Общие требования к электрическим системам автоматики; нормирующие и межсистемные преобразователи: назначение, состав, принцип построения

Ответы (магистратура)

I.Технические и программные средства автоматизации и управления.

Классификация, назначение технических средств автоматизации.

В настоящее время автоматизация большинства технологических процессов осуществляется на базе универсальных микропроцессорных контроллерных средств, которые в России получили название программно-технических комплексов (ПТК).

Программно-технические комплексы представляют собой совокупность микропроцессорных средств автоматизации (микропроцессорных контроллеров, устройств связи с объектом УСО), дисплейных пультов оператора и серверов различного назначения, промышленных сетей, которые позволяют связать перечисленные компоненты, программного обеспечения контроллеров и дисплейных пультов оператора. ПТК предназначены, в первую очередь, для создания распределенных систем управления технологическими процессами различной информационной мощности (от десятков входных/выходных сигналов до сотни тысяч) в самых разных отраслях промышленности.

Все универсальные микропроцессорные ПТК подразделяются на классы, каждый из которых рассчитан на определенный набор выполняемых функций и соответствующий объем получаемой и обрабатываемой информации об объекте управления.

Контроллер на базе персонального компьютера (PC)

КОНТРОЛЛЕРЫ НА БАЗЕ PC, КАК ПРАВИЛО, ИСПОЛЬЗУЮТ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НЕБОЛЬШИМИ ЗАМКНУТЫМИ ОБЪЕКТАМИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ, В СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦИИ В МЕДИЦИНЕ, НАУЧНЫХ ЛАБОРАТОРИЯХ, СРЕДСТВАХ КОММУНИКАЦИИ. ОБЩЕЕ ЧИСЛО ВХОДОВ/ВЫХОДОВ ТАКОГО КОНТРОЛЛЕРА ОБЫЧНО НЕ ПРЕВОСХОДИТ НЕСКОЛЬКИХ ДЕСЯТКОВ, А НАБОР ФУНКЦИЙ ПРЕДУСМАТРИВАЕТ СЛОЖНУЮ ОБРАБОТКУ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ С РАСЧЕТОМ НЕСКОЛЬКИХ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ.

ЛОКАЛЬНЫЙ ПРОГРАММИРУЕМЫЙ КОНТРОЛЛЕР (PLC)

КОНТРОЛЛЕРЫ ДАННОГО КЛАССА, КАК ПРАВИЛО, ИМЕЮТ НЕБОЛЬШУЮ ИЛИ СРЕДНЮЮ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНУЮ МОЩНОСТЬ. МОЩНОСТЬ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ КОМПЛЕКСНУЮ ХАРАКТЕРИСТИКУ, ЗАВИСЯЩУЮ ОТ РАЗРЯДНОСТИ И ЧАСТОТЫ ПРОЦЕССОРА, А ТАКЖЕ ОБЪЕМА ОПЕРАТИВНОЙ, ПОСТОЯННОЙ ПАМЯТИ. ЛОКАЛЬНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ ЧАЩЕ ВСЕГО ИМЕЮТ ДЕСЯТКИ ВХОДОВ/ВЫХОДОВ ОТ ДАТЧИКОВ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ, НО СУЩЕСТВУЮТ МОДЕЛИ КОНТРОЛЛЕРОВ, ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ СВЫШЕ СОТНИ ВХОДОВ/ВЫХОДОВ. КОНТРОЛЛЕРЫ РЕАЛИЗУЮТ ПРОСТЕЙШИЕ ТИПОВЫЕ ФУНКЦИИ ОБРАБОТКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ, БЛОКИРОВОК, РЕГУЛИРОВАНИЯ И ПРОГРАММНО-ЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. МНОГИЕ ИЗ НИХ ИМЕЮТ ОДИН ИЛИ НЕСКОЛЬКО ФИЗИЧЕСКИХ ПОРТОВ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ НА ДРУГИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ.

СЕТЕВОЙ КОМПЛЕКС КОНТРОЛЛЕРОВ (PLC, NETWORK).

СЕТЕВЫЕ ПТК НАИБОЛЕЕ ШИРОКО ПРИМЕНЯЮТСЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ ВО ВСЕХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. МИНИМАЛЬНЫЙ СОСТАВ ДАННОГО КЛАССА ПТК ПОДРАЗУМЕВАЕТ НАЛИЧИЕ СЛЕДУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ:

• НАБОР КОНТРОЛЛЕРОВ;

• НЕСКОЛЬКО ДИСПЛЕЙНЫХ РАБОЧИХ СТАНЦИЙ ОПЕРАТОРОВ;

• СИСТЕМНУЮ (ПРОМЫШЛЕННУЮ) СЕТЬ, СОЕДИНЯЮЩУЮ КОНТРОЛЛЕРЫ МЕЖДУ СОБОЮ И КОНТРОЛЛЕРЫ С РАБОЧИМИ СТАНЦИЯМИ.

РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ МАЛОМАСШТАБНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ (DCS, SMOLLER SCALE).

МОЩНОСТЬ КОНТРОЛЛЕРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ЭТОМ КЛАССЕ СРЕДСТВ, ПОЗВОЛЯЕТ В ДОПОЛНЕНИЕ К ТИПОВЫМ ФУНКЦИЯМ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ РЕАЛИЗОВЫВАТЬ БОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ И ОБЪЕМНЫЕ АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ (НАПРИМЕР, САМОНАСТРОЙКУ АЛГОРИТМОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ, АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ). МАЛОМАСШТАБНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ СРЕДНИХ И КРУПНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРЕДПРИЯТИЙ НЕПРЕРЫВНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ, А ТАКЖЕ ЦЕХОВ И УЧАСТКОВ ДИСКРЕТНЫХ ПРОИЗВОДСТВ И ЦЕХОВ ЗАВОДОВ ЧЕРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ.

ПОЛНОМАСШТАБНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ (DCS, FULL SCALE).

ЭТО НАИБОЛЕЕ МОЩНЫЙ ПО ВОЗМОЖНОСТЯМ И ОХВАТУ ПРОИЗВОДСТВА КЛАСС КОНТРОЛЛЕРНЫХ СРЕДСТВ, ПРАКТИЧЕСКИ НЕ ИМЕЮЩИЙ ГРАНИЦ НИ ПО ВЫПОЛНЯЕМЫМ НА ПРОИЗВОДСТВЕ ФУНКЦИЯМ, НИ ПО ОБЪЕМУ АВТОМАТИЗИРУЕМОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕКТА. ОДНА ТАКАЯ СИСТЕМА МОЖЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЦЕ-

ЛОГО КРУПНОМАСШТАБНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ.

Общие требования к электрическим системам автоматики; нормирующие и межсистемные преобразователи: назначение, состав, принцип построения.

Нормирующие преобразователи предназначены для усиления и масштабирования (нормирования) сигналов, межсистемные преобразователи предназначены для преобразования вида сигнала или вида энергии сигнала. Эти преобразователи позволяют осуществить дистанционную передачусигналов на расстояние до трех километров, и предназначены для управления объектами с сосредоточенными параметрами.Коммутатор, который управляется импульсами блока управления передающей стороны, подключает к нормирующему преобразователю один из измерительных преобразователей. На выходе нормирующего преобразователя формируется сигнал от 0 до 10 В. Нормированный сигнал подается на АЦП и затем в виде параллельного десятиразрядного двоичного кода поступает на вход преобразователя параллельного кода в последовательный. Блок управления осуществляет синхронизацию по циклу. Цикл аналого-цифрового преобразования четырех сигналов с посылкой кода в ЛС завершается формированием сигнала синхронизации по циклу. Сигнал синхронизации по циклу представляет собой запрещенную кодовую комбинацию 1111111111, которая формируется импульсом отведенного блоком управления для синхронизации по циклу. Этот импульс переключает измерительный коммутатор в положение, соответствующее коммутации 5-го канала. На 5 канале коммутатора напряжение равно 5В. Этому напряжению на выходе АЦП будет соответствовать кодовая комбинация 1111111111.

К измерительным преобразователям относятся также нормирующие и межсистемные преобразователи. В нормирующих преобразователях на вход подаются неэлектрические сигналы различных величин, а на выходе формируются унифицированные сигналы ГСП (государственной системы приборов и средств автоматизации). В ГСП обеспечивается унификация сигналов связи, т.е. регламентация параметров, определяющих величину и характер этих сигналов.

Однако большое количество измерительных преобразователей неэлектрических величин имеет естественные выходные сигналы, параметры которых не соответствуют параметрам унифицированных сигналов ГСП. К таким преобразователям относятся, например, термопары и терморезисторы. Для преобразования сигналов от таких преобразователей в унифицированные применяют нормирующие преобразователи.

Межсистемные преобразователи предназначены для преобразования унифицированных сигналов различной природы. Входные и выходные сигналы данных преобразователей являются унифицированными, но имеют различную физическую природу.

Преобразователи могут соединяться последовательно, параллельно, с обратной связью.