разд

Унифицированные сигналы устройств автоматизации

Устройства автоматизации по роду используемой вспомогательной энергии носителя сигналов в канале связи, применяемой для приема и передачи информации и команд управления, делятся на электрические, пневматические и гидравлические. В отдельных видах изделий могут быть использованы и другие виды энергии носителей сигналов (акустическая, оптическая, механическая и др.). Различают также устройства, работающие без использования вспомогательной энергии (приборы и регуляторы прямого действия).

Устройства, питающиеся при эксплуатации энергией одного рода, образуют единую структурную группу или «ветвь».

АСУ ТП, комплектуемые из приборов электрической ветви, имеют преимущества по чувствительности, точности, быстродействию, дальности связей, обеспечивают высокую схемную и конструктивную унификацию приборов. Применение интегральных микросхем способствует уменьшению габаритов и веса приборов, сокращению количества потребляемой ими энергии, повышению их надежности, расширению их функциональных возможностей (создание многофункциональных приборов), позволяет применять при их изготовлении современную прогрессивную технологию. Применение в АСУ ТП аналоговых и цифровых микросхем и микропроцессоров особенно важно в группе контрольно-измерительных приборов, так как обеспечивает возможность их непосредственной связи с управляющим контроллером.

Приборы пневматической ветви характеризуются безопасностью применения в легковоспламеняемых и взрывоопасных средах, высокой надежностью в тяжелых условиях работы, особенно при использовании в агрессивной атмосфере. Они легко комбинируются друг с другом. Однако пневматические приборы уступают электронным в тех случаях, когда технологический процесс требует большого быстродействия или передачи сигналов на значительные расстояния.

Гидравлические приборы позволяют получать точные перемещения исполнительных механизмов при больших усилиях.

Унифицированный сигнал (УС) – это сигнал дистанционной передачи информации с унифицированными параметрами, обеспечивающий информационное сопряжение (интерфейс) между блоками, приборами и устройствами автоматизации. Под унифицированным параметром УС понимается тот его параметр, который является носителем информации: значение постоянного или переменного тока или напряжения, или частоты, код, давление воздуха пневматического сигнала.

В зависимости от вида унифицированных параметров применяются унифицированные сигналы четырех групп:

1) тока и напряжения электрические непрерывные;

2) частотные электрические непрерывные;

3) электрические кодированные;

4) пневматические.

Каждая группа УС определяется соответствующим государственным стандартом (ГОСТ). В качестве примера в таблице 3.1 приведены основные виды унифицированных аналоговых сигналов.

Таблица 3.1. Основные виды унифицированных аналоговых сигналов систем автоматики

Электрические сигналы

Пневмати-ческий сигнал, кПа

Постоянный ток, мА

Постоянное напряжение, мВ

Переменное напряжение, В

Частота, кГц

0…5;

(-5)…0…(+5);

0…20;

(-20)…0…(+20);

4…20

0…10;

(-10)…0…(+10);

0…20; 0…50;

0…1000;

(-1000)…0…1000

0…2

(1)…0…(+1)

0…8;

2…4;

4…8;

0…100

20…100

В функциональных приборах и системах значения величин в цифровой форме представляются числом двоичных разрядов, кратным восьми (байтами). Байты могут передаваться и обрабатываться последовательно или полями, составленными из нескольких байтов; форматы, используемые для представления чисел, имеют фиксированную длину, равную 1 или 2 байт. Сообщения большей длины могут передаваться последовательно форматами принятой длины начиная со старших разрядов.

В последние годы в связи с развитием микро- и мультипроцессорных информационных измерительных систем (ИИС), отдельные микропроцессоры или устройства ввода-вывода которых могут отстоять друг от друга территориально на сотни метров (например, заводская или цеховая ИИС), все более широко применяются системные интерфейсы или интерфейсы локальных сетей. Системный интерфейс, как правило, имеет многоуровневую архитектуру (совокупность) аппаратных и программных средств.

Широкое распространение получил цифровой протокол HART. Этот открытый стандартный гибридный протокол двунаправленной связи предусматривает передачу цифровой информации поверх стандартного аналогового сигнала 4...20 мА.

Бурно развивается системная интеграция первичных преобразователей с использованием различных разновидностей промышленных сетей Foundation Fieldbus, ModBus, Profibus и др. При этом используется полностью цифровой коммуникационный протокол для передачи информации в обоих направлениях между датчиками и системами управления, существенно облегчая взаимозаменяемость приборов разных мировых производителей.

В отечественных и зарубежных микропроцессорных измерительно-управляющих вычислительных системах распространены асинхронные мультиплексные интерфейсы с параллельным способом передачи информации 8-разрядные интерфейсы Microbus, 16-разрядные интерфейсы общая шина (Unibus, Microbus).

При реализации информационно-измерительных сетей в настоящее время преобладают цифровые интерфейсы последовательной передачи данных RS-232С и RS-485, а также интерфейс параллельной передачи IEEE-488. До сих пор используются выходящие из применения ДДПК (двоично-десятичный параллельный код) и ИРПС (интерфейс радиальный последовательный), разработанные в 1980-е годы.

Содержание