В системе автоматизации и управления какой отказ измерительного канала более опасен, и почему?

В процессе функционирования комплекса технических средств АСУТП производится аппаратная диагностика его работоспособности: модулей ввода/вывода, процессоров, коммуникационных средств и других устройств. При обнаружении отказов в системе формируется событие. При этом для переменных, вводимых через неработоспособные каналы, выставляется признак недостоверности.

Однако, не все отказы измерительных каналов могут быть определены встроенной самодиагностикой комплекса технических средств. Для повышения надежности при вводе информации в систему производится алгоритмический контроль достоверности технологических переменных. Отказы измерительных каналов принято делить на полные и частичные или метрологические (параметрические). Полный отказ чаще всего наступает при повреждении линии связи, первичного или нормирующего преобразователя. При метрологических (частичных) отказах измерительный канал внешне сохраняет свою работоспособность, однако, погрешность возникающая в канале выходит за допустимые пределы. Причинами такого положения могут быть изменения характеристик преобразователей, линий связи в процессе их эксплуатации и по другим причинам.

Контроль достоверности аналоговых переменных осуществляется по «уставкам». При этом, для всех аналоговых переменных, как вводимых в систему через модули ввода, так и для расчетных переменных проверяется выполнение неравенства:

; (17)

где НУ, ВУ – нижний и верхний предельные уровни технологической переменной X(jT), при нарушении которых формируется событие отказа измерительного канала.

Данный вид контроля, вообще говоря, не связан непосредственно с контролем по допустимому диапазону выходного сигнала датчика (такой контроль также предусмотрен в качестве аппаратного, например, для датчиков с выходом 0 – 5 мА или 4 – 20 мА), а проверяет значение переменной на физическую возможность существования. Например, температура питательной воды не может быть равна 600 ˚С. Этот вид контроля особенно полезен для расчетных переменных, так как недостоверность отдельных членов, входящих в формулы расчета, может быть и не обнаружена другими видами контроля.

Нижний и верхний уровни устанавливаются для каждого канала при его калибровке, эти величины не обязательно должны повторять шкалу нормальных значений переменной, но должны представлять собой физически достижимые границы значения переменной даже в аварийных режимах. Иначе говоря, недостоверными считаются переменные, противоречащие «здравому смыслу».

Контроль полных отказов измерительных каналов может осуществляться и по скорости изменения технологической переменной. Данный вид контроля применяется для аналоговых переменных, инерционность которых обусловлена их физической природой. Таковыми являются, в частности, все переменные температурного контроля. Для быстроменяющихся переменных, а также подверженных пульсациям, данный вид контроля не применяется. Переменная считается достоверной, если выполняется неравенство:

; (18)

где Vmax – максимально-возможная скорость изменения переменной X(jT).

Обнаружение метрологических отказов производится несколькими способами. Для наиболее ответственных технологических переменных используется аппаратное резервирование измерительных каналов, при этом если расхождение между сигналами, полученными по основному и резервному каналу окажется больше допустимого предела, данный канал будет считаться не работоспособным. Другой способ обнаружения параметрических отказов использует связи между измеряемыми технологическими переменными, которые имеются в объекте. Простейшим примером такого способа является обнаружение параметрического отказа у трех и более расходомеров (рис. 3).

Рис. 3. Схема измерения расхода с помощью трех преобразователей

Для обнаружения отказов измерительных каналов могут использоваться другие виды контроля, напри