Дослідження давачів та приладів з дискретним вихідним сигналом . Лабораторна робота з Автоматизація періодичних технологічних процесів. Робота № 200058

Перехід до торгівельного партнера Binance

Дослідження давачів та приладів з дискретним вихідним сигналом

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Інститут енергетики і систем керування

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Автоматизація теплових та хімічних процесів

Інформація про роботу

Рік:

2006

Тип роботи:

Лабораторна робота

Предмет:

Автоматизація періодичних технологічних процесів

Група:

АВ

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет “ Львівська політехніка ” Інститут енергетики і систем керування Кафедра автоматизації теплових і хімічних процесів Автоматизація періодичних технологічних процесів Лабораторна робота №1 “Дослідження давачів та приладів з дискретним вихідним сигналом” Виконав: студент групи АВ-4 Львів 2006 Мета роботи: ознайомлення з принципом дії і конструктивними особливостями давачів та приладів з дискретним вихідним сигналом, їх використанням в системах керування, захисту і сигналізації. Необхідна підготовка: знання принципів дії давачів і приладів з дискретним вихідним сигналом. Основні відомості При автоматизації періодичних технологічних процесів широко використовуються логічні системи керування, в яких послідовність і час проведення технологічних операцій (стадій) залежить від стану об’єкту керування в поточний момент часу. Стан об’єкту керування визначається за допомогою вста- Рис.1. Структурна схема пристрою з дискретним вихідним сигналом: 1 - первинний вимірювальний перетворювач (ФП - фізичний перетворювач, НП - нормуючий перетворювач); 2 – задавач; 3 - елемент порівняння; 4 - формувач дискретного вихідного сигналу. Y EMBED Equation.3 2 4 EMBED Equation.3EMBED Equation.3 EMBED Equation.3EMBED Equation.3 НП ФП 3 1 EMBED Word.Picture.8 новлення на ньому первинних перетворювачів з дискретним вихідним сигналом. При досягненні контрольованим параметром деякого наперед заданого значення вихідний сигнал таких перетворювачів змінюється стрибкоподібно, що можна використати для переведення періодичного технологічного процесу від однієї операції до наступної, для автоматичного включення резервного обладнання, автома- тичної сигналізації, блокування і захисту, в системах позиційного регулювання, тощо. EMBED Equation.3 Структурна схема пристрою з дискретним вихідним сигналом показана на рис.1. Він складається з первинного вимірювального перетворювача 1, задавача 2, елементу порівняння 3 і формувача вихідного сигналу 4. Первинний вимірювальний перетворювач 1 перетворює контрольовану величину EMBED Equation.3 в сигнал EMBED Equation.3 (переміщення, момент, тощо) зручний для подальшої обробки. Задавач 2 використовується для створення сигналу EMBED Equation.3 пропорційного до заданого значення контрольованої величини. З елементу порівняння 3 сигнал , пропорційний різниці дійсного і заданого значення, подається на формувач 4 вихідного сигналу Y. Теоретична статична характеристика пристрою з дискретним вихідним сигналом має вигляд: EMBED Equation.3 або EMBED Equation.3 де “1” і “0” - логічні одиниця і нуль, що означають наявність і відсутність вихідного сигналу. Рис.2. Статична характеристика реального пристрою з релейним виходом 0 Y X1 X2 Xзд Y1 Н X Статична характеристика реальних пристроїв з дискретним вихідним сигналом має вигляд, показаний на рис.2. Стрибкоподібне збільшення вихідної величини Y відбувається при деякому значенні вхідної величини EMBED Equation.3, яке називається параметром спрацювання, а стрибкоподібне зменшення значення Y (звичайно до 0) відбувається при значенні EMBED Equation.3, яке називається параметром відпускання. Різниця EMBED Equation.3 називається зоною нечутливості Н або диференціалом пристрою з релейним виходом. Існує багато конструкцій давачів і приладів з дискретним вихідним сигналом. Це спеціально сконструйовані безшкальні давачі для автоматичних систем сигналізації і захисту, логічних систем керування (давачі-реле температури, тиску, різниці тисків, рівня, наявності потоку, комбіновані, тощо), а також вимірювальні прилади параметрів технологічного процесу (манометри, автоматичні мости і потенціометри, прилади з диференціально-трансформаторною системою для дистанційного передавання вимірювальної інформації, тощо), які додатково