книга в верде после распозна (1024283), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Нормализующие преобразователи с выходным сигналом в виде унифицированного тока можно размещать довольно далеко от входного переключателя и АЦП — на расстоянии до нескольких километров. В этом случае значение сопротивления подводящих проводов не скажется на точности измерения. Лишь при больших расстояниях (свыше 10 км) начинают влиять токи утечки между проводами линии.
С введением унифицированных сигналов в практику приборостроения вошло производство датчиков с унифицированным выходным сигналом. В данном случае датчиком называют объединенные в одном блоке первичный измерительный преобразователь и нормализующий преобразователь. -Пример структурной схемы датчика с токовым сигналом на выходе приведен на рис. 5.49. Измеряемая величина преобразуется первичным преобразователем ПП в пропорциональное напряжение U, которое подводится к входу 1 дифференциального усилителя У. Выходной ток / усилителя протекает по сопротивлению нагрузки R , которое может находиться на значительном удалении от датчика, и, кроме того, протекает по сопротивлению ^ос, создавая на нем напряжение обратной связи U . Последнее подводится к входу 2 усилителя. Выходной ток / зависит от разности входных напряжений усилителя AU = U — U : Благодаря большой крутизне характеристики усилителя для получения любого значения выходного тока в рабочем диапазоне (от 0 до 5 мА) требуется весьма малое значение Д U, не выше десятых долей процента максимального значения U. Если не требуется очень высокая точность расчета, то можно для простоты принять, что U = U . Но U = кх, a U = IR . Поэтому кх = 7R „ и отсюда I =
ос ОС ОС J ОС
= kx/Roc. Заметим, что значение RH не вошло в расчет и, следовательно, не должно влиять на значение /. Следует иметь в виду, что этот расчет является упрощенным и приведен для пояснения того, как действует отрицательная обратная связь по выходному току преобразователя .
Тот же унифицированный сигнал удобен не только для построения входной части ИИС, но и для выдачи информации на выходные приборы. Тогда ЦАП строят на выходной ток с диапазоном значений от 0 до 5 мА и на такой же диапазон выбирают миллиамперметры для воспроизведения результатов измерений. 328
Вь числительные средства автоматизации управления
уровень
Средства централизованного контроля и управления
3-й уровень
Средства локального контроля и автоматизации
Средства получения информации о процерсе
2 й уровень
Средства, Воздействия на процесс
-^Объект управления J^*-
1-й уровень
Рис. 5.50
Структура технических средств ГСП может быть представлена диаграммой для пяти групп изделий, расположенных на четырех уровнях (рис. 5.50).
На нижнем (первом) уровне находятся средства, выполняющие функции получения информации и воздействия на процесс; эти средства непосредственно взаимодействуют с объектом управления. Они обеспечивают информацией все вышерасположенные на схеме устройства и осуществляют передачу управляющих воздействий от любого из них на управляемый объект. Измерение параметров, не связанное со сложными инструментальными методиками, осуществляется с помощью датчиков, конструктивно-технические характеристики которых образуют параметрические ряды. Для проведения' измерений, требующих сложных инструментальных методик, применяются устройства, входящие в агрегатные комплексы.
На втором уровне расположены средства для локального контроля и автоматизации, предназначенные для построения одноконтурных систем контроля и регулирования простых объектов или автономного контроля и регулирования отдельных параметров сложных объектов. Эти изделия, как правило, выпускаются в составе параметрических рядов и унифицированных комплексов (УК), создаваемых на основе базовой модели.
На третьем уровне находятся устройства для централизованного контроля и регулирования, которые используются в составе систем, включающих управляющие вычислительные комплексы (УЕК). Технические средства этой группы предназначены для построения автоматизированных систем управления технологическими процессами на
\ 0
объектах, имеющих до нескольких сотен контролируемых и регулируемых параметров. Они позволяют реализовать многосвязное и каскадное регулирование, косвенные измерения, многоступенчатые защиты и логические операции при автоматическом пуске и останове объекта, перестройку алгоритма управления во время работы, реализацию элементарных математических операций.
