Общие сведения об преобразователях в электрической и пневматической ветвях Государственной систему приборов, унифицированные выходные сигналы преобразователей

Тема 1.1 Системы автоматического контроля и основы метрологии

Классификация систем автоматического контроля в зависимости от назначения: местный, дистанционный и телеметрический контроль

Чтобы начать изучать предмет необходимо разобраться в терминах и понятиях.Технологи́ческий проце́сс (сокращенно ТП) — это упорядоченная последовательность взаимосвязанных действий, выполняющихся с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата.

Ярким примером технологического процесса будет являться переработка нефти, газа. Нефтепереработка зародилась в нашей стране давно. До революции нефть добывалась и перерабатывалась в Баку, Северном Кавказе, Кубани. После 1917 года были организованны крупные масштабные разведки между Волгой и Уралом, здесь были обнаружены ее значительные промышленные масштабы. Проводил геологоразведку в этом регионе - академик И.М. Губкин (выдающийся ученый, в честь которого в Москве назван один из лучших университетов Европы по переработке нефти и газа). Точку отсчета региональной нефти дала скважина №10, пробуренная в Сызрани в 1936 году. С тех пор нефтяная промышленность переместилась с границ России к безопасному центру страны, а Самарская область стала (Куйбышевкая) основной и единственной областью где перерабатывалась нефть, а полученный бензин и керосин поставлялся прямо по железной дороге на фронта ВОВ.

Однако основной проблемой нефтепереработки того времени являлась примитивность, и сложность эксплуатации оборудования. В большинстве случаев вся эксплуатация проводилась вручную и экспериментальным путем. В последствии нефтепереработка совершенствовалась и как оказалось любой параметр, будь-то температура, давление, вакуум, существенно влияют на качество получаемых продуктов, а технологический процесс переработки нефти, является плавным, тонким и не терпящий постоянных колебаний. Поэтому на помощь нефтепереработки постепенно приходила автоматизация и современные КИП.

Эффективность функционирования любой современной технической системы обеспечивается за счет изменения или поддержания на заданном уровне основных параметров, определяющих ее работоспособность.

Управлять можно либо вручную либо в автоматическом режиме. Управлять сложными технологическими объектами, к которым относится нефтепереработка возможно только средствами автоматики.

Автоматизация – это внедрение в производство технических средств, которые управляют процессами без непосредственного участия человека.

Автоматизация приводит к лучшению показателей эффективностпроизводства, улучшению качества, увеличению количества и снижению себестоимости выпускаемой продукции. При автоматизации человек освобождается от непосредственного участия в производстве, а функции управления производственным процессом передаются автоматическим устройствам.

Автоматическое управление - это процесс поддержания или изменения по заданной программе одной или нескольких величин в различных машинах, устройствах и технических аппаратах без непосредственного участия человека.

Автоматический контроль в зависимости от назначения делится на:

местный (контролируется на месте технологического процесса, в конкретной области пример: работа клапана, перетоки в сообщающихся сосудах, когда уровни контролируют друг друга. Зависимости клапана от уровня и тд. без влияния человека)

дистанционный: (контролируется на дистанции с операторного пункта, посредством сигналов. Электрических, звуковых, пневматических, электронных)

телеметрический контроль (комплексный контроль или совокупность всех приборов измерения и их взаимодействия друг с другом. Общий щит управления) Средства телеметрии следят за измерениями во множестве точек, число которых составляет от нескольких единиц до нескольких тысяч, и предоставляют результаты измерений операторам на их компьютеры или дисплейные терминалы. Система телемеханизации позволяет диспетчеру контролировать технические параметры на экране монитора в реальном масштабе времени, получать и оценивать аварийную информацию, поступающую с объектов.

И если, как мы уже с Вами сказали в первой половине XX века главное внимание уделялось механизации и автоматизации собственно произ­водственных процессов, то во второй половине века наступило время автоматизации процессов управленческого труда.

