Реферат государственная система приборов

Обновлено: 08.07.2024

В конце 50-х годов двадцатого столетия была сформулирована задача создания единой для всей страны Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Это было связано с тем, что на ранних этапах создания средств автоматики в различных организациях и на предприятиях разрабатывалось множество различных приборов измерения и контроля со сходными техническими характеристиками, однако при этом не учитывалась возможность совместной работы приборов различных производителей. Это приводило к увеличению стоимости разработок сложных систем и тормозило широкое внедрение средств автоматизации. Поэтому в 1960 г. было принято решение о создании ГСП и начались работы по ее реализации.

ГСП – совокупность приборов и устройств, предназначенных для использования в АСУ ТП, АСУП, САР.

Характеристика функциональных групп устройств ГСП

В основу построения ГСП положены следующие принципы:

Разделение устройств ГСП по функциональным признакам.

По функциональному признаку все изделия ГСП делятся на четыре группы:

- устройства получения измерительной информации о состоянии процесса: (датчики; нормирующие преобразователи; устройства отображения и приборы, устройства алфавитно-цифровой информации, вводимой оператором вручную);

- устройства приема, преобразования и передачи информации по каналам связи (коммутаторы измерительных цепей, преобразователи сигналов и кодов, шифраторы и дешифраторы, согласующие устройства, средства телесигнализации, телеизмерения и телеуправления. Эти устройства используют для преобразования как измерительных, так и управляющих сигналов;

- центральная часть ГСП – устройства хранения, обработки информации и формирование команд управления (логические устройства и устройства памяти, регуляторы, управляющие вычислительные устройства, задатчики, микропроцессоры);

- устройства для воздействия на объект управления (электрические, пневматические, гидравлические или комбинированные исполнительные механизмы; управляемые вентили, клапаны, заслонки, задвижки; усилители мощности; коммутирующая аппаратура).

Минимизация номенклатуры изделий до рационально-необходимой.

Минимизация номенклатуры средств контроля и управления реализуется на основе двух принципов: унификации устройств одного функционального назначения на основе параметрического ряда этих изделий и агрегатирования комплекса технических средств для решения крупных функциональных задач.

В настоящее время разработаны параметрические ряды датчиков давления, расхода, уровня, температуры и электроизмерительных приборов. Тем не менее продолжается их оптимизация по технико-экономическим показателям, например по критерию минимума суммарных затрат на удовлетворение заданных потребностей. Этот критерий основан на противоречии между интересами потребителя и изготовителя: чем меньше в ряду приборов, тем меньше затраты на их разработку и освоение, и тем большими партиями они выпускаются, что также снижает затраты изготовителя. Увеличение числа приборов в ряду дает экономию потребителю за счет более эффективного использования их возможностей или более точного соблюдения режимов технологических процессов.

3. Агрегатированное (блочно - модульное) построение систем автоматизации обеспечивает возможность создания различных функционально сложных устройств из ограниченного числа более простых унифицированных блоков и модулей путем их наращивания и стыковки. Это позволяет создавать новые средства измерения и автоматизации из уже существующего набора узлов и блоков, что дает существенный экономический эффект.

Например, унифицированная базовая конструкция датчиков теплоэнергетических величин с унифицированными пневматическим и электрическим сигналами была создана всего 600 наименований деталей, при этом было получено 136 типов и 863 модификации этих датчиков.

Обеспечение совместимости приборов и средств автоматизации ГСП.

Предусматриваются следующие виды совместимостей:

- информационная (энергетическая) - обеспечивает согласованность сигналов связи. Для всех изделий ГСП приняты унифицированные сигналы связи и единые интерфейсы, которые представляют собой совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие устройств в системе.

- конструктивная – обеспечивает согласованность конструктивных параметров и механическое сопряжение технических средств, а также выполнение эргономических норм и эстетических требований при совместном использовании.

Например, применением нормированных по форме и размерам монтажных плат, кассет, каркасов, панелей, шкафов, щитов и пультов, а также базовых конструкций оснований и узлов, из которых компонуются агрегаты. Этим достигается высокая взаимозаменяемость изделий ГСП. Унификация конструкций ГСП повышает технологичность изделий в производстве, упрощает их комплектацию, монтаж, наладку и эксплуатацию. Информационная и конструктивная совместимости устройств ГСП ускоряет проектирование и изготовление систем автоматического контроля, регулирования и управление в составе оборудования автоматизированного производства.

