Характеристики элементов регулирования и управления

Структура комплекса АСУТП.

Рассмотрим типовую структуру комплекса автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП), характерную для различных отраслей промышленного производства.

Эта структура должна содержать следующие подсистемы:

1. Полевое оборудование, включающее в себя интеллектуальные средства измерения, контроля, регулирующие отсечные и запорные клапаны, электроприводы.

2. Кабельные линии связи, кроссовое оборудование.

3. Барьеры искробезопасности, нормирующие преобразователи.

4. Программируемые контроллеры, модули ввода - вывода аналоговых и дискретных сигналов.

5. Операторские станции – компьютеры, устройства на магнитных носителях, мониторы, печатающие устройства и так далее.

6. Кабельные, оптоволоконные и радиоканалы связи.

7. Система пожарной автоматики и контроля загазованности.

8. Система бесперебойного электропитания.

Статические характеристики отображают связь входных и выходных параметров звеньев в установившемся режиме. Они могут быть заданы аналитически (в виде функциональной зависимости), таблично или графически.

Динамические характеристики отображают связь входных и выходных параметров звеньев во времени. Основными динамическими характеристиками являются переходная и импульсная (весовая) характеристики.

Модели динамики звеньев могут быть заданы в виде дифференциальных уравнений. Для линейных звеньев часто в качестве моделей используются передаточные функции

,

где Х_вх(s) и Х_вых(s) – изображения по Лапласу для входных и выходных параметров.

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных.

Косвенное измерение – измерение, при котором искомое значение величины находят на основании зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми, прямым измерениям.

Принцип измерений – совокупность физических явлений, на которых основаны измерения.

Метод измерений – совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Средство измерений – техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Градуировочная характеристика средства измерений – зависимость между значениями величин на выходе и входе средства измерений, составленная в виде таблицы, графика или формулы.

Диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы.

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений.

Предел измерений – наибольшее и наименьшее значения диапазона измерений.

Чувствительность. Для нелинейных элементов различают:

– статическую чувствительность

,

где Х_вх и Х_вых – значения входных и выходных параметров; то есть чувствительность элемента эквивалентна его коэффициенту усиления;

– дифференциальную чувствительность

;

часто под чувствительностью S понимают максимальную чувствительность элемента. Очевидно, что для линейных элементов величины S и К совпадают.

Порог чувствительности DХ_вх – минимальное изменение значения входной величины, вызывающее изменение выходной величины.

Погрешность. Под погрешностью понимают отклонение реальной статической характеристики от идеальной, либо отклонение статической характеристики элемента от характеристики при отсутствии нагрузки.

Различают погрешности:

1) абсолютную: DХ = Х - Х₀,

где Х - измеренное значение параметра, Х₀ - истинное значение.

Абсолютная погрешность измерения – погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины.

2) относительную:

(выраженные в процентах);

3) относительную приведенную:

,

где Х_min и Х_max – минимальное и максимальное значения измеряемой величины.

Максимальная приведенная погрешность называется классом точности:

.

Класс точности прибора измеряется в процентах и отмечается на его шкале и в паспорте. В зависимости от класса точности приборы делятся на эталонные (образцовые) и рабочие.

Для измерительных приборов установлены классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.