Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации

Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) -это совокупность унифицированных блоков, приборов и устройств для получения, обработки и ис­пользования информации. ГСП имеет единые параметры вход­ных и выходных сигналов, а также унифицированные габарит­ные присоединительные размеры. Она построена по блочно-модульному принципу, что позволяет совершенствовать системы автоматического управления путем замены отдельных блоков и элементов.

По принадлежности к ГСП приборы и устройства подразде­ляются на три группы:

• системные, отвечающие всем без исключения требованиям ГСП;

• локального применения, по назначению, техническим и эксплуатационным характеристикам и конструктивным особенностям отвечающие требованиям ГСП, но не предназначенные для совместной работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления с другими изделиями ГСП и не имеющие с ними сопряжения по информационной связи и конструктивному оформлению;

вспомогательные, предназначенные специально для исследования объектов автоматизации или испытаний и проверки изделий, входящих в ГСП.

Измерительные преобразователи, приборы и устройства в соответствии с ГОСТ 12997—76 «ГСП. Общие технические тре­бования» классифицируются следующим образом: по выполняе­мым функциям; по виду энергии носителя сигналов; по метроло­гическим свойствам и по защищенности от воздействия окру­жающей среды.

На схеме 1 приведена классификация изделий ГСП. Рас­смотрим более подробно классификацию изделий ГСП по выполняемым функциям.

 

Схема 1. Классификация изделий Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации

 

	Устройства ГСП
по выполняе­мым функциям		по виду энергии носителя сигналов		по метрологи­ческим свойст­вам		_	позащищенно­сти от воздей­ствия окружа­ющей среды
средства полу­чения инфор­мации		электри­ческие		средства изме­рения		—	пылезащищенные
	—
средства пере­дачи, ввода или вывода инфор­мации		пневма­тичес­кие		изделия, не яв­ляющиеся средствами из­мерения (сред­ства автомати­зации)		—	водозащищен­ные
средства преобразования, об­работки или хранения ин­формации		гидрав­личес­кие				_-_______	взрывобезопасные
средства ис-пользования информации		комби­нирован­ные				--	защищенные от агрессивной среды

К устройствам для получения информации о состоянии тех­нологического процесса относятся первичные измерительные преобразователи {чувствительные элементы), воспринимающие изменение технологических параметров (температура, давле­ние, уровень, расход вещества, вязкость, плотность и др.) и пре­образующие его в унифицированный выходной сигнал, пере­даваемый по каналам связи. В группу устройств приема и пре­образования информации входят устройства дистанционной и телемеханической передачи сигналов. В состав группы устройств для преобразования, хранения и обработки информации вклю­чены функциональные и логические блоки, регуляторы, управ­ляющие вычислительные машины и комплексы, а также пока­зывающие и самопишущие измерительные приборы и устройст­ва отображения информации (дисплеи, табло, мнемонические схемы). К устройствам, использующим информацию для управления технологическим процессом, относятся исполнительные устройства с электрическим, пневматическим и гидравлическим приводом.

Устройства ГСП по виду используемой энергии делят на электрические аналоговые, электрические дискретные, пневма­тические, гидравлические и устройства, работающие без источ­ников вспомогательной энергии.

Электрические аналоговые устройства ГСП имеют стандарт­ный диапазон значений силы тока 0—5 мА, 0—20, 4-20 мА и напряжений постоянного тока 0—10 мВ, 0—1 В, 0—5 В и 0—10 В (ГОСТ 14853—76 и ГОСТ 10938—75). Электрические дискретные устройства ГСП характеризуются диапазоном частоты переменного тока или частоты импульсов. Частотный диапазон О—8000 Гц. Параметры импульсных сигналов: для амплитуд сигналов 0,6—220 В, для токов 1—500 мА. Эти сигналы используются в управляющих вычислительных комплексах.

В силу специфических условий отрасли, а именно повышенных влажности, температуры, содержания паров солей в атмосфере цехов, получили распространение пневматиче­ские устройства ГСП ввиду простоты эксплуатации и надежности в работе.

