Технические средства контроля технологических параметров САК-это комплекс технических устройств, которые позволяют определить значения параметров технологического процесса и передать их в ЭВМ для анализа и представления оператору.

Информация о технологических параметрах поступает от датчиков. Большинство используемых в производстве датчиков формируют сигналы в виде электрического напряжения, тока или сопротивления, поэтому технические средства большинства систем контроля предназначены для обработки именно электрических сигналов

 Ранее 6ыли рассмотрены различия между аналоговыми и дискретными сигналами. Эти сигналы несут разную информацию, и их обработка происходит по-разному, поэтому рассмотрим средства обработки тех и других сигналов отдельно.

Технические средства обработки аналоговых сигналов. Технические средства можно подразделить на пять групп, которые представлены далее в порядке прохождения по ним сигналов на пути от датчиков к ЭВМ.

1. Переходные устройства (ПУ). Они передают сигналы от датчиков к аппаратуре системы контроля. Дело в том, что датчики, как правило, располагаются непосредственно на технологическом оборудовании, а система контроля располагается обычно там, где находится оператор. Расстояние между ними может достигать сотен и даже тысяч метров.

 Для передачи электрических сигналов на эти расстояния используют специальные соединительные провода и кабели, которые вместе с клеммными колодками, кабельными разъемами и другими подобными элементами составляют группу переходных устройств.

2. Устройства нормализации сигналов (УНС). Эти устройства необходимы для приведения сигналов в нормальное состояние. Пройдя сотни метров по проводам и кабелям, электрические сигналы неизбежно искажаются из-за воздействия внешних электромагнитных полей и неидеальных параметров соединительных линий. Устройства нормализации обеспечивают сглаживание и фильтрацию сигналов, смещение уровня, преобразование тока в напряжение, линеаризацию и другие модификации с делающие более удобной дальнейшую обработку.

3. Коммуникаторы (К). Это электронные или электромеханические переключатели, позволяющие поочередно подавать сигналы с различных датчиков на измерительные и другие устройства. коммутаторы должны работать быстро, чтобы мае при большом количестве датчиков суммарное время контроля всех параметров не было слишком большим.

4.Усилители (У). Многие сигналы, поступающие с датчиков, представляют собой электрическое напряжение очень низкого уровня сотые и тысячные доли вольта. Такое маленькое напряжение

Рис. 3.2. Структура технических средств обработки аналоговых сигналов САК:

датчиком трудно измерить, особенно если нужно знать значение параметра с большой точностью.

Современные измерительные средства обеспечивают высокую точность измерения напряжения в диапазоне от 0,1 В до нескольких вольт, а тока - в диапазоне от 0,1 мА до нескольких миллиампер. Сигналы более низкого уровня должны быть усилены так, чтобы их значения попали в этот диапазон. Эту функцию выполняют усилители различных типов, имеющие необходимый коэффициент усиления.

Обычно количество усилителей намного меньше, чем количество датчиков, и сигналы отдатчиков п на усилители поочередно через коммутатор.

5. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Конечной точкой цепочки технических средств по которой проходят сигналы, является ЭВM. Однако она оперирует с числами и воспринимает информацию только в числовом виде. Обычно это двоичные числа, состоящие из нулей и единиц, т.е. представляющие собой двоичный цифровой код. Для того чтобы ЭВМ могла обрабатывать аналоговые сигналы датчиков, эти сигналы должны быть преобразованы в цифровой код что и делают аналого -цифровые преобразователи.

Согласование работы АЦП, усилителей и коммутатора производит ЭВМ с помощью сигналов синхронизации.

Примерная структура технических средств обработки налоговых сигналов САК представлена на рис. 3.2.

Технические средства обработки дискретных сигналов. Технические средства можно под на три группы, которые также представлены далее в порядке прохождения сигналов к ЭВМ.

1. Переходные устройства. Они выполняют те же задачи, что и при обработке аналоговых сигналов.

2. Устройства нормализации сигналов. Их функции иные, чем у аналогичных устройство обработки аналоговых сигналов. Дискретные сигналы, поступающие от дискретных датчиков, имеют одно из двух значений информативного параметра сигнала - электрического напряжения: его значение может быть либо низким (в частном случае нуль), либо высоким (обычно это напряжение 5 В). Низкий уровень сигнала считают соответствующим логическому нулю (0), а высокий единице (1). Например, сигнал 0 от какого- либо датчика может нести информацию о замкнутом состоянии контактов связанной с этим датчиком электрической цепи, а сигнал 1 от того же датчика означает, что контакты в этой цепи разомкнуты. Или сигнал 0 поступает от датчика при открытом клапане, а сигнал 1 - при закрытом клапане и т.д.

В процессе передачи сигналов по кабелям они могут быть искажены различными внешними воздействиями и уровни сигналов могут отличаться от 0 и 5 В, но эти искажения не на столько велики, чтобы возникли сомнения в логическом значении сигнала: 0 или 1. Поэтому устройства нормализации дискретных сигналов - это так называемые пороговые устройства, сравнивающие значения сигналов с некоторым пороговым уровнем. Их задача - четкое различение сигналов 0 и 1. Они формируют выходной сигнал 1(например в виде напряжения 5 В на выходе УНС). если входное напряжение выше некоторого порога (например, 4 В), и сигнал 0 (напряжение на выходе УНС равно нулю), если входное напряжение ниже заданного порога (например, 1 В).

Сигналы, поступающие с выходов УНС, являются стандартными и потому совместимыми с устройствами, на которые дискретные сигналы поступают для дальнейшей обработки регистрами и счетчиками.

3. Регистры и счетчики. Основная задача технических средств обработки дискретных сигналов заключается в регистрации двоичных дискретных сигналов (типа «включен – выключен», «есть-нет», «открыт-закрыт») и подсчете многократно повторяющихся единичных событий (количества деталей, проходящих на конвейере мимо датчика; количества контейнеров, погруженных в трюм баржи и т.д.). Далее эта информация поступает в ЭВМ для запоминания учета, вывода оператору и т.д.

Рис. 3.3. Графические обозначения регистра (а) и счетчика (б)

Рис. 3.4. Структура технических средств обработки дискретных сигналов САК: С-счетчик

Наиболее естественная форма передачи информации в ЭВM - в виде кодов, т.е. последовательности единиц и нулей. Поэтому средства обработки дискретных сигналов сконструированы так, что они формируют из полученных сигналов двоичные. Для этого устройства, регистрирующие одиночные дискретные сигналы, объединяются в регистры, которые получают параллельно сигналы от целой группы дискретных датчиков. Совокупность зарегистрированных сигналов в виде двоичного кода передается из регистра в ЭВМ (рис. 3.3, a).

 Подсчет повторяющихся единичных событий производят счетчики, которые выражают результат подсчета количества импульсов в виде двоичного числа, удобного для передачи ЭВМ (рис. 3.3, б).

Возможная технических средств обработки дискретных структура сигналов САК представлена на рис. 3.4.

Комбинирование рассмотренных ранее технических средств позволяет создавать системы автоматического контроля с разными характеристиками для различных технологических процессов.