На верхнем (четвертом) уровне расположены вычислительные средства автоматизации управления, предназначенные для построения УВК, которые позволяют осуществлять обработку больших массивов информации (от тысяч контролируемых параметров), реализовать сложные алгоритмы управления объектом, в- том числе супервизорное и непосредственное цифровое управления, решение оптимизациогетых, планово-экономических и учетно-статистических задач.
При конструировании устройств ГСП принят блочно-модульный принцип построения изделий, который заключается в том, что различные функционально более сложные устройства ГСП создаются из ограниченного числа более простых стандартизированных блоков и модулей.
Применение этого принципа при построении изделий ГСП делает приборы универсальными, позволяет использовать при их создании рациональный минимум конструктивных элементов (сокращается номенклатура деталей), обеспечивает взаимозаменяемость приборов в целом и отдельных их узлов. При этом также значительно упрощаются и удешевляются процессы ремонта приборов, которые в большинстве случаев сводятся к замене вышедших из строя типовых узлов и модулей.
Реализация блочно-модульного принципа позволяет создавать новые средства измерения и регулирования из уже существующего отработанного набора узлов и блоков, что дает существенный экономический эффект и ускоряет сроки разработки и внедрения новых изделий.
Номенклатура технических средств ГСП насчитывает в настоящее время свыше 2 тыс. типов изделий, 30 % которых составляют датчики различных физических величин и технологических параметров.
По мере наращивания сложности функций действующих систем управления и расширения области их применения, охватывающей новые производства, номенклатура технических средств ГСП — и в первую очередь датчиков — традиционно увеличивалась. Поэтому важнейшей целью совершенствования номенклатуры является ее рациональная минимизация. Одним из основных методов сокращения числа изделий до целесообразного минимума является разработка параметрических рядов изделий на базе системы предпочтительных чисел. Параметрический ряд — совокупность изделий одинакового функционального назначения, имеющих одни и те же основные параметры, для которых изменение значений главного параметра при переходе от пре-330 дыдущего числа ряда к последующему подчиняется определенным закономерностям. Первыми параметрическими рядами в ГСП по системе предпочтительных чисел явились ряды унифицированных пневматических и электрических датчиков.
Методика построения параметрического ряда изделий ГСП включает отбор основных параметров приборов и устройств, подлежащих регламентации, выделение главного параметра из их числа и установление наиболее рационального размерного ряда приборов по главному параметру. При этом преимущественно применяются ряды, построенные на основе геометрической прогрессии, с числовыми значениями, соответствующими ГОСТ 8032-56 "Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел".
В настоящее время разработаны параметрические ряды (подчиняющиеся законам геометрической или другой последовательности) преобразователей давления, расхода, уровня, температуры, электроизмерительных приборов.
Известно, что производство и эксплуатация приборов предъявляют противоречивые требования к "густоте" параметрического ряда (количеству типоразмеров в ряду). С одной стороны, увеличение типоразмеров усложняет производство приборов и повышает их стоимость, с другой стороны, уменьшение количества типоразмеров снижает точность систем контроля и автоматизации, увеличивает избыточность применяемых средств. Отсюда возникает задача оптимизации параметрических рядов изделий ГСП.
Основу построения оптимальных параметрических рядов изделий ГСП составляет анализ и учет совокупности технико-экономических данных, таких, как потребность народного хозяйства в приборах, зависимость потребности и затрат от основных параметров приборов, зависимость стоимости от серийности и другие факторы. Критерием оптимальности может быть минимум суммарных затрат на удовлетворение заданных потребностей. Этот критерий оптимальности является следствием анализа противоречия между интересами изготовителя (затраты на производство) и потребителя (затраты, на эксплуатацию).
При сокращенном ряде приборов у изготовителя уменьшаются затраты на освоение, увеличивается серийность выпускаемых изделий, что обеспечивает значительную экономию материалов. При увеличении "густоты" ряда получается экономия у потребителя за счет более точного соблюдения технологического регламента производственного процесса.
