книга в верде после распозна (1024283), страница 40

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 40)

Процессы сорбции сильно зависят от температуры. С ее увеличе­нием скорость сорбции возрастает, изменяется и количество сорбиро­ванного вещества. Процессы сорбции зависят также от состава инерт­ного газа, скорости его прохождения и других параметров. Для уве­личения точности, разрешающей способности и уменьшения порога чувствительности нужно стабилизировать эти параметры.

В автоматических хроматографах управление прибором и опреде­ление компонентов выполняют микропроцессоры. Структурная схема такого хроматографа приведена на рис. 4.94. Всем процессом измерения, в том числе вентилями, регулирующими скорость газа-но­сителя и впуском "пробы", а также нагревателями управляет микро­процессор 1. Микропроцессор 2 служит для обработки сигналов, полу­ченных от детекторов, и для вычисления концентраций измеряемых компонентов газовой смеси.

Алгоритм обработки включает в себя: определение начала и кон­ца пика сигналов, получаемых от детекторов; интегрирование площа­дей пиков; учет дрейфа и флуктуации сигналов детекторов и усили­телей; умножение интегралов пиков на чувствительность по каждо­му компоненту; расчет концентрации компонентов.

i

Гпава пятая

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

i

В предыдущих главах книги рассматривались методы из­мерения разнообразных электрических и неэлектрических величин и построение измерительных приборов, реализующих эти методы. Дан­ная глава посвящена более сложному разделу измерительной техники, связанному с построением не отдельных приборов, а измерительных систем. Система объединяет множество приборов и преобразователей, каждый из которых выполняет относительно простые функции. При этом она представляет собой не просто сумму независимых приборов, а объединение взаимосвязанных приборов, участвующих совместно в выполнении некоторой сложной функции или ряда функций. Для си­стемы характерно автоматическое выполнение всех функций, начи­ная от сбора информации и кончая ее отображением или вводом в ЭВМ.

Измерительные системы представляют собой разновидность более широкого класса систем, получившего общее название информацион­ных систем. Информационные системы решают круг задач, связанных со сбором, переработкой, передачей, хранением, поиском и выдачей разнообразной информации человеку. Те из информационных систем, которые предназначаются для получения и обработки измерительной информации, получили название измерительных информационных систем (ИИС).

Согласно ГОСТ 8.437-81 информационно-измерительная система — это совокупность функционально объединенных измерительных, вы­числительных и других вспомогательных технических средств для по­лучения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью представления потребителю в требуемом виде либо автомати­ческого осуществления функции контроля, диагностики, идентифика­ции.

ИИС собирает информацию на объекте, обрабатывает ее и переда­ет на расстояния. Далее информация о значениях измеряемых величин или о результатах их обработки используется в темпе ее получения для оперативного управления объектами или накапливается с целью последующего формирования тех или иных характеристик объектов, сводных статистических сведений и др. Но и в тех случаях, когда ин­формация не используется для оперативных действий в темпе ее полу­чения, конечная цель ее сбора, как правило, заключается в том, чтобы прямо или косвенно способствовать активной деятельности человека.

0

Если ИИС представляет измерительную информацию человеку, то она в конечном итоге должна быть выражена в форме, воспринимае­мой органами чувств — зрением, в первую очередь, и слухом, во вторую очередь. Визуальное воспроизведение возможно в аналоговой или циф­ровой форме с помощью показывающих или регистрирующих прибо­ров. Показывающие приборы применяются, когда информация исполь­зуется человеком непосредственно в темпе ее получения. Регистрирую­щие приборы применяются, когда информация предназначается для последующего использования. При этом, как правило, интерес пред­ставляет изменение измеряемых величин во времени , так что регистри­рующие приборы выдают при аналоговом воспроизведении двухкоор-динатные кривые (по одной координате — время, по другой — изме­ряемая величина) при цифровом воспроизведении — таблицы, в кото­рых каждому дискретному значению измеряемой величины соответ­ствует значение времени.

Если информация поступает в регулирующие или управляющие уст­ройства, в ЭВМ или в устройства долговременного хранения, то она пред­ставляется на выходе ИИС в виде электрических сигналов — аналого­вых или цифровых. При этом те данные, которые предназначаются не для оперативного использования в темпе их получения, запомина­ются вместе с координатами времени, вводимыми в устройства хра­нения также в виде цифровых электрических сигналов.

Существует несколько разновидностей ИИС.

Измерительные системы. Их функция состоит в получении количе­ственной информации о значениях физических величин путем прямых, совокупных, косвенных измерений.