- эксплуатационная - обеспечивает работоспособность и надежность функционирования технических средств при совместном использовании в производственных условиях, а также удобство обслуживания, настройки и ремонта.

- метрологическая - совокупность выбранных метрологических характеристик и свойств средств измерений, обеспечивающих сопоставимость результатов измерений и возможность расчета погрешности результатов измерений при работе технических средств в составе систем.

Характеристика ветвей ГСП

В зависимости от вида используемой энергии, используемой для питания устройств и формирования сигналов, устройства ГСП подразделяют на четыре самостоятельные ветви:

- устройства, работающие без источников вспомогательной энергии.

Приборы и устройства, входящие в соответствующие ветви, питаются энергией одного вида, а вид и уровень выходных сигналов определяется соответствующими стандартами.

Унификация сигналов измерительной информации обеспечивает передачу информации и обмен, дистанционную связь между устройствами, передачу результатов измерений от средств получения информации к устройствам измерения и управления (рис.6).

Электрическая ветвьГСП подразделяется на аналоговую и дискретную ветви. Аналоговая часть электрической ветви ГСП - это ряд приборов и средств автоматизации, в которых в качестве внешней энергии используется электрическая энергия, а энергетическим носителем информации является электрический непрерывный сигнал. Стандартизированные диапазоны изменения сигналов постоянного тока 0-5, 0-20 и 4-20 мА. Пределы изменения сигналов постоянного тока определяются по напряжению и выбираются из ряда значений, лежащих в диапазоне 0-10 мВ, 0-100 мВ, 0-1 и 0-10 В. Сопротивления приборов и линий связи, установлены в пределах от 250 Ом до 2,5 кОм.

Все устройства для получения измерительной информации, используемые в электрической аналоговой ветви ГСП, либо сами преобразуют информацию в выходной унифицированный токовый сигнал, либо имеют в комплекте дополнительное устройство, преобразующее естественный выходной сигнал датчика в унифицированный токовый сигнал. В АСУ наиболее распространены электрические сигналы связи, достоинствами которых являются высокая скорость передачи сигнала, низкая стоимость и доступность источников энергии, простота прокладки линий связи. Достоинства электрических приборов общеизвестны. Это, в первую очередь, высокая чувствительность, точность, быстродействие, удобство передачи, хранения и обработки информации.

Из электрических сигналов наиболее распространены унифицированные сигналы постоянного тока и напряжения. Частотные сигналы используют в телемеханической аппаратуре и комплексе технических средств локальных информационно-управляющих систем.

Пневматическая ветвь ГСП-это ряд приборов т устройств (датчики, преобразователи, позиционеры, регулирующие устройства, исполнительные механизмы), в которых в качестве источника внешней энергии используется сжатый воздух, а энергетическим носителем является пневматический сигнал. Рабочий диапазон изменения входных и выходных пневматических сигналов приборов и устройств этой ветви стандартизирован и устанавливается в пределах 0,02-0,1 МПа. Номинальное давление питания для приборов и устройств пневматической системы 0.14 МПа±10%.

Пневматические приборы обеспечивают повышенную безопасность при применении в легко воспламеняемых и взрывоопасных средах, высокую надежность в тяжелых условиях работы и агрессивной атмосфере. Однако они уступают электронным приборам по быстродействию, возможности передачи сигнала на большое расстояние. Средства пневмоавтоматики являются основными средствами автоматизации в ряде отраслей, в частности в сахарной, винодельческой, спиртовой и др. Их широкое применение объясняется высокой надежностью пневматической аппаратуры, простотой обслуживания, сравнительной дешевизной и взрывобезопасностью.Пневматические сигналы применяют в основном в нефтяной, химической и нефтехимической промышленности, где необходимо обеспечить взрывобезопасность и не требуется высокое быстродействие.

Рис. 6. Классификация основных унифицированных информационных сигналов ГСП.

Гидравлическая ветвь ГСПвключает ряд приборов и устройств, в которых источником внешней энергии, а также энергетическим носителем информации являются гидравлические сигналы, создаваемые минеральными маслами (веретенное, турбинное, трансформаторное и др.) или водой. Давление рабочей жидкости, являющейся энергоносителем, лежит в пределах 0,16-6,4 МПа. Устройства этой ветви позволяют точные перемещения исполнительных механизмов при больших усилиях. По сравнению с другими ветвями ГСП гидравлическая ветвь получила меньшее развитие в области построения приборов и устройств для приема и выдачи информации в каналы связи, для преобразования, хранения и обработки информации. В пищевой промышленности она также незначительно распространена.Гидравлические сигналы в основном применяют в гидравлических следящих системах и устройствах управления гидравлическими исполнительными механизмами. Гидравлические приборы позволяют получать точные перемещения исполнительных механизмов и большие усилия.

