Файл: Основы автоматизации для металлургов..pdf

В устройство сравнения преобразователя (компаратор) пода­ ются три напряжения: измеряемое і/ м , » постоянное опорное напря­ жение Un и напряжение пилообразного колебания с линейной ча­ стью, имеющей постоянный угол наклона. Когда напряжение пило­ образного колебания достигнет значения опорного напряжения (точка пересечения Л), компаратор посылает импульс, который от­ крывает клапан, и счетчик начинает отсчет импульсов от генера­ тора. Когда напряжение пилообразного колебания достигнет зна­ чения измеряемого напряжения (точка пересечения В ) , компара­ тор вновь посылает импульс, который клапан закрывает. В точке пересечения С количество импульсов можно считать со счетчика. Это количество импульсов пропорционально времени Л^, а тем са­ мым и разности напряжений UML — UR. Когда UR = 0, показания

счетчика прямо пропорциональны напряжению, измеренному в те­ чение времени t\. По истечении определенного времени, достаточ­ ного для считывания, показания счетчика сбрасываются и он уста­ навливается на нуль, цикл повторяется и замеряется напряжение в течение времени t2 и т. д.

Эти аналого-цифровые преобразователи по сравнению с ком­ пенсационными преобразователями являются более простыми и де­ шевыми, но они менее точны и имеют большую длительность пре­ образования.

Цифро-аналоговый преобразователь цифровых данных в напряжение

Прямое преобразование цифровых данных осуществляется пе­ реключением сопротивлений или источников напряжения. Преобра­ зователь с переключением источников был применен в системе об­ ратной связи аналого-цифрового компенсационного преобразова­ теля. Схема цифро-аналогового преобразователя с переключением источников приведена на рис. 15. Если предположить, что коэффи­ циент усиления усилителя постоянного тока достаточно велик (он достигает 108 ), то для выходного напряжения UBBLX справедливо выражение

Значение сопротивления Rz изменяют при помощи реле 0—5 в за­ висимости от значения входной цифровой величины. Если на входе имеется цифровой десятичный код 38, то в дешифраторе он преоб­ разуется в двоичную систему и станет 100 110. На выходе из де­ шифратора единичному значению соответствует, например, напря­ жение 12 в, а нулевому значению соответствует нулевое напряже­ ние. Единичные сигналы включат размыкающие контакты соответ­ ствующих реле (5, 2, 1). Результирующее сопротивление Rz будет равно 380 ком. Выходное напряжение можно рассчитать по фор­ муле (25). Значение UBX можно выбирать в зависимости от типа усилителя. В данном случае

54

Защитное сопротивление Я3ящ служит для того, чтобы не зако­ ротить выход и вход усилителя при нулевом цифровом входе. Для расчета сопротивления Rz значением защитного сопротивления

# з а щ = Ю ом пренебрегаем.

Аналогобый выход

Ußx'const R0

Si !

и1 0!

Рис. 15. Цифро - аналоговый преобразователь с переключением сопротивлений

Среди других типов цифро-аналоговых преобразователей ука­ жем шаговые двигатели, которые осуществляют преобразование цифровой величины в угол поворота, а также цифро-аналоговые

J

5

_J

д а н н ы х в н а п р я ж е н и е

компенсационные преобразователи, у которых в систему обратной связи включен аналого-цифровой преобразователь — это преоб­ разователь, аналогичный аналого-цифровому компенсационному

55

преобразователю. Блок-схема такого преобразователя, преобразую­ щего цифровые данные в напряжение, а затем в угол поворота, приведена на рис. 16.

4. СИСТЕМЫ СБОРА ИНФОРМАЦИИ

Ранее мы в общих чертах описали и расклассифицировали си­ стемы сбора информации. Ниже рассмотрим этот вопрос более подробно.

К самым старым системам относится децентрализованная си­ стема сбора информации человеком без использования технических средств. Эта система характеризуется прежде всего значительным запаздыванием получения информации о событии по сравнению с моментом возникновения события. Регулирование при этом осу­

Более совершенной системой является централизованный сбор информации при помощи диспетчерской телефонной сети, докумен­ тов и частично датчиков, который позволяет оперативно устранять некоторые неполадки в ходе производственного процесса. Но при этом отсутствует информация о комплексном состоянии производ­ ства. Хотя при этом также используются вычислительные центры, но деятельность этих центров ограничивается лишь вопросами пла­ нирования и оценки.

Эти системы гораздо чаще используются для управления про­ изводством, а не для регулирования технологических процессов. Хотя централизованный сбор информации и позволяет следить за технологическим процессом в целом, его нельзя использовать для

щему персоналу наблюдение за показаниями этих приборов и ре­ гистрацию этих показаний.