обладнані відповідними контактними пристроями. Розглянемо основні види таких приладів і давачів. За виконанням вони можуть бути одно- і багатодіапазонними, безшкальними, з електричним або пневматичним вихідним сигналом, з дво- або трипозиційним контактним вихідним пристроєм. Давачі-реле температури в залежності від принципу дії поділяються на ртутні, манометричні, біметалічні, дилатометричні, резистивні. Ртутні сигналізатори температури є ртутними термометрами з контактами з платинового дроту, впаяного в нижню частину капіляра (нульовий контакт). Коли обидва контакти з’єднуються стовпчиком ртуті, замикається підключене до сигналізатора електричне коло. Контактні термометри виготовляють із змінним положенням робочого контакту, яким є вольфрамовий дріт всередині капіляра. Контакт пересувається гвинтом за допомогою підковоподібного магніту, встановленого у верхній частині термометра. Термометр має дві шкали: верхню - для встановлення завдання і нижню - для вимірювання дійсної температури. Діапазон контрольованої температури цих приладів 0...300 С, а допустима похибка встановлення робочих контактів не перевищує 3 С. Дія манометричних давачів-реле температури базується на залежності тиску робочої речовини в замкнутому об’ємі від контрольованої температури. При збільшенні температури збільшується тиск в системі, що викликає деформацію пружного чутливого елемента і відповідне спрацювання зв’язаних з ним контактів. Дія біметалічних та дилатометричних термореле полягає в зміні лінійних розмірів твердих тіл при зміні температури нагріву. 3 2 1 Рис.3. Схема реле температури ТР-200 1 - латунна трубка; 2 - інварові пластини; 3 - контакти; 4 - гвинт. EMBED Word.Picture.8 4 На рис.3 наведена схема дилатометричного термореле типу ТР-200. Чутливий елемент термореле складається з латунної трубки 1 і двох пластин 2 з інвару. Інвар - сплав заліза і нікелю (36 %). Температурний коефіцієнт лінійного розширення інвару EMBED Equation.3 C-1 в інтервалі температур (-80...+100) С. Латунь - сплав міді з цинком (до 50 %), EMBED Equation.3. На пластинах 2 пара розмикаючих контактів 3. Контакти 3 електрично ізольовані від пластин 2. При підвищенні температури відстань EMBED Equation.3 зменшується внаслідок різних коефіцієнтів лінійного розширення латунної трубки і інварових пластин. Коли температура досягає заданого значення, відстань EMBED Equation.3 зменшується до нуля. Подальше зростання температури викликає розтягування інварових пластин 2 і розмикання контактів 3. Задане значення спрацювання термореле встановлюється гвинтом 4, який дозволяє змінювати відстань EMBED Equation.3. Термореле працює в діапазоні 25...200 С, похибка спрацювання контактів складає 5 С. В схемах сигналізації і позиційного регулювання температури використовують також електронні терморегулятори типів РТ-2, ТМ-2, ТМ-4, ПТР-2 (двопозиційні); РТ-3, ТМ-8, ТМ-12, ПТР-3 (трипозиційні). В основу цих електронних терморегуляторів покладений мостовий метод вимірювання температури в комплекті з термоперетворювачами опору (мідними або платиновими в регуляторах типу РТ, ТМ; напівпровідниковими - в регуляторах типу ПТР). Мостова вимірювальна схема являє собою чотириплечий міст, який живиться напругою змінного струму. В одне з плеч моста під’єднують термоперетворювач, в друге, суміжне з ним - задавач. Резистор вибору значення диференціалу включений послідовно в діагональ живлення. Зменшення напруги живлення зменшує чутливість вимірювальної схеми. Вимірювальна діагональ моста під’єднується до фазочутливого підсилювача, який визначає величину і фазу небалансу моста в залежності від різниці між дійсним і заданим значеннями температури. Вихідна напруга підсилювача діє на одне з вихідних реле, яке замикає або розмикає контакти на виході регулятора. Суттєвий недолік регуляторів ПТР - відсутність взаємозамінних термоперетворювачів (термісторів). Регулятори ТМ-2, ТМ-8 оснащені додатковими пристроями, за допомогою яких покращується якість регулювання температури. 