1.7.4. Виды микропроцессорных средств измерения

Выбор конструкции измерительного прибора, его технических, эксплуа­тационных и эргонометрических показателей опре­деляется не только слож­ностью и целью измерительной задачи, особенностями технического объ­екта, но и архитек­турой и ролью измеряемой величины в организа­ции работы системы управления, ее элементной базой и архитектурой, местом средства измерения в этой архитектуре. Этими же сооб­ражениями определяется не­об­ходимость иметь в составе средства измерений устройства те или иные сред­ства информационного обмена, управления режимами работы и отобра­же­ния измеряемой величины. В результате для измерения одной и той же физи­ческой величины в разных ситуациях целесообразно ис­пользовать раз­личные типы измерительных приборов.

С егодня существует только сравнительно не­большая группа измери­тель­ных средств, в которых не используется микропроцессорная техника. Это ав­тономные измерительные приборы в ос­новном показывающие (реже регист­рирующие), которые устанавливаются по месту, в шкафах или щи­тах управ­ления (рис. 1.27). Их основным назначением яв­ляется визуальная сигнализация о нахождении измеряе­мого пара­метра в некото­рых заданных пределах или вели­чине отклоне­ния этого пара­метра от за­данных границ. Про­ста, наглядность представления ин­формации, энергонезависи­мость - все это делает подобные приборы неза­менимыми в аварийных си­туациях, при монтаж­ных и наладочных работах.

Во многих случаях использование макси­мально простых и надежных автономных энер­го­незави­симых приборов, устанавливаемых па­рал­лельно средствам ав­томати­ческого контроля и управле­ния, является обязательным. Напри­мер, в хи­ми­ческих и других потенциально опасных производ­ствах.

В локальных системах управления функции обра­ботки сигнала, ото­бра­жения измеряемой физической величины, управления и обмена ин­форма­цией с внешними устройствами (т.е. функции вторичных преобразователей) могут осуществляться микропроцессор­ными устройствами, входящими в со­став средств локальной автоматики и расположенные в соответствующих моду­лях, шкафах или щитах управления. В этом случае в качестве средства изме­рения достаточно иметь либо только датчик с жестко заданным режимом ра­боты и унифицированным аналоговым вы­ходным сигналом (4-20 мА) или датчик с простейшее микропроцессорное устройство со стан­дартным цифро­вым интерфейсом (RS-485, USB и т.п.). Выбор определяется тем, какие сред­ства информационного обмена включены в состав контролле­ров системы управления. Функций обработки и отображения информации от измеритель­ного прибора не требуется. Это наиболее простой и дешевый класс совре­менных средств измерений (рис.1.28а)

Е сли штатное функционирование технического объекта свя­зано с необ­ходимостью периодического изменения режимов его работы, про­веркой или наладкой технологического оборудования и соответствующего варьирования настроек измерительного прибора, то сред­ства измерений должны обеспечи­вать персоналу возможность измерений и контроля параметров объекта не­посредственно на рабочем месте (в месте установки датчика). Очевидно, что в этом слу­чае в состав средств измерений, наряду со вторичными преобразо­вателями, должны быть включены и средства отобра­жения измерительной информации, органы управления режимами его работы (Рис.1.28б).

Современные микропро­цес­соры и микроконтроллеры (даже доста­точно дешевые) имеют вы­чис­ли­тельную мощ­ность, часто избыточ­ную для многих типовых задач из­мере­ний и управления. Это позво­ляет соз­давать системы локаль­ной автома­тики на базе из­мери­тельно-управляющих прибо­ров, в кото­рых интегрируются сред­ства из­мерений и средства управления (рис.1.29). Та­кой из­мерительный прибор пред­став­ляет собой комплексную авто­номную измери­тельно-информа­ци­онную или измери­тельно-управляю­щую систему, способ­ную взять на себе весь комплекс задач по из­мерению нескольких (обычно 2-8) однородных физических величин, автома­тическому регулированию заданного тех­нологи­ческого цикла изменения этих величин и связь со средствами управления бо­лее высокого уровня

О чень существенным с прак­тической, экономической и экс­плуатацион­ной точек зрения яв­ляется то, что подобные при­боры могут иметь очень глу­бо­кую степень уни­фикации. Фак­тически приборы для измерения различных физических величин и (или) управления различными параметрами техниче­ских объ­ектов (например: температура и расход) будут отличаться только за­ложенными в них программой константами, характе­ристиками входных це­пей (согла­сую­щих устройств).

Автономные микропроцессорные измерительные приборы обычно ис­пользуются для наладки технологического оборудования, в том числе средств авто­матизации, в системах неразрушающего контроля, в научных и прикладных иссле­дованиях. В состав та­ких приборов входит весь комплекс необ­ходимых средств - датчик, контрол­лер, средства индикации и управления. (Рис. 1.30). Связь в внешними устройст­вами и сетями осуще­ствляется либо по стандартному провод­ному интерфейсу или с использо­ванием беспроводных тех­нологий. Как правило такие приборы имеют хорошие метроло­гические и функциональные показатели, но включение их в состав САУ нерацио­нально по причине высокой стоимости подобных приборов.