Системы автоматического контроля. Их функция состоит в устано­влении соответствия между состоянием объекта и заданной нормой и в выработке суждения о данном или (и) .о будущем состоянии объ­екта. С помощью таких систем измеряются физические величины, ха­рактеризующие состояние объекта, и результаты измерений сравнива­ются со значениями, принятыми в качестве нормы. При этом проме­жуточные результаты измерений, используемые для выработки сужде­ний, могут и не поступать на выход системы. С этой точки зрения конт­роль является операцией "сжатия" данных, устранения ненужных в дан­ном случае сведений об объекте. Для выработки суждения о будущем состоянии объекта система контроля должна выполнять прогнозирова­ние на основе сведении о предыдущих состояниях объекта, полученных в ходе измерений, а также на основе его динамических характеристик, известных благодаря проведенным ранее исследованиям.

Системы технической диагностики. Их функция состоит в контро­ле состояния различных технических устройств, в том числе устройств автоматики, вычислительной техники, радиотехники, в обнаружении их отказов и определении неисправных элементов. Для таких систем характерно применение специальных методов поиска неисправностей. 246

Системы опознания образов. Их функция состоит в определении соответствия между исследуемым объектом и заданным образом. Об-разом могут быть "человек", "буква А", "цифра 8", "нормальное состо­яние объекта контроля" и т. п.

Особое место среди ИИС занимают телеизмерительные системы, функции которых обычно такие же, как у измерительных систем и систем автоматического контроля. Однако они имеют существенную особенность: в них информация о значениях измеряемых величин пере­дается на большие расстояния — от сотен метров до тысячи километ­ров. Для передачи по протяженным проводным или радиоканалам связи применяются специальные преобразования сигналов, рассчитан­ные на достижение достаточной точности и достоверности, несмотря на искажения под действием помех, а также на подключение большого числа источников и приемников информации к одному каналу. При этом иа выбор технических решений существенно влияет ограничен­ная пропускная способность каналов связи.

ИИС может существовать и использоваться самостоятельно, но мо­жет и входить как составная часть в более сложную информационную систему, выполняющую сбор и обработку не только измерительной, но и другой информации, или в управляющую систему, выполняю­щую не только сбор и обработку информации, но и активное воздейст­вие на объекты.

Рассмотрим место и роль ИИС в автоматизированной системе уп­равления (АСУ), укрупненная структурная схема которой показана на рис. 5.1. Это — система управления п территориально рассредото­ченными объектами, размещенными на п контролируемых пунктах КП\ — КПП. Общий пункт управления соединен с ними каналами свя­зи. На схеме указаны не названия устройств, а рыполняемые ими функ­ции. Можно проследить поток информации от объекта к оператору и к ЭВМ и поток управляющей информации в обратном направлении. На объекте собирается как измерительная информация (с помощью датчиков), так и информация о дискретных состояниях отдельных аг­регатов, механизмов. Передача всей этой информации выполняется довольно сложными устройствами, коммутирующими сигналы и пре­образующими их к виду, определяемому особенностями конкретных каналов связи, обеспечивающими достаточную защиту от воздействия помех, формирующими служебные сигналы для синхронизации прием­ных устройств с передающими. При этом передаются как аналого­вые, так и цифровые сигналы. В последнем случае передатчик содер­жит аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Лишь в системах с от­носительно малым удалением контролируемых пунктов от пункта уп­равления (максимум, до двух десятков километров) каналами связи служат простые двухпроводные линии. Но даже и в этом простейшем слу­чае необходимо использовать специальные методы передачи, учитываю­щие затухание сигналов, частотные искажения и воздействие помех в ли-

0

Пункт управления

Воспроизведение

у Оператор **"*"-'Ч

we Хранение X > Oni

Обработка

Прием

Оптимизация режимов выработки, команд

У

Передача

I_______/L__^N______^1__Ч_________

Г"

Передача Прием

Локальная автоматика

■-|Г

Отбор информации

Управляющие воздействия

Передача Прием -,

1

Локальная автоматика

\КП.

05ъект 1

OmSop информации

XI

Управляющие воздействия

Объект и

_______._____I_______________

Рис. 5 J

ниях. В системах же с большими расстояниями между пунктами на од­ной проводной паре организуется, как правило, множество независи­мых каналов связи. А для этого используются методы частотного раз­деления, требующие применения модуляторов, демодуляторов, фильт­ров, усилителей. Поэтому канал связи в этих случаях представляет собой сложную совокупность устройств. Так же обстоит дело при обра­зовании каналов связи по линиям электропередачи и при использо­вании радиоканалов.

Прием информации требует выполнения преобразований, обратных тем, которые производятся при передаче. Требуется также снабжать при­нимаемые сообщения служебными адресными сигналами с тем, чтобы они поступали в дальнейшем к своим потребителям. При этом необходи­мо синхронизировать коммутаторы сообщений в приемнике и. пере­датчике. Дополнительно работа приемника усложняется тем,что он связан с несколькими передатчиками по разным каналам связи, причем в од­них системах каналы не могут работать одновременно, в других — могут. В первом случае очередность работы каналов задается с пунк­

0

та управления командами, посылаемыми в тракте передачи управляю­щей информации (сверху вниз). Во втором случае устанавливаются ин­дивидуальные приемники, каждый из которых обслуживает свой канал связи.

Существуют самые разнообразные виды обработки принимаемой информации. В простейшем случае это преобразование сигналов к виду, пригодному для • ввода в устройства воспроизведения (показываю­щие приборы), хранения (регистрирующие приборы), в ЭВМ. В более сложных случаях это может быть коррекция нелинейности характе­ристик датчиков, вычисление производных или интегралов для функ­ций времени, вычисление функций нескольких неременных (получе­ние результатов совокупных измерений), вычисление статистических характеристик случайных измеряемых величин и процессов (матема­тического ожидания, дисперсии, плотности распределения, корреляци­онной функции, спектральной плотности), выполнение логических опе­раций, сравнение контролируемых параметров с уставками и т. д. Для обработки информации могут применяться как специализиро­ванные устройства, так и ЭВМ. Воспроизведению и хранению подвер­гаются непрерывные величины (результаты измерений) и дискретные сигналы о состоянии контролируемых объектов. Непрерывные вели­чины могут воспроизводиться либо в аналоговой, либо в цифровой форме приборами, размещаемыми на пульте или щите диспетчера, иногда включаемыми в мнемосхему объекта управления. Сигналы о состоянии оборудования воспроизводятся световыми или мимическими (механически подвижными) элементами, также включенными в мнемо­схему объекта. Кроме того, для воспроизведения информации ис­пользуются экранные пульты на основе электронно-лучевой трубки, получившие название дисплеев. На экране могут быть показаны фраг­менты мнемосхемы объекта, таблицы значений различных парамет­ров, графики изменения параметров во времени, графики законов рас­пределения и любых функций. Цифровые устройства хранения могут иметь два назначения- для чтения информации человеком и для чте­ния машиной (ЭВМ). В первом случае данные наносятся на печатные бланки, во втором — на магнитные ленты или диски.

Функции оптимизации режимов и выработки команд управления в системе выполняет обычно ЭВМ, и она является одним из получате­лей информации, выдаваемой устройствами обработки. При наличии ЭВМ в системе можно оставить за устройствами обработки лишь функ­цию приведения сигналов к виду, удобному для ввода в ЭВМ, а всю остальную обработку возложить на ЭВМ. В системе могут использо­ваться несколько ЭВМ. Например, одна может быть занята обработ­кой информации, другая — решением задач оптимизации режимов и выработкой команд управления. Появление микроЭВМ делает возмож­ным разделение функций обработки информации между нескольки­ми ЭВМ.

0

Потоки управляющей информации идут к объектам от оператора и от ЭВМ. Команды управления вырабатываются на основании: полу­чаемой от объектов информации; хранящихся в памяти сведений о ха­рактеристиках объектов; заданных критериев управления; алгорит­мов управления. Формирование команд — это зачастую очень сложная математическая обработка информации. Команды управления быва­ют разных видов. Это могут быть простейшие команды типа "вклю­чить" — "выключить". Это могут быть непрерывные во времени сигна­лы, задающие направление перемещения исполнительного механизма, длящиеся до момента Достижения требуемого положения механиз­ма или заданного значения измеряемой величины. Это могут быть задан­ные значения перемещения исполнительного органа или уставок t локальных регуляторов.

Функции устройств передачи на пункте управления подобны функ­циям аналогичных устройств на контролируемых пунктах. Однако есть и отличия: необходимо распределять информацию по нескольким ка­налам связи (для поочередной или одновременной передачи); сигналы должны быть, как правило, лучше защищены от искажений из-за воз­действия помех, так как требования к достоверности передачи команд управления обычно значительно выше, чем к достоверности переда­чи известительных сообщений о значениях измеряемых величин или о состоянии различных элементов оборудования.

Характеристики

Список файлов книги