4. Технические средства автоматизации

Для качественного ведения любого технологического процесса необ­ходим контроль за несколькими характерными величинами, называемыми параметрами процесса.

В системах теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата основными параметрами являются температура, потоки теплоты (общие, радиационные и др.), влажность, давление, расход, уровень жидкости и не­которые другие.

В результате контроля необходимо установить, удовлетворяет ли фак­тическое состояние (свойство) объекта контроля заданным технологиче­ским требованиям. Наблюдение за параметрами систем осуществляется с помощью измерительных приборов.

Суть измерения - получения количественной информации о парамет­рах путем сравнения текущего значения технологического параметра с не­которым, его значением, принятым за единицу. Результатом контроля явля­ется представление о качественных характеристиках контролируемых объ­ектов.

Совокупность устройств, с помощью которых выполняются операции автоматического контроля, называется системой автоматического кон­троля (САК).

В современных САК измерительная информация от приборов часто поступает непосредственно в автоматические управляющие устройства.

В этих условиях в основном используются электрические средства из­мерений, отличающиеся следующими преимуществами:

1) - простота изменения чувствительности в широком диапазоне изме­ряемой величины;

2) - малая инерционность электрической аппаратуры или широкий час­тотный диапазон, что позволяет измерять как медленно, так и быстро изме­няющиеся во времени величины;

3) - возможность измерения на расстоянии, в недоступных местах, централизация и одновременность измерения многочисленных и различных по своей природе величин;

4) - возможность комплектования измерительных и обслуживаемых ими автоматических систем из блоков однотипной электрической аппара­туры, что имеет важнейшее значение для создания ИИС (измерительно-информационные системы) [5, с. 29].

Метод измерений — т.е. совокупность отдельных измерительных пре­образований, необходимых для восприятия информации о размере изме­ряемой величины и преобразования ее в такую форму, которая необходима получателю информации, наиболее наглядно можно изобразить в виде функциональной схемы (рис. 4).

Рисунок 4. - Функциональная схема метода измерения

Измерительный прибор конструктивно чаще всего разделяют на три самостоятельных узла: датчик, измерительное устройство и указатель (или регистратор), которые могут размещаться отдельно друг от друга и соеди­няться между собой кабелем или другой линией связи.

Датчик прибора для измерения той или иной, величины представляет собой конструктивную совокупность нескольких измерительных преобра­зователей, размещаемых непосредственно у объекта измерения. Используя дистанционную передачу, остальную часть измерительной аппаратуры (из­мерительные цепи, усилитель, источники питания и т.д.) называемую обычно измерительным устройством, выполняют в виде самостоятельно­го конструктивного узла, который может быть размещен в более благопри­ятных условиях. Требования к последней части измерительного прибора, т.е. к его указателю (регистратору) определяются удобством использования полученной информации.

В САК датчик называют первичным прибором. Он соединяется лини­ей связи с вторичным прибором, объединяющим измерительное устройст­во и указатель. Один и тот же вторичный прибор может использоваться для контроля нескольких величин (параметров). В более общем случае к одно­му вторичному прибору подключаются несколько первичных преобразова­телей - датчиков.

Методы измерительных преобразований разделяются на два основных, принципиально отличающихся класса: метод прямого преобразования и метод уравновешивающего преобразования.

Метод прямого преобразования характеризуется тем, что все преоб­разования информации производятся только в одном, прямом направлении - от входной величины X через ряд измерительных преобразователей П₁, П₂ ... к выходной величине У_вых: метод отличается сравнительно низкой точностью (рис. 5, а).

В методе уравновешивания используются две цепи преобразователей: цепь прямого преобразования П₁, П₂ ..., ... и цепь обратного преобразования, состоящая из преобразователя β.

Рисунок. 5 - Метод уравновешивания

Вторичные приборы в соответствии с примененным в них методом из­мерения подразделяются на приборы прямого преобразования и приборы уравновешивания. По методу прямого преобразования построен прибор для измерения температуры с помощью термопары и милливольтметра, - логометр - магнитно-электрический прибор постоянного тока с элект-рическим противодействующим моментом (рис. 6, а, б).

Рисунок 6. - Схема измерения температуры с помощью термопары и милливольтметра (а) и схема логометра (б).

Основное достоинство логометра - независимость показаний прибора от величины питающего напряжения Е.

В системах ТГС и СКМ широко применяются приборы уравновешива­ния с мостовыми равновесными и компенсационными измерительными схемами.

В качестве вторичного прибора используется мост с автоматическим процессом уравновешивания - автоматический мост.

В ТГС и СКМ автоматические мосты применяются для измерения тем­пературы, а также расхода вещества, давления, уровня жидкости, влажно­сти и многих других неэлектрических величин.

В качестве вторичных приборов широко применяются также автома­тические потенциометры. Автоматические потенциометры применяют для измерения электрических и неэлектрических величин, которые могут быть предварительно преобразованы в напряжение или ЭДС постоянного тока.

В качестве вторичных приборов в системах ТГС и СКМ находят широ­кое применение автоматические дифференциально-трансформаторные приборы. Они применяются для измерения неэлектрических величин - дав­ления, расхода уровня, напора и т.п. (модификации КПД, КВД, КСД).

По устройству и назначению вторичные приборы делятся на две группы:

а) - показывающие, дающие информацию о мгновенном значении из­меряемого параметра.

б) - показывающие и самопишущие, осуществляющие мгновенное из­мерение и фиксирующие величину измеряемого параметра на диаграммной бумаге.