Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации

Технической базой построения АСУ ТП и АСУП в различных отраслях промышленности является Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). В основу построения и развития ГСП положены следующие принципы:

1. выделение типовых функций автоматического контроля, регулирования и управления;

2. минимизация номенклатуры технических средств;

3. построение технических устройств на основе типовых унифицированных блоков и модулей;

4. агрегатное построение сложных систем управления на основе унифицированных приборов и устройств;

5. совместимость приборов и устройств ГСП на основе:

а) унификации сигналов связи, используемых для обмена ин
формацией между изделиями ГСП в системах управления (информационная совместимость);

б) унификации конструкций (конструктивная совместимость);

в) унификации эксплуатационных требований (эксплуатационная совместимость);

г) унификации метрологических характеристик средств измерений (обеспечение единства измерений или метрологическая совместимость).

По функциональному признаку технические средства ГСП разделяются на средства:

• получения информации о состоянии ХТП (к ним относят первичные измерительные преобразователи, нормирующие преобразователи, формирующие унифицированный сигнал, измерительные приборы, устройства алфавитно-цифровой информации). Устройства этой группы предназначены для преобразования измеряемой физической величины в удобный для восприятия, передачи и обработки сигнал измерительной информации;

• приема, преобразования и передачи информации по каналам связи (к ним относят различные преобразователи сигналов и кодов, коммутаторы измерительных цепей, шифраторы и дешифраторы, согласующие устройства, устройства для дистанционной передачи и т. д.). Эти средства используют для приема, преобразования и передачи сигналов, содержащих измерительную информацию и несущих команды управления;

• преобразования, обработки, хранения информации и формирования управляющих воздействий, представления информации операторам (к ним относят функциональные и операционные преобразователи), а также логические устройства, анализаторы сигналов, запоминающие устройства, регуляторы (контроллеры), задатчики, управляющие вычислительные устройства. Эти средства представляют центральную часть ГСП;

• использования командной информации для воздействия на технологический процесс (к ним относят исполнительные устройства, состоящие из исполнительных механизмов и регулирующих органов, усилители мощности и вспомогательные устройства к ним).

По роду энергии, используемой в качестве носителя информации при передаче сигналов, устройства ГСП делятся на:

• электрические (обладают быстродействием, высокой точностью, способностью передачи информации на большие расстояния, а также большой «емкостью» каналов передачи информации);

• пневматические (способны работать во взрыво- и пожароопасных производствах);

• гидравлические (обеспечивают точные перемещения исполнительных устройств и большие перестановочные усилия).

Для обеспечения информационного сопряжения в ГСП применяют унифицированные сигналы. Унифицированный сигнал ГСП — сигнал дистанционной передачи информации с унифицированными параметрами. Вид носителя информации и параметры унифицированного сигнала не зависят от вида измеряемой величины, метода измерения и диапазона изменения измеряемой величины. Обычно унифицированные сигналы получаются в результате преобразования и нормирования сигналов первичных измерительных преобразователей при помощи встроенных в датчики или внешних нормирующих преобразователей. В зависимости от вида унифицированных параметров в ГСП применяют унифицированные сигналы четырех групп:

• сигналы тока и напряжения электрические непрерывные;

• сигналы частотные электрические непрерывные;

• сигналы электрические кодированные;

• пневматические сигналы.

Основные виды унифицированных сигналов ГСП приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные виды унифицированных сигналов ГСП

	Электрические сигналы		Пневматический сигнал
Постоянныйток	Напряжение постоянного тока	Напряжение переменного тока	Частота
мА	мВ	В	В	кГц	кПа
0...5	0...10	0...10	0...2	4...8	20... 100
0...20	0...20	0...1
4...20	-10... 0...+10	-1...0...+1	-1...0...+1	2...4
-5...0...+5

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТРОЛОГИИ

Наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности называется метрологией.

Примечание

Термин «метрология» происходит от греческих слов цетрои — мера и государственная система промышленных приборов и средств автоматизации - student2.ru — учение, слово.

К основным направлениям метрологии относятся: общая теория измерений, единицы физических величин и их системы, методы и средства измерений, методы определения точности измерений, основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений, методы передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам измерений. Законодательный характер метрологии обусловливает стандартизацию ее терминов и определений.

Термины метрологии и их определения установлены ГОСТ и стандартами ИСО (Международная организация по стандартизации, ISO — International Organization for Standardization), МЭК (Международная электротехническая комиссия, IEC — International Electrotechnical Commission) и другими международными организациями по стандартизации.

