чения контролируемой величины. При проектировании АСК выбор ин­ тервала между операциями контроля осуществляется в зависимости от па­ раметров объекта контроля и характера его функционирования.

7.3. Структурные схемы АСК

АСК получает, перерабатывает и передает информацию о параметрах про­ цесса в виде электрических сигналов. Поскольку в большей части пара­ метры процессов являются неэлектрическими, необходимо иметь элементы для их восприятия. Это решается с помощью измерительных преобразо­ вателей для измерения неэлектрических величин.

Измерительные преобразователи разных физических величин имеют выходные сигналы,'различные по виду и уровню. Поэтому необходима их унификация для упрощения дальней обработки информаций и структу­ ры технических средств, предназначенных для этой цели. Это решается с помощью унифицирующих элементов, приводящих сигналы преобразо­ вателей к стандартным значениям (ГОСТ 9895—78, ГОСТ 10938—75.и ГОСТ 10853— 64).

Унифицирующие элементы могут быть индивидуальными, связанными с одним датчиком,- или групповыми, обслуживающими ряд датчиков. Иногда унифицирующие элементы совмещаются сдатчиками.

Основные функции унифицирующих элементов сводятся к линейным и нелинейным преобразователям сигнала. К первым относятся масштаби­ рование, установление нуля и температурнаяжомпенсация. Ко вторым — линеаризация и выпрямление сигнала.

Унифицированный сигнал, несущий информацию о параметре контро­ лируемого процесса, нужно сравнивать со значением, соответствующим установке. В зависимости от назначения АСК сравнение выполняется в аналоговом или цифровом виде. При аналоговом — сигнал подается на устройство сравнения УС, на которое также поступает сигнал из блока формирования установки БФУ в виде определенного значения напряже­ ния или тока (рис. 132). В результате сравнения устанавливается, нахо­ дится ли контролируемый параметр в пределах или вне нормы. В послед­ нем случае УС выдает сигнал на блок формирования суждений, который воздействует на световое или звуковое сигнальное устройство С или выдает сигнал на другие автоматические или регистрирующие устройства, связанные с АСК1- '

Если сравнение производится в цифровом виде, то сигнал с выхода УЭ подается на аналого-цифровой преобразователь АЦП, на выходе которого получается цифровой код измеряемой величины. БФУ также вещает уставку в цифровой форме, а УС сравнивает цифровые коды ре­ зультата измерения и уртавки (рис. 133). Такое построение канала необ­ ходимо в тех случаях, когда результаты измерения и контроля использу­ ются в ЭВМ или других цифровых системах.

Когда число точек контроля велико (несколько сотен), создание АСК увеличением числа каналов со всеми входящими в него элементами привело бы к увеличению количества аппаратуры, что во многих случаях совершенно недопустимо. Рационально это решается в многоточечных АСК.

Рис. 133 Рис. 134

Большая группа объектов контроля характеризуется тем, что контро­ лируемые параметры являются непрерывными функциями времени и изменяются с конечной скоростью. Поскольку относительное максимально допустимое изменение контролируемой величины Axtlxi в каждой точке происходит за время Т, а для контроля с заданной достоверностью необ­ ходимо время At, Бремя Т — At может быть использовано для контроля параметров других точек. На этом принципе основано построение АСК последовательно-параллельного действия.

В такой системе применяется' обегающий контроль, позволяющий многократно использовать некоторые функциональные блоки системы, например АЦП, БФУ, УС, БФС, цифропечатающее устройство (ЦПУ) и другие. Система обегающего контроля предусматривает интервал Т —

— А? между обращениями к одному датчику. Для этого в устройство вво­ дится входной и выходной коммутаторы, работающие синхронно по ко­ мандам блрка управления (БУ) АСК-

Важным параметром АСК является быстродействие, которое возмож­ но увеличить двумя способами: 1) сравнивать поступающий сигнал с за­ данным значением в аналоговой форме, поскольку для этого необходимо значительно меньше времени, чем для цикла работы АЦП;

2)выводить на печать не все значения контролируемых параметров,

атолько их отклонения от нормы.

Поскольку АСК может контролировать различные параметры, датчи­ кам должны соответствовать. УЭ, выходные сигналы которых поступают на входной переключатель # вх. Последний со скоростью, задаваемой блоком управления БУ, поочередно подает входные сигналы для после­ дующей обработки. Входной сигнал с # вх поступает на общий унифици­ рующий элемент, которым может быть фильтр, снимающий возможные помехи и наводки.

Вэтой схеме сравнение сигнала! датчика и задание выполняется УС

ваналоговой форме. Одновременно аналоговый сигнал с помощью АЦП

преобразуется в цифровой код, который поступает на ЦПУ, ВУ, ЦОУ и устройство цифровой индикации.

При обнаружении отклонения контролируемого параметра от нормы УС подает сигнал на БУ и выходной переключатель Я вых, работающий синхронно с Явых. Последнее включает сигнальное устройство С, номер которого соответствует номеру контролируемой точки и работающее толь­ ко тогда, когда параметр выходит за пределы нормы.