Информационные сигналы могут быть представлены в естественном или унифицированном виде.

Вид носителя информации и диапазон изменения унифицированного сигнала не зависят от измеряемой величины и метода измерения. Обычно унифицированный сигнал получают из естественного с помощью встроенных или внешних нормирующих преобразователей. Основные виды унифицированных аналоговых сигналов ГСП приведены на рис.6.

Связь электрических, пневматических и гидравлических устройств осуществляется с помощью соответствующих преобразователей сигналов. Этим обеспечивается создание комбинированных средств ГСП.

При создании сложных систем, особенно на базе микропроцессорных устройств и вычислительных средств, обмен информацией между техническими средствами верхнего уровня осуществляется с помощью интерфейсов. Интерфейс - это совокупность программных и аппаратных средств, устанавливающих и реализующих взаимодействие устройств, входящих в систему, и предназначенных для сбора, переработки и использования информации.

Интерфейс состоит из программной и аппаратной частей. Программная (информационная) часть определяет протокол (порядок) обмена сигналами и информацией (алгоритмы и временные диаграммы). Аппаратная часть (интерфейсные карты, платы) позволяет осуществлять информационный обмен сигналами между функциональными модулями.

Измерительные устройства и системы составляют самую многочисленную группу изделий ГСП, составляющую более половины номенклатуры промышленных изделий ГСП. Они обеспечивают получение измерительной информации о физических величинах (параметрах), характеризующих технологические процессы, свойства и качество продукции.

По виду выходного сигнала

- аналоговые (потенциальные, токовые, частотные, фазовые),

- цифровые (амплитудно- , время- и числоимпульсные),

5. По характеру преобразования входной величины в выходную - параметрические, генераторные, компенсационные, частотные и фазовые.

Параметрические преобразователи — это преобразователи, в которых изменение входной неэлектрической величины преобразуется в изменение какого — либо электрического параметра выходной цепи (активного сопротивления, индуктивности, емкости). В них для получения сигнала требуется внешний источник энергии.

Генераторные преобразователи— это преобразователи, в которых входная величина преобразуется в ЭДС на выходе (датчики термоЭДС, пьезоэлектрические, фотоэлектрические, тахометрические и др.). В них формирование сигнала осуществляется за счет энергии самого сигнала.

Компенсационные преобразователи — это преобразователи, в которых входная величина (часто после предварительного преобразования) компенсируется другой величиной, имеющей ту же физическую природу. Для непрерывной компенсации осуществляется отрицательная обратная связь.

Частотные и фазовые преобразователи — это преобразователи, в которых различные физические величины на входе (перемещение, скорость, расход) изменяют частоту переменного тока, частоту следования импульсов или фазу.

Преобразователи в ГСП можно также классифицировать по конструктивному исполнению, по величине погрешности и по другим признакам.

Государственная система промышленных приборов

И средств автоматизации

ГСП – совокупность приборов и устройств, предназначенных для использования в АСУ ТП, АСУП, САР.

Министерство образования и науки российской федерации
Чайковский филиал
федерального государственного бюджетного
образовательного учреждения высшего профессионального образования
"Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
(ЧФ ПНИПУ)
Кафедра гуманитарных и естественнонаучных дисциплин

Содержание
1.1 Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП).
1.2. Общие принципы построения ГСП
1.3 Конструктивная совместимость
2.1 Классификация приборов и устройств ГСП
2.2 Типовые конструкции и унифицированные сигналы ГСП
2.3 Функциональные группы ГСП

1.1 Государственнаясистема промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП).

Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) создана с целью обеспечить техническими средствами системы контроля, регулирования и управления технологическими процессами различные отрасли народного хозяйства . В 1950-е годы в различных организациях и на предприятиях разрабатывалось множество различныхприборов для измерения и контроля со сходными техническими характеристиками, однако при этом не учитывалась возможность совместной работы приборов различных производителей, что приводило к увеличению стоимости разработок сложных систем на базе выпускаемых технических средств, тормозило широкое внедрение средств автоматизации. Поэтому в 1960 г. было принято решение о создании ГСП, а с 1961 г. началисьработы по ее реализации. В настоящее время согласно ГОСТ 12997—76 ГСП представляет собой эксплуатационно, информационно, энергетически, метрологически и конструктивно организованную совокупность изделий, предназначенных для использования в качестве средств автоматических и автоматизированных систем контроля, измерения, регулирования технологических процессов, а также информационно-измерительныхсистем. ГСП стала технической базой создания АСУ ТП и АСУП в промышленности. Ее развитие и применение способствовало формализации процесса проектирования АСУ ТП, переходу к машинному проектированию. В основу создания и совершенствования ГСП положены следующие системотехнические принципы: типизация и минимизация многообразия функций автоматического контроля, регулирования и управления; минимизацияноменклатуры технических средств; блочно-модульное построение приборов и устройств; агрегатное построение систем управления на базе унифицированных приборов и устройств; совместимость приборов и устройств.

1.2 Общие принципы построения ГСП

Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации основана на стандартных внутренних и внешних связях, рациональной структуре и конструктивных формах вмодульно-блочном построении ее функциональных устройств и предусматривает их агрегатирование в комплексах измерительной, вычислительной, аналитической и других видов техники для построения систем информации, контроля, регулирования и управления.
Средства 1-го уровня представляют собой локальные АСР, включающие в себя датчики, исполнительные устройства, нормирующие преобразователи, формирующиеунифицированный сигнал связи; приборы, обеспечивающие представление измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, и устройства алфавитно-цифровой информации, вводимой оператором вручную. К устройствам получения и первичного преобразования информации относятся, кнопки, табуляторы и клавишные вычислительные машины с ручным и полуавтоматическим управлением для нанесенияинформации на перфокарту, перфоленту, магнитные ленты, барабаны или диски, а также выводные устройства, формирующие сигналы для передачи на расстояние. Передача информации осуществляется либо непосредственно через каналы связи (при небольших дистанциях или специально выделенных каналах связи), либо через устройства телемеханики (на большие расстояния). Передача.

Государственная система приборов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Государственная система приборов

ГСП, Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации, — совокупность устройств получения, передачи, хранения, обработки и представления информации о состоянии и ходе различных процессов и выработки управляющих воздействий на них. ГСП состоит из унифицированных элементов, модулей и блоков, допускающих информационное, энергетическое и конструктивное сопряжение в агрегатных комплексах и автоматизированных системах управления. В ГСП входят электрические, пневматические и гидравлические приборы и устройства в обыкновенном, виброустойчивом, герметичном, пылеи влагозащищённом исполнении.

К устройствам получения и первичного преобразования информации относятся датчики, кнопки, табуляторы и клавишные вычислительные машины с ручным и полуавтоматическим управлением для нанесения информации на перфокарту, перфоленту, магнитные ленты, барабаны или диски, а также выводные устройства, формирующие сигналы для передачи на расстояние. Передача информации осуществляется либо непосредственно через каналы связи (при небольших дистанциях или специально выделенных каналах связи), либо через устройства телемеханики (на большие расстояния). Передача сигналов от многих источников в одно место достигается при помощи устройств централизованного контроля.

К средствам представления информации относятся показывающие стрелочные, цифровые, символьные и др. индикаторы, самопишущие приборы, печатающие устройствами графопостроители. Для лучшего восприятия широко применяется метод визуального контроля с помощью устройств отображения информации, промышленного телевидения, мнемонических схем. При большом количестве информации, необходимости её предварительного логического и математического анализа или синтеза, в связи с решением сложных экономических, технологических и иных задач, а также при управлении современными технологическими и энергетическими комплексами применяют средства вычислительной техники.

Выработка управляющих воздействий достигается регулирующими устройствами (регуляторами). Регулятор, получая сигналы непосредственно от датчика или через устройство централизованного контроля, вырабатывает в соответствии с заданной программой и законом регулирования энергетические импульсы, приводящие в действие исполнительный механизм, который через регулирующие органы (коммутирующую аппаратуру, управляемые вентили, клапаны, заслонки, задвижки) изменяет потоки энергии или вещества и этим воздействует на объект регулирования.

Устройства ГСП взаимодействуют посредством нормированных электрических, пневматических, гидравлических, механических, акустических и оптических сигналов. По виду сигналов устройства ГСП делятся на аналоговые и дискретные. Устройства ГСП имеют нормированные источники питания. Конструктивное сопряжение устройств ГСП обеспечивается унифицированной структурой модулей и блоков, применением нормированных по форме и размерам монтажных плат, кассет, каркасов, панелей, шкафов, щитов и пультов, а также базовых конструкций оснований и узлов, из которых компонуются агрегаты. Этим достигается высокая взаимозаменяемость изделий ГСП.

