, несущую на себе информацию); масса (материалы, полуфабрикаты, готовая продукция); время. (»)
Основная терминология
Контроль технологического процесса — операция установления соответствия между действительными показателями процесса и их номинальными значениями (заданной нормой). Контроль, в принципе, является операцией «сжатия» информации, устранения ненужных в каждом конкретном случае сведений об объекте контроля.
Автоматический контроль технологического процесса — операция, выполняемая с помощью контрольно-измерительных приборов или системы автоматического контроля (без участия человека).
Система автоматического контроля — это устройство, в котором либо контролируется большое число величин, либо требуется значительная обработка информации для определения состояния объектов контроля.
Измерение — это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.
Автоматическое регулирование — разновидность автоматического управления, когда задачей является поддержание постоянной некоторой величины, характеризующей технический процесс или изменение ее по заданному закону, осуществляемое с помощью контроля (измерения) состояния объекта И формирования воздействий, обеспечивающих требуемый режим работы объекта регулирования.
В круг задач автоматического регулирования не входят такие вопросы, как адаптация (или самонастройка), формирование оптимальных управляющих воздействий и автоматический выбор наилучших режимов из нескольких возможных.
Объект регулирования — устройство, осуществляющее технический процесс, правильность выполнения которого обеспечивается организованными извне регулирующими воздействиями.
Состояние объекта регулирования характеризуется рядом величин воздействия на объект как внешней среды и процессов внутри самого объекта, так и регулирующих устройств.
Контролируемая величина — величина, измеряемая в процессе работы.
Неконтролируемая величина — величина, (»)
Система должна передать с необходимым качеством информацию от места ее образования к месту ее приема и использования. Для этого должны быть удовлетворены следующие требования:
своевременность доставки информации;
верность передачи (отсутствие искажений и потерь информации);
надежность функционирования (готовность к действию в заданный интервал времени, безотказность);
единство времени в системе;
возможность технической реализации;
обеспечение экономической приемлемости информационных требований.
Перечисленные требования могут быть удовлетворены различными методами (информационными и техническими) воздействия на различные звенья системы (источник, канал, приемник). Это один из наиболее сложных вопросов проектирования информационного обеспечения АСУ ТП, поскольку требования и возможность их удовлетворения не всегда совместимы.
Кроме того, система должна предусматривать:
регулирование информационных потоков (для равномерной загрузки технических средств и операторов, участвующих в процессе управления);
возможность осуществления внешних связей (с АСУП и другими подсистемами АСУ ТП того же предприятия);
возможность расширения АСУ ТП (включения новых подсистем);
удобство участия человека в анализе и управлении процессом в нормальных условиях и при отклонениях от них.
К основным характеристикам потока информации относятся:
объект управления (источник информации);
цель информации (назначение процесса информирования);
формат информации (структура сообщений при вводе, передаче и выводе, вопросы идентификации сообщений и их элементов); (»)