Преимущества использования интеллектуальных датчиков

Современные датчики, являющиеся важнейшими частями микропроцессорных систем управления технологическими объектами и производством в целом, из одно функциональных средств определения текущих значений измеряемых величин постепенно превращаются в многофункциональные средства автоматизации, которые решают еще целый ряд задач по диагностике, преобразованию измерительной информации, выполнению простых алгоритмов управления и т. д.. Такая многофункциональность стала возможна после оснащения датчиков встроенным микропроцессором. Быстрое развитие микропроцессорной техники, рост мощности микропроцессоров при одновременном их резком удешевлении делают экономически выгодным включение их в датчики любых типов.

В последние годы за датчиками, в которые встроен микропроцессор, закрепилось название «интеллектуальные датчики». Как в обиходной речи, так и в литературе под этим термином понимают разные по возможностям классы приборов. Интеллектуальным датчиком обозначается как датчик, в котором микропроцессор используется только для простейших, фиксированных в нем вычислительных преобразований значений измеряемой величины; так и прибор, являющийся многофункциональным программируемым измерительным средством, имеющим интерфейсы к типовым полевым сетям.

Рассматриваются только современные интеллектуальные датчики,которые выполняют, кроме процесса измерения, преобразования измеряемых сигналов в типовые аналоговые и цифровые значения, самодиагностику своей работы, дистанционную настройку диапазона измерения, первичную обработку измерительной информации, иногда еще ряд достаточно простых, типовых алгоритмов контроля и управления. Они имеют интерфейсы к стандартным/типовым полевым цифровым сетям, что делает их совместимыми с практически любыми современными средствами автоматизации, и позволяет информационно общаться с этими средствами и получать питание от блоков питания этих средств. По сути, указанный здесь класс измерительных средств, именуемый в обзоре как «современные интеллектуальные датчики», объединяет в себе функции датчика и ряд функций контроллера и изменяет всю структуру нижнего уровня систем автоматизации производства.

Кратко сопоставим современные интеллектуальные датчики с обычными, традиционными датчиками.

1.Технические особенности использования современных интеллектуальных датчиков:

1.1.Резкое уменьшение искажений измерительной информации на пути от датчика к контроллеру, т. к. вместо низковольтного аналогового сигнала по кабелю, соединяющему датчики с контроллером, идут цифровые сигналы, на которые электрические и магнитные промышленные помехи оказывают несравнимо меньшее влияние.

1.2.Увеличение надежности измерения за счет самодиагностики датчиков, т. к. каждый датчик сам оперативно сообщает оператору факт и тип возникающего нарушения, тем самым исключая использование для управления некачественных и/или недостоверных измерений.

1.3.Возможность использования принципов измерения, требующих достаточно сложной вычислительной обработки выходных сигналов сенсора, но имеющих ряд преимуществ перед традиционно используемыми принципами измерения по точности, стабильности показаний, простоте установки и обслуживания датчика в процессе его эксплуатации.

1.4. Возможность построения мультисенсорных датчиков, в которых преобразователь получает и перерабатывает сигналы ряда однотипных или разнотипных чувствительных элементов.

1.5. Возможность проведения всей необходимой первичной переработки измерительной информации в датчике и выдачи им искомого текущего значения измеряемой величины в заданных единицах измерения.

1.6. Возможность передачи в систему автоматизации не только текущего значения измеряемой величины, но и добавочных сигналов о выходе его за пределы заданных норм, а также возможность передачи по сети не каждого текущего измеряемого значения, а только изменившегося по сравнению с предыдущим значения, или вышедшего за пределы заданных норм значения, или значения, требующего управляющего воздействия.

1.7.Наличие в датчике базы данных для хранения значений измеряемой величины за заданный длительный интервал времени.

1.8.Возможность дистанционно с пульта оператора в оперативном режиме выбирать диапазон измерения датчика.

1.9.Возможность, путем программирования работы датчика на достаточно простом технологическом языке, реализовывать в нем простые алгоритмы регулирования, программного управления, блокировок механизмов.

1.10.Возможность строить достаточно простые цепи регулирования, программного управления, блокировок на самом нижнем уровне управления из трех компонентов: интеллектуальных датчиков, полевой сети и интеллектуальных исполнительных механизмов, не загружая этими вычислительными операциями контроллеры, что позволяет использовать мощность контроллеров для реализации в них достаточно сложных и совершенных алгоритмов управления.

2.Экономические аспекты использования современных интеллектуальных датчиков:

2.1.Следует отметить, что стоимость современных интеллектуальных датчиков превышает стоимость обычных датчиков, поэтому первоначальные затраты Заказчиков возрастают.

2.2.Уменьшается стоимость их установки и обслуживания за время эксплуатации (см. выше пункт 1.3), а увеличение стабильности их работы приводит к экономии за счет более редких поверочных испытаний.

2.3.Снижаются потери на производстве, вызванные использованием для управления неточных и неверных показаний датчиков (см. выше пункт 1.2).

2.4.Экономия возникает в стоимости кабельных линий, соединяющих измерительные средства с контроллерами, т. к. к одной шине можно подсоединить от 8-ми до порядка 100 датчиков.

2.5.Есть экономия в стоимости контроллеров, т. к. не требуется включать в них блоки ввода.

2.6.При применении на взрывоопасных производствах полевых сетей Profibus PA или Foundation Fieldbus H1 возникает экономия из-за уменьшения (или исключения) барьеров искробезопасности.