Номинальное значение давления питания для приборов и устройств получения информации о состоянии процесса, преобразования, обработки, хранения информации—140 кПа (ГОСТ 13053—76). Допустимое отклонение давления питания составляет ±10% от номинального. Промышленность выпускает элементы УСЭППА (универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики) и систему модулей струйной техники (СМСТ), которые применяют при разработке систем автоматического управления технологическими процессами. Широкая номенклатура изделий пневматической ветви ГСП позволяет создавать различные по сложности системы автоматического управления.

Гидравлические устройства ГСП характеризуются диапазоном изменения давления рабочей жидкости (веретенное, турбинное, трансформаторное масло или вода) от 1 до 6,4 МПа. В промышленности они нашли значительное распространение.

Устройства ГСП, работающие без источников вспомогательной энергии, характеризуются тем, что они используют энергию той среды, для измерения и регулирования параметров которой устройства предназначены. Наибольшее распространение получили регуляторы прямого действия температуры, давления и уровня.

Для автоматических измерительных приборов установлены следующие классы точности: 0,25; 0,5; 1,0 и 1,5.

В зависимости от числа точек измерения приборы выпускаются одноточечные и многоточечные. С учетом внешних факторов, влияющих на работу приборов, их изготовляют в нормальном исполнении, а также в герметическом исполнении для работы при температуре окружающего воздуха от —10 ^СС до 45 °С и относительной влажности до 98%.

Внедрение ГСП не предусматривает повсеместного полного перехода на выпуск приборов и средств автоматизации, на выходе только унифицированные сигналы. Широко приборы, в которых для передачи контрольной информации используются так называемые естественные сигналы, представляющие собой изменение различных параметров (перемещение, электрический ток и напряжение, давление воды, воздуха и т.п.). В зависимости от изменения физической величины. Естественные сигналы передаются в том виде, в котором они получены с помощью чувствительного элемента измерительного прибора или устройства, без дополнительных преобразований.

Перевод сигналов из аналоговой формы в дискретную, и наоборот, а также изменение несущих величин осуществляется функциональными преобразователями, которые обеспечивают взаимосвязь устройств различных ветвей ГСП в единых измерительных или автоматических системах. Для обеспечения совместной работы приборов с естественны­ми сигналами с приборами ГСП, а также друг с другом служат специальные нормирующие преобразователи, входящие в систему ГСП и приводящие естественные сигналы к уровню и виду нор­мализованных стандартных сигналов ГСП.

В качестве базовой системы логических элементов электрических ветвей ГСП широко используются комплексы унифицированных логических элементов. Типовой логический (функциональный) модуль выполняется в виде кассеты, состоящей из печатной платы, на которой располагаются отдельные компоненты схемы. В пневматической ветви ГСП применяется система пневматических элементов УСЭППА, а также отдельные элементы системы модулей струйной техники (СМСТ).

ГСП охватывает все устройства, обеспечивающие формирование сигналов — носителей информации о значениях параметров объекта управления: первичные преобразователи (датчики); нормирование сигналов — вторичные преобразователи, «нормализаторы», функциональные преобразователи и процессоры; обеспечивающие коммутацию, аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование — коммутаторы, АЦП и ЦАП; реализацию необходимого воздействия на объект — исполнительные механизмы, Система стандартов предусматривает общие технические требования к входным и выходным сигналам, правилам информационного сопряжения и конструктивному исполнению.

Таким образом, группы функциональных устройств образуют систему средств автоматизации, охватывающую все звенья формирования, передачи, обработки и использования информации, из которых могут создаваться разнообразные информационные системы, системы контроля, регулирования и управления.

Практически все разрабатываемые технические средства создаются в рамках унифицированных агрегатных комплексов. В настоящее время большее развитие получили агрегатные комплексы средств вычислительной техники (АСВТ) и средств электроизмерительной техники (АСЭТ).