Аналоговые сигналы

Если двоичные сигналы напряжением 0 или 24 В сигнализируют только о превышении или недостижении некоторого предельного значе­ния, то аналоговые сигналы выдают информа­цию о том, в какой точке принятой шкалы (от 0 до 100%) находится некоторый параметр. В на­стоящее время используются стандартные сиг­налы 0—20 мА, 4-20 мА или 0-10 В (диапазон измерений от 0-100%). В управлении техноло­гическими процессами получил наибольшее распространение сигнал 4-20 мА, так как при полном отказе он одновременно является конт­рольным сигналом обрыва провода. В пневма­тических видах регулировки зачастую исполь­зуют пневматический стандартный сигнал с абсолютным давлением от 1,2 до 2,0 бар. Таким образом 50% диапазона измерений в зависимо­сти от выбранного стандартного сигнала вы­ражалось бы аналоговым сигналом величиной 10 до 12 мА, 5 В или абсолютным давлением 1,6 бар. Без знания используемого стандартно­го сигнала и измерительного диапазона пара­метра состояния, соответствующего 0 и 100% значения аналогового сигнала, невозможно интерпретировать эти сигналы. Таким обра­зом, аналоговый сигнал или вся система, со­стоящая из сенсорного датчика, преобразова­теля сигнала и прибора индикации, должны быть откалиброваны. Подробную информа­цию об этом можно найти в DIN 19 226 и соот­ветствующих справочниках по контрольно-из­мерительной технике и автоматическому регу­лированию.

© 852______________________________

Аналоговые сигналы служат для:

1) дистанционного контроля и индикации
параметров состояния на локальных или
центральных пультах управления;

2) регулировки параметров состояния.

11.3.2.2.2.1. Аналоговые сигналы и аналоговые приборы автоматического регулирования

Классические приборы автоматического регу­лирования работает в контуре управления, в состав которого входят:

1) датчик и преобразователь в периферийной
аппаратуре управления производственны­
ми процессами, преобразующие параметр
состояния производственного процесса в
аналоговый сигнал;

2) регулятор, считывающий фактическое
значение аналогового сигнала параметра
состояния (называемого регулируемой
величиной) как входную информацию,
сравнивающий его с заданным значени­
ем (называемым задающей величиной) и
вырабатывающий выходной аналоговый
сигнал (регулирующую переменную), ко­
торый согласно «запрограммированно­
му» алгоритму регулятора пригоден для
корректировки фактического значения в
соответствии с заданным, то есть факти­
ческое значение корректируют под задаю­
щую величину;

3) исполнительным органом, на который дей­
ствует выходной аналоговый сигнал регу­
лятора — регулирующая переменная.

Исполнительный орган — это, как прави­ло, регулирующий клапан.

Если он имеет пневматический диафраг-менный привод, то может быть приведен в действие непосредственно пневматическим стандартным сигналом с абсолютным давле­нием от 1,2 до 2,0 бар. Если действительное значение аналогового сигнала и собственно регулятор пневматические, то возникает чис­то пневматический контур регулирования, ко­торый часто применяется на пивоваренных предприятиях.

Измерения и регулировка могут также вы­полняться электрически, а регулирование кла­пана — при помощи электродвигателя. При­мером может служить комбинированный кла­пан для подачи/возврата сред, используемый в системе центрального отопления.

Также часто встречаются и комбинирован­ные варианты, включающие, например, элек­трическое измерение, передачу аналогового сигнала и регулирование с помощью пневма­тических регулирующих клапанов. В этом случае электрическая регулирующая перемен­ная обрабатывается в электропневматическом преобразователе аналогового сигнала (позици­онере), который подключен перед пневматиче­ским клапаном. Этот регулятор монтируется в фонаре исполнительного органа и непосред­ственно механически соединен с устройством сигнализации положения штока клапана. По­зиционер фактически выполняет функцию ре­гулятора, задающая величина которого явля­ется регулирующей переменной главного регу­лятора, а регулируемая величина которого — позиция штока клапана.

В более редких случаях функцию испол­нительного органа в контуре регулирования может выполнять двигатель насоса, регуля­тор числа оборотов которого воспринимает регулирующую переменную регулятора как задающую величину.

11.3.2.2.2.2. Аналоговые сигналы и цифровые приборы автоматического регулирования

Выше мы не использовали такие термины, как система управления технологическим процес­сом и СУПК, словно вывод измеренных значе­ний и регулирование происходят в настоящее время еще аппаратными средствами централь­ного пульта управления, как и в период массо­вого распространения активных мнемосхем, имевшего место лет двадцать назад. Однако сейчас данные измерений выводятся на дисп­лей в цифровой форме, а само управление вы­полняется в СУПК в цифровой форме.

Чтобы реализовать такую систему, в СУПК, кроме уже описанных двоичных, име­ется также аналоговые входы и выходы, в ко­торых аналоговые стандартные сигналы изме­ряемых величин, например, от 4 до 20 мА пре­образуются в цифровые значения, и наоборот, регулирующие переменные, вырабатываемые в регулировочном блоке программных средств СУПК в виде цифровых значений, «пересыла­ются» на исполнительные органы в форме аналоговых стандартных сигналов. Такие дво­ичные величины закодированы восьми-, деся­ти- или двенадцатиразрядным двоичным ко­дом, дискретность которого, возрастающая с

двоичным числом старшего разряда, сравнима с исходным аналоговым сигналом.

Преобразование аналоговых сигналов в цифровые величины кроме блока ввода/вы­вода СУПК может осуществляться также не­посредственно аналогово-цифровым преоб­разователем в датчике (измерительном пре­образователе) или в исполнительном органе (приводе исполнительного органа). Связь между датчиком или исполнительным орга­ном и СУПК происходит затем в цифровой форме через последовательно подключенный интерфейс или систему шин. Тем самым от­падает необходимость в аналоговой дистан­ционной передаче сигналов, на которые суще­ственное влияние оказывают внешние помехи, в связи с чем для них приходится использо­вать дорогие экранированные кабели.

При наличии на установке большого чис­ла аналоговых датчиков и исполнительных органов существенная экономия может быть достигнута за счет параллельного подключе­ния кабель-шины, заменяющей множество ка­белей для отдельных аналоговых сигналов.

Дата добавления: 2015-07-10