Классификация устройств нижнего уровня

Под нижним уровнем АСУТП будем понимать устройства, приборы автоматизации, которые собирают данные о состоянии объекта управления и поставляют их на следующий уровень – контроллеры и т.д. Такими устройствами являются датчики.

Датчик или инициатор (стар.), первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину (давление, температуру, частоту, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т.п.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации, а также для воздействия им на управляемые процессы. В соответствии с классификацией, принятой в Государственной системе приборов и средств автоматизации (ГСП), датчики относятся к техническим средствам сбора и первичной обработки контрольно-измерительной информации. Датчики являются одними из основных элементов в устройствах дистанционных измерений, телеизмерений и телесигнализации, регулирования и управления, а также в различных приборах и устройствах для измерений в физике, биологии и медицине [81].

Современные датчики обладают средствами диагностики и способны подключаться к сетям; вскоре к списку возможностей этих устройств добавятся и простейшие контроллерные функции.

В настоящее время существует широчайший выбор таких устройств. Устройства нижнего уровня АСУТП можно условно разделить на четыре группы в соответствии с рисунком 4.1.1:

· концевые выключатели;

· интеллектуальные датчики;

· бесконтактные датчики;

· исполнительные устройства.

Один из вариантов классификации представлен на рисунке 4.1.1.

Рассмотрим предназначение каждой группы.

Концевой выключатель (конечный выключатель). Аппарат, размыкающий или переключающий электрическую цепь питания какой-либо машины или механизма, когда их подвижные части достигают крайнего положения [80]. Это электрический прибор, применяемый в электрооборудовании для включения и выключения электроагрегатов и электроприводов, связанных между собой механизмов (блокировка); для сигнализации и указания положений различных механизмов управления, например в самолете, положения шасси, щитков-закрылков, люков. Выключатель концевой кинематически связан с механизмом управления и замыкает и размыкает цепь при определенных положениях этого механизма.

Интеллектуальный датчик. В основу определения положен принцип необходимого наличия определенных технических средств, а именно микропроцессоров и микроконтроллеров. В последние годы все более широкое распространение в мире промышленной автоматизации получают новые классы средств восприятия и измерения, оснащенные микропроцессором, которые принято называть «интеллектуальными датчиками». Под этим термином понимают разные по возможностям классы приборов, и зачастую любой датчик, имеющий в своем составе микропроцессор, независимо от выполняемых этим микропроцессором функций, называется интеллектуальным. Современные интеллектуальные датчики являются многофункциональными программируемыми измерительными средствами, имеющими, как правило, связи со стандартными полевыми шинами (сетями). Таким образом, под термином «интеллектуальный датчик» понимается датчик, в состав которого входит вычислительное устройство (микропроцессор), выполняющее функции: перевода электрического сигнала сенсора в физическую величину (тарировка), его оцифровки, допускового контроля измеряемых величин, диагностики и т.п. [83].

Рисунок 4.1.1 – Классификация устройств нижнего уровня АСУТП

Бесконтактный датчик основан на бесконтактном методе измерений, который позволяет производить вычисления уровня и других величин, не вступая в непосредственный контакт с измеряемым продуктом. Это хороший выбор при работе в таких средах, где стандартные погружные приборы засоряются или подвергаются коррозии. Типичными представителями этого метода измерений являются радарные уровнемеры, завоевывающие все большую популярность в мире. Практика использования таких приборов показывает, что они обладают наилучшими на сегодняшний день эксплуатационными характеристиками [58, 91].

Исполнительные устройства. Исполнительные устройства (включая приводы позиционирующих устройств) – это приборы, которые напрямую с помощью модуля сопряжения или через локальные ручные пульты/индикационные приборы подключаются к двоичным или аналоговым выходам или коммуникационным интерфейсам контроллера [].

Для каждого управляющего приложения должны быть специфицированы соответствующие тип и функции исполнительного устройства.

Исполнительные устройства подразделяются на переключаемые (однопозиционные или многоступенчатые) и позиционирующие (т. е. трехточечные или с двунаправленным включением/выключением и аналоговые). Есть также исполнительные устройства с коммуникационным входом для подключения к распределенной сети автоматики (полевой сети).

Рассмотрим каждую из 4-х групп более детально на примере конкретных устройств.