Bir kuni kimdir hamkasbidan kasbi nima ekanini so‘radi. U ikkilanmay: "Men asbobsozlik va boshqaruv muhandisiman", deb javob berdi.

"Bu nima?" — deb so‘radi suhbatdoshi.

"...Oh. Hmm ..." — deb o‘yladi muhandis: "Endi ishim chatoq".

 

Asbobsozlik va boshqaruv nima?

Mexanik, elektr, kimyo yoki elektrotexnika muhandisi nima ish qilishini tushuntirish nisbatan oson, ammo asbobsozlik va boshqaruvga ixtisoslashgan muhandis bajaradigan ishni qisqacha ta’riflash boshqa masala.

Asbobsozlik va boshqaruv fanlararo sohalardir. Ular kimyo, mexanika, elektr va magnetizm, elektronika, mikrokontrollerlar va mikroprotsessorlar, dasturlash tillari, jarayonlarni boshqarish, shuningdek pnevmatika, gidravlika va kommunikatsiya tamoyillari kabi ko‘plab sohalar bo‘yicha bilimlarni talab qiladi.

Asbobsozlik va boshqaruvni shunchalik qiziqarli va o‘rgatuvchi qiladigan narsa ham shu.

Ushbu maqolada neft va gaz, sellyuloza va qog‘oz, shakar, farmatsevtika, oziq-ovqat hamda kimyo mahsulotlari ishlab chiqaradigan sanoat korxonalarining ishlashi va faoliyatida qo‘llaniladigan asbobsozlik va boshqaruvning (I & C) asosiy tamoyillari haqida to‘liq ma’lumot beraman.

Avvalo, qanday qilib o‘lchashni ko‘rib chiqishimiz kerak. Buning uchun bizga o‘lchash asbobi kerak.

 

O‘lchash asbobi nima?

O‘lchash asbobi muayyan jarayondagi fizik yoki boshqa turdagi o‘zgarishlarni aniqlay oladigan qurilmadir. Keyin u bu fizik o‘zgarishlarni foydalanuvchi tushunadigan axborot shakliga aylantiradi.

1-rasmdagi misolni ko‘rib chiqamiz.

 

1-rasm. O‘lchash asbobiga misol.

 

Kalit yopilganda, rezistor issiqlik hosil qilib, rezervuardagi suyuqlik haroratini oshiradi. Bu o‘sish o‘lchash asbobi tomonidan aniqlanadi va asbob shkalasida ko‘rsatiladi.

Jarayondagi fizik o‘zgarishlar haqidagi ma’lumotni bevosita indikatsiya yoki registrator yordamida olishimiz mumkin.

 

Indikatsiya

Bu o‘lchashning eng sodda shakli bo‘lib, o‘zgaruvchining joriy holatini bilish imkonini beradi.

 

2-rasm. O‘zgaruvchini oddiy vizual indikator orqali kuzatish.

 

Registrator

Ma’lumotlarni saqlay oladigan qurilma o‘zgaruvchining joriy holatini va avval qanday o‘zgarganini kuzatish imkonini beradi. Registrator bizga o‘zgaruvchining tarixini taqdim etadi.

 

3-rasm. O‘lchovlarning vaqt o‘tishi bilan qanday o‘zgarganini ko‘rsatuvchi displey.

 

O‘lchash asbobining tarkibiy qismlari

O‘lchash asboblari asosan quyidagi qismlardan iborat:

• Datchik: Bu element o‘zi o‘lchayotgan jarayondagi o‘zgarishlar natijasida fizik xususiyatlari o‘zgaradigan qurilmadir.
• Kuchaytirgich / konditsioner: Datchik aniqlagan o‘zgarishlar juda kichik bo‘lishi mumkin, shuning uchun ular avval kuchaytirilishi, so‘ngra to‘g‘ri ko‘rsatilishi uchun shartli ishlov berilishi kerak.
• Displey: O‘lchangan ma’lumot tushunarli tarzda taqdim etilishi kerak. Buni shkalali asbob yoki elektron displey yordamida amalga oshirish mumkin. Ba’zan displey o‘lchov tarixi yoki tendensiyalarini ko‘rsatish uchun qo‘shimcha ravishda qayd etuvchi qurilma vazifasini ham bajaradi.

 

4-rasm. O‘lchash asbobining elementlari.

 

Odatda asbob tomonidan hosil qilingan o‘lchash haqidagi ma’lumot jismonan asbobdan uzoqda joylashgan boshqaruv markaziga (yoki boshqaruv xonasiga) yuborilishi kerak. Umuman olganda, bu ma’lumot belgilangan spetsifikatsiyalarga mos kelishi kerak.

 

5-rasm. O‘lchash haqidagi ma’lumot asbobdan boshqaruv xonasiga yuboriladi.

 

Asbob axborot yuborish qobiliyatiga ega bo‘lsa, uni uzatkich deb ataymiz (ko‘pincha XMTR qisqartmasi bilan belgilanadi).