Таким образом, оптимальным параметрическим рядом можно считать ряд одинаковых по функциональному назначению технических средств, упорядоченных по основным параметрам этих средств и оптимальных в смысле принятого критерия. При этом необходимо отметить, что оптимальный параметрический ряд необязательно должен быть рядом, строго подчиняющимся законам геометрической или другой последовательности. Исследования показали, что оптимальные ряды некоторых изделий значительно экономичнее рядов, построенных по системе предпочтительных чисел.
Не менее плодотворным для реализации принципа минимизации номенклатуры изделий и приборов ГСП является метод построения приборов и средств автоматизации в составе агрегатных комплексов (АК).
Изделия ЛК разрабатываются в виде функционально-параметрических рядов, которые охватывают требуемый диапазон измерений в различных условиях эксплуатации. Благодаря этому исключается необходимость создания других изделий данного функционального назначения, входящих в соответствующий АК.
5Я. КОМПЛЕКС КАМАК
Комплекс программно-управляемых блоков КАМАК предназначен для построения измерительных систем с цифровой обработкой информации. Он обеспечивает связь разнообразных источников и приемников с ЭВМ, которая управляет их работой и обменивается с ними информацией. Комплекс разрабатывался международным комитетом ESONE Евратома, объединяющим усилия нескольких десятков лабораторий ряда стран Европы, специализирующихся на создании приборов и систем для научных экспериментов в области ядерной энергетики.
Слово КАМАК (в английской транскрипции САМАС) первоначально было выбрано произвольно — просто потому, что оно хорошо звучит на разных языках и одинаково читается в обоих направлениях, что символизирует двухсторонний характер обмена информацией в системах. Однако впоследствии этому слову стали приписывать различные значения, из которых наиболее удачным следует признать Computer Aided Measurement and Control (измерение и управление с помощью ЭВМ).
В настоящее время комплекс КАМАК получил распространение не только в ряде западноевропейских стран, но и в Советском Союзе. Он применяется в системах научного эксперимента в ядерной физике, биологии и других науках.
Комплекс КАМАК, так же как и комплексы ГСП, основан на информационной, конструктивной и метрологической совместимости функциональных блоков. Блоки отличаются тем, что каждый из них содержит помимо функциональной части, опредяющей его назначение, программно-управляемую логическую схему, которая подключается к общей многопроводной магистрали. Магистраль через блок сопряжения — контроллер связана с ЭВМ, Структура магистрали универсальна,
0
так что любой блок может быть установлен на любое свободное место в общем каркасе или заменен другим блоком. При этом может изменяться лишь часть программы управления.
Блоки комплекса КАМАК могут работать и в автономном режиме, т. е. без ЭВМ, ко для этого устанавливается специальный генератор команд.
Основой механической конструкции в комплексе является каркас шириной 483, высотой 222 и глубиной 525 мм. В каркасе можно поместить 25 Клоков (модулей) шириной 17,2 мм каждый. Допускается применение блоков двойной, тройкой ширины и т. д. Блок шириной 172 мм обозначается 1М, двойной ширины — 2М, тройной — ЗМ и т. д. В каждой ячейке блочного каркаса имеется 86-контактный соединительный разъем с плоскими контактами, в который вставляется ответная часть, выполненная печатным монтажом на плате блока. Блок питания располагается в задней части каркаса.
Основными элементами блока являются печатная плата из двухстороннего фольгированного материала, лицевая панель, направляющие для установки блока в ячейку и разъем. Размеры печатной платы 200 х 306 мм, размеры лицевой панели 222 * 17,2 мм (при ширине 1М). Контакты печатной платы, предназначенные для установки в разъем (по 43 с каждой стороны), выполняются печатным монтажом и покрываются золотом для получения надежного соединения. Через эти контакты блок соединяется с проводами общей магистрали каркаса. Связи блока с источниками и получателями информации (датчиками, выходными приборами, испытательными устройствами и т. д) выполняются через другие разъемы, которые крепятся на его лицевой панели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
