ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность

Современное производство и задачи при выполнении исследований предполагают получение больших объемов информации. При этом производятся измерения большого кол-ва величин различной природы. Кроме того число измерений в единицу времени непрерывно возрастает.

Т.к. оператор обладает ограниченными возможностями, связанными с особенностями организма, он не может фиксировать, запоминать и обрабатывать большие объемы информации в течение длительного времени.

Измерительные информационные системы(ИИС) появились для обработки больших объемов информации, проведения различных измерений.

Группы:

1)Непосредственно измеряемые системы.

2)Системы автоматического контроля.

3)Системы тех. Диагностики.

Широкое распространение получили ИВК(измерительные вычислительные комплексы). В их состав входят: программируемые ЭВМ, которые используются не только для обработки информации, но и для управления процессом измерений. Кроме того они решают задачи с выработкой управляющего сигнала.

По реализации алгоритмов функционирования ИИС делятся на:

1.С жестким алгоритмом(заранее определенным).

Особенность-неизменность состава и связей.

2.Програмируемые системы.

Алгоритм работы изменяется. Программа составляется в зависимости от условий функционирования объекта.

3.Адаптивные системы.

Изменяется как алгоритм работы так и структура ИИС. Происходит  адаптация системы к объекту. Применяют когда об объекте имеется недоста- точное кол-во априорной информации.

Наиболее перспективными ИИС являются те, которые строятся на основе модульно-агрегатного принципа. Построения системы из блоков и модулей является унифицированными. Это предполагает использование только стандартного интерфейса.

При построении ИИС выбран интерфейс КМАК и «приборный интерфейс». Второй-более простой. Используется при построении относительно простых и медленных схем. Интерфейс КМАК используется при построении ИИС, предназначенных для исследования сложных объектов, в которых процессы идут достаточно быстро.

Исходя из функций ИИС(основные: получение информации, её обработка, представление, формирование управляющих сигналов, воздействие на объект),можем представить обобщенную структурную схему:

1-    Устройство измерения.

2-    Устройство обработки измененной информации. Обработка по определенному алгоритму. Сокращает избыточность измененной информации, выполнение различных математических операций, модуляция и т.д.

3-    Устройство хранения информации. Представляется различными регистраторами, индикаторами.

4-    Устройство представления информации.

5-    Устройство управления. Обмен информации между всеми устройствами. Организация взаимодействия всех узлов ИИС.

6-    Устройство воздействия на объект исследования.

7-    ЭВМ, ПК или оператор.

0-    Объект исследования.

К ним относят показатели надежности Эл прочности сопротивл изоляции.Уст к климатич воздействиям в роле установления рабочего режима.

Время установления рабочего режима - …

Надежность ср измерения – способность сохранять зад хар-ки при опред условиях работы в течении зад времени или зад наработке.

Отказ – нарушение работоспособности средств измерения.

1 Внезапный отказ-ср измерения полностью теряет свою работоспособность

2 Отказ с течением времени – (постепенный отказ)- медленно выходят за доступный предел

Согласно сущ норм документам на средства измерения применяют след показ надежности:

1 безотказность

2 ремонтопригодность

3 долговечность

В качестве показателя безотказности устанавл наработку на отказ под наработкой понимают продолжительность работы средства, а под наработкой на отказ отношение наработки средства к числу отказов во время этой наработки.Обычно принимают средний ресурс.

Ресурс – календарная продолжительность эксплуатации средства и его доработка от его начала до предельного сочетания при котором дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена.

Динамические характеристики – характеристики инерционных свойств, которые опред зависимость выходного сигнала ср измерения от меняющийся во времени величин а именно параметров входного сигнала внешних влияющих величин.Динамические свойства влияют на динамич погрешность.

Различают: полные и частные динамич характеристики.

