Словарь инженера АСУ ТП: 50 терминов, которые встречаются в работе
Промышленная автоматика говорит на своём языке. Когда механик говорит о резонансе, а программист — о цикле сканирования, они могут иметь в виду одну проблему и не понимать друг друга. А руководитель, получив коммерческое предложение с терминами «протокол EtherCAT», «инкрементальный энкодер» или «твердотельное реле», должен оценить его адекватность, а не кивать из вежливости.
Этот словарь — не академический справочник, а практическая шпаргалка: термины, которые реально встречаются при обсуждении задач, ремонте и чтении документации. Сложные понятия снабжены простыми пояснениями.
А-К
- АСУ ТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) — комплекс аппаратных средств (контроллеры, датчики, приводы) и программных средств для управления производством без постоянного вмешательства человека.
- Аналоговый вход и выход — канал для сигнала, изменяющегося плавно: температура, давление, скорость. Противоположность дискретному сигналу, у которого только два состояния.
- Блок реле — электромеханический или полупроводниковый коммутатор, позволяющий слабым сигналом от контроллера управлять мощной нагрузкой: двигателем, клапаном, нагревателем.
- Векторное управление — метод управления асинхронным двигателем, при котором раздельно регулируются составляющие тока, отвечающие за магнитный поток и за момент. Даёт точность, недоступную простому частотному управлению.
- Датчик Холла — датчик, измеряющий магнитное поле и через него ток или положение. Применяется в бесколлекторных двигателях и в цепях измерения тока приводов.
- Дискретный вход и выход — канал для сигнала с двумя состояниями: включено или выключено. Кнопки, лампы, концевые выключатели.
- Драйвер — узел, который принимает слабый управляющий сигнал и преобразует его в ток и напряжение, достаточные для управления силовым ключом или двигателем. Проще говоря, усилитель между логикой и силовой частью.
- Задание (уставка скорости, момента) — сигнал или значение, которое система регулирования должна отработать.
- Звено постоянного тока — участок силовой схемы преобразователя между выпрямителем и инвертором, где энергия накапливается на конденсаторах. Его состояние определяет большую часть отказов приводов: деградация конденсаторов здесь проявляется ошибками по напряжению и повышенным уровнем помех.
- Интегральная микросхема — основа любой современной платы: миниатюрное устройство, выполняющее определённую функцию — процессор, память, драйвер, аналого-цифровой преобразователь.
- Инвертор — узел, преобразующий постоянный ток в переменный заданной частоты. В обиходе инвертором часто называют весь частотный преобразователь, хотя строго это только его выходная часть.
- Инкрементальный энкодер — датчик угла поворота, выдающий сигнал о приращении относительно предыдущего положения. Своё абсолютное положение после отключения питания не помнит, поэтому система требует поиска нулевой метки при каждом включении.
- Интерполяция — расчёт промежуточных точек траектории между заданными координатами, обеспечивающий плавное согласованное движение осей. Основа работы систем ЧПУ.
- Калибровка — настройка измерительного канала так, чтобы его показания соответствовали эталону. Обязательная процедура после ремонта цепей измерения.
- Клеммник — элемент для надёжного соединения проводов. Бывает проходным, разрывным, измерительным. Ослабший клеммник — одна из самых частых и самых недооценённых причин аварий.
- Ключ силовой — быстродействующий электронный переключатель, основа силовых преобразователей. Транзисторы IGBT применяются при высоких напряжениях и токах, полевые транзисторы — там, где нужны высокие частоты переключения.
- Кольцевая топология — соединение устройств сети по кругу. Повышает отказоустойчивость: при обрыве в одном месте связь идёт в обход.
- Коммутатор сетевой — устройство для объединения оборудования в сеть, направляющее данные только нужному адресату.
Л-П
- Линейный привод — устройство, преобразующее вращение двигателя в прямолинейное перемещение.
- Модуль ввода-вывода — плата расширения контроллера, добавляющая каналы для подключения датчиков и исполнительных механизмов.
- Момент крутящий — усилие, с которым вращается вал двигателя, в ньютон-метрах. Ключевая характеристика при подборе привода.
- Обратная связь — сигнал от датчика о реальном состоянии объекта: положении, скорости, температуре. Сравнивается с заданием, и по разнице регулятор формирует управляющее воздействие.
- Оптрон — элемент гальванической развязки: передаёт сигнал светом, электрически разделяя цепи. Защищает логику от помех и перенапряжений со стороны датчиков и приводов.
- ПИД-регулятор — алгоритм регулирования, формирующий воздействие по трём составляющим: пропорциональной, интегральной и дифференциальной. Основа поддержания температуры, давления, расхода.
- ПЛК (программируемый логический контроллер) — промышленный компьютер, который циклически опрашивает входы, выполняет программу и управляет выходами. Рассчитан на работу в цеховых условиях: пыль, вибрация, перепады температуры. Отказы и ремонт — в разделе системы управления.