В перспективе все сферы производства практически будут свя­заны с повсеместным внедрением ЭВМ, микропроцессоров, ро­бототехники и других элементов информационных технологий. В соответствии с этим намечается ускоренный рост обеспечиваю­щих это направление отраслей — электротехнической, радиоэлек­тронной, приборостроения, производства компьютеров, лазерной техники, полимерных и композиционных материалов.

Технологический процесс, как и режимы работы машин, характеризуются совокупностью физических или химических параметров, влияющих на эффективность процесса. В течение технологического процесса эти параметры не должны выходить за пределы заданных значений, которые определяются режимной картой процесса.

Задачей автоматизации в данном случае и является сведение к минимуму отклонения основных параметров процесса, влияющих на его ход, от требуемых значений.

Объект управления (регулирования) — это совокупность технических средств (машин, аппаратов, устройств), которая нуждается в оказании специально организованных воздействий извне для достижения поставленной цели управления.

Регулируемая (выходная) величина – физический параметр, который целенаправленно изменяется или сохраняется постоянным в процессе управления. Условимся обозначать данный параметр через Y(t).

Входная величина объекта регулирования (канал управления) – физическая величина на входе объекта регулирования, значение которой влияет на регулируемую величину объекта. Этот параметр будем обозначать как X(t).

Текущее значение регулируемой величины (Y_т) – абсолютное значение параметра в данный момент времени.

Заданное значение регулируемой величины (Y_з) – абсолютное значение выходного параметра, которое является целью управления данным объектом.

Автоматический регулятор – устройство, вырабатывающее управляющий сигнал для изменения (регулирования) выходного параметра.

Исполнительный механизм – электрический, пневматический или гидравлический привод, вырабатывающий управляющее воздействие, которое через регулирующий орган воздействует на канал управления объекта регулирования и изменяет его состояние.

Функциональная схема, или блок-схема, составляется из функциональных блоков, которые представляют собой конструктивно обособленные части (элементы или устройства) автоматических систем, выполняющие определенные функции. Функциональные блоки на схеме обозначают прямоугольниками, внутри которых надписывают их наименование в соответствии с выполняемыми функциями.

Структурная схема– это совокупность элементарных звеньев и связей между ними. Под элементарным звеном понимают часть системы управления, которая реализует элементарную функцию. Элементарные звенья изображаются прямоугольниками, а связи между ними – сплошными линиями со стрелками, показывающими направление действия звена. Иногда в поле прямоугольника вписывают математическое представление закона преобразования сигнала в звене, в этом случае схема иногда именуется алгоритмической.

Понятие об измерительных приборах и их видах.

Непременным условием ускорения темпов роста автоматизации является развитие и совершенствование ее технических средств, к которым относятся все устройства, входящие в систему управления и предназначенные для получения информации, ее передачи, хранения и преобразования, а также для осуществления управляющих воздействий на объект управления. Эти воздействия осуществляются с помощью исполнительных механизмов и регулирующих органов.

Без совокупности КИП, технических средств, ЭВМ автоматизация невозможна. Соответственно автоматизация любого процесса начинается с элементарных измерительных приборов и средств автоматизации.

Измерительный прибор —средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Часто измерительным прибором называют средство измерений для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия оператора.

К элементарным приборам измерения относятся: термопары (градусники) - Приборы измеряющие температуру. Датчики давления (манометры), Уровни жидкости, Пирометры и тд.

По степени сложности измерения и эксплуатации приборов можно разделить на простые и с выходными сигналами. Простые не выводят свои измерения дистанционно, это только визуальный контакт.

Сложные работают на дистанции и передают измеряемый сигнал оператору.

Общие сведения об преобразователях в электрической и пневматической ветвях Государственной систему приборов, унифицированные выходные сигналы преобразователей.

