книга в верде после распозна (1024283), страница 41

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

Текст из файла (страница 41)

Прием команд на контролируемом пункте ведется в основном так же, как прием информации на пункте управления. Но здесь, как пра­вило, выполняется более сложная проверка достоверности. Далее ко­манды поступают к исполнительным устройствам, воздействующим на «объект. Это выключатели электропитания, электромагнитные кла­паны, двигатели, перемещающие заслонки и шиберы в трубопрово­дах, по которым подаются химические реагенты и топливо, устройст­ва, регулирующие подачу твердых, сыпучих продуктов, и др. Широ­кое распространение получили пневматические и гидравлические ис­полнительные механизмы. Для управления ими используются электро­пневматические и электрогидравлические преобразователи.

Исполнение каманд оперативно контролируется, причем не только по изменениям параметров технологического процесса, но и по изме­нениям положений самих управляющих органов или механизмов. Со­ответствующие устройства входят в комплект устройств сбора инфор­мации, и сигналы от них входят в состав известительных сообщений, передаваемых в пункт управления.

В больших сложных системах управления, как правило, имеется и некоторая децентрализация. В них есть локальная автоматика, распола­гаемая на контролируемых пунктах вблизи объектов управления. Она разгружает центральные органы управления и каналы связи и вместе с тем повышает надежность функционирования объектов. Локальная автоматика может содержать автоматические регуляторы, цепи бло­

0

кировки, устройства аварийной защиты объектов и т. п. Устройства локальной автоматики могут строиться на основе микропроцессоров и микроЭВМ. Уставки локальных регуляторов могут периодически корректироваться командами, поступающими от центральной ЭВМ, расположенной в пункте управления.

В локальной автоматике сбор информации может выполняться либо с помощью своих датчиков, либо с помощью тех же датчиков, которые поставляют информацию в пункт управления.

Определенная часть системы управления, включающая весь тракт сбо­ра, передачи, обработки и воспроизведения известительной информа­ции о значениях измеряемых величин, представляет собой ИИС. По­скольку система управления, представленная на рис. 5.1, содержит сред­ства передачи информации по каналам связи, входящая в нее ИИС может быть названа телеизмерительной системой. Система управления с подобной же структурой, но с малым удалением объектов от пункта управления может содержать в своем составе одну из следующих разновидностей ИИС: измерительную систему или систему автомати­ческого контроля.

Следует подчеркнуть, что широко распространены ИИС, имеющие аппаратнр и функционально законченное исполнение, работающие ав­тономно и не входящие в состав каких-либо более сложных систем.

Укажем характерные особенности ИИС.

1.ИИС присуща централизованная структура. Информационные по­токи направлены в один центральный пункт, реже — в несколько цент­ров, взаимно координированных. В иерархических системах управле­ния информация направляется сначала в подчиненные пункты управле­ния, а из них часть информации или результаты ее обработки поступа­ют в центральный пункт управления.

2. Назначение ИИС обычно состоит в том, чтобы поставлять инфор­мацию для активного использования в тех или иных случаях челове­ческой деятельности. Эта особенность проявляется в конечном итоге даже в тех ИИС, которые собирают информацию исследовательского характера.

З.Для ИИС, собирающих информацию о большом числе величин (параметров технологического процесса, например), характерно ис­пользование общих блоков, устройств или приборов, которые пооче­редно передают, преобразуют, обрабатывают сигналы от разных дат­чиков. Каждый такой общий блок обслуживает, таким образом, мно­жество отдельных информационных каналов. Системы, которые содер­жат общие блоки, обслуживающие множество информационных кана­лов, называются многоканальными. Как правило, большинство ИИС являются многоканальными.

Примеры общих блоков (устройств): аналого-цифровой преобра­зователь; устройство обработки информации; канал связи.

0

По поводу терминов "канал связи" и "информационный канал" следует сделать замечание. По одному каналу связи может быть орга­низована передача сигналов множества информационных каналов Таким образом, вполне естественно понятие многоканальной ИИС с одним каналом связи. В данном случае один и тот же термин "канал" используется в разных значениях. Избавиться от этого не удается, так как существует исторически сложившаяся терминология.