Унификация конструкций ГСП повышает технологичность изделий в производстве, упрощает их комплектацию, монтаж, наладку и эксплуатацию. Информационная, энергетическая и конструктивная сопрягаемость устройств ГСП ускоряет проектирование и изготовление систем автоматического контроля, регулирования и управление в составе оборудования автоматизированного производства.

В основу построения ГСП положены следующие принципы: выделение устройства по функциональным признакам, минимизация номенклатуры изделий, блочно-модульное построение технических средств, агрегатное построение систем управления, совместимость приборов и устройств.

По функциональному признаку все изделия ГСП делятся на четыре группы: устройства получения информации о состоянии процесса; устройства приема, преобразования и передачи информации по каналам связи; устройства преобразования, хранения, обработки информации и формирование команд управления; устройства использования командной информации для воздействия на объект управления ["https://referat.bookap.info", 28].

СИ входят в число устройств первой и второй групп и представляют собой первичные, промежуточные, масштабирующие (нормирующие) измерительные преобразователи, измерительные приборы и системы.

В зависимости от рода используемой энергии СИ и вспомогательные устройства ГСП подразделяют на четыре самостоятельные ветви: электрическую, пневматическую, гидравлическую и не использующей вспомогательной энергии. Все средства измерений и устройства электрической, пневматической и гидравлической ветви имеют унифицированные входные и выходные сигналы, перечень которых приведен в таблице:

Связь электрических, пневматических и гидравлических устройств осуществляется с помощью соответствующих преобразователей сигналов. Этим обеспечивается создание комбинированных средств ГСП. Средства ГСП строятся из блоков и модулей.

Блочно-модульный принцип построения средств ГСП обеспечивает возможность создания различных функционально сложных устройств из ограниченного числа более простых унифицированных блоков и модулей путем их наращивания и стыковки. Это позволяет создавать новые СИ и автоматизации из уже существующего набора узлов и блоков, что дает существенный экономический эффект.

ИУ и системы составляют самую многочисленную группу изделий ГСП, составляющую более половины номенклатуры промышленных изделий ГСП. Они обеспечивают получение измерительной информации о физических величинах (параметрах), характеризующих технологические процессы, свойства и качество продукции.

Техническая основа ГСП. Для преобразования естественного выходного сигнала в унифицированный в ГСП используются нормирующие преобразователи. В ГСП, несмотря на значительное разнообразие измеряемых величин и используемых для этого принципов измерений, применяются четыре структурные схемы измерительных устройств, а именно: схема прямого однократного преобразования, схема управляющего преобразования (часто называется компенсационной), схема последовательного прямого преобразования, схема прямого дифференциального преобразования.

Нормирование метрологических характеристик СИ ГСП осуществляется по группам, выделенным в зависимости от функционального назначения. прибор автоматизация устройство информация Средства ГСП, служащие для технологических измерений, в основном являются аналоговыми и имеют малую случайную составляющую погрешности. Поэтому из метрологические характеристики формируются комплексами, включающими обычно: номинальную функцию преобразования, предел допускаемой основной погрешности, предел допускаемой вариации, динамическую характеристику, номинальное значение входного импеданса, номинальное значение выходного импеданса (для измерительных преобразователей), предел допускаемой дополнительной погрешности (для некоторых измерительных приборов).

В ГСП предусмотрено несколько видов конструктивного исполнения СИ: нормальное (обычное), пыле-, брызг ои взрывозащитное.

1.1 Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП).
Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) создана с целью обеспечить техническими средствами системы контроля, регулирования и управления технологическими процессами различные отрасли народного хозяйства . В 1950-е годы в различных организациях и на предприятиях разрабатывалось множество различных приборов для измерения и контроля со сходными техническими характеристиками, однако при этом не учитывалась возможность совместной работы приборов различных производителей, что приводило к увеличению стоимости разработок сложных систем на базе выпускаемых технических средств, тормозило широкое внедрение средств автоматизации. Поэтому в 1960 г. было принято решение о создании ГСП, а с 1961 г. начались работы по ее реализации. В настоящее время согласно ГОСТ 12997—76 ГСП представляет собой эксплуатационно, информационно, энергетически, метрологически и конструктивно организованную совокупность изделий, предназначенных для использования в качестве средств автоматических и автоматизированных систем контроля, измерения, регулирования технологических процессов, а также информационно-измерительных систем. ГСП стала технической базой создания АСУ ТП и АСУП в промышленности. Ее развитие и применение способствовалоформализации процесса проектирования АСУ ТП, переходу к машинному проектированию. В основу создания и совершенствования ГСП положены следующие системотехнические принципы: типизация и минимизация многообразия функций автоматического контроля, регулирования и управления; минимизация номенклатуры технических средств; блочно-модульное построение приборов и устройств; агрегатное построение систем управления на базе унифицированных приборов и устройств; совместимость приборов и устройств
1.2 Общие принципы построения ГСП

Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации основана на стандартных внутренних и внешних связях, рациональной структуре и конструктивных формах в модульно-блочном построении ее функциональных устройств и предусматривает их агрегатирование в комплексах измерительной, вычислительной, аналитической и других видов техники для построения систем информации, контроля, регулирования и управления.
Средства 1-го уровня представляют собой локальные АСР, включающие в себя датчики, исполнительные устройства, нормирующие преобразователи, формирующие унифицированный сигнал связи; приборы, обеспечивающие представление измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, и устройства алфавитно-цифровой информации, вводимой оператором вручную. К устройствам получения и первичного преобразования информации относятся, кнопки, табуляторы и клавишные вычислительные машины с ручным и полуавтоматическим управлением для нанесения информации на перфокарту, перфоленту, магнитные ленты, барабаны или диски, а также выводные устройства, формирующие сигналы для передачи на расстояние. Передача информации осуществляется либо непосредственно через каналы связи (при небольших дистанциях или специально выделенных каналах связи), либо через устройства телемеханики (на большие расстояния). Передача сигналов от многих источников в одно место достигается при помощи устройств централизованного контроля.

Средства 2-го и 3-го уровней выполняют функции программного управления, стабилизации режимов работы технологического объекта управления (ТОУ) и вывода на режим, включая ручное управление и программно-логическое. К средствам представления

информации относятся показывающие стрелочные, цифровые, символьные и др. индикаторы, самопишущие приборы, печатающие устройствами графопостроители.

Для лучшего восприятия широко применяется метод визуального контроля с помощью устройств отображения информации, промышленного телевидения, мнемонических схем. При большом количестве информации, необходимости её предварительного логического и математического анализа или синтеза, в связи с решением сложных экономических, технологических и иных задач, а также при управлении современными технологическими и энергетическими комплексами применяют средства вычислительной техники.
Выработка управляющих воздействий достигается регулирующими устройствами (регуляторами). Регулятор, получая сигналы непосредственно от датчика или через устройство централизованного контроля, вырабатывает в соответствии с заданной программой и законом регулирования энергетические импульсы, приводящие в действие исполнительный механизм, который через регулирующие органы (коммутирующую аппаратуру, управляемые вентили, клапаны, заслонки, задвижки) изменяет потоки энергии или вещества и этим воздействует на объект регулирования
Задачи исследования ТОУ и оптимизации процесса управления решаются средствами 4-го уровня. С помощью этих же средств выполняются и функции представления информации и сервисные функции.
Исследования и оценка задач автоматизации в различных отраслях промышленности показывают, что в настоящее время только в группе датчиков имеется потенциальный спрос на приборы для измерения более 2000 физических величин. Такое положение, с учетом известных методов измерений, диапазонов значений измеряемых величин и условий эксплуатации, может привести к необходимости изготовления нескольких десятков тысяч модификаций датчиков. Следовательно, одна из главнейших задач, решаемых комплексами ГСП, состоит в создании ограниченной номенклатуры унифицированных устройств, способных максимально удовлетворять потребности различных отраслей промышленности.
Сокращение номенклатуры средств автоматизации достигается объединением их в отдельные функциональные группы путем сведенияфункций этих устройств к ограниченному числу типовых функций.
Оптимизация состава каждой группы обеспечивается разработкой параметрических рядов изделий. В основу ряда заложены более узкая специализация выполняемых функций (типизация инструментальных методик измерения или метода преобразования информации), ограничения по видам и параметрам сигналов, несущих информацию о контролируемой величине или команде управления, ограничения по техническим параметрам изделий, пределам измерений, классам точности, параметрам питания и т.д. и, наконец, унификация конструктивного исполнения изделий. Существенное сокращение числа функциональных различных устройств достигается обеспечением их совместимости в автоматизированных системах управления. Концепция совместимости, включающая в себя требования информационного, энергетического, конструктивного, метрологического, эксплуатационного сопряжений между изделиями ГСП, основана на последовательной унификации и стандартизации свойств и характеристик изделий.
Применительно к информационным связям термин "унификация" означает введение ограничений, налагаемых на сигналы, несущие сведения о контролируемой величине или команде. Унифицируются виды носителей нормированной информации (электрические сигналы, коды и согласование входов и выходов; вещественные, с механическим носителем на перфокартах, перфолентах, бланках для записи и печати, с магнитными носителями). Определяется также способ представления информации в изделиях ГСП: аналоговый и дискретный.

