Государственная система промышленных

ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

Основные сведения

Государственная система промышленных приборов и средств авто-

матизации (ГСП) создана с целью обеспечения техническими средства-

ми систем контроля, регулирования и управления технологическими

процессами в различных отраслях народного хозяйства. На ранних

этапах создания средств автоматизации в различных организациях и на

предприятиях разрабатывалось множество различных приборов изме-

рения и контроля со сходными техническими характеристиками, одна-

ко при этом не учитывалась возможность совместной работы приборов

различных производителей. Это приводило к увеличению стоимости

разработок сложных систем и тормозило широкое внедрение средств

автоматизации. Поэтому в 1960 г. было принято решение о создании

ГСП, а с 1961 г. начались работы по ее реализации. В настоящее время

ГСП представляет собой эксплуатационно, информационно, энергети-

чески, метрологически и конструктивно организованную совокупность

изделий, предназначенных для использования в качестве средств авто-

матических и автоматизированных систем контроля, измерения, регу-

лирования технологических процессов, а также информационно-

измерительных систем. ГСП стала технической базой для создания

автоматизированных систем управления технологическими процессами

(АСУ ТП) и производством (АСУП) в промышленности. Ее развитие

и применение способствовали формализации процесса проектирования

АСУ ТП и переходу к автоматизированному проектированию.

В основу создания и совершенствования ГСП положены следую-

щие системно-технические принципы: типизация и минимизация

многообразия функций автоматического контроля, регулирования и

управления; минимизация номенклатуры технических средств;

блочно-модульное построение приборов и устройств; агрегатное по-

строение систем управления на базе унифицированных приборов и

устройств; совместимость приборов и устройств.

По ф у н к ц и о н а л ь н о м у признаку все изделия ГСП разделены

на четыре группы устройств: 1) получение информации о состоянии

процесса или объекта; 2) прием, преобразование и передача инфор-

мации по каналам связи; 3) преобразование, хранение и обработка

информации, формирование команд управления; 4) использование

командной информации.

В первую группу в зависимости от способа представления инфор-

мации входят: датчики; нормирующие преобразователи, формирую-

щие унифицированный сигнал связи; приборы, обеспечивающие

представление измерительной информации в форме, доступной для

непосредственного восприятия наблюдателем, и устройства алфа-

витно-цифровой информации, вводимой оператором вручную.

Вторая группа содержит коммутаторы измерительных цепей, пре-

образователи сигналов и кодов, шифраторы и дешифраторы, согла-

сующие устройства, средства телесигнализации, телеизмерения и

телеуправления. Эти устройства используют для преобразования как

измерительных, так и управляющих сигналов. Третью группу со-

ставляют анализаторы сигналов, функциональные и операционные

преобразователи, логические устройства и устройства памяти, за-

датчики, регуляторы, управляющие вычислительные устройства и

комплексы. В четвертую группу входят исполнительные устройства

(электрические, пневматические, гидравлические или комбиниро-

ванные исполнительные механизмы), усилители мощности, вспо-

могательные устройства к ним, а также устройства представления

информации.

Минимизация номенклатуры средств контроля и управления

реализуется на основе двух принципов: унификации устройств одно-

го функционального назначения на основе параметрического ряда

этих изделий и агрегатирования комплекса технических средств для

решения крупных функциональных задач. В настоящее время раз-

работаны параметрические ряды датчиков давления, расхода, уровня,

температуры и электроизмерительных приборов.

Агрегатные комплексы (АК) представляют собой совокупность

технических средств, организованных в виде функционально-

параметрических рядов, охватывающих требуемые диапазоны из-

мерения в различных условиях эксплуатации и обеспечивающих

выполнение всех функций в пределах заданного класса задач. Прин-

цип агрегатирования в ГСП применяют очень широко. Унифициро-

ванная базовая конструкция датчиков теплоэнергетических величин

с унифицированными пневматическим и электрическим сигналами

была создана всего из 600 наименований деталей, при этом было по-

лучено 136 типов и 863 модификации этих датчиков.