5 1 2 3 4 Р Рис.4. Схема сильфонного задавача-реле тиску: 1 - сильфон; 2 - пружина; 3 - важіль; 4 - мікровимикач; 5 - гвинт. Широкого розповсюдження набули регулятори приладного типу, що вмонтовуються у вторинні прилади серії КС2, РП. Регулятори побудовані аналогічно електронним терморегуляторам. Вони містять в собі мостову вимірювальну схему, фазочутливий підсилювач, сигнал з якого подається на вихідні реле. Останні через проміжні реле керують відповідними виконавчими механізмами або схемами сигналізації. Мостова вимірювальна схема складається з чотирьох постійних та двох змінних резисторів. Змінні резистори (реохорди) використовуються як давач та задавач регульованої величини. Задане значення встановлюється ручно рухомими контактами реохорда завдання. Реохорд, що вводить в регулятор дійсне значення регульованої величини встановлюють на одній основі з реохордом вимірювального приладу, тому їх контакти працюють синхронно. Небаланс між дійсним і заданим значеннями регульованої величини у вигляді напруги певної фази подається на підсилювач. Якщо регульована величина менша заданого значення, то під дією вихідного сигналу підсилювача спрацьовує одне з керуючих реле, що відповідає позиції “мало”. Якщо більше, то спрацьовує друге керуюче реле, що відповідає позиції “багато”. Керуючі реле, замикаючи свої контакти, вмикають відповідні вихідні блоки реле БР, що безпосередньо керують виконавчими механізмами підключеними до регулятора. Принцип дії давачів-реле тиску (рис.4) полягає в зрівноваженні сили, що створюється тиском контрольованого середовища на чутливому елементі 1 силою пружної деформації гвинтової пружини 2. Важіль 3, зв’язаний механічно як з сильфоном так і з пружиною 2, виконує в даному пристрої функцію елемента порівняння. При зміні тиску від заданого значення важіль 3 переміщується, діючи на мікровимикач 4, що формує релейний вихід давача-реле. Обертанням ручки гвинта 5 можна змінювати задане значення тиску спрацювання реле. Як чутливі елементи в давачах-реле використовують мембрани або сильфони. Основна похибка реле тиску не більша 1 %. 5 6 HL1 HL2 3 2 1 P  Рис.5. Схема електроконтактного манометра: 1, 2 - стрілки-задавачі; 3 - контакти; 4 - рухома стрілка манометра; 5 - трубка Бурдона; 6 - передавальний механізм. Електроконтактні манометри, вакуумметри, мановакуумметри і манометричні термометри відрізняються від показуючих приладів цього типу наявністю додаткового електро-контактного пристрою (контактної групи). Схема електрокон-тактного манометра наведена на рис.5. В показуючий манометр додатково введені дві стрілки 1, 2, 4 до яких пружними струмо-проводами прикріплені електричні контакти 3. Стрілки 1, 2 встанов-люють на заданих граничних значеннях тиску. Показуюча стрілка 4 є рухомим електричним контак-том. Якщо тиск знаходиться в межах робочого діапазону, електричні кола розімк-нуті. При досягненні показуючою стрілкою однієї із задаючих замикається відповідне електричне коло. Воно залишається замкнутим при подальшому відхиленні значення тиску за межі робочого діапазону. Клас точності приладів 1,5. Похибка спрацювання контактів 2.5 %. Давачі-реле рівня призначені для контролю рівня рідких сипких середовищ. За принципом дії давачі-реле (сигналізатори) рівня поділяються на поплавкові, мембранні, ємнісні, індуктивні, резистивні, радіоізотопні, теплові, фотоелектричні, з використанням принципу провідності, тощо. На рис.6 наведена схема сигналізатора рівня, що працює на принципі провідності контрольованого середовища. Прилад містить релейний блок і три давачі. Два давачі 1Е, 2Е можуть використовуватись для підтримання рівня в робочому діапазоні (EMBED Equation.3), а третій 3Е - для контролю за аварійним положенням верхнього рівня EMBED Equation.3. Давач складається із корпуса і електрода, що занурюється в контрольоване середовище. Спрацювання реле KL1, KL2, KL3 в релейному блоці відбувається в момент контакту відповідного електрода Е з контрольованою рідиною. Сигналізатор може бути забезпечений четвертим давачем, який використовується для заземлення, якщо резервуар з рідиною виготовлений з непровідного матеріалу. KA1-2 KL1-1 KL3 Рис.6. Схема кондуктометричного сигналізатора рівня L1 L2 L3 3Е 2Е 1Е KL2 KL1 HL2 HL1 HL3 VD1...VD4 FU  TV KL3-1 KL2-1 KL2-2 С Для стійкої і безпечної роботи на різних рідинах в сигналізаторах вико-ристовують транзис-торні підсилювачі. В момент контакту рідини з електродом відкриваються тран-зистори, які керують роботою реле. Сигналізатори використовують для відносно чистих і неагресивних середовищ з провідністю більше 0.002 См. Опис лабораторної установки HA1 HL2 KA1-1 HB1 KA1 HL1 ЕКМ-1У SP2 SP1 FU = 24 В EMBED Word.Picture.8 Рис.7. Схема сигналізації тиску з використанням електроконтактного манометра ЕКМ-1У Дослідження приладів з