ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Основной тенденцией в развитии автоматизации химико-техноло­гических процессов в настоящее время является применение АСУ ТП

Основной тенденцией в развитии автоматизации химико-техноло­гических процессов в настоящее время является применение АСУ ТП, осуществляющих оптимизацию этих процессов.

В таких АСУ ТП требования к надежности и особенно к точно­сти средств измерений сильно возрастают. Последнее определя­ется следующими обстоятельствами. Известно, что наиболее эф­фективным видом автоматизации является автоматический конт­роль, позволяющий повышать экономическую эффективность про­изводства на несколько десятков процентов по сравнению с неав­томатизированным производством. Применение АСР (см. Введе­ние) редко позволяет получить дополнительный эффект, составля­ющий более 10%. Экономический эффект от применения АСУ ТП для оптимизации процессов обычно не превышает 2—3%, а чаще составляет 1 %.

Для оценки этого эффекта необходимы измерительные устрой­ства соответствующей точности. Большинство же измерительных устройств и систем, используемых для проведения технологических измерений, имеют погрешность, равную или большую чем ±1% (см. гл. 4—13). Причем эту погрешность в условиях технологиче­ского процесса невозможно устранить или уменьшить.

Повышение точности измерительных устройств для решения за­дач автоматизации управления технологическими процессами необ­ходимо еще и потому, что измерительные устройства, а именно дат­чики, устанавливаемые на технологических процессах, как правило, используются при создании математических моделей объектов уп­равления (см. гл. 3). Без соответствующей точности этих измери­тельных устройств сама оптимизация объектов управления стано­вится проблематичной. В связи с этим повышение точности средств технологических измерений — одна из основных задач приборостро­ения.

В то же время развитие и совершенствование технологии пере­работки нефти и газа постоянно ставит перед создателями средств измерений новые и, как правило, более сложные задачи. Особенно это касается контроля качества сырья, промежуточных и конечных продуктов.

Усилия ученых и инженеров, работающих в области приборо­строения, направлены как на создание новых средств измерений, позволяющих решать названные задачи, так и на совершенствова­ние средств измерений, обеспечивающих решение традиционных задач автоматического контроля.

Решение этих двух проблем базируется прежде всего на исполь­зовании для измерений новых физических явлений. Новейшие до­стижения физики, аналитической и физической химии находят в приборостроении самое широкое применение. Совершенствование средств технологических измерений в настоящее время направлено на повышение их надежности, снижение материалоемкости и инер­ционности и, самое главное, на повышение точности.

При создании средств измерений доминирующим методом повы­шения точности остается метод параметрической стабилизации.

В последние годы все более широкое применение получают структурные методы повышения точности средств измерений (см. § 3.8), базирующиеся на применении средств микропроцессорной техники (см. гл. 14). При этом из структурных методов наиболее широко применяются: метод вспомогательных измерений, обеспе­чивающий коррекцию статической характеристики средств измере­ний в зависимости от основных влияющих величин, и метод образ­цовых сигналов, позволяющий осуществлять периодическую само­градуировку средств измерений. Создаваемые на основе названных и других методов повышения точности средства измерений, включа­ющие в себя микропроцессоры, называют интеллектуальными.

Освоение выпуска дешевых и разнообразных средств микро­процессорной техники уже сейчас делает экономически и техни­чески целесообразным автоматический контроль параметров, оп­ределение которых связано с необходимостью выполнения косвен­ных и совокупных измерений. Широкие перспективы имеет применение средств микропроцессорной техники в автоматических анализаторах качества, применение которых в АСУ ТП позволяет осуществлять управление химико-технологическими процессами непосредственно по показателям качества сырья, реагентов, проме­жуточных и конечных продуктов, упрощает алгоритмы управления и обеспечивает большую эффективность автоматизации управления. Целесообразность использования средств микропроцессорной тех­ники в анализаторах качества определяется тем, что для эффектив­ной работы последних необходимо выполнять большое число опера­ций логического и аналогового управления, обрабатывать, хра­нить и отображать большой объем измерительной информации и справочных данных (см. гл. 14). Включение в состав анализаторов качества микропроцессорных устройств улучшает их метрологиче­ские и информационные характеристики.

Количественно задачи повышения точности средств технологи­ческих измерений, решаемые в настоящее время, могут быть оха­рактеризованы классами точности средств измерений: давления; температуры, уровня 0,1—0,2; расхода 0,2—0,5; качества 0,5—2.

Создание средств технологических измерений с такими точност­ными характеристиками и широкое применение автоматических анализаторов качества позволят поставить автоматический конт­роль и управление химико-технологическими процессами на новый, более совершенный уровень.

Масштабный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для изменения величины в за­данное число раз (по существу это усилитель сигнала измеритель­ной информации).