 

Asboblarning tasnifi

O‘lchash asboblarining turli tasniflari mavjud. Masalan, ularni maydon asboblari yoki panel asboblari sifatida tasniflashimiz mumkin. Maydon asbobi jarayon yoki o‘lchash nuqtasiga yaqin joyga o‘rnatiladi. Agar u og‘ir tashqi muhit sharoitlariga duch keladigan bo‘lsa, jismonan mustahkam bo‘lishi kerak. Panel asboblari boshqariladigan muhitga ega xonada (ko‘pincha toza, konditsionerli va namligi nazorat qilinadigan joyda) bo‘ladi.

Yana bir tasniflash usuli — pnevmatik asboblar va elektr/elektron asboblar.

 

Pnevmatik asboblar

Nomidan ko‘rinib turibdiki, bular havo bilan ishlaydigan qurilmalardir.

Bu asboblarning afzalliklaridan biri shundaki, ular elektr energiyasini sarflamaydi, shuning uchun elektr quvvatidan foydalanish xavfli yoki noqulay bo‘lgan joylarda ishlatilishi mumkin. Ular bitta o‘zgaruvchi bilan ishlaydi, aniqligi past asboblardir, tebranishlar va harorat o‘zgarishlari ta’sirida qoladi hamda texnik xizmat ko‘rsatishga katta ehtiyoj sezadi. Uzatkichlarning chiqish signali 3–15 psi oralig‘ida bo‘ladi, maksimal uzatish masofasi esa taxminan 200 metrni tashkil etadi.

 

6-rasm. Pnevmatik asbobning asosiy sxemasi.

 

Elektr / elektron asboblar

Elektron asboblarni uchta umumiy toifaga ajratish mumkin: analog, aqlli analog va raqamli.

 

Analog qurilmalar:

• Chiqish signali: 4–20 mA
• Uzatish masofasi: 1200 m (odatda)
• Bitta o‘zgaruvchiga oid ma’lumot uzatiladi
• Yaxshi aniqlik
• Oson texnik xizmat ko‘rsatish

 

7-rasm. Elektron asbobning asosiy sxemasi (XMTR).

 

"Aqlli" analog qurilmalar:

• Sensorni harorat, statik bosim va boshqalarni o‘lchovchi sifatida tavsiflash
• A’lo darajadagi aniqlik
• O‘z-o‘zini diagnostika qilish (ya’ni sensor o‘z funksionalligidagi muammolarni tahlil qila oladi)
• Bitta o‘zgaruvchi

 

Raqamli qurilmalar:

• Bir nechta asbob bitta kabeldan foydalanishi mumkin
• Har bir asbob uchun bir nechta qiymatni uzatish (jarayon o‘zgaruvchilari, kalibrlash, diagnostika, diapazon)
• Masofa: kuchaytirgichsiz taxminan 1900 m
• Ma’lumotlar sig‘imiga uzatish rejimi (kabel, optik tolali aloqa, simsiz aloqa) ta’sir qiladi

 

8-rasm. Raqamli transmitterlar.

 

Sensorlarning umumiy texnik xususiyatlari

Diapazon: Kattalik o‘lchanadigan chegaralar oralig‘idagi soha. U ushbu sohani chegaralovchi minimal va maksimal qiymatlarni ko‘rsatadi. Diapazon ikki son bilan ifodalanadi, masalan, 10 dan 20 °C gacha, 10 dan 150 V gacha, 0 dan 100% gacha.

Oraliq: Diapazonning maksimal qiymatidan minimal qiymatini ayirish orqali hisoblanadi. Oraliq jarayon birliklarida bitta son bilan ifodalanadi, masalan, 120 °C, 30 V, sekundiga 150 litr.

Ko‘tarilish: Agar diapazonning quyi chegarasi musbat qiymat bo‘lsa, ushbu quyi chegara ko‘tarilish hisoblanadi. Masalan, diapazon 50 °C dan 200 °C gacha bo‘lsa, ko‘tarilish 50 °C yoki oraliqning 33,3 foizini tashkil etadi.

Pasayish (shuningdek, bostirish deb ham ataladi): Agar diapazonning quyi chegarasi manfiy bo‘lsa, ushbu quyi chegaraning absolyut qiymati pasayish hisoblanadi. Masalan, diapazon -10 °C dan 80 °C gacha bo‘lsa, pasayish 10 °C yoki oraliqning 11,1 foizini tashkil etadi.

Diapazondan oshish: Qurilma ma’lum diapazonda ishlash uchun kalibrlangan, ammo shu diapazondan yuqori yoki past qiymatlarga duch kelishi mumkin bo‘lsa, asbob shikastlanishining yoki indikatorning yuqori yoxud quyi chegaradan oshib ketishining oldini olish uchun himoya mexanizmi talab etiladi. O‘lchangan qiymatlar maksimal qiymatdan yuqori bo‘lsa, bu musbat diapazondan oshish hisoblanadi. O‘lchangan qiymatlar minimal qiymatdan past bo‘lsa, bu manfiy diapazondan oshish hisoblanadi.

