Контроль и регулирование параметров технологического процесса

Измерительные преобразователи ГСП

ГСП - Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации.

Создана в нашей стране в целях экономически и технически рационального решения проблемы обеспечения техническими средствами систем контроля, регулирования и управления технологическими процессами различных отраслей народного хозяйства.

По функциональному признаку все изделия ГСП разделены на следующие группы:

- получения информации о состоянии объекта управления;

- приема, преобразования и передачи информации по каналам связи;

- преобразования, хранения и обработки информации, формирования команд управления, связи с оперативным персоналом;

- использования командной информации для воздействия на управляемый объект.

В первую группу устройств входят измерительные и нормирующие преобразователи, другие устройства, используемые для контроля состояния объекта или его управляемых переменных.

Ко второй группе относят устройства для передачи информации на расстояние (например, устройства телемеханики).

Третья группа представляет собой устройства, предназначенные для формирования управляющих сигналов (т. е. командной информации): функциональные преобразователи, логические устройства, реле, программные устройства, регулирующие приборы, вычислительные устройства и комплексы, задающие элементы и др.

В четвертую группу входят исполнительные элементы и их компоненты: электрические, пневматические и гидравлические исполнительные механизмы, усилители мощности к ним, а также устройства представления информации.

Измерительные преобразователи

Измерительными преобразователями (ИП) называются устройства, предназначенные для преобразования разного рода неэлектрических величин в электрические сигналы. Сигнал однозначно связан с контролируемой физической величиной или параметром того или иного технологического процесса.

В ГСП все контролируемые величины разбиты на пять групп

- теплоэнергетические,

- механические,

- электроэнергетические величины,

- химический состав и

- физические свойства.

1. Теплоэнергетические величины

- температура,

- давление,

- перепад давлений,

- уровень,

- расход.

2. Электроэнергетические величины

- постоянные и переменные ток и напряжение,

- мощность (активная и реактивная),

- коэффициент мощности,

- частота и сопротивление изоляции.

3. Механические величины

- линейные и угловые перемещения,

- угловая скорость,

- деформация усилия,

- вращающие моменты,

- количecтвo изделий,

- твердость материалов,

- вибрация,

- шум,

- масса.

4. Химический состав

- концентрация,

- состав,

- химические свойства.

5. Величины, характеризующие физические свойства

- влажность,

- электропроводность,

- плотность,

- вязкость,

- освещенность и др.

Устройства, в которых однократно (первично) преобразуется измеряемая физическая величина, принято называть первичными ИП.

ИП могут соединяться, образуя следующие структурные схемы:

- однократного прямого преобразования;

- последовательного прямого преобразования;

- дифференциальную;

- с обратной связью (компенсационную).

Простейшие ИП состоят из одного преобразователя.

В случае последовательного соединения нескольких первичных преобразователей выходная величина предыдущего преобразователя является входной величиной последующего. Последовательное соединение ИП применяют в том случае, когда однократное преобразование не дает удобного для использования выходного сигнала.

При дифференциальной схеме устраняется влияние на результат преобразования искажающих внешних факторов благодаря сопоставлению (сравнению) преобразованной и некоторой эталонной величин, одинаково подверженных действию этих факторов.

Схема ИП с обратной связью характеризуется высокой точностью, универсальностью и малой зависимостью коэффициента преобразования от вне­шних возмущений.

ИП бывают с выходными естественным и унифицированным сигналами.

Естественный выходной сигнал формируется первичными ИП естественным путем и представляет собой

- угол поворота,

- перемещение,

- усилие,

- напряжение (постоянное и переменное),

- сопротивление (активное и комплексное),

- электрическую емкость,

- частоту и др.

ИП с естественным выходным сигналом (термопары, терморезисторы, тензодатчики и др.) широко применяют при автоматизации простых объектов.

Унифицированный сигнал — это сигнал определенной физической природы, изменяющийся в определенных фиксированных пределах независимо от вида измеряемой величины, метода и диапазона ее измерения.

Среди унифицированных сигналов наибольшее распространение получили электрические сигналы постоянного и переменного тока, напряжения и частоты, а также пневматические сигналы.

Преобразователи, служащие для изменения масштаба сигнала, называют масштабными ИП.

Для получения унифицированных аналоговых сигналов применяют ИП, называемые нормирующими.

Специфика контролируемой величины существенно влияет на метод преобразования, используемый в первичном ИП.

Типы преобразователей, применяемых в ГСП, подразделяют на шесть групп: механические, электромеханические, тепловые, электрохимические, оптические и электронно-ионизационные.

Преобразователи, предназначенные для передачи сигнала измерительной информации на расстояние, называют передающими. Их используют в системах телемеханики.

Основные параметры ИП

Градуировочная характеристика ИП это зависимость между входной и выходной величинами.

у = f(х)

Коэффициентом преобразования называется отношение сигнала на выходе измерительного преобразователя Δу, к изменению сигнала на входе Δх.

к =

Примеры измерительных преобразователей

4