Функциональный измерительный преобразователь — измери­тельный преобразователь, предназначенный для формирования сиг­нала измерительной информации, связанного с измеряемой вели­чиной некоторой заданной функцией.

Система автоматического контроля — ИИС, предназначенная для установления соответствия между значениями контролируемых параметров и соответствующими заданными нормами.

Система технической диагностики — ИИС, предназначенная для выявления причин неправильного функционирования технических объектов.

Система распознавания образов — ИИС, предназначенная для установления соответствия между распознаваемым объектом и за­данным образом.

Входной сигнал — сигнал, поступающий на вход измерительного устройства.

Выходной сигнал — сигнал, получаемый на выходе измеритель­ного устройства.

Информативный параметр входного сигнала измерительного устройства — параметр входного сигнала, функционально связан­ный с измеряемой величиной и используемый для передачи ее зна­чения (для промежуточных измерительных преобразователей и ВТОРИЧНЫХ приборов) или являющийся самой измеряемой величи­ной (для первичных преобразователей и приборов).

Информативный параметр выходного сигнала измерительного устройства — параметр выходного сигнала, функционально связан­ный с информативным параметром входного сигнала и использу­емый для передачи или индикации значения информационного па­раметра входного сигнала.

Неинформативный параметр входного сигнала измерительного устройств а — параметр входного сигнала, не используемый для пе­редачи значения измеряемой величины.

Не информативный параметр выходного сигнала измерительного устройства — параметр выходного сигнала, не используемый для пе­редачи или индикации значения информативного параметра вход­ного сигнала.

Функция влияния — зависимость изменения какой-либо метроло­гической характеристики средств измерений от изменений влияю­щей величины или совокупности влияющих величин.

Статическая погрешность средства измер ения (в том числе из­мерительного устройства) — погрешность, возникающая при исполь­зовании его для измерения постоянной величины.

Погрешность средства измерений (в том числе измерительного устройства) в динамическом режиме — погрешность, возникающая при использовании его для измерения переменной во времени величины. (Для определения этой погрешности необходимо осущест­вить сравнение выходного сигнала данного средства измерений, т. е. такого устройства, у которого переходная характеристика име­ет вид, показанный на рис. 2.5, б.)

Динамическая погрешность средства измерений (измерительно­го устройства) — разность между погрешностью средства измере­ний в динамическом режиме и его статической погрешностью, со­ответствующей значению величины в данный момент времени.

Дрейф нуля измерительного устройства — медленное изменение значения выходного сигнала при нулевом значении входного сиг­нала. (Дрейф нуля связан с нестабильностью элементов измери­тельного устройства.)

Шум — случайные колебания, которые присутствуют в выход­ном сигнале измерительного устройства. (Причинами шума явля­ются молекулярные, электронные, ионные и другие процессы в лам­пах, транзисторах, резисторах, детекторах заряженных частиц и молекул и других элементах измерительных устройств.)

Фон — периодические колебания, которые присутствуют в выход­ном сигнале измерительного устройства. (Причиной фона часто яв­ляется наличие электромагнитной или электростатической связи уз­лов измерительного устройства с общегородской сетью, являющей­ся источником питания.)

Точность средства измерений — качество средства измерений, от­ражающее близость к нулю его погрешности.

Сходимость показаний средства измерений — качество средства измерений, отражающее близкость к нулю его случайной погреш­ности.

Блок — самостоятельная часть средства измерений, выполняю­щая определенную функцию и конструктивно размещаемая чаще всего в одном корпусе с другими блоками.

Модуль — типовая легкосъемная часть блока или средства из­мерений, объединяющая ряд деталей соответствующего назначения в общей функциональной схеме.

Эксперимент или экспериментальное исследование (от лат. ехperimentum — проба, опыт)—метод познания, с помощью которо­го исследуются реальные явления действительности, реальные функциональные связи между параметрами, характеризующими со­стояние изучаемого объекта. (В точных науках и технике экспери­мент неразрывно связан с проведением различных измерений, т. е. он может быть назван измерительным экспериментом.)

Аналого-цифровой преобразователь — измерительное устройст­во, служащее для преобразования аналоговой величины (ток, на­пряжение) на входе в дискретную величину на выходе преобразо­вателя, представленную в виде некоторого цифрового кода.

Цифроаналоговый преобразователь — измерительное устройст­во, предназначенное для преобразования входной величины, пред­ставленной числовым кодом, в эквивалентное значение какой-либо непрерывной физической величины. Код обычно представлен в двоичной или двоично-десятичной системе счисления. Выходная вели­чина обычно представляет собой напряжение (ток).

Частотно-цифровой преобразователь — измерительное устройст­во, служащее для преобразования частоты обычно гармонических колебаний в некоторый цифровой код.