Блок управления БУ по сигналу УС запускает ЦПУ, печатающее значение параметра, вышедшего за пределы нормы. Так же подается ко­ манда на вычислительное устройство, которое может занести в свою опе­ ративную память код сигнала или произвести с ним необходимые матема­ тические операции, обусловленные программой вычислений. Значение па­ раметра можно представить в цифровой форме на ЦОУ, включающем по команде БУ.

АСК может работать с переменной скоростью обегания, которая умень­ шается при включении АЦП для преобразования аналогового сигнала,, вышедшего за пределы нормы.

Рассмотренная система может иметь аналоговый или цифровой выход на автоматическую систему управления технологическим процессом.

7.4. Функциональные устройства и блоки АСК

Функциональные устройства и блоки АСК компонуются из элементов,, которые можно разделить на следующие группы:

1) для обработки и коммутации аналоговых сигналов, к которым от­ носятся унифицирующие элементы (УЭ), функциональные преобразовате­ ли, устройства задания уставок, устройства сравнения, ключи, переклю­ чающие цепи аналоговых сигналов. Составной частью этих элементов яв­ ляются усилители, образцовые резисторы, делители напряжения и .реле;

2) электромеханические и электронные для построения преобразова­ телей аналог-код;

3) для выполнения логических и арифметических операций над цифро­ выми сигналами;

4) выходные, к ним относятся световые индикаторы, цифровые отсчетные устройства, цифропечатающие устройства, графопостроители и звуковые сигнализаторы.

Рассмотрим некоторые из них. В настоящее время наиболее распрост­ ранены унифицирующие элементы амплитудио-модулированных сигна­ лов от датчиков, иногда объединяющиеся с ними. Как было сказано, ос­ новные функции УЭ сводятся к линейным (установка нуля, масштабиро­ вание, температурная компенсация) и нелинейными (линеаризация) пре­ образованиям сигналов, а также к уменьшению помех и наводок от цепей с датчиками.

УЭ могут быть индивидуальными и групповыми. Применение индиви­ дуальных УЭ во многих случаях предпочтительнее, поскольку они позво­ ляют коммутировать сигналы более высокого уровня и тем самым умень­ шать погрешность от коммутации цепей. Рассмотрим некоторые линей­ ные преобразования, выполняемые УЭ.

Предположим, что вход АСК допускает унифицированный сигнал с ди­ намическим диапазоном [U, х„], а сигнал от преобразователя изменяется

Отсюда получаем

В = (сг + c2t + c3t2)l$ =

= Ьх + b2t -\- b3t2,

Р= ах + a2t + а3Р.

Следовательно, коэффициент пе­ редачи цепи обратной связи дол­ жен быть квадратической функцией от температуры, что обеспечивает линейную зависимость и вых =f {t) .

Это достигается цепочкой диодов, шунтированных резисторами. Из­ вестно, что начальный участок вольтамперной характеристики ди­ ода близок к квадратической зави­

симости. Выходной усилитель позволяет получить'нужный уровень сиг­ нала на выходе преобразователя, например 10 В.

Важным элементом АСК являются переключатели, необходимые для поочередного подключения датчиков и сигнальных устройств к общим блокам системы, т. е. для временного разделения измерительных каналов. Такие переключатели характеризуются быстродействием и, погрешностью коэффициента передачи:

Быстродействие характеризуется числом переключений в секунду» Важными параметрами переключателей также являются потребля­

емая мощность, надежность, вибростойкость, габаритыидругие. Переключатели бывают электромеханические, электронные и комби­

нированные. По принципу построения их можно разделить на три груп­ пы: 1) с отключением невыбранных каналов; 2) закорачиванием невыбранных каналов; 3) комбинированные. Переключатели могут быть односту­ пенчатыми .и многоступенчатыми. На рис. 136 показана структурная схема одноступенчатого переключателя. Генератор тактовых импульсов ГТИ, входящий в блок управления АСК, с заданной частотой выдает им­ пульсы на распределитель импульсов РИ, который сигналами поочеред­ но с помощью ключей.КЛ К2, ...» Кп подключает цепи датчиков или дру­

гих элементов к нагрузке.

На рис. 137 показана структурная схема двухступенчатого переклю­ чателя. В этом случае датчикиразбиваются на равные m-групп. В цепи каждого датчика имеется ключ (ключи/С1, К2, ..., Кп), а группа датчиков

имеет групповой ключ (ключи /(!, KL •••, Кт)> В схеме имеется два рас­ пределителя импульсов РИ1 и РИ2, работающих от генератора такто­ вых импульсов ГТИ., Частота работы РИ2 в п раз меньше частоты РИ1.

Схема работает следующим образом. В исходном состоянии РИ2 находится в первом положении, поэтому КГ включен. Распределитель РИ1 поочередно включает ключи КГ К2, ..., Кп и к нагрузке подключа-