Государственная система промышленных приборов используется в целях наиболее экономически целесообразного решения проблемы обеспечения техническими средствами автоматических систем контроля, регулирования и управления технологическими процессами для разных отраслей народного хозяйства, в том числе нефтегазодобывающей промышленности.По роду энергии используемой для питания устройств и форм сигнала ГСП подразделяются: 1. Электрические 2. Пневматические 3. Гидравлические 4. Работающие без источников вспомогательной энергии. Унификация сигналов измерительной информации (определяемая соответствующими стандартами) обеспечивает передачу и обмен информацией, дистанционную связь между устройствами управления, передачу результатов измерений от средств получения информации к устройствам контроля и управления, а также управляющих сигналов к исполнительным механизмам в автоматических системах любой сложности.Из электрических сигналов наибольшее распространение получили унифицированные сигналы постоянного тока и напряжения (0–5 мА; 0–20 мА, 0–10 мВ; –10...0...+10 В и др.). Пневматические сигналы связи (0,02–0,1 МПа) нашли достаточно широкое применение в тех производствах, где отсутствуют повышенные требования к инерционности автоматизируемых процессов и где необходимо учитывать пожаро и взрывоопасность производств. Гидравлические сигналы характеризуются давлением рабочей жидкости 0,2–0,8 МПа.К первой группе приборов и устройств ГСП относятся первичные измерительные преобразователи (датчики), измерительные приборы и устройства, которые вместе с нормирующими устройствами, формирующими унифицированный сигнал, образуют группу устройств получения измерительной информации. В связи с большим разнообразием контролируемых и измеряемых параметров, а также огромным количеством конструктивных исполнений измерительных устройств номенклатура средств этой группы является самой многочисленной. Во вторую группу входят различные преобразователи сигналов и кодов, коммутаторы измерительных цепей, шифраторы и дешифраторы, согласовательные устройства, а также устройства дистанционной передачи, телеизмерения, телесигнализации и телеуправления. В третью группу устройств, называемую центральной частью ГСП, входят технические средства, предназначенные для формальной и содержательной обработки измерительной информации и формирования управляющих воздействий: анализаторы сигналов, функциональные и операционные преобразователи, логические устройства, запоминающие устройства, автоматические регуляторы, датчики всех типов, а также управляющие вычислительные машины и устройства, в том числе микропроцессоры, микро- и миниЭВМ и др. В функциональном отношении эта группа устройств является самой сложной, поскольку они реализуют все алгоритмы автоматического регулирования и управления: от простейших задач стабилизации до автоматизации управления предприятиями или даже целыми отраслями. Устройства четвертой группы (исполнительные устройства) – это электрические, пневматические, гидравлические или комбинированные исполнительные механизмы, усилители мощности, позиционеры и некоторые вспомогательные устройства к ним, а также различные регулирующие органы, которые могут в ряде случаев являться составной частью основного технологического оборудования. Дальнейшим развитием системы ГСП являются агрегатные комплексы (АК), создаваемые на основе технических средств, входящих в отдельные функциональные группы ГСП, и предназначенные для самостоятельного применения в соответствии с их спецификой.Условные и буквенно-графические изображения первичных и промежуточных преобразователях по ГОСТу.

Первичные и функциональные измерительные преобразователи, измерительные приборы и вспомогательную аппаратуру изображают на схемах автоматизации в соответствии с ГОСТ 21.404–85. Если необхо-димые стандартные условные обозначения отсутствуют, допускается применение нестандартных условных обозначений/

Верхние части условных обозначений технических средств авто-матизации (окружности или овала) используют для нанесения условных обозначений измеряемых физических величин и функций, выполняемых техническими средствами автоматизации.

Обозначение	Основное значение
D	Плотность
E	Любая электрическая величина
F	Расход
G	Размер, положение, перемещение
H	Ручное воздействие
K	Время, временная программа
L	Уровень
М	Влажность
P	Давление, вакуум
Q	Концентрация, состав и т. п.
S	Скорость, частота
T	Температура
V	Вязкость

Буквы А, В, С, I, Y, Zпри обозначениях измеряемых физических величин являются резервными. Они могут использоваться для обозна-чений, не предусмотренных стандартом. Букву Хприменять не реко-мендуется.

Условные обозначения функций, выполняемых техническими средствами автоматизации

Обозначение	Наименование
A	Сигнализация
I	Показание
R	Регистрация
C	Регулирование, управление
S	Включение, отклю-чение, переключение