Полная динамическая хар-ка-такая динамич хар-ка которая однозначно определяет изменение выходного сигнала ср измерения при любом изменении во времени информативного или неинф параметра вх сигнала и влияющих величины,а так же нагрузки. К полным динамич хар-кам относят: переходную хар-ку, импульсную, амплитудно фазовую и совокупность частотной и фазочастотной хар-ки, а так же передаточную функцию

Частная динамич хар-ка-не отражает полностью динамич свойств средств измерения.Любые параметры полн дин хар-к:

Время реакции ср измерения, коф демпфирования, значение амплитуды частотн хртики на резонанс частоте

Для измер приборов время реакции – хар время восстановления показания прибора(время от скочкообраз величины до показания величины)

Для измер преобразований время реакции – время установления выходного сигнала, которое определ при скачкообр опред входного сигнала и выходного сигнала с заданной погрешностью.

Коф демпфирования – параметр дифер ур-ния второго порядка которое описывает линейное ср измерения

Динамич хар-ки средств измерений:

1 полные

2 частные хар-ки

Хар-зуют взаимодействие ср измер с обьектом исследования и нагрузки

Параметры:

1 входное полное сопротивление

2 выходное полн сопротивление

Средством измерения называют техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Хар-ки, предназначенные для определения результата измерения.

- зависимость между установившимся значением входной и выходной величины называется функцией преобразователя    y=f(x);

- чувствительность – отношение приращения выходного сигнала к вызвавшему его изменению входного ;

- Постоянная прибора C=1/S

- порог чувствительности – наименьшее изменение входной величины, обнаруживаемое с помощью данного средства измерения;

- цена деления шкалы – разность значений измеряемой величины соответствующей двум соседним отметкам шкалы;

- длина деления – расстояние между центрально-соседних отметок шкалы;

- диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности;

- диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченной начальными и конечными значениями шкалы.

Хар-ки погрешности, классы точности.

- абсолютная погрешность – разница между измеренным и истинным значением величины;

- относительная погрешность - отношение абсолютной погрешности к истинному или действительному значению величины   ;

- относительная приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности к нормируемому значению  ;

- основная погрешность – погрешность средств измерения в условиях принятых за нормальные;

- дополнительная погрешность - возникает при отклонении влияющих величин от нормальных условий.

Динамические хар-ки и хар-ки чувствительности к влияющим величинам.

- динамическая погрешность – разность между погрешностью средства измерения в динамическом режиме и его его погрешности в статическом режиме;

- ДУ, передаточная функция, переходная хар-ка, импульсная хар-ка, совокупность амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик (это полные хар-ки);

- частные хар-ки: функционалы или параметры полных динамических характеристик (время установления, собственная частота колебания, коэффициент энфирования)

Для ЦП:

1.Еденица младшего разряда.

2.Полное сопротивление.

3.Вых-ое сопротивление.

ГСП, Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации, совокупность устройств получения, передачи, хранения, обработки и представления информации о состоянии и ходе различных процессов и выработки управляющих воздействий на них.

Тех.основа ГСП- агрегатные комплексы, каждый из которых представляет собой совокупность тех средств упорядоченных по функциям и параметрам.

Агрегатные комплексы делятся на :

1.комлексы широкого применения.

2.специализированные комплексы.

1:

АСВТ- агрегатный комплекс средств вычислительной техники.

АСЭТ- а.к. средств электроизмерительной техники.

КТСЛИУС- к. тех. средств для локальных информативных управляющих систем.

АКЭСР- а.к. элек-х средств регулирования.

2:

АССАТ- а.к. средств аналитической техники.

АСИМ- а.к. измерения и дозирования масс.

Основу ГСП составляют: АСВД и АСЭТ.

ГСП, Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации, совокупность устройств получения, передачи, хранения, обработки и представления информации о состоянии и ходе различных процессов и выработки управляющих воздействий на них. ГСП состоит из унифицированных элементов, модулей и блоков, допускающих информационное, энергетическое и конструктивное сопряжение в агрегатных комплексах и автоматизированных системах управления. В ГСП входят электрические, пневматические и гидравлические приборы и устройства в обыкновенном, виброустойчивом, герметичном, пыле- и влагозащищённом исполнении.

ГСП основывается на след. принципах:

1.Типизация  реализуемых средств ГСП функцией.

2.Минимизация номенклатуры входящих в систему средств.

3.Всесторонняя регламентация требований к тех-м средствам систем.

Измеряемые и регулир-ые в ГСП величины делятся на:

1.велечины пространства и времени.

