Материал: 2015 [Тынчеров] Основы автоматизации ТПНП

На рис. 9.2, а приведена принципиальная схема параллельного АЦП на два разряда (т. е. он преобразует входное напряжение в двухразрядный двоичный код).

Основными элементами этого АЦП являются компараторы на базе операционного усилителя (ОУ), работающего в импульсном режиме.

Опорные напряжения для компараторов АЦП (рис. 9.2, а) задаются источником постоянной ЭДС Е0 и делителем напряжения на резисторах R.

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) преобразуют циф-

ровой двоичный код в аналоговое выходное напряжение (ток). Это позволяет, например, использовать цифровой двоичный код для управления работой исполнительных механизмов, таких как электрические двигатели, реле, выключатели и т. д. На рисунке 9.3 показана принципиальная схема четырехразрядного ЦАП с двоичными весами сопротивлений резисторов в цепях разрядов.

Рис. 9.3 — Четырехразрядный ЦАП:

Е0 — опорное напряжение; Rос — сопротивление обратной связи; nR — сопротивление разряда; Si — ключи; Uвых — напряжение на выходе ЦАП; Ii — ток через сопротивление разряда;

Di — разряд преобразуемого кода; ОУ – операционный усилитель

Аналоговый сумматор выполнен на базе операционного усилителя. Сопротивление цепи старшего разряда равно R; сопротивление каждого предыдущего разряда в два раза больше, т. е. для четырехразрядного кода сопротивление младшего разряда составляет 8R. Сопротивление обратной связи — Rос. Ключи St управляются кодом, подаваемым на вход ЦАП.

Рис. 9.4 — Дешифратор для управления семисегментным индикатором:

а— схема; б — семисегментный индикатор;

в— семисегментный индикатор с горящей цифрой 4

Ключами служат транзисторы, обычно полевые, базовые цепи которых подключаются к источнику цифровых сигналов в двоичной системе счисления.

Кроме АЦП и ЦАП в цифровых устройствах автоматики широко используются еще несколько элементов — коммутаторы, дешифраторы, счетчики.

Коммутатор (переключатель, мультиплексор) представляет собой устройство с несколькими информационными и управляющими входами и одним выходом. Эти устройства применяются в аналоговых и цифровых многоточечных измерительных приборах, устройствах связи с объектом. Коммутаторы бывают: электромеханические и электронные. Частота коммутации аналоговых сигналов составляет 1...100 Гц, импульсных — десятки кГц.

Счетчик относится к последовательностным устройствам; он предназначен для хранения двоичного кода числа и выполнения микроопераций счета, заключающихся в изменении значения числа на +1. В суммирующих счетчиках число возрастает на 1, а в вычитающих — уменьшается. Если в счетчике выполняются обе операции, он называется реверсивным.

Основной характеристикой счетчика является модуль счета Кс. Дешифратор (декодер) представляет собой устройство, которое

преобразует т-разрядный двоичный код на входе в л-разрядный двоичный код на выходе. Дешифраторы используются в блоках цифро-

вой индикации, цепях логического управления исполнительными механизмами и т. д. На рисунке 9.4, а приведена одна из наиболее распространенных схем использования дешифратора — для высвечивания десятичных цифр на светодиодном индикаторе. Все цифры от 0 до 9 представляются четырехразрядным двоичным кодом, который подается на информационные входы х0, х1 х2, х3. Светодиодные индикаторы содержат семь светящихся сегментов А, В, С, D, Е, F, G (рис. 9.4, б), из которых составляются стилизованные изображения всех десятичных цифр. Соответственно дешифратор имеет семь выходов, каждый из которых включает свой сегмент.

Таким образом, дешифраторы преобразуют двоичные сигналы на информационных входах в активные уровни выходных сигналов.

Дешифратор работает при наличии на управляющем входе U сигнала высокого уровня; при наличии сигнала низкого уровня все выходы дешифратора обнуляются независимо от сигналов на информационных входах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленный в учебном пособии материал позволяет ознакомиться с основами и классификацией методов и средств измерений; получить четкое представление о технологическом комплексе, о точках съема сигнала параметров технологического процесса; усвоить принципиальные схемы основных средств измерений, принципы работы датчиков и реле, технические возможности микропроцессорной аппаратуры и средств автоматики, правила построения структурных схем, критерии регулирования, перспективы внедрения ЭВМ в процессе разработки и эксплуатации скважин, правила технически грамотной эксплуатации аппаратуры и средств автоматики.

Весь материал разбит по главам, каждая из которых может быть представлена в виде отдельной лекции с вынесением некоторой части материала на самостоятельное изучение обучаемыми.

Для приобретения практических навыков работы с измерительной техникой, основными средствами автоматизации, предусмотрен цикл практических и лабораторных работ с использованием специальной учебной техники в специализированных лабораториях.

Дальнейшее изучение средств автоматизации технологических процессов в нефтегазовой сфере предполагает применение полученных теоретических знаний и навыков практической работы при эксплуатации специализированного промыслового оборудования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.ГОСТ 8.401-80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Основные положения». – 1980. – 12 с.

2.ГОСТ 20060-83. Газы горючие природные. Методы определения содержания водяных паров и точки росы влаги. – М.: ГК СССР по стандартам, 1983. –

23 с.

3.ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». – 1986. – 52 с.

4.ГОСТ 18917-82. Газ горючий природный. Методы отбора проб. / А. К. Карпов, В. П. Булычев, Л. Н. Зайцева, Г. С. Павлова. – М.: Министерство газовой промышленности РФ, 1990. – 11 с.

5.ГОСТ 30319.0-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения. – Минск: Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ (ВНИЦ СМВ) Госстандарта России; фирма «Газприборавтоматика» акционерного общества «Газавтоматика» РАО «Газпром», 1997. – 52 с.

6.ГОСТ 10679-76. Газы углеводородные сжиженные. Метод определения углеводородного состава. Переизд., 1995. – М.: Издательство стандартов, 1977. –

23 с.

7.ГОСТ 6651-94. Термопреобразователи сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний. – Минск: Термоприбор, 1999. – 12 с.

8.ГОСТ Р 8.601-2003 Государственная система обеспечения единства измерений. Давление насыщенных паров нефти и нефтепродуктов. Методика выполнения измерений. – М.: Государственное унитарное предприятие «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»), Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии» (ФГУП «ВНИИР») Госстандарта России, Научнопроизводственный центр «СКПнефть», 2004. – 51 с.

9.ГОСТ 17310-2002. Межгосударственный стандарт. Газы. Пикнометрический метод определения плотности. – Минск: Технический комитет по стандартизации ТК 52 «Природный газ» (Всероссийский научноисследовательский институт природных газов и газовых технологий ВНИИ ГАЗ), 2004. – 51 с.

10.ГОСТ 8.586.2-2005 (ИСО 5167-2:2003) Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов

спомощью стандартных сужающих устройств. – М.: Стандартинформ, 2006. –

23 с.

11.ГОСТ 8586.3-2005 (ИСО 5167-3:2003). Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов

спомощью стандартных сужающих устройств. – М.: Стандартинформ, 2007. –

30 с.

12.Болтон У. Карманный справочник инженера метролога /У. Болтон. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2002. – 384 с.