Выбор промышленных приборов и средств автоматизации

Выбору промышленных приборов и средств автоматизации предшествует определение необходимого состава и составление функциональной схемы автоматизации технологического процесса (объекта), исходя из принятого принципа регулирования (управления), функциональных задач, которые должна выполнять система, и конструктивных особенностей серийных приборов.

При составлении функциональной схемы автоматизации приборы, средства автоматизации, электрические устройства и элементы вычислительной техники необходимо показывать в соответствии с ГОСТ 21.404-85 и отраслевыми нормативными документами.

При определении состава функциональной схемы необходимо руководствоваться следующим порядком действий:

а) определяются возможные варианты использования сигнала датчика. Информация от датчика (чувствительного элемента) может использоваться несколькими системами контроля и регулирования. В современных системах сигнал датчика часто вводится непосредственно в управляющую вычислительную машину. Это вызывает необходимость выбирать датчики с несколькими выходными преобразователями и комплектовать их первичными приборами с высокоомным усилителем;

б) анализируется возможность использования в системе автоматизации единого сигнала связи (например, сигнала постоянного тока 4…20 мА). Если современные технические средства контроля и регулирования не дают возможности использовать единый сигнал связи по выбранному каналу управления, то необходимо ввести в состав системы автоматизации нормирующий преобразователь (например, преобразователь напряжения переменного тока 0…1 В в сигнал постоянного тока 4…20 мА);

в) определяется состав информационной аппаратуры (вторичных приборов, сигнальных устройств и др.), устанавливаемой по месту измерения и регулирования, на операторском пульте, на местном щите управления и т.д.;

г) исходя из функций системы автоматизации и иерархического структурного построения системы определяется наличие ключей, кнопок управления, источников питания, блоков или пультов управления и т.д.;

д) в зависимости от количества регулирующих органов, на которые будет воздействовать система регулирования, определяется соответствующее количество аппаратуры для реализации команд управления (магнитных пускателей, исполнительных механизмов и т.д.);

е) на основе характеристики условий работы проектируемой системы автоматизации выбирается соответствующая ветвь средств автоматизации (электрическая, пневматическая, гидравлическая). Кроме того, необходимо учитывать эксплуатационную надежность элементов системы в данной среде, возможность реализации системы с минимальными затратами, необходимое быстродействие, протяженность каналов связи от датчика и до исполнительного механизма, используемый на данном предприятии или принятый в проекте автоматизации род энергии и т.д.

После определения состава функциональной схемы автоматизации следует приступить к выбору отдельных элементов (комплектованию системы).

Рассмотрим подробнее выбор средств автоматизации на примере датчика.

Пример 8.1 Выбор датчика технологического параметра определяется физической природой этого параметра. При этом анализируются технические характеристики и возможности всего ряда датчиков, пригодных для измерения регулируемой (контролируемой) величины.

В процессе выбора датчика в первую очередь необходимо учитывать характеристики контролируемой и окружающей сред (температуру, влажность, давление и т.д.), в которых придется работать датчику. Также учитываются условия, в которых находится контролируемый параметр (в трубопроводах, в открытых емкостях под атмосферным давлением, в закрытых емкостях под избыточным давлением и т.д.). В зависимости от условий окружающей среды выбирают исполнение датчика (уровень искробезопасности, степень взрывобезопасности, климатическое исполнение и т.д.).

Диапазон действия датчика выбирается с учетом минимальных и максимальных длительных значений регулируемой величины. Здесь необходимо учитывать, что необоснованно завышенный диапазон действия датчика снижает точность контроля (измерения).

Погрешность датчика не должна превышать допустимой погрешности контроля (измерения) регулируемой величины, которая определяется технологией производства и погрешностью регулирования по выбранному каналу управления.

Датчик должен выбираться с учетом передачи сигнала в последующие элементы системы автоматизации. Это значит, что выходной сигнал датчика должен соответствовать сигналу связи, принятому в проектируемой системе. Число выходных сигналов датчика (количество выходных преобразователей) определяется принятым составом функциональной схемы автоматизации.

При выборе датчика необходимо установить возможность обеспечения условий для нормальной работы выбранного датчика, обеспечивающих паспортные параметры датчика в предлагаемом месте его установки. Так, например, для обеспечения нормальной работы диафрагменного расходомера объемного расхода необходимо иметь длину прямолинейного участка трубопровода 10 D до и 20 D после расходомера, где D — диаметр трубопровода. Для нормальной работы щелевого расходомера объемного расхода необходимо обеспечить перепад высот (уровней) трубопровода и т.д.

В ряде случаев следует учитывать электромагнитную (магнитную) совместимость датчика с другими элементами системы автоматизации и технологического оборудования.

Немаловажное значение имеет стоимость датчика, зависящая от сложности его изготовления, стоимости чувствительного элемента, протяженности необходимых линий связи и масштабов производства (крупносерийные изделия предпочтительнее).

Наконец, необходимо учитывать также фактор морального устаревания технических средств за промежуток времени между созданием проекта системы автоматизации и его воплощением, что вынуждает предъявлять более жесткие требования в отношении новизны и перспективности применяемых датчиков и других технических средств автоматизации.