2.механические величины.

3.электрические и магнитные величины.

4.тепловые и световые.

ГСП охватывает:

1.Формирование носителей информации о значениях характеристик управления(датчики,преобразователи).

2.Нормирование сигналов(приведения к стандартному виду и диапазону измерений).

3.Функцион. преобразование в аналоговой и цифровой форме.

4.Коммутация,АЦП и ЦАП.

5.Реализация воздействия на обьект.

Методологическая основа-система гос стандартов.(устан. Общие тех-е требования вх. И выходным сигналам,правила инфор. сопряжения и конструктивного исполнения).

ГСИ – комплекс нормативных, нормативно-технических и методических документов, устанавливающих правила, нормы, требования, направленные на достижение и поддержание единства измерения в стране при требованиях точности.
Метрологическое обеспечение – комплекс научных и организационных основ, тех. средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.
Поверка – это совокупность операций с целью определения и подтверждения соответствия средств измерения установленным техническим требованиям. Она является прерогативой гос-ва, носит обязательный характер, ей подвергаются средства измерения, подлежащие гос. метрологическому контролю и надзору. Поверку осуществляют органы ГМС, но по решению гос. стандарта право поверки средств измерения м.б. предоставлено аккредитованным метрологическим службам юридических лиц. Средства измерения подвергаются первичной периодической внеочередной инспекционной и экспертной поверке.
Поверочные схемы:
ПС представляют:
- методы
- средства
- точность СИ
-погрешность СИ
-соподчиненность приборов измерения.
Предназначены для передачи размеров физ велечин от гос. эталонов до обьектов поверки(с обеспечением возможности проведения испытаний), в их основу заложены ступенчатые принципы передачи размеров.
В связи с этим ПС кроме гос эталонов должна содержать эталоны копий, образцовые средства 1,2,3 разрядов.
В ПС РФ используются гос эталоны.
Различают государ., ведомственные, локальные ПС.
Они отличаются обл-ю применения.
Гос. ПС оформляются в виде гос. стандарта с чертежами и описанием.
2,3-  в основном чертеж, но иногда добовляют описание.
Для многофункциональных СИ, используют комбинируемые ПС.

ГСИ
– комплекс нормативных, нормативно-технических и методических документов,
устанавливающих правила, нормы, требования, направленные на достижение и
поддержание единства измерения в стране при требованиях точности.
Задачи ГСИ:
- межотраслевая и межрегиональная координация деятельности по обеспечению единства измерения;
- установление общих требований к организации и порядка выполнения работ по обеспечению единства измерения;
- определение общих метрологических требований к методам, средствам и результатам измерения;
-  установление общих требований к системам воспроизведения и передачи размеров единиц физической величины;
- осуществление государственного метрологического контроля и надзора.
Единство измерений – такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных стандартом единицы и погрешности измерения известны с заданной вероятностью
Метрологическое обеспечение – комплекс научных и организационных основ, тех. средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.
Под научной основой метрол. обеспечения понимают метрологию; организационной основой метрол. обеспечения явл. метрол. служба, состоящая из гос-ной и ведомственной служб –это сеть организации и учреждении, возглавляемых Госстандартом. Технич. обеспечение составляет система единиц физич. величин, сист. передачи размеров единиц от эталонов к рабочим средствам посредством образцовых средств и средств поверки. Система госиспытании обеспечивает единство средств измерении в процессе их производства и выпуска. Система госповерки средств измерении; сист. стандартных образцов состава и свойств вещ-в и материалов; сист. стандартных справочных данных о физич. константах и о свойствах вещ-в и материалов. Правовую основу метрол. обеспечения представляет госсистема обеспечения единства измерении.
Объекты:
1.     Единицы физ. величин
2.     Гос. эталоны и общероссийские поверочные схемы.
3.     Методы и средства поверки СИ
4.     Номенклатура нормируемых СИ
5.     Нормы точности СИ
6.     Способы выражения и формы представления рез-в.
7.     Методики выполнения измерений
8.     Организация и порядок проведения гос. испытаний, поверки, метрологич. аттестации СИ
Термины и определения в области метрологии и тех. измер.