Обеспечение многоканальности ИИС связано с решением ряда слож­ных проблем;

а) коммутации сигналов на входе и выходе общего блока (устрой­ства) ;

б) синхронизации выходного коммутатора с входным (особен­но усложнена эта задача в телеизмерительных системах, где коммута­торы находятся на разных концах канала связи);

в) обеспечения достаточного быстродействия (при фиксированном быстродействии общего блока период, с которым обслуживается дан­ный канал, растет пропорционально числу каналов);

г) обеспечения достаточной надежности (выход из строя общего блока нарушает работу сразу всех информационных каналов; одним из путей радикального повышения надежности систем является резер­вирование общих блоков);

д) унификации сигналов на входах и выходах отдельных устройств, особенно на выходах первичных измерительных преобразователей, т. е. датчиков (без такой унификации чрезвычайно затруднительно использование общих блоков в ИИС — требуются индивидуальные нор­мализующие преобразователи);

е) масштабирования цифровых шкал (несмотря на различие диа­пазонов изменения измеряемых величин и их размерностей общий

аналого-цифровой преобразователь получает на входе унифицирован­ные сигналы одного диапазона и выдает цифровые результаты также в одном диапазоне; каждый такой результат требует затем умноже­ния на индивидуальный для каждого канала коэффициент — только тогда выходные цифровые приборы будут воспроизводить величины в присущих им единицах измерения).

4. В тех случаях, когда информацию приходится передавать на зна­чительные расстояния (дальше нескольких сотен метров), появляет­ся весьма сложная проблема организации и рационального использо­вания каналов связи. С одной стороны, нужно использовать каналы экономно, обходясь минимальным их количеством при минимальной ширине занимаемой ими частотной полосы. С другой стороны, нужно обеспечивать при этом определенные характеристики быстродействия, точности и достоверности передачи. А каналы лимитируют скорость перед -и, и тем сильнее, чем меньше ширина их частотной полосы, и на­личие помех в канале приводит к искажениям сигналов.

5. При построении ИИС экономико-технические проблемы имеют гораздо большее значение, чем при построении отдельных измеритель­ных приборов. От правильного выбора структуры ИИС часто сущест­венно зависит стоимость ее и всей системы в целом. Например, в си­стеме, содержащей первичные измерительные преобразователи (дат­чики) с различными видами и диапазонами выходных сигналов, требу­ется приводить все зти сигналы к одному виду и диапазону. При этом возможны два решения: а) использование индивидуальных нормирую­щих преобразователей; б) использование групповых нормирующих преобразователей с выходными коммутаторами. Групповой преобра­зователь обслуживает группу однотипных, первичных преобразователей (датчиков) с одинаковыми диапазонами сигналов. Обычно он слож­нее индивидуального преобразователя, и разработка его может соста­вить трудную задачу. Но зато ИИС с групповыми преобразователями может оказаться на сотни тысяч рублей дешевле, чем ИИС с индиви­дуальными преобразователями.

6. На выбор вида и структуры ИИС могут существенно влиять оп­ределенные ограничения, связанные со спецификой управляемых или исследуемых объектов: по массе, габаритам, по взрывобезопасности, по климатическим условиям, по виду имеющегося энергопитания и т. п.

В ИИС находят применение все те измерительные преобразователи и приборы, которые рассмотрены в предыдущих главах настоящей книги. Особенно следует выделить цифровые приборы: аналого^тиф-ровые и цифро-аналоговые преобразователи, цифровые показываю­щие и регистрирующие устройства. Без элементов цифровой техни­ки невозможно организовать ИИС в современном их виде и разнооб­разии, хотя в простейшем варианте и возможно построение ИИС из одних лишь аналоговых приборов.