Заложенные в ГСП общие для всех изделий понятия совместимо-

сти можно сформулировать следующим образом. Информационная

совместимость — совокупность стандартизированных характери-

стик, обеспечивающих согласованность сигналов связи по видам и

номенклатуре, их информативным параметрам, уровням, пространст-

венно-временньш и логическим соотношениям и типу логики. Для

всех изделий ГСП приняты унифицированные сигналы связи и еди-

ные интерфейсы, которые представляют собой совокупность про-

граммных и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие

устройств в системе. Конструктивная совместимость — совокуп-

ность свойств, обеспечивающих согласованность конструктивных

параметров и механическое сопряжение технических средств, а также

выполнение эргономических норм и эстетических требований при

совместном использовании. Эксплуатационная совместимость —

совокупность свойств, обеспечивающих работоспособность и надеж-

ность функционирования технических средств при совместном исполь-

зовании в производственных условиях, а также удобство обслуживания,

настройки и ремонта. Метрологическая совместимость — сово-

купность выбранных метрологических характеристик и свойств средств

измерений, обеспечивающих сопоставимость результатов измерений

и возможность расчета погрешности результатов измерений при ра-

боте технических средств в составе систем.

По роду и с п о л ь з у е м о й э н е р г и и носителя информаци-

онных сигналов устройства ГСП делятся на электрические, пневмати-

ческие, гидравлические, а также на устройства, работающие без ис-

пользования вспомогательной энергии, — приборы и регуляторы

прямого действия. Для того чтобы обеспечить совместную работу

устройств различных групп, применяют соответствующие преобразо-

ватели сигналов. В АСУ наиболее эффективно комбинированное при-

менение устройств различных групп. Достоинства электрических при-

боров общеизвестны. Это в первую очередь высокая чувствительность,

точность, быстродействие, удобство передачи, хранения и обработки

информации. Пневматические приборы обеспечивают повышенную

безопасность при применении в легко воспламеняемых и взрывоопас-

ных средах, высокую надежность в тяжелых условиях работы и агрес-

сивной атмосфере. Однако они уступают электронным приборам по

быстродействию, возможности передачи сигнала на большое расстоя-

ние. Гидравлические приборы позволяют получать точные перемещения

исполнительных механизмов и большие усилия.

Обмен информацией между техническими средствами ГСП реа-

лизуется при помощи сигналов связи и интерфейсов.

В АСУ наиболее распространены электрические сигналы связи,

достоинствами которых являются высокая скорость передачи сигна-

ла, низкая стоимость и доступность источников энергии, простота

прокладки линий связи. Пневматические сигналы применяют в

основном в нефтяной, химической и нефтехимической промышлен-

ности, где необходимо обеспечить взрывобезопасностъ и не требу-

ется высокое быстродействие. Гидравлические сигналы в основном

применяют в гидравлических следящих системах и устройствах управ-

ления гидравлическими исполнительными механизмами.

Информационные сигналы могут быть представлены в естествен-

ном или унифицированном виде. Естественным сигналом называ-

ется сигнал первичного измерительного преобразователя, вид и диа-

пазон изменения которого определяются его физическими свойства-

ми и диапазоном изменения измеряемой величины. Обычно это

выходные сигналы измерительных преобразователей, чаще всего

электрические, которые можно передать на небольшое расстояние

(до нескольких метров). Таких сигналов в ГСП десять: линейное и

угловое перемещения, усилие, интервалы времени, постоянное и

переменное напряжение, активное и комплексное сопротивление,

электрическая емкость, частота. Вид носителя информации и диа-

пазон изменения унифицированного сигнала не зависят от измеряе-

мой величины и метода измерения. Обычно унифицированный

сигнал получают из естественного с помощью встроенных или внеш-

них нормирующих преобразователей.

Из электрических сигналов наиболее распространены унифици-

рованные сигналы постоянного тока и напряжения. Частотные сиг-

налы используют в телемеханической аппаратуре и комплексе техни-

ческих средств локальных информационно-управляющих систем.

Основные виды унифицированных аналоговых сигналов ГСП при-

ведены в приложении 4.