Датчики для АСУ ТП

Датчик - это устройство, преобразующее контролируемую величину (давление, температуру, уровень, расход, частоту, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т.п.) в сигнал, удобный для измерения, хранения, регистрации, преобразования и передачи на управляющее устройство (ПЛК, регулятор, компьютер), которое должно принять и обработать этот сигнал. Промышленные датчики являются одними из основных элементов в системах регулирования, управления и АСУ ТП.

Датчик состоит из двух частей — измерительной головки и преобразователя. Измерительная головка (первичный преобразователь) непосредственно реагирует на контролируемый параметр X0 и преобразует его в электрический параметр (R, C, L, U, I), пневматический или гидравлический сигналы. Вторичный преобразователь преобразует полученный от первичного преобразователя сигнал в выходной сигнал датчика X1.

Например: первичный преобразователь термопара - преобразует температуру X0 в термо ЭДС, а затем вторичный преобразователь - преобразует термо ЭДС в кодированную последовательность импульсов X1.

В АСУ ТП применяют электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные датчики, которые управляются соответствующими сигналами.

• Электрические датчики наиболее распространены в АСУ ТП, т.к. их достоинствами являются высокая скорость передачи сигнала, низкая стоимость и доступность источников энергии, простота прокладки линий связи.
• Пневматические датчики применяют в основном в нефтяной, химической и нефтехимической промышленности, где необходимо обеспечить искробезопасность и взрывозащиту, а так же не требуется высокое быстродействие.
• Гидравлические датчики в основном применяют в гидравлических следящих системах и устройствах управления гидравлическими исполнительными механизмами.
• Комбинированные датчики используются при управлении пневмо- или гидро- исполнительными механизмами с помощью ПЛК , электрические сигналы надо преобразовать в пневмо- или гидросигналы и наоборот.

Компания «Эпсилон» осуществляет поставку и монтаж датчиков различных типов для систем АСУ ТП и шкафов управления:

• датчики давления (для измерения абсолютного давления, для измерения относительного давления);
• датчики расхода (механические, перепадомеры, ультразвуковые, электромагнитные, кориолисовые, вихревые);
• датчики уровня (поплавковые, емкостные, радарные, ультразвуковые);
• датчики температуры (термопары, термометры сопротивления, пирометры);
• датчики концентрации (кондуктометры);
• датчики радиоактивности (ионизационные камеры, прямого заряда);
• датчики перемещения (абсолютные шифраторы, относительные шифраторы);
• датчики положения (контактные и бесконтактные);
• фотодатчики (фотодиоды и фотосенсоры);
• датчики углового положения датчики вибрации (пьезоэлектрические и вихретоковые);
• датчики механических величин (относительного расширения ротора, абсолютного расширения);
• датчики дуговой защиты и многие другие.

Классы промышленных датчиков для АСУ ТП

1. Аналоговые датчики - датчики, вырабатывающие аналоговый сигнал. В качестве выходной величины у аналогового выхода в основном используется ток 4 – 20 мА, а также напряжение 0 – 5 V, но их применение снижается (напряжение 0 – 10 V и ток 0 – 20 мА считаются устаревшими).
2. Цифровые датчики - генерирующие последовательность импульсов или двоичное слово. У цифровых датчиков сигнал на выходе кодируется в последовательность импульсов определенного формата, в соответствии с протоколом сети, в которой они используются.
3. Бинарные (двоичные, дискретные) датчики - вырабатывают сигнал только двух уровней: "включено/выключено" (т.е. 1 или 0). По физическому принципу работы датчики подразделяются на бесконтактные - индуктивные, емкостные, магнитные, оптические (фотоэлектрические), ультразвуковые, и на контактные, основными из которых являются энкодеры – устройства, преобразующие угловые повороты или линейные перемещения в последовательность импульсов определенного формата и др.

Интеллектуальные датчики

В настоящее время в автоматизированных системах все более широко применяют интеллектуальные датчики (smart sensor), которые имеют:

1. Первичный преобразователь и вторичный преобразователь. В одном датчике может иметься несколько первичных преобразователей, взаимодействующих с одним вторичным.
2. Усилители сигнала с первичного преобразователя, мультиплексоры для выбора первичного преобразователя, встроенный аналогово-цифровой (вторичный) преобразователь (АЦП).
3. Микроконтроллер, осуществляющий необходимые преобразования сигнала, коррекцию погрешностей преобразователя, фильтрацию помех, контроль работоспособности.
4. Цифровой интерфейс, поддерживающий сетевой протокол и подключающий датчик через сетевой адрес в информационную сеть для передачи данных в цифровой форме пользователю, который, в свою очередь, имеет возможность настраивать параметры датчика (например, пределы измерения и т. п.) и запрашивать дополнительную информацию о состоянии датчика и результатах измерений.
5. Память для записи значений параметров, сетевого адреса, данные для выполнения функций коррекции, автоматической калибровки и компенсации нелинейностей датчика, самодиагностики и выбора режима работы.
6. Дополнительным блоком может являться устройство местной индикации.

Интеллектуальные датчики в пределах сети должны обладать свойством взаимозаменяемости, в частности иметь один и тот же протокол обмена и физический интерфейс связи, а также нормированные метрологические характеристики и возможность смены адреса перед заменой датчика. Интеллектуальный датчик может быть включен в проводную или беспроводную сеть датчиков.