Цель данного текста — прояснить, что такое КИПиА и какие их разновидности существуют; мы выделим основные классификационные критерии (назначение, формат, тип замеряемых данных) и расскажем о том, как устроена автоматика. Однако для начала разберемся с первыми тремя буквами аббревиатуры: Контрольно-измерительные приборы (КИП) — оборудование, задача которого — сбор данных о состоянии технических процесс за счет измерения и контроля физических характеристик. В свою очередь расшифровка КИПиА — контрольно-измерительные приборы и автоматика. Они применяются в самых разных сферах — бытовой, научной, здравоохранительной. Вкратце расскажем об основных разновидностях КИП, а затем опишем и проанализируем системы автоматики.

Классификационные критерии

Все КИП дифференцируются по следующим принципам:

• Назначение (отражение данных на месте и регистрация).
• Формат отображения данных (аналоговый, цифровой, дискретный).
• Класс точности.
• Возможность передавать результаты дистанционно.
• Тип замеряемых физических и химических характеристик (показатели температуры, уровня влажности, давления, связанных с электричеством величин, расхода, концентрации веществ).

Приведем несколько примеров, разделив их по критерию типа измеряемого:

• Концентрация. Отдельная категория — КИП, которые направлены на измерение концентрации химических веществ в газовых средах. В эту группу входят pH-метры, пароанализаторы, газоанализаторы, дымоанализаторы. Они дифференцируются на ручные и автоматические, неподвижные и мобильные. Их задача — контролировать состояние зон на объекте (например, при промышленных выбросах хим. веществ, при утечках газов для контроля различных производственных процессов). Используются также для обеспечения пожаробезопасности.
• Температура. В эту группу относят термометры и термометры сопротивления, тепловизоры и градусники, пирометры. Приборы бывают цифровыми, электрическими и электронными, контактными и бесконтактными, инфракрасными, жидкостными.
• Уровень. Уровнемеры измеряют уровень емкостной заполненности, притом заполненности как жидкими, так и имеющими сыпучую форму веществами. В соответствии с текущей классификацией дифференцируются на контактные и бесконтактные, буйковые и поплавковые, гидростатические, ультразвуковые, радарные (это не полный перечень: есть также такие приборы, как уровнемеры раздела фаз и многие другие).
• Давление. Вакуумметры, манометры, реле. Все эти измерительные приборы разнятся по конструкционному типу и способу функционирования (на мембранах, на пружинах, дифференциальные). Сигнал, обеспечивающий работу устройств, передается за счет тензорезистивного эффекта — способности твердых материалов реагировать на изменение формы изменением показателя электрического сопротивления.
• Электроэнергия. Нередко возникает необходимость уточнения текущих параметров электрического объекта. Для этого используются такие знакомые специалистом по электротехнике приборы, как вольтметры, амперметры, ваттметры, мультиметры, омметры.
• Излучение. Оборудование для измерения излучения — детекторы, дозиметры, счетчики Гейзера.
• Вес, твердость, плотность. В эту категорию относятся устройства, некоторые из которых знакомы всякому человеку: это весы, твердомеры.
• Растяжение, сжатия, крутящий момент. Для выяснения этого параметра используются специальные датчики.
• Длины, габариты. С ними приходилось работать каждому: существует много приборов для изменения параметров различных объектов. В эту категорию входят рулетки, линейки, микрометры, глубиномеры, штангенциркули.
• Расход. Существуют специальные расходометры, задача которых — замеры расходов рабочей среды; последняя может быть жидкостной либо газовой (и не только). Различаются по конструкционному типу и способу функционирования: бывают электромагнитные, ультразвуковые, вихревые, бесконтактно-накладные расходометры.

Автоматический компонент

Очевидно, что отличие КИПиА от обычных КИП — наличие устройств, которые существенно упрощают управление и контроль измерительного устройства. Для этого используются исполнительные элементы, которые обеспечивают воздействие на объект управления. Исполнительные устройства предполагают минимум две части: это механизм исполнения и орган регуляции. Функция техники — преобразовывать какой-либо сигнал (он может иметь электрическую, механическую, оптическую или пневматическую природу) в команду, обеспечивающую воздействие на управляющие элементы (это может быть команда включения или выключения, изменения режима работы).

Среди наиболее часто встречающихся в практике исполнительных устройств: приводы движущихся составляющих станочного оборудования, поворотные агрегаты, приборы для открытия либо закрытия клапанов и застенок, а также оборудование, отвечающее за включение вариатора и переключение редуктора, переключающие реле, электромагнитные вентили (соленоиды), манипуляторы.

Насколько абсолютна автоматика

Конечно, КИПиА не является абсолютно автоматический и автономной системой и предполагает участие человека — специалистов, которые будут контролировать функционирование приборов (их работоспособность и корректность отображаемых данных в отношении реальности). Они производят наладку, обслуживание и ремонта оборудования. Если техника вышла из строя, мастер должен мгновенно среагировать на произошедшее и привести в порядок сломавшийся узел. В первую очередь производится осмотр оборудования слесарем (нередко он же способен починить поврежденные приборы).

В обслуживающих объекты организациях существует отдел КИПиА, сотрудники которого ведут надзор за техникой и при необходимости возвращают ее в работоспособное состояние. Отдел КИПиА относится к технической службе предприятия и подчинен главному инженеру. Состав штата специалистов зависит от объекта и задач, которые приходится решать в его рамках (типы имеющихся на объекте контрольно-измерительных приборов — датчиков). Обычно невозможно обойтись без таких специалистов, как слесарь по ремонту и регулировке, мастер по наладке и ремонту КИП, наладчик приборов, аппаратуры и систем автоматизированного учета, инженер по КИП, специалист по радиоэлектронике и специалист по электрике.