Оборудование

Применение средств цифровой вычислительной техники в измерительных системах

Измерительные системы (ИС), имеют в настоящее время широкое применение в системах автома­тического контроля, регулирования и управления химико-технологи­ческими процессами. Измерительные системы с несколькими пер­вичными измерительными преобразователями ПИП с одним вто­ричным прибором имеют ограниченные функцио­нальные возможности и усложняют средства автоматического регулирования параметров.

Применение ИС с индивидуальным вторич­ным прибором для каждого первичного измерительного преобразо­вателя на современных химико-технологических процессах, где требуется измерение нескольких сотен параметров, сопряжено с существенным увеличением площади щитов контроля и управле­ния и с затруднениями оператора, связанными с необходимостью восприятия большого потока информации в ограниченный отрезок времени. Из-за физиологических ограничений даже весьма трени­рованный оператор не может должным образом переработать и использовать полученную такими ИС информацию. Поэтому часто этим занимаются одновременно несколько операторов.

Рост мощностей технологических установок, значительное уве­личение в связи с этим числа измеряемых параметров, развитие цифровой техники обработки информации и переход к оптимиза­ции процессов путем применения АСУТП определили новые тенден­ции развития ИС, применение на технологических процессах наря­ду с ИС и системами автоматического контроля систем технической диагностики и систем распознавания образов, объединенных поня­тием «информационно-измерительные системы» (ИИС).

В области измерительной техники, связанной с ИИС, кроме приведенных в § 2.7 используются следующие понятия.

Измерительно-вычислительная система (ИВС) — это ИИС, в состав которой входит программно-управляемое цифровое вычис­лительное устройство (микропроцессор, микро- и миниЭВМ и т. п.).

Измерительно-вычислительный комплекс (ИВК)—это универ­сальное ядро ИВС, включающее все средства цифровой обработки, хранения, регистрации и отображения измерительной информации, кроме первичных измерительных преобразователей.

При измерении электрических величин технические средства ИВС и ИВК могут совпадать, так как практически отсутствует не­обходимость первичного преобразования информации.

Основная концепция ИИС, состоящая в системной организации местной автоматической работы средств получения, обработки и передачи измерительной информации, была сформулирована в на­чале 60-х годов в большой степени под влиянием развивающейся цифровой вычислительной техники. Тогда же были созданы ИИС первого поколения, характеризующиеся централизованным цикли­ческим получением информации с обработкой ее с помощью входя­щих в ИИС специализированных вычислительных устройств. Эле­ментной базой этих ИИС служила дискретно-полупроводниковая техника.

В технологических процессах ИИС первого поколения использо­вались в виде так называемых систем централизованного контроля. Эти ИИС не получили широкого применения на химико-технологи­ческих процессах из-за табличной формы представления измери­тельной информации, затрудняющей определение предыстории и тенденции хода процесса, а также из-за дублирования функций щитовой системы измерений и управления, используемой на про­цессе.

Второе поколение ИИС (70-е годы) характеризуется адресным сбором информации, обработкой ее с помощью ЭВМ, входящей в состав ИИС, и использованием в качестве элементной базы микро­электронных схем малой и средней степени интеграции.

Третье поколение ИИС, развивающееся в настоящее время, характеризуется использованием в их составе больших интегральных микросхем, микропроцессоров, микропроцессорных комплектов и микроЭВМ, что позволяет значительно улучшить многие характеристики ИИС, и определенной децентрализации процесса сбора, обра­ботки и хранения информации. В этих ИИС за счет микропроцессор­ных средств выполняется обработка и промежуточное хранение информации в местах, максимально приближенных к месту ее по­лучения, например в рассмотренных измерительных устройствах со встроенными МПС. Центральная ЭВМ выполняет при этом более сложные и срочные задачи. Информационно-измерительные систе­мы второго и третьего поколений в соответствии с приведенным вы­ше определением представляют собой ИВС.

В настоящее время промышленностью выпускается несколько разновидностей ИВК, к которым для создания ИВС достаточно подключить соответствующие измерительные устройства.

При автоматизации технологических процессов, когда задачи измерения технологических параметров решаются в неразрывной связи с задачами регулирования и управления, ИВС создаются в рамках АСУТП на базе управляющих вычислительных машин (УВМ) или управляющих вычислительных комплексов (УВК), входящих в состав АСУТП. Организация последней по своей идео­логии аналогична организации ИВК для ИИС третьего поколения.

Широкое применение в современных ИВС и УВК микропроцес­соров, мини- и микроЭВМ, построенных по магистрально-модульной структуре, обеспечивает простоту наращивания аппаратных средств и возможность изменения решаемых задач ИВС или УВК путем программирования. Это определяет тот факт, что все разно­видности ИИС, а именно измерительных систем сбора и обработки информации, систем автоматического контроля, тех­нической диагностики и распознавания технических образов, име­ют по существу одинаковую структуру.

Первичная измерительная информация, например о параметрах химико-технологического процесса (объекта измерений ОИ), выра­батывается первичными измерительными преобразователями (ПИП). Сигналы ПИП унифицируются и преобразуются по форме и виду энергии (например, пневматические преобразуются в элек­трические) в блоке аналоговых промежуточных преобразователей (БАПП). Унифицированные аналоговые электрические сигналы в блоке аналого-цифровых преобразователей БАЦП преобразуются в код и поступают в цифровое устройство ЦУ, которым в современ­ных ИВС служат мини- или микроЭВМ. В частных случаях в каче­стве цифровых устройств используются микропроцессоры, специа­лизированные вычислительные устройства. В качестве устройств вывода в ИВС используются дисплеи, цифровые индикаторы, сиг­нализаторы, накопители на магнитных лентах или и т. п.

Блок цифроаналоговых преобразователей (см. приложение 1) (ЦАП) служит для формирования компенсирующих воздействий в процессе преобразования измеряемых величин. Все функциональ­ные блоки ИВС могут соединяться между собой через стандартные интерфейсные устройства (ИФУ), а управление ИВС осуществляется устройством управления (УУ). В частных случаях реализации некоторые из названных блоков ИВС могут отсутствовать. Напри­мер, если в ИВС используются рассмотренные выше измерительные устройства, имеющие выходной сигнал в виде кода, отпадает необ­ходимость включения в ИВС блоков БАПП и БАЦП.

Комментарии запрещены.