Качество управления технологическим процессом в значительной мере определяется погрешностью измерений технологических параметров. Важно поддерживать метрологические характеристики измерительных систем (ИС) на определенном уровне, определяемом требованиями к качеству управления. На погрешность измерений оказывают влияние:

• свойства объекта измерений, отражаемые характеристиками сигналов, параметры которых подлежат измерению;

• условия эксплуатации, отражаемые характеристиками влияющих величин;

• методы измерений и измерительных преобразований внутри системы, порождающие методические погрешности измерений;

• свойства ИС, отражаемые метрологическими характеристиками ее компонентов;

• алгоритм обработки результатов прямых измерений с помощью встроенного процессора и его программная реализация.

Учитывая вышеперечисленные факторы, метрологическое обеспечение ИС предусматривает наличие:

• способов описания погрешностей измерений;

• способов описания входных сигналов ИС и других характеристик объекта измерений, влияющих на погрешность измерений;

• способов описания условий эксплуатации ИС (выбора способа описания влияющих величин);

• способов определения характеристик методической погрешности измерений, учитывающих методы измерений и преобразований сигналов в ИС, включая алгоритм обработки измерений;

• описания в технической документации свойств ИС, влияющих на погрешность измерений, включая методы расчета метрологических характеристик ИС;

• методов испытаний (контроля) метрологических характеристик ИС, гарантирующих ее свойства.

Измерительные системы используются не только как элементы систем управления, но применяются и самостоятельно для текущего контроля технологических параметров.

Физические величины

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

Измеряемая физическая величина — физическая величина, подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соответствии с основной целью измерительной задачи.

Размер физической величины — количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Значение физической величины — выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Числовое значение физической величины — отвлеченное число, входящее в значение величины.

Истинное значение физической величины — значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину.

Действительное значение физической величины — значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

Влияющая физическая величина — физическая величина, оказывающая влияние на размер измеряемой величины и (или) результат измерений.

Система физических величин — совокупность физических величин вместе с набором непротиворечивых уравнений, связывающих эти величины.

Основная физическая величина — физическая величина, входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.

Производная физическая величина — физическая величина, входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы.

Размерность физической величины — выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физических величин в различных степенях, и отражающее взаимосвязь данной физической величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные с коэффициентом пропорциональности, равным 1.

Показатель размерности физической величины — показатель степени, в которую возведена размерность основной физической величины, входящая в размерность производной физической величины.

Размерная физическая величина — физическая величина, в размерности которой хотя бы одна из основных физических величин возведена в степень, не равную нулю.

Безразмерная физическая величина — физическая величина, в размерность которой основные физические величины входят в степени, равной нулю.

Шкала физической величины — упорядоченная совокупность значений физической величины, служащая исходной основой для измерений данной величины.

Международная температурная шкала, состоящая из ряда реперных точек, значения которых приняты по соглашению между странами Метрической конвенции и установлены на основании точных измерений, является исходной основой для измерений температуры.

Условная шкала физической величины — шкала физической величины, исходные значения которой выражены в условных единицах.

Например, шкала твердости металлов Бринелля, шкала твердости минералов Мооса.

Уравнение связи между величинами — уравнение, отражающее взаимосвязь между величинами, обусловленную законами природы, в котором под буквенными символами понимают физические величины.

Единицы физических величин

Единица измерения физической величины — физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.

Система единиц физических величин — выбранная по соглашению совокупность основных и производных единиц физических величин, а также кратных и дольных единиц физических величин, вместе с набором правил их использования.

Основная единица системы единиц физических величин — единица основной физической величины в данной системе единиц.

Основные единицы Международной системы единиц (СИ): метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвин (К), моль (моль) и кандела (кд).

Производная единица системы единиц физических величин — единица производной физической величины системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или с основными и уже определенными производными единицами.

1 м/с — единица скорости, образованная из основных единиц СИ — метра и секунды.

Системная единица физической величины — единица физической величины, входящая в принятую систему единиц.

Внесистемная единица физической величины — единица физической величины, не входящая в принятую систему единиц.

Кратная единица физической величины — единица физической величины, в целое число раз большая системной или внесистемной единицы.

Единица длины 1 км = государственная система промышленных приборов и средств автоматизации - student2.ru м, т. е. кратная метру; единица частоты 1 МГц (мегагерц) = Гц, кратная герцу; единица активности радионуклидов 1 МБк (мегабеккерель) = государственная система промышленных приборов и средств автоматизации - student2.ru Бк, кратная беккерелю.