Отдельные данные необходимо записывать в документы, кото­ рые нужны в текущий момент или для дальнейшей обработки. Для этого обычно требуется специальный работник, причем нет гаран­ тии, что данные, за которыми ведется наблюдение, записываются точно в назначенное время, не исключены и ошибки при считыва­ нии данных. Период между регистрацией показаний первого и по­ следнего прибора настолько велик, что часто даже нельзя провести точную оценку взаимосвязи отдельных параметров, особенно при быстро протекающих процессах.

Записи регистрирующих приборов обрабатываются в специаль­ ных вычислительных отделах, где они, например, планиметрируются. При сильных колебаниях измеряемых величин и малых ско­ ростях движения диаграммной бумаги зарегистрированную запись нельзя точно планиметрировать. Полученные при этом результаты из-за большой потери времени уже не могут быть использованы непосредственно для управления производством, поэтому их ис-

56

пользуют лишь для дополнительной оценки процесса, например для составления теплового или материального баланса, или они проходят дальнейшую обработку для нужд экономистов, работни­ ков плановых органов, отделов подготовки производства, для про­ верки на моделях и т. д.

При автоматизации металлургических агрегатов необходимо определить основные связи и зависимости между отдельными па­ раметрами и их влияние на ход процесса. Необходимо получить об исследуемой проблеме возможно большее количество информа­ ции, чтобы и сделанные выводы были возможно более точными. Поэтому нужно повысить точность отсчета данных на измеритель­ ных приборах (использовать цифровую измерительную технику) и обеспечить быстрое считывание нескольких десятков и сотен дан­ ных таким образом, чтобы они удовлетворяли современным требо­ ваниям.

Выполнение этой задачи обеспечивается системой централизо­ ванного сбора информации при помощи специально сконструиро­

информации на перфоленте, перфокартах или магнитной ленте, что позволит производить машинную обработку данных (системы «oîf line»), и на системы с ЭВМ, непосредственно связанной с ка­ налами информации (системы «on line»).

Наиболее часто применяемая система сбора информации «off line» включает в себя оборудование для непрерывного автоматиче­ ского сбора и регистрации информации и оборудование для перио­ дического полуавтоматического или ручного сбора информации с ее автоматической регистрацией.

Непрерывный автоматизированный сбор информации необхо­ дим для контроля использования производственного оборудования, количества производимой продукции и ее качества, а также для контроля стабильности параметров технологического процесса. Эта первичная информация формируется датчиками и лишь в некото­ рых случаях ее дополняет человек.

Периодический полуавтоматический сбор информации охваты­ вает информацию, которую раньше вручную записывали в доку­ ментах. Регистрация информации осуществляется чаще всего на перфоленту и перфокарты или она печатается печатающим уст­ ройством.

Кроме того, в этих системах используется некоторое оборудова­ ние из диспетчерских систем, например световые табло, диспетчер­ ская телефонная сеть, промышленное телевидение и др.

Приборы, которыми оснащены полуавтоматические и ручные системы, образуют сеть абонентских телетайпных установок, обе­ спечивающих перфорирование и дистанционную передачу инфор­ мации. При этом информация регистрируется на перфокартах, пер­ фоленте, магнитофонной ленте или записывается в специальные

57

документы, пригодные ДЛИ машинной обработки. Например, опти­ ческий датчик ЛЕО Л Е К Т О Р считывает данные с документа, раз­ деленного на столбцы. В документе пером чертятся наклонные ли­ нии так, чтобы они образовывали весовой код (каждому столбцу

на отдельных участках по сбору информации. Это оборудование используют большей частью в системах для решения финансовых и административно-хозяйственных задач (для расчета зарплаты,

и регистрировать параметры технологического процесса. Эти функ­ ции выполняют центральные измерительные станции, которые в большинстве случаев работают в системе «off line», а также уп­ равляющие ЭВМ, оснащенные средствами для сбора информации и работающие в системе «on line». В первоначальный период уп­

используют измерительную станцию, а потом на втором этапе уп­ равляющую ЭВМ. Вопрос о целесообразности этого очень слож­ ный и требует отдельного решения в каждом конкретном случае.

При решении вопросов управления технологическими процес­ сами в металлургии измерительная станция еще долго не потеряет своего значения, поэтому она заслуживает более подробного опи­ сания.

Описание центральной измерительной станции

Развитие методов автоматического получения, сбора и контроля информации и регистрации ее в цифровой форме послужило основ­ ной предпосылкой изобретения цифрового вольтметра, являюще­ гося по существу аналого-цифровым преобразователем. Цифровой вольтметр имеет следующие преимущества: прямое изображение (индикация) результатов измерений в цифровой форме, большая скорость работы (до 10 000 считываемых значений в секунду), вы­ сокая точность (до 0,001%), высокая разрешающая способность, полностью автоматическая работа, высокое полное входное напря­ жение (импеданс). Такой вольтметр создает очень небольшую на­ грузку на выходе датчика информации. Интегрирующий цифровой вольтметр, кроме того, позволяет очень точно осуществлять изме­ рения даже в тех случаях, когда имеется высокий уровень помех.

58