- Промышленный компьютер — компьютер в усиленном исполнении, обычно выполняющий задачи верхнего уровня: визуализацию, сбор данных, работу с базой. Подробнее о том, что в нём отказывает, — ремонт промышленных компьютеров.
- Преобразователь интерфейсов — устройство для связи оборудования с разными интерфейсами и протоколами.
- Прерывание аппаратное — сигнал от внешнего устройства, требующий немедленной реакции процессора и обрабатываемый вне очереди основной программы.
- Пульсации — периодические отклонения напряжения от номинала на выходе источника питания. Повышенные пульсации — частая причина нестабильной работы цифровых схем и плавающих сбоев, которые не видны мультиметром.
Р-Щ
- Развязка гальваническая — разделение электрических цепей, при котором сигнал передаётся, а ток между цепями не течёт. Защищает от помех, уравнительных токов и высоких напряжений.
- Резервирование — дублирование критичных элементов системы: процессоров, источников питания, сетей, — для сохранения работоспособности при отказе основного.
- Резольвер — датчик угла поворота на принципе вращающегося трансформатора. Устойчив к температуре, вибрации и загрязнению, поэтому применяется в тяжёлых условиях.
- Сервоусилитель — привод с замкнутым контуром обратной связи, точно отрабатывающий заданное положение, скорость и момент. Типовые неисправности — в разделе ремонт сервоусилителей.
- Сеть полевая — специализированная сеть для обмена данными между датчиками, приводами и контроллерами в реальном времени.
- Сигнальный процессор — специализированный процессор для быстрой обработки потоков данных, например сигналов обратной связи в сервоприводе.
- Силовой модуль — сборка силовых ключей, а иногда и драйверов, в одном корпусе. Силовое сердце частотного преобразователя и сервоусилителя; его замена требует контроля теплового контакта и проверки под нагрузкой.
- Сканирование (рабочий цикл контроллера) — последовательность из трёх этапов: чтение входов, выполнение программы, запись выходов. Время цикла — ключевая характеристика быстродействия системы.
- Согласование сопротивлений — приведение в соответствие сопротивлений источника и приёмника сигнала, чтобы исключить отражения и искажения. Критично в высокочастотных цепях и линиях связи.
- Твердотельное реле — полупроводниковый аналог электромеханического реле. Быстрее и долговечнее, не имеет движущихся частей, но чувствительно к перегрузкам, имеет ток утечки в закрытом состоянии и требует отвода тепла.
- Тормозной резистор — резистор, поглощающий энергию, которую двигатель возвращает в преобразователь при торможении. Подключается через тормозной прерыватель и предотвращает аварию по перенапряжению в звене постоянного тока.
- Тренд — график изменения технологического параметра во времени. Основной инструмент анализа процесса и поиска причин сбоев.
- Уставка — заданное значение регулируемого параметра.
- Устройство плавного пуска — аппарат для постепенного увеличения напряжения на двигателе при пуске. Снижает пусковой ток и механические удары, но, в отличие от частотного преобразователя, не регулирует скорость в работе. О типовых отказах — ремонт устройств плавного пуска.
- Фильтр помехоподавляющий — устройство для подавления электромагнитных помех, идущих как от оборудования в сеть, так и из сети в оборудование: конденсаторы, дроссели, ферритовые элементы.
- Хаб — устаревший сетевой концентратор, повторяющий сигнал на все порты. В современной автоматике вытеснен коммутаторами.
- Центральный процессорный модуль — модуль контроллера, содержащий процессор, память и интерфейсы. Выполняет программу и управляет остальными модулями.
- Шаговый двигатель — двигатель, вращающийся дискретными шагами по импульсам драйвера. Позволяет позиционировать без обратной связи, но при перегрузке пропускает шаги, и система об этом не узнаёт.
- Шина — совокупность линий связи для обмена данными между компонентами системы, например между модулями в стойке контроллера.
- Щит управления — шкаф, в котором размещаются компоненты системы: контроллеры, источники питания, защитная и коммутационная аппаратура, клеммники.
- Энкодер абсолютный — датчик положения, который сообщает своё фактическое положение сразу после включения питания, без поиска нулевой метки. Многооборотные модели хранят и число совершённых оборотов, для чего требуют резервного питания.
Зачем это нужно
Понимание терминов — инструмент для разговора по существу. Когда заказчик формулирует «плавающая ошибка на аналоговом входе, возможно, из-за отсутствия гальванической развязки», он получает целенаправленную диагностику, а не предложение заменить плату целиком.
Если какой-то из терминов связан с неисправностью вашего оборудования — присылайте модуль на диагностику, дадим заключение на языке, который вы теперь понимаете.