 

9-rasm. Diapazon, oraliq, ko‘tarilish va pasayishga misollar.

 

Xato: Fizik kattalikning o‘lchangan qiymati bilan haqiqiy (yoki kutilgan yoxud istalgan) qiymati o‘rtasidagi farq. Xato musbat yoki manfiy bo‘lishi mumkin. O‘lchangan qiymat haqiqiy qiymatdan katta bo‘lsa, xato musbat bo‘ladi. O‘lchangan qiymat haqiqiy qiymatdan kichik bo‘lsa, xato manfiy bo‘ladi.

                        Agar o‘lchangan qiymat > haqiqiy qiymat bo‘lsa, xato > 0

                        Agar o‘lchangan qiymat < haqiqiy qiymat bo‘lsa, xato < 0

Xatoni ifodalash mumkin

• muhandislik birliklarida (masalan, °C, psi)
• span qiymatining foizi sifatida (masalan, span qiymatining +/- 3% i)
• o‘lchovning foizi sifatida (masalan, o‘lchovning +/- 5% i)

Etalon qiymat: Umumiy ma’noda bu o‘zgaruvchining haqiqiy, kutilayotgan yoki istalgan qiymatini anglatadi. Teskari aloqa boshqaruv tizimi kontekstida xatolik signalini hosil qilish uchun o‘lchangan qiymat etalon qiymatdan ayriladi.

Aniqlik: Xatolik chegaralarini belgilaydigan son. Asbobning aniqligi span qiymatining 0,1% iga teng deyilganda, bu diapazonning istalgan nuqtasida ko‘rsatkichlar haqiqiy qiymatdan span qiymatining 0,1% idan ko‘proq farq qilmasligini anglatadi.

 

Jarayonni o‘lchashga misol

Yuqorida bayon qilingan tushunchalarni yaxshiroq tushunish uchun quyidagi misolni ko‘rib chiqing.

Bizda haroratni uzluksiz o‘lchash talab etiladigan moy baki mavjud. Ushbu jarayonning ish sharoitlari quyidagicha:

• Minimal harorat: -10 °C
• Maksimal harorat: 90 °C
• O‘lchash aniqligi span qiymatining 1% i yoki undan yuqori bo‘lishi kerak
• Harorat o‘lchovi mahalliy va masofaviy tarzda ko‘rsatilishi kerak

 

10-rasm. Bizning misol tizimimiz.

 

Avvalo, idishdagi suyuqlik haroratini o‘lchash imkonini beradigan o‘lchash asbobini tanlashimiz kerak. Axborot mahalliy va masofaviy tarzda mavjud bo‘lishi kerakligi sababli, harorat transmitterini tanlaymiz.

Ushbu transmitter quyidagi xususiyatlarga ega bo‘lishi kerak:

• Diapazon: -10 °C dan 90 °C gacha
• Span: 90 °C - (-10 °C) = 100 °C
• Boshlang‘ich pasayish: 10 °C yoki span qiymatining 10% i
• Aniqlik: span qiymatining 1% i = 1% × 100 °C = 1 °C
  • Ushbu 1% lik aniqlik har bir o‘lchash yoki harorat ko‘rsatishida o‘zgarishlar yoki xatolar +/- 1 °C dan oshmasligini ta’minlaydi

Qo‘shimcha ravishda, diapazon va standartlashtirilgan transmitter chiqishi o‘rtasida to‘g‘ri bog‘liqlikni ta’minlashimiz kerak. Asbobni kalibrlash uchun diapazonning minimal qiymatini (-10 °C) chiqishning minimal qiymati (4 mA) bilan, diapazonning maksimal qiymatini (90 °C) esa chiqishning maksimal qiymati (20 mA) bilan moslashtirishimiz kerak.

 

Xulosa

Ushbu maqolada asbobsozlik va boshqaruv tizimlari kontekstida o‘lchash qurilmalari va o‘lchashning fundamental tushunchalarini ko‘rib chiqdik. Shuningdek, isitish elementi hamda harorat ma’lumotlarini yig‘ib, uzata oladigan asbobdan iborat oddiy tizim misolini ko‘rib chiqdik. Keyingi maqolada sanoat ilovalarida ishlatiladigan to‘rtta asosiy o‘zgaruvchini: sarf, sath, harorat va bosimni ko‘rib chiqamiz. Shuningdek, diafragma plastinalari, termojuftlar va RTDlar kabi turli sensorlarni muhokama qilamiz hamda ushbu to‘rtta fizik o‘zgaruvchini o‘lchashda ishlatiladigan asboblar va transmitterlarni ko‘rib chiqamiz.