Специфікація засобів вимірювання

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Зобразимо функціональну схему автоматичної системи регулювання:

Рис.4 функціональна схема АСР.

Позначення приладів:

FI – прилад, що показує витрату

PI – прилад, що показує тиск

TE – датчик температури

PE – датчик тиску

TC – регулятор температури.

РС - регулятор тиску.

Проведемо аналіз динамічних характеристик АСР з типовим регулятором. Для уникнення розрахунків характеристик по складних алгоритмах пропонується використовувати пакет програм Matlab і його додаток Simulink, який дозволяє змоделювати роботу АСР. Спочатку визначимо структурну схему АСР і передаточні функції всіх елементів. Всі системи автоматичного регулювання можуть бути розділені на дві ланки:

узагальнений об'єкт регулювання і автоматичний регулятор. Узагальненим об'єктом регулювання надалі називатимемо складну динамічну ланку, яка включає: власне об'єкт регулювання (процес), вимірювальні прилади і регулюючий орган. При цьому передавальні функції складових узагальненого об'єкту окремо не розглядаються. Це стосується і елементу порівняння і виконавчого пристрою, що входять до складу пропорційного регулятора. При цьому функціональна схема АСР і її структурна схема представляються так, як показано відповідно на рис. 5 і 6.

На рис.5. зображені:

ЗТ- задатчик температури

БФЗ – блок формування закону регулювання

ВМ – виконавчий механізм

РО – регулюючий орган

ТОУ – технологічний об'єкт управління

Д – датчик.

Рис. 6. Структурна схема АСР.

W₀(p) – передавальна функція узагальненого об'єкту. Оскільки за завданням об'єкт є аперіодичною ланкою першого порядку із запізнюванням, то його передавальна функція записується у вигляді:

, або

де k₀ – коефіцієнт передачі об'єкту; Т₀ – постійна часу об'єкту; τ₀ - запізнювання об'єкту; Х(t) – регульований параметр, температура; Y(t) – управляюча дія.

W_рег(р) = k_p – передаточна функція пропорційного регулятора; k_p – коефіцієнт передачі регулятора.

В результаті використання програми Matlab отримали графік перехідного процесу (рис. 7). З графіка видно, що:

Таблиця 7.

Характеристики	набуті значень	Необхідні значення
Перерегулювання, º	4,16	≤ 10
Час перехідного процесу, с	315	≤ 3200
Установлене значення (Статична помилка,º)	1 (0)	1 (≤320)

Рис.7. Характеристика перехідного процесу.

Як автоматичний регулятор пропоную використовувати мікропроцесорний вимірювач-регулятор ТРМ1Б-Н.ТП. Клас точності 0,5.

Основні функції вимірювача-регулятора ТРМ 1

- УНІВЕРСАЛЬНИЙ ВХІД для підключення широкого спектру датчиків температури, тиску, вологості, витрати, рівня і тому подібне

- РЕГУЛЮВАННЯ вхідної величини:

- двопозиційне регулювання

- аналогове П-регулювання

- ЦИФРОВА ФІЛЬТРАЦІЯ І КОРЕКЦІЯ вхідного сигналу, масштабування шкали для аналогового входу

- ОБЧИСЛЕННЯ І ІНДИКАЦІЯ КВАДРАТНОГО КОРЕНЯ з вимірюваної величини (наприклад, для регулювання миттєвої витрати)

- ВИХІДНИЙ СИГНАЛ СТРУМУ 4...20 мА ДЛЯ РЕЄСТРАЦІЇ зміряної величини (модифікація за типом виходу І)

- МОЖЛИВІСТЬ УПРАВЛІННЯ ТРИФАЗНИМ НАВАНТАЖЕННЯМ (модифікація за типом виходу С3)

- ІМПУЛЬСНЕ ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ 90...245 47...63 Гц

- ВБУДОВАНЕ ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ 24 В для активних датчиків, вихідних аналогових пристроїв (ЦАП) і ін.

- ПРОГРАМУВАННЯ кнопками на лицьовій панелі приладу

- ЗБЕРЕЖЕННЯ НАЛАШТУВАНЬ при відключенні живлення

- ЗАХИСТ НАЛАШТУВАНЬ від несанкціонованих змін

Тобто одноканальний вимірювач-регулятор типу ТРМ1 в корпусі настінного кріплення з розмірами 130х105х65 мм, призначений для роботи з термоелектричними перетворювачами (термопарами), такий, що має на виході для управління виконавчими механізмами цифро-аналоговий перетворювач “параметр-струм” 4..20мА, клас точності якого 0.5, діапазон напруги живлення 85.250В постійного або змінного струму.