дискретним виходом виконують на установці, схема якої наведена на рис. 7 для випадку дослідження електроконтактного манометра. Схема складена так, що при досягненні заданого мінімального значення тиску буде включена світлова сигналізація. При досягненні заданого максимального значення буде включена відповідна світлова і звукова сигналізація. Якщо тиск Рд є меншим ніж задане значення Рзд , то замикається контакт SK1 приладу. На сигнальну лампу HL1 подається напруга живлення 24 В і вона засвічується. Якщо ж тиск стає більшим заданого, то замикається контакт SK2. Напруга живлення подається на сигнальну лампу HL2 через розмикаючий контакт КА1-1 реле КА1 на обмотку дзвінка НА1. Засвічується лампа HL2 вмикається дзвінок. Для зняття звукового сигналу необхідно натиснути кнопку НВ1. При цьому на обмотку реле КА1 подається напруга живлення. Реле змінює положення контактів. Контакт КА1-1 розмикає коло живлення дзвінка НА1. Контакт КА1-2 блокує реле, тобто обмотка реле КА1 залишається під напругою і при ненатиснутій кнопці НВ1. Якщо значення тиску знаходиться в межах робочого діапазону, лампи HL1 і HL2 вимкнені. Схема може забезпечити появу звукового сигналу при досягненні мінімального значення тиску. Для цього коло дзвінка та реле повинні бути включені через контакт SP1 електроконтактного манометра. Сигнальні елементи схеми можуть бути підключені до контактів будь-якого досліджуваного давача або приладу та використані при збільшенні або зменшенні контрольованої величини. Порядок роботи 1. Ознайомитись з різними конструкціями електроконтактних давачів і приладів, простежити спрацювання їх контактних груп. 2. Скласти задану схему сигналізації або позиційного регулювання і перевірити її працездатність. 3. Провести дослідження давачів і приладів представлених на лабораторному стенді. Заповнити протокол роботи. Зробити висновок про відповідність приладів своїм класам точності. Контрольні питання 1. Розкажіть про склад пристроїв з релейним виходом. 2. Що таке ”зона нечутливості” приладу з релейним виходом? 3. Поясніть принцип дії електроконтактного термометра. 4. Поясніть принцип дії реле тиску. 5. Поясніть принцип дії електроконтактного манометра. 6. Поясніть принцип дії давача-реле рівня. 7. Поясніть принцип дії позиційного терморегулятора. 8. Нарисуйте і поясніть електричну схему світлової та звукової сигналізації мінімального (максимального) значення контрольованої величини з використанням електроконтактного манометричного термометра. 9. Нарисуйте схему сигналізації верхнього та нижнього робочого рівнів і аварійного верхнього (нижнього) рівня в резервуарі. 10. Поясніть, в чому полягає дослідження пристрою з релейним виходом. Література 1. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник. Под общ. ред. В.В.Черенкова. - Л.: Машиностроение, 1987. - 847с. Протокол лабораторної роботи 1. Реле , тип , № , діапазон вимірювання , клас точності , тип і кількість контактів . Допустимі похибки спрацювання контактів . Задані значення спрацювання контактів . Перевірка роботи контактів - Мінімальний контакт замикається при зниженні до ; - максимальний контакт замикається при підвищенні до . Абсолютні похибки спрацювання контактів . Висновок: . 2. Вторинний регулюючий прилад з контактним пристроєм тип , № , клас точності , діапазон вимірювання , ціна поділки , тип і кількість контактів . Допустимі похибки спрацювання контактів . Задані значення спрацювання контактів . Перевірка роботи контактів - Мінімальний контакт замикається при показі приладу ; розмикається при показі приладу . -Максимальний контакт замикається при показі приладу ; розмикається при показі приладу . -Нормальний контакт замикається при показі приладу ; розмикається при показі приладу . Абсолютні похибки спрацювання контактів . Висновок: . 3. Контактний манометр тип , № , клас точності , діапазон вимірювання , ціна поділки , тип і кількість контактів . Допустимі похибки спрацювання контактів . Задані значення спрацювання контактів . Перевірка роботи контактів - Мінімальний контакт замикається при показі приладу ; розмикається при показі приладу . - Максимальний контакт замикається при показі приладу ; розмикається при показі приладу . Абсолютні похибки спрацювання контактів . Висновок: .

Лабораторна робота Автоматизація періодичних технологічних процесів

01.01.1970 03:01-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись