Структура и состав устройств связи котельной.

В автоматизированных системах управления техно­логическими процессами управляющие вычислительные комплексы имеют развитую систему устройств связи с объектом (УСО), с помощью которых принимаются ин­формация о состоянии объекта управления, данные от оператора-технолога, а также выводятся рекомендации оператору-технологу, расчетные значения на системы отображения информации и управляющие сигналы на исполнительные механизмы.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт разработки АСУ ТП, создание системы устройств для обеспечения связи УВК с измерительными преобразова­телями и исполнительными устройствами, а также с опе­ратором, ведущим процесс, является весьма сложной за­дачей. Комплекс таких устройств в зависимости от сте­пени сложности системы управления может значительно превышать по объему и стоимости остальное оборудова­ние УВК.

В системах связи УВК с объектами управления для передачи информации используются, как правило, элек­трические сигналы, что обусловлено широким набором соответствующих датчиков, удобством передачи сигналов по линиям связи, а также удобством их применения исполнительных устройствах. Формой электрического сигнала большинства датчиков является ток или напряжение. В ряде случаев используется изменение сопротивления, емкости или индуктивности. Чаще всего выхо­дом измерительных устройств является сигнал постоян­ного тока, диапазоны изменения которого унифицирова­ны и утверждены соответствующими стандартами. Сиг­налы с диапазонами изменения, не превышающими 100 мВ, обычно относятся к сигналам низкого уровня, а сигналы 0—10 В и 0—5 мА относятся к сигналам высо­кого уровня (иногда уровень сигналов 0—5 мА называ­ют средним).

Аналоговая информация в каналах АСУ ТП переда­ется сигналами как низкого, так и высокого уровня. Ин­формация дискретного типа передается в основном с по­мощью сигналов высокого уровня. В случае применения в АСУ ТП измерительных датчиков с неунифицирован­ными выходными сигналами приходится использовать различные согласующие элементы, однако это создает дополнительные погрешности и усложняет систему пе­редачи информации.

Информация АСУ ТП передается по каналам, в со­став которых входят линии связи, а также устройства согласования, формирования и преобразования сигналов.

Важное и принципиальное место в УСО занимают устройства коммутации сигналов, обеспечивающие пере­дачу информации в УВК от многих источников и от УВК на большое количество исполнительных механизмов.

Коммутаторы обеспечивают поочередную передачу сигналов через общий узел устройства, используя метод разделения каналов во времени. С помощью коммутато­ров осуществляется подключение сигнала в дискретные моменты времени, задаваемые сигналами управления. Как уже отмечалось, аналоговые сигналы при передаче в процессор УВК преобразуются в цифровой код. Поэто­му в канале происходит процесс квантования сигнала не только во времени, но и по величине (уровню).

Обобщенная структура технических средств, обеспе­чивающих связь с объектом. Средства, при помощи которых организуется поток из­мерительной информации, разделяются на две группы соответственно для передачи аналоговых и двухпозици­онных или цифровых сигналов.

К первой группе относятся устройства коммутации аналоговых сигналов (УКАС) и аналого-цифровые пре­образователи (АЦП); ко второй группе — устройства коммутации цифровых сигналов (УКЦС) и устройства приема цифровой информации (УПЦИ); формирование и передача от УВК управляющих воздействий в виде двухпозиционных, цифровых и аналоговых сигналов к исполнительным механизмам осуществляется с помощью коммутатора цифровых управляющих сигналов (КЦУС) и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

Особое место занимает блок внешних прерываний процессора по сигналам от датчиков и от таймера (ТМР), формирующего сигналы для организации раз­личных циклов обработки информации и управления объектом. Пульт оператора-технолога (ПОТ) связывает­ся с УВК техническими средствами приема и передачи информации. Отдельные устройства пульта могут под­ключаться через соответствующий интерфейс непосред­ственно к УВК.

При разработке УСО конкретной АСУ ТП следует определить, в какой мере функции устройств связи обес­печиваются серийно выпускаемыми техническими сред­ствами, а в случае необходимости сформулировать тре­бования для разработки специализированных устройств.

Устройства ввода аналоговых сигналов

Подсистемы аналогового ввода информации в УВК выполняют следующие функции: приема аналоговых сигналов;

нормализации и фильтрации аналоговых сигналов; коммутации аналоговых сигналов по адресам, полу­чаемым от вычислительного устройства;

преобразования аналоговых сигналов в цифровой код;

выдачи полученного цифрового кода в вычислитель­ное устройство.

В соответствии с выполняемыми функциями оборудо­вание подсистем ввода аналоговых сигналов классифи­цируется следующим образом:

Переходные устройства — клеммные колодки, кабельные разъемы или специальное оборудование для каждого типа сигнала.

Устройства нормализации — устройства, осуществляющие любой вид модификации сигнала, кро­ме усиления. В качестве примеров можно назвать филь­трацию, смещение уровня, линейную или нелинейную компенсацию, преобразование тока в напряжение.

Устройства коммутации — осуществляют опе­рацию последовательного подключения каждого от­дельного канала, что позволяет аналого-цифровому пре­образователю обслуживать несколько входных сигналов. Коммутаторы обычно классифицируют по уровням сигна­лов и быстродействию.

Устройства усиления — применяются для уси­ления сигналов низкого уровня в том случае, если ана­лого-цифровой преобразователь работает в диапазоне сигналов высокого уровня (5 или 10 В). Усилители, вы­полняющие эти функции, называют усилителями сигна­лов низкого уровня.

Аналого-цифровые преобразователи — обеспечивают цифровое представление аналогового сиг­нала. Большинство преобразователей имеют шкалы вхо­дов 5 или 10 В. Реализация описанных функций позво­ляет получить аналоговые подсистемы самого различно­го назначения.

Вариант подсистемы аналогового входа для сигналов высокого уровня. Ввод осуществляется через переходное устройство (УП), затем сигналы проходят через устройства нормализации (УН) (в том случае, если это необходимо) и поступают в ком­мутатор сигналов высокого уровня (КСВУ). Канал ком­мутации замыкается по команде устройства управления (УУ). Выход коммутатора подсоединяется к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), в котором осу­ществляется преобразование сигналов в двоичный код. Используемый тип преобразователя зависит от требова­ний, предъявляемых к быстродействию и разрешающей способности системы.

 Подсистема аналогична предыдущей, но содержит усилитель сигналов низкого уровня (НУ). Коммутатор сигналов низкого уровня (КСНУ) в отличие от КСВУ требует защиты от наводок и шумов, поэтому после устройства нормализации (УН), как правило, ставятся фильтры (Ф).

Пример компоновки подсистемы аналогового ввода информации для сигналов высокого и низкого уровней на базе блоков и модулей.

назад к разделу "Статьи"