Мікропроцесорний програмований вимірювач-регулятор типу ТРМ1 спільно з вхідним датчиком (термопарою) призначений для контролю і управління різними технологічними виробничими процесами і дозволяє здійснювати наступні функції:

-вимірювання температури за допомогою стандартних датчиків.

-регулювання вимірюваної величини.

-формування вихідного струму 4..20 мА для реєстрації або управління ВМ по П-закону.

-відображення поточного вимірювання на вбудованому світлодіодному цифровому індикаторі.

Таблиця 8. Технічні характеристики і умови експлуатації.

Умови навколишнього середовища

Температура повітря, що оточує прилад

+5..50ºС

Атмосферний тиск

86,,107 кПа

Відносна вологість повітря (+35ºС)

30..80%

Живлення

Напруга живлення

85..250 В постійного або змінного струму

Споживана потужність, не більш

6 ВА

Входи

Тип датчика

Діапазон вимірювання, ºС

Роздільна здатність

TXK(L)

-50..+750

0,1

TXA(K)

-50..+1300

THH(N)

-50..+1300

TЖK(J)

-50..+900

Параметри вбудованих вихідних пристроїв

Діапазон опорів навантаження для ЦАП “параметр-струм” 4..20мА

200..800 Ом

Продолжительность опроса входа

не более 1,5 сек

Тип индикатора

светодиодный цифровой 4-х разрядный

Закон регулирования

двухпозиционное регулирование или аналоговое П-регулирование

Будова і робота приладу.

Функціональна схема приладу приведена на рис.7. прилад має вхід для підключення первинних перетворювачів (датчиків), блок обробки даних, що складається з вимірювача фізичних величин, цифрового фільтру і логічного пристрою (ЛП). ЛП відповідно до запрограмованих користувачів функціональними параметрами формує сигнали управління вихідним пристроєм, який залежно від модифікації приладу може бути дискретного або аналогового типу.

Загальна схема підключення ТРМ1

Схема підключенія вимірюючих датчиків

Схема подключения ТРМ1 в DIN-рейковому корпусі

Рис10. Підключення ТРМ1 в DIN-рейковому корпусі з ЦАП

Рис.11. Підключення ТРМ1 в DIN-рейковому корпусі з ключовими пристроями

Вибір датчика

Як датчик я вибираю термопару ТХА (хромель-алюмель) з|із| діапазоном вимірювання -50... 1300ºС і роздільною здатністю 1. Діапазон вимірювання цієї термопари цілком забезпечує діапазон температур в печі по технологічних вимогах процесу випалювання|випалу| цегли (900-1100ºС|), а також ненабагато перевищує її верхню межу.

Термопари ТХК, ТХА конструктивно є двома різнорідними термоелектродами, ізольованими термостійкою ізоляцією (кремнеземна нитка, кераміка і так далі) і зварені з одного кінця в термопару.

Термоелектродні матеріали-хромель, алюмель, виготовляються відповідно до ГОСТ 1790, а термопари, виготовлені з цих матеріалів мають нормовані номінальні статичні характеристики ХК(L), ХА(К) по ГОСТ Р 50431.

Термопари виготовляються з термоелектродной дроту діаметром 0,2; 0,3; 0,5; 0,7; 1,2; 3,2 мм.

Для механічного захисту і захисту від агресивного середовища термопари поміщаються в захисні корпуси, виконані із сплавів металів різних марок.

Конструкція термоелектричних перетворювачів визначається технічними вимогами, що пред'являються до процесу вимірювання температури.Термопара (термоелектричний перетворювач) складається з двох з'єднаних на одному з кінців провідників, виготовлених із металів, що володіють різними термоелектричними властивостями.

Рис.13. Термопара(схеми)

З'єднані кінці, які звуться робочим спаєм, опускають у вимірюване середовище, а вільні кінці (холодний спай) термопари підключають до входу ТРМ. Якщо температури робочого і холодного спаїв різні, то термопара виробляє термоЕДС, яка і подається на вимірника.

Оскільки термоЕДС залежить від різниці температур двох спаїв термопари, то для отримання коректних показів необхідно знати температуру "холодного" спаю (її вільних кінців), щоб компенсувати її в подальших обчисленнях.

У приладах модифікацій ТРМ1Х-Х.ТП.Х, ТРМ1Х-Х.ТПП.Х передбачена схема автоматичної компенсації температури вільних кінців термопари. Датчиком температури "холодного" спаю служить напівпровідниковий діод, встановлений поряд з приєднувальним клемником.

Підключення термопар до приладу повинне проводитися за допомогою спеціальних компенсаційних (термоелектродних) проводів, виготовлених з тих же самих матеріалів, що і термопара (див. рис. 13). Допускається також використовувати дроти з металів з термоелектричними характеристиками, які в діапазоні температур 0...100°С аналогічні характеристикам матеріалів електродів термопари. При з'єднанні компенсаційних проводів з термопарою і приладом необхідно дотримувати полярність. При порушенні вказаних умов можуть мати місце значні погрішності при вимірюванні.

Перетворення сигналу, отриманого з датчика, в поточне цифрове значення вимірюваної величини (температури, тиск, витрати і так далі) проводиться у вимірювачі. Оскільки більшість датчиків температури мають нелінійну залежність вихідного сигналу від температури, у вимірювачах закладені таблиці корекції свідчень для всіх типів датчиків, які можуть бути підключені до приладу. При роботі з датчиками, що формують на виході уніфікований сигнал струму або напруги, передбачається довільне масштабування шкали вимірювання. Для цього у відповідних функціональних параметрах встановлюються нижня і верхня межі діапазону відображення, а також положення десяткової крапки.

Для поліпшення експлуатаційних якостей в блоці обробки вхідних сигналів введений цифровий фільтр, що дозволяє зменшити вплив випадкових перешкод на вимірювання контрольованих величин. Робота фільтру описується параметрами, що задаються при програмуванні.

Логічний пристрій працює в режимі П-регулятора. ЛП порівнює поточне значення вимірюваної величини із заданою установкою "Т" і видає на вихід сигнал 4...20 мА, пропорційний величині відхилення. Зона пропорційності при цьому задається параметром ∆. Струм 4...20 мА формується відповідно до встановленої в параметрі А1 -1 характеристикою регулятора або по прямопропорційному (нагрівач) або оберненопропорційному (охолоджувач) закону регулювання.

Аналоговим виходом є формувач струмової петлі 4-20 мА на активному навантаженні 200...800 Ом (див. рис. 14). Аналоговий вихід має гальванічну розв'язку від схеми приладу. Для роботи аналогового виходу використовується зовнішнє джерело живлення 27В±10% постійного струму.

Виконавчий механізм

У якості ВМ застосовується регулюючий пристрій РУ 16 (рисунок 15), Двигуно-виконавчий механізм, це електродвигун моделі ДСРК-30-01, реверсивний з прибудованим до нього редуктором. Такі двигуни використовуються як комплектуючі вироби в приладах і засобах промислової автоматики, побутових приладах для протипожежних і вентиляційних клапанів систем вентиляції будівель і ін. двигун працює від однофазної мережі напругою 220В і частотою 50 Гц. Режим роботи – тривалий. Кліматичного виконання – Ухл4, з верхнім граничним значенням температури навколишнього повітря 60ºС|.

Технічні характеристики:

· частота обертання – 0,5 хв^-1

· номінальний обертовий момент– 30 Нм (кгс*см)

· характеристика обертання - ≤92º,

· час одного циклу – 2,5 хв

· маса -≤ 1.2 кг

· споживана потужність – 50 Вт.

За допомогою редуктора кутове переміщення вихідного валу перетвориться в лінійне переміщення замочного штока клапана (відбувається відкриття або закриття клапана).

Виконання клапана – корозійностійке із сталі Х18Н12МЗТЛ з плунжером, що забезпечує лінійну внутрішню характеристику. Клапан нормально працює при перепаді тиску на них до 5 кГ/см², температурі навколишнього середовища від -30 до +50ºС і відносній вологості до 98%.

Регулюючий клапан з двигуно-виконавчим механізмом на РУ 16 встановлюють на трубопроводах для агресивних рідких і газоподібних середовищ при температурі до 160ºС. Призначені вони для регулювання різних параметрів технологічних процесів. Клапани встановлюються на трубопроводах у вертикальному положенні, електроприводом вгору.

Таблиця 9.

Основні габаритні і приєднувальні розміри (у мм.).

Ду	D	D₁	D₂	D₃	D₄	f₁	f₂	H	H₁	l	L	d	B	h	G,кг
50	160	125	102	72	88	3	4	570	141	298	230	4 отв. п/б М16	16	25	37

Рис.15. регулюючий клапан на РУ 16 з двигуно-виконавчим механізмом

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 136; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!