В дополнение к рассмотренным приборам в ИИС используется ряд специфических блоков, приборов и устройств:

коммутаторы (устройства обегания);

унифицирующие (нормализующие) преобразователи, индивиду­альные и групповые;

модуляционные преобразователи;

преобразователи кодов (из одной системы счисления в другую, из па­раллельной формы представления в последовательную и обратно и др.);

блоки формирования и проверки помехозащищенных кодов;

устройства обработки информации (коррекции нелинейности, мас­штабирования, обнаружения отклонений от уставок и др.);

устройства сигнализации отклонений измеряемых величин от ус­тавок;

устройства буквенно-цифровой регистрации; блоки кодирования времени; экранные пульты (дисплеи);

каналы связи, точнее, совокупность технических средств, образую­щих каналы связи.

0

5.2. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ, МЕТОДЫ ЕЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ПЕРЕДАЧИ

Измерительная информация — это сообщения о значениях измеряемых величин. Они выражаются и передаются от одних устройств к другим в виде сигналов, образуемых путем .модуляции (изменения параметров) какого-либо носителя. Ограничимся рассмотрением электрических сигналов. Носителями для них могут служить посто­янный ток, переменный синусоидальный ток (или напряжение), им­пульсный ток.

Постоянный ток имеет только один параметр — ток (или напряже­ние), поэтому модуляция постоянного тока состоит в изменении тока (напряжения). Обычно значение измеряемой величины х меняется во времени и представляет собой некоторую функцию х(г). Как пра­вило, значение напряжения при модуляции изменяют по линейному закону в функции х(г), так что модулированный сигнал выражается соотношением

ujt) = U0 + toe (О, . (5.1)

где U0 — значение несущего напряжения до модуляции; к — коэффи­циент.

Частным случаем является изменение напряжения, пропорцио­нальное функции х(г), при котором U0 = 0.

При модуляции постоянного тока (напряжения) частотный спектр сигнала их (г) имеет такую же форму и такой же частотный диапазон, как и спектр исходного сообщения х (t), отличаясь от него только ко­эффициентом. Коэффициент может иметь различные размерности. Ра­зумеется, модулированный сигнал их (г), в отличие от носителя, не яв­ляется сигналом постоянного тока..

Переменное синусоидальное напряжение

"о(0 = Um0un(Lo0t + <р0) (5.2)

характеризуется тремя параметрами: амплитудой U 0, круговой час­тотой со0 и начальной фазой ip0.

Формула (5.2) отражает закон изменения носителя сообщений до начала модуляции. Соответственно параметры до модуляции даны с индексами 0 (нуль). Модуляции может подвергаться любой из трех параметров, а также два или три параметра одновременно. Как прави­ло, модулируемый параметр связан со значением измеряемой вели­чины х линейной зависимостью. Следует заметить, что если х меняет­ся во времени, то модулированный сигнал, в отличие от носителя и0 (г), не является синусоидальным.

0

Рис. 5.2

Амплитудная модуляция заключается в изменении амплитуды по закону

Um = Um0 +кх«).

При этом сигнал описывается выражением

"(О = lUmO + кХ^ ■»("*>' + *<>)■ (5-3)

Коэффициент /г выбирается таким образом, чтобы при всех возмож­ных отрицательных значенияхх соблюдалось условие U > 0.

На рис. 5.2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс амплитудной модуляции: рис. 5.2,а — функция x(t); рис. 5.2,6 — носитель и0 (г); рис. 5.2,в — модулированный сигнал ы(г)-Огибающая сигнала u(t), показанная пунктиром на диаграмме рис. 5.2,в, повторяет по форме функцию х (t) (диаграмма рис. 5.2,а).

Амплитудный модулятор можно представить в виде усилителя У с управляемым коэффициентом усиления ку (рис. 5.3,а). На один вход его подается несущее колебание u0(t) от синусоидального гене­ратора, а на другой вход, управляющий коэффициентом усиления, — величина, линейно связанная с сообщением х (t), например сигнал их (t) вида (5.1), образованный модуляцией постоянного напряжения.

Восстановить сигнал вида (5.1) из сигнала вида (5.3) можно с по­мощью амплитудного демодулятора (рис. 5.3,6), представляющего собой сочетание выпрямителя В с фильтром нижних частот ФНЧ, ко­торый сглаживает колебания частоты со0 и близких к ней частот, но

0

е

Характеристики

Список файлов книги