ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

     ИД относятся к приборам нового поколения. Еще в 1989 г. фирма Rosemount Inc (Швейцария) выпустила небольшую партию новых ИД избыточного и дифференциального давления [2]. Эти приборы и сейчас изготавливаются с учетом новейших достижений микроэлектронной и микропроцессорной техники и удовлетворяют возрастающим требованиям.

     Наличие микропроцессора в датчике обеспечивает высокую точность измерения (±0,1%), гибкость в переключении границ измерения, дистанционную связь между установленными приборами на объекте и АСУ, автоматическую диагностику неисправностей датчика, повышенную надежность из-за отсутствия в схемах приборов переключателей, электролитических конденсаторов и других элементов, характерных для аналоговых приборов [1]. Следует помнить, что, как и все датчики, ИД могут подвергаться воздействию производственной среды [3]. Когда бесконтактные сенсоры эксплуатируются в неблагоприятных условиях, производитель датчиков здесь практически бессилен и мало что может сделать для решения возникающих проблем.

     ИД способен самостоятельно подстраиваться под условия эксплуатации и непрерывно регулировать свою чувствительность в целях достижения максимальной эффективности. Это достигается за счет микропроцессорных технологий [1]. Микропроцессор - мозг датчика, позволяющий устройству "изучать" условия, в которых он работает.

     Если говорить о техническом обслуживании и обучении, то ранее некоторые ИД требовали проведения так называемого "обучения", состоявшего в том, чтобы обозначить для датчика крайние положения измеряемой величины. Данные о конфигурации и настройках датчика сохраняются в энергонезависимой ПЗУ, что гарантирует их сохранность при отключении питания. Поэтому перенастройка диапазона измерения датчика в соотношении осуществляется без потери информации [2].Большинство ИД позволяют устанавливать свои параметры как посредством рабочей станции с использованием модели процесса, так и при помощи имеющейся у датчика кнопки обучения. Параметры могут копироваться сразу в несколько устройств.

     Это делает ненужным трудоемкий процесс индивидуального программирования каждого отдельного датчика. Отпадает необходимость в использовании трех-, четырех- и пятипроводных датчиков, индивидуальная настройка которых является весьма дорогостоящим делом. Дополнительными преимуществами являются встроенные средства диагностики системы, а также возможность "горячей" замены неисправных датчиков. Операторы получают возможность автоматического определения обрывов провода, коротких замыканий, неверных настроек, отказов датчиков и модулей.

     Одним существенных преимуществ ИД является возможность подключение к одному кабелю несколько датчиков, а также проводить их настройку и диагностику дистанционно. Удаленная настройка включает в себя такие функции, как настройка на объект, выбор режима работы и частоты и параметров измерений. В диагностику входит мониторинг и контроль стабильности объекта и состояния датчика, а также отслеживание слабого сигнала, предупреждающего об опасности полного его отказа.

     Если говорить о техническом обслуживании и обучении, то ранее некоторые ИД требовали проведения так называемого "обучения", состоявшего в том, чтобы обозначить для датчика крайние положения измеряемой величины. Данные о конфигурации и настройках датчика сохраняются в энергонезависимой ПЗУ, что гарантирует их сохранность при отключении питания. Поэтому перенастройка диапазона измерения датчика в соотношении осуществляется без потери информации [2] .Большинство ИД позволяют устанавливать свои параметры как посредством рабочей станции с использованием модели процесса, так и при помощи имеющейся у датчика кнопки обучения. Параметры могут копироваться сразу в несколько устройств. Это делает ненужным трудоемкий процесс индивидуального программирования каждого отдельного датчика. Отпадает необходимость в использовании трех-, четырех- и пятипроводных датчиков, индивидуальная настройка которых является весьма дорогостоящим делом. Дополнительными преимуществами являются встроенные средства диагностики системы, а также возможность "горячей" замены неисправных датчиков. Операторы получают возможность автоматического определения обрывов провода, коротких замыканий, неверных настроек, отказов датчиков и модулей.

     Одним существенных преимуществ ИД является возможность подключение к одному кабелю несколько датчиков, а также проводить их настройку и диагностику дистанционно. Удаленная настройка включает в себя такие функции, как настройка на объект, выбор режима работы и частоты и параметров измерений. В диагностику входит мониторинг и контроль стабильности объекта и состояния датчика, а также отслеживание слабого сигнала, предупреждающего об опасности полного его отказа.

     Многие датчики уже имеют встроенную поддержку шин данных, которые используются в стандартных интерфейсах компьютеров. Главной отличительной особенностью ИД является наличие цифровых идентификаторов и электронных спецификаций, что позволяет реализовать функции автоматического (plag-and-play) и предварительного конфигурирования сенсоров позволяют существенно уменьшить затраты на ввод сети датчиков в эксплуатацию. Связь между датчиками осуществляется путем наложения высокочастотного сигнала на исходный сигнал. Передача цифровых данных осуществляется по той же паре проводников, при помощи которой подается напряжение питания и которая используется для передачи выходного высокочастотного аналогового сигнала. Реализация этого метода разрешает одновременно осуществлять связь и вывод сигнала без нарушения целостности контура. С помощью пульта оператора обеспечивается двусторонняя связь между обслуживающим персоналом и датчиком, настройка и диагностирование неисправностей датчика, измерительного контура, [1]. Благодаря использованию одного проводника с быстроразъемными соединителями, стоимость кабельной проводки, в таких системах, оказывается зачастую чрезвычайно низкой и удобной в монтаже по сравнению с системами на базе стандартной структуры взаимодействия датчиков с пультом управления и (или) исполнительными механизмами.

     Другой возможный подход состоит в выявлении основных областей применения и в разработке специализированных интеллектуальных решений. Датчики «наделяются» вычислительными возможностями с целью реализации определенных алгоритмов; в противном случае пришлось бы задействовать удалённый программно-логические комплексы (ПЛК). Это как раз тот случай, когда интеллектуальные устройства отвечают требованиям пользователя, позволяя уменьшить суммарную длину кабельной проводки, снизить затраты на устройства ввода-вывода для ПЛК и упростить развертывание системы. К тому же, нередко круг задач, связанных с производственным процессом, включает не только простое обнаружение объекта, но и может потребовать информацию, к примеру, о том, тот ли объект подан, или находится ли он в рабочей зоне полностью или частично. Устройства с аналоговым выходом здесь более полезны. Из аналогового сигнала можно извлечь массу полезной информации, например, о профиле объекта или о его идентификаторе. Аналоговые бесконтактные переключатели могут объединяться с подешевевшими в наши дни аналоговыми ПЛК-модулями в рамках весьма недорогого решения.

     Благодаря выше перечисленным функциям, которые предоставляют ИД для АСУТП, можно увидеть перспективность данного направления в развитии модульного проектирования технологических процессов и систем управления ими.

     Перечень ссылок:

     1. Пришла пора интеллектуальных датчиков. Гэри А. Минтчелл, журнал CONTROL ENGENEERING// http://www.asutp.ru/?р=600428 (20.04.2003).

     2. Діордієв В. Т. Автоматизація процессів виробництва комбікормів в умовах реформованих господарств АПК: Навчальний посібник/ М-во освіти і науки України.-Сімферополь: ДОЛЯ, 2004. -138 с.