Принципы построения ГСП (государственная система приборов)

Технические устройства, используемые при автоматизации технологических процессов и производств, в нашей стране представлены в виде приборов, механизмов и агрегатов, объединенных в Государственной системе приборов и средств автоматизации.

Широкое развитие автоматического управления технологическими процессами и производствами практически во всех отраслях промышленности, а также расширение круга задач, которые решаются автоматическими устройствами и системами, привело к необходимости унификации средств автоматизации. С этой целью была разработана Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) и ее структура

Основные положения формирования ГСП формулируются следующим образом.

Система должна состоять из нормальных рядов приборов и элементов с едиными унифицированными сигналами и параметрами питания, нормализованными габаритами и присоединительными размерами.

Система представляется в виде отдельных ветвей – электрической, пневматической, гидравлической и ветви без использования вспомогательной энергии*.

Система должна отвечать единым техническим требованиям, предусматривающим наиболее широкое ее использование в различных отраслях промышленности.

Система должна обеспечивать решение как простейших задач локального контроля и управления, так и сложных задач комплексной автоматизации с использованием современной микроэлектронной базы для обработки данных и управления технологическими процессами.

Структура системы должна быть гибкой и предусматривать возможность усовершенствования путем замены отдельных блоков и элементов без изменения системы в целом.

По функциональному признаку изделия ГСП разделяются на четыре группы устройств (рис. 1.2).

Первую группу функциональных изделий образуют устройства получения нормированной информации о состоянии процесса. Устройства этой группы предназначены для получения информации о значении контролируемых параметров в виде унифицированного электрического сигнала.

В эту группу входят первичные измерительные преобразователи, нормирующие преобразователи и собственно датчики.

Первичный измерительный преобразователь переводит контролируемый параметр в некоторую физическую величину – естественный выходной сигнал (перемещение, механическое напряжение; электрическое сопротивление, напряжение, ток). Нормирующий преобразователь переводит естественный выходной сигнал в унифицированный электрический.

Если на выходе первичного измерительного преобразователя естественный выходной сигнал является электрическим, то нормирующий преобразователь обычно представляет собой отдельное самостоятельное устройство . Если же первичный преобразователь выдает сигнал в виде механической физической величины, то измерительный и нормирующий преобразователи конструктивно объединяются в один прибор, например, датчик давления

Как видно из представленной схемы, давление Р (например, в гидравлической системе автогрейдера) преобразуется сильфоном в линейное перемещение толкателя L = f(P) – первичное преобразование, а затем с помощью потенциометра (нормирующее преобразование) в электрическое напряжение U = f(P).

Вторая группа – группа устройств, предназначенная для передачи информационных сигналов и команд управления по каналам связи. В эту группу входят усилители, шифраторы, дешифраторы, а также специальные устройства телемеханики. В некоторых системах автоматизации в рамках данной группы дополнительно применяют логические преобразователи, контактные и бесконтактные электронные коммутаторы.

Третья группа – средства преобразования обработки, хранения информации и формирования команд управления образуют центральную часть ГСП. К ней относятся анализаторы сигналов, функциональные и операционные преобразователи, логические устройства, устройства памяти, задатчики, управляющие микропроцессорные комплексы. Логические устройства этой группы варьируются от простейших стандартных до специально разрабатываемых логических автоматов комбинационного или последовательностного типа.

В рамках данного учебного пособия методология построения логических автоматов рассматривается в минимальном объеме, поскольку, во-первых, учебное пособие по указанной тематике имеется в библиотеке МАДИ [4], а, во-вторых, для студентов специальности «Автоматизация технологических процессов» введен специальный курс «Логические автоматы», программа которого предполагает передачу студентам практически исчерпывающую информацию по данному вопросу.

Четвертую группу составляют устройства использования команд управления – исполнительные устройства. Исполнительное устройство, в общем случае, состоит из усилителя, обеспечивающего необходимую мощность выходного сигнала, и исполнительного механизма, осуществляющего силовое воздействие на объект управления или регулирования. В состав Государственной системы приборов и средств автоматизации входят электрические, электромеханические, гидравлические, электрогидравлические, пневматические и электропневматические исполнительные механизмы. При автоматизации предприятий строительной индустрии, как правило, применяют электропневматические и электромеханические исполнительные механизмы, при автоматизации мобильных объектов – электрогидравлические и электромеханические с напряжением питания 12 или 24 В постоянного тока.