1.3 Конструктивная совместимость
Конструктивная совместимость изделий предусматривает, прежде всего, унификацию присоединительных размеров отдельных деталей и модулей, введение типовых узлов, создание единой элементной базы, разработку общих принципов конструирования приборов.

2.2 Типовые конструкции и унифицированные сигналы ГСП
Одним из важнейших принципов, лежащих в основе построения ГСП, является требование конструктивного сопряжения устройств в системах контроля, регулирования и управления технологическими процессами. Высокая степень унификации достигнута в ряде групп изделий ГСП: в приборах для измерения температуры, датчиках теплоэнергетических параметров с силовой компенсацией, вторичных регистрирующих приборов серий КС, в исполнительных устройствах пневматической унифицированной системы СНУ и т.д.
В настоящее время разработан комплекс унифицированных типовых конструкций (УТК), обеспечивающий нормализацию габаритных и присоединительных размеров и введение типовых конструкций для изделий "центральной части" ГСП и некоторых периферийных устройств [1]. С учетом особенностей приборов различного функционального назначения УТК подразделяются на две части: общепромышленную и приборную.
Общепромышленная часть УТК служит для компоновки аппаратуры промышленной автоматики, технологических устройств, периферийных (для связи с объектом) средств управляющей вычислительной техники и других изделий ГСП, используемых в автоматизированных системах управления.
Приборная часть УТК предназначается для электроизмерительных и аналитических приборов, управляющей и вычислительной техники, испытательных установок и прочей аппаратуры.
При разработке обеих частей комплекса проектировщики руководствуются следующими принципами:
максимальный учет основных положений ГСП: унификация, агрегатирование, совместимость;
в номенклатуру УТК включается минимальное количество изделий (их типоразмеров и исполнений), необходимых для решения всех задач, соответствующих назначению комплекса;
учитываются функциональное назначение каждого изделия, условия его эксплуатации и хранения,
взаимосвязь с устройствами других функциональных групп в автоматизированных системах управления;
предусматривается совместимость УТК с уже существующими изделиями.
Кроме того, учитывается необходимость большой динамичности разрабатываемого комплекса, обеспечивающей постоянное распространение области использования УТК на новые группы приборов.
Одновременно соблюдается требование относительной устойчивости УТК, чтобы внедрение новых изделий не вызывало принципиальных изменений в других частях комплекса и, главное, не нарушало конструктивной совместимости изделий.
Структура описываемого комплекса УТК установлена ГОСТ 20504.81. Условно типовые конструкции разделяют на категории нулевого, первого, второго и третьего порядков. Отношения, установленные между различными категориями (рис. 1.2), отражают современные принципы агрегатирования.
Так, составные части изделий, выполненные на базе типовых конструкций низшего порядка, могут последовательно устанавливаться в любую из типовых конструкций более высокого порядка, образуя в конечном итоге конструктивно законченные приборы и устройства. Такая взаимозаменяемость обеспечивается согласованием размеров конструкций разного порядка.
Изделия УТК нулевого и первого порядков предназначены для построения унифицированных элементов (субблоков). Из элементов первого и второго порядков собираются функциональные блоки, из которых в свою очередь комплектуются изделия третьего порядка.

