Регулирования и управления

На ранних этапах создания средств автоматики (еще в СССР) 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 Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП), а с 1961 г. начались работы по ее реализации.

ГСП предназначена для создания автоматических и автоматизированных систем контроля, регулирования и управления для различных отраслей народного хозяйства. Основной целью ее создания является унификация систем контроля, регулирования и их элементов, пригодных для различных технологических процессов. Приборы и устройства, отвечающие требованиям ГСП, могут использоваться совместно друг с другом независимо от природы источников их питания и сигналов, места и ведомственной принадлежности организации-разработчика и завода-изготовителя.

Функционально ГСП включает четыре основные группы приборов и устройств: получение информации о состоянии процесса или объекта; прием, преобразование и передача информации по каналам связи; преобразование, хранение и обработка информации, формирование команд управления; использование командной информации.

В первую группу входят датчики, нормирующие преобразователи, устройства формирования алфавитно-цифровой информации.

Вторая группа устройств содержит 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.

Третью группу составляют анализаторы сигналов, функциональные и операционные преобразователи, логические устройства и устройства памяти, задатчики команд и управляющих сигналов, регуляторы, управляющие вычислительные устройства и комплексы.

В четвертую группу входят исполнительные устройства и механизмы (использующие командную информацию для воздействия на ТП как объект управления), усилители мощности, вспомогательные устройства к ним, а также устройства представления информации.

В основе построения технических средств автоматизации лежат принципы агрегатирования и унификации, предусматривающие выполнение различных устройств по единым информационным, конструктивным и эксплуатационным требованиям. Реализация этих принципов обеспечивает разработку и организацию серийного производства агрегатных комплексов средств автоматизации. Конкретные технические решения на основе принципов агрегатизации и унификации зависят от уровня развития средств автоматизации. Эволюция средств, в частности элементной базы, влечет за собой изменение этих решений.

Заложенные в ГСП общие для всех изделий понятия совместимости можно сформулировать следующим образом.

Информационная совместимость - совокупность стандартизированных характеристик, обеспечивающих согласованность сигналов связи по видам и номенклатуре, их информативным параметрам, уровням, пространственно-временным и логическим соотношениям и типу логики. 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 совместимость - совокупность свойств, обеспечивающих согласованность конструктивных параметров и механическое сопряжение технических средств, а также выполнение эргономических норм и эстетических требований при совместном использовании.

Эксплуатационная совместимость - совокупность свойств, обеспечивающих работоспособность и надежность функционирования технических средств при совместном использовании в производственных условиях, а также удобство обслуживания, настройки и ремонта.

Метрологическая совместимость - 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.

По роду используемой энергии носителя информационных сигналов устройства ГСП делятся на: электрические, пневматические, гидравлические, а также устройства, работающие без использования вспомогательной энергии - приборы и регуляторы прямого действия.

Электрические приборы и устройства имеют целый ряд преимуществ. Это, в первую очередь, высокая чувствительность, точность, быстродействие, удобство передачи, хранения и обработки информации. Пневматические приборы, в свою очередь, 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. Гидравлические приборы позволяют получать точные перемещения исполнительных механизмов и большие усилия.

Для того чтобы обеспечить совместную работу устройств различных групп, применяют соответствующие преобразователи сигналов. В автоматических системах управления наиболее эффективно комбинированное применение устройств различных групп.