При монтаже изделий УТК обычно используются два способа компоновки: поступательное перемещение составных частей в одном, двух или трех взаимно перпендикулярных направлениях; поворот плоских или объемных составных частей вокруг одной или нескольких параллельных осей.
В настоящее время в качестве основной номенклатуры УТК принята типовая конструкция монтажных вдвижных плат, блочных и комплектных вставных каркасов, контейнеров, кожухов, шкафов, стационарных стоек, столов, секций щитов и пультов, а также частичные, блочные и комплектные каркасы (вставные и приборные), стационарные настольные и передвижные стойки.
Экономическая эффективность от внедрения УТК связана с уменьшением объема работ и сроков создания новых приборов, с увеличением серийности производства, сокращением сроков изготовления и снижения стоимости аппаратуры путем централизованного производства УТК. Сквозная унификация деталей и сборочных единиц во всем комплексе обеспечивает возможность модернизации АСУ ТП во время эксплуатации путем замены блоков, приборов и устройств на однотипные [3].
Унифицированный сигнал (УС) ГСП - это сигнал дистанционной передачи информации с унифицированными параметрами, обеспечивающий информационное сопряжение между блоками, приборами и установками ГСП. Унификация не распространяется на сигналы внутри отдельных устройств.
Под унифицированным параметром УС ГСП понимается тот его параметр, который является носителем информации, а именно: значение постоянного или переменного тока или напряжения, или частоты, код, давление воздуха пневматического сигнала.
В зависимости от вида унифицированных параметров в ГСП применяют унифицированные сигналы четырех групп:

1) тока и напряжения электрические непрерывные;

2) частотные электрические непрерывные;

3) электрические кодированные;

4)пневматические.
Каждая группа УС ГСП определяется соответствующим государственным стандартом.
2.3 Функциональные группы ГСП
По функциональным признакам средства ГСП можно разделить на ряд групп в соответствии с их назначением в автоматизированных системах. Это разделение позволяет уменьшить номенклатуру и упростить выбор средств ГСП. На рис. 1.7 представлена в общем виде функциональная схема средств ГСП, отражающая весь процесс получения, переработки информации и воздействия на объект управления.

Рис. 1.7. Функциональная схема средств ГСП

Группа 1 представляет устройства получения нормированной информации о состоянии технологического процесса (датчики) и включает в себя первичные измерительные преобразователи; вторичные нормирующие преобразователи.
В группу 2 входят средства преобразования и передачи информации, имеющие:
-преобразователи (шифраторы) информации, обеспечивающие высокую помехоустойчивость при передаче сигналов на большие расстояния;
-каналы связи;
-преобразователи (дешифраторы) информации.
Группа З содержит средства преобразования, хранения информации и выработки команд управления, т. е. является наиболее сложной по выполняемым функциям и включает в себя:
-анализаторы и распределители сигналов;
-вторичные показывающие и регистрирующие приборы;
-статические и динамические преобразователи;
-регуляторы;
-устройства памяти;
-устройства вспомогательной информации (задатчики и т.д.);
-агрегатированные комплексы средств централизованного контроля и регулирования;
-управляющие вычислитёльные машины.
Данную группу называют еще центральной частью ГСП. В зависимости от уровня и объема, решаемых ими в АСУТП задач, устройства

центральной части можно подразделить на:
-средства местных (локальных) систем контроля и регулирования;
-унифицированные системы и агрегатированные комплексы для централизованного контроля и регулирования;
-средства вычислительной техники для автоматизации управления производством.
К группе 4 относятся средства преобразования и передачи команд управления, включающие в себя, как и группа 2:
-преобразователи (шифраторы) команд управления;
-каналы связи;
-преобразователи (дешифраторы) команд управления.
Группа 5 содержит средства воздействия на технологический процесс:
-усилители мощности сигналов управления;
-исполнительные механизмы (электродвигатели с редуктором, пневмо- и гидропоршни и т. п.);
-регулирующие органы (краны, задвижки, шибера и т. п.).
К группе 6 относятся нормированные источники, энергии (питания) и специальные преобразователи одного вида энергии в другой для связи между ветвями ГСП.
Устройства и средства групп 1 и 5 выполняют более простые функции, чем средства группы 3, но они непосредственно взаимодействуют с управляемым объектом, поэтому более специфичны и менее поддаются унификации и стандартизации. Особенно это относится к первичным измерительным преобразователям и регулирующим органам.
Унифицированные типовые конструкции ГСП предусматривают конструктивное сопряжение устройств автоматики на основе единых присоединительных и основных размеров, единой элементной базы, типовых конструктивов и унификации методов конструирования.

Список используемой литературы
1. Учебник: Технические средства автоматизации/Старостин, А. А., Лаптев А. В- Екатеринбург: Издательство Уральского Университета, 2015.-168с

2. Учебник: Автоматизации производства / В.Н Пантелеев, В. М. Прошин- М.: Академия,2011-206с.

3. Справочник: Промышленные средства и приборы автоматизации

4. Большая советская энциклопедия

5. Электрические измерения электрических и неэлектрических величин/ Под ред. Е. С. Полищука. — Киев: Вища школа, 1984.— 359 с

Читайте также: