Лабораторная работа №2
Микропроцессорная система автоматического регулирования и регистрации физических параметров технологического процесса
Лабораторная работа №2
Микропроцессорная система автоматического регулирования и регистрации физических параметров технологического процесса
Цель работы – изучить состав, порядок монтажа, запуска и эксплуатации микропроцессорной системы автоматического регулирования физических параметров технологического процесса.
Изучаемая система – микропроцессорная система автоматического регулирования и регистрации температуры.
Порядок выполнения работы:
1. Изучение компонентов системы.
2. Монтаж и запуск системы.
3. Управление измерительной информацией: хранение и экспорт архивов во внешние файлы, представление данных.
4. Составление отчета.
1. Компоненты системы.
1.1. Структурная схема системы регулирования.
Система регулирования и регистрации температуры, включает в себя комплекс программно-аппаратных средств, позволяющих вести контроль, наблюдение и архивирование показаний контроллеров на удаленных объектах.
Система регулирования и регистрации построена на базе электронных контроллеров, разработанных АОЗТ « ТЭРА» (рис.1) и содержит:
термопару типа К (хромель-алюмель);
двухканальный регулятор температуры РТ-АТИВП-УНИВП-RS;
усилитель мощности УМ 10/16- АС1- 9... 12В- 800 В- F18- 60
адаптер RS-485/232 для подключения регулятора к ПК ;
ПК на базе процессора Intel Celeron 1000;
программное обеспечение регистрации экспериментальных данных.
ТХА – термопара; РТ – регулятор температуры двухканальный; УМ – усилитель мощности симисторный; RS485/232 – преобразователь интерфейса; ПК – персональный компьютер.
Рис. 1. Схема системы регулирования и регистрации температуры:
1.2. Термоэлектрический преобразователь.
Термоэлектрический преобразователь – термопара типа К (хромель-алюмель). Принцип действия термопары основан на эффекте Зеебека, иначе термоэдс. Когда концы проводника находятся при разных температурах, между ними возникает разность потенциалов, пропорциональная разности температур, коэффициент пропорциональности называют коэффициент термоэдс. У разных металлов коэффициент термоэдс разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников будет различная. Помещая спай из металлов с отличными коэффициентами термоэдс в среду с температурой Т1 мы получим напряжение между противоположными контактами находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2 (см. рис.2).
Рис.2. Принципиальная схема включения термопары.
Рис.3. – Термопара хромель-алюмель с неизолированным спаем. |
Номинальная статическая характеристика термопары хромель-алюмель по ГОСТ 6616-94. Самая распространенная в промышленности и научных исследованиях термопара. применяется для измерения температур в окислительных и восстановительных средах в диапазоне температур от -300 до 1100°С. Имеет практически линейную термоэлектрическую характеристику (характеристику преобразования) и чувствительность порядка 40мкВ/°С. Устойчива в условиях реакторного облучения. Недостатком термопары является нестабильность термоэдс, не позволяющая выполнять измерения с высокой точностью. |
В соответствии с ГОСТ 6616-94 предел абсолютной допускаемой погрешности термометров с термопарами хромель-алюмель может составлять 4-10°С.
Электроды термопары – хромель и алюмель представляют собой сплавы на основе никеля с добавками легирующих металлов и неметаллов, улучшающих технологичность, жаростойкость, жаропрочность и облегчающих регулирование термоэдс (C, Mn, Si, Mg, Zr, Nb, Co).
1.3. Регулятор температуры двухканальный б-рт-ативп-унивп-2ивн -rst-2и.
Регулятор предназначен для контроля различных технологических производственных процессов совместно с первичным измерительным преобразователем (ПИП), имеющим унифицированный токовый выход, термопреобразователем сопротивления (ТС) или термоэлектрическим преобразователем (ТП).
Регулятор позволяет осуществлять следующие функции:
- формировать выходной сигнал управления исполнительным устройством в зависимости от предварительно установленного времени выдержки по третьему и четвертому каналу;
- регулирование температуры по ПИД или двухпозиционному закону регулирования независимо по двум каналам (первый выход управляется входом AT, второй выход управляется входом УН);
- измерение контролируемого параметра;
- цифровую фильтрацию результатов измерения;
- отображение результатов текущего измерения на встроенном светодиодном цифровом индикаторе;
- световую индикацию режима работы регулятора;
- формирование сигнала «Авария» при неисправности датчика или выходе температуры за заданные пределы.
- передачу данных по интерфейсу RS-485.
Функциональные параметры измерения и регулирования задаются пользователем и сохраняются при отключении питания в энергонезависимой памяти регулятора.
Регулятор может быть использован для контроля выполнения различных технологических процессов в промышленности и сельском хозяйстве.
Основные параметры устройств, с которыми работает регулятор представлены в таблицах 1 - 4.
Таблица 1 - ТС и их параметры
Код ТС |
Термопреобразователи сопротивления по ДСТУ 2858-94 (ГОСТ 6651-94) |
||
|
Тип |
НСХ |
Диапазон измерения, °С |
01 |
ТСМ 50 W100= 1,4260 |
50М |
-50...+180 |
02 |
TCM50 W100=1,4280 |
50М |
-50...+180 |
03 |
ТСП50 W100=1,3910 |
50П |
-100...+650 |
04 |
ТСМ 100 W100= 1,4260 |
100М |
-50...+180 |
05 |
ТСМ 100 W100= 1,4280 |
100М |
-50...+180 |
06 |
ТСП 100 W100=l,3850 |
100П |
-100...+650 |
07 |
ТСП 100 W100=T,3910 |
100П |
-100...+650 |
Примечание: 1. Разрешающая способность в диапазоне измерения составляет 0,1 °С. 2. В таблице указаны диапазоны измерения температуры, на которые откалиброван прибор. |
|||
Таблица 2 - ТП и их параметры.
Код ТС |
Термоэлектрические преобразователи по ДСТУ 2858-94 (ГОСТ 6651-94) |
||
|
Тип |
Обозначение отечест.(зарубеж.) |
Диапазон измерения,°С |
20 |
Хромель-алюмелевые |
ХА(К) |
-50...+1300 |
21 |
Хромель-копелевые |
XK(L) |
-50...+650 |
22 |
Железо-константановые |
ЖК(J) |
-50...+750 |
23 |
Нихросил-нисиловые |
HH(N) |
-50...+1300 |
24 |
Meдь-константановые |
МКн (Т) |
-50...+350 |
25 |
Хромель-константановые |
ХКн (Е) |
-50...+700 |
26 |
Платинородий-платиновые |
ПП 13 (R) |
0...+1450 |
27 |
Платинородий-платиновые |
ПП 10 (S) |
0...+1450 |
28 |
Платинородий-платинородиевые |
ПР(В) |
+600...+1700 |
Примечание: в таблице указаны диапазоны измерения температуры, на которые откалиброван регулятор. |
|||
Таблица 3 – Первичные измерительные преобразователи и их параметры.
Код |
Выходной ток |
Диапазон измерения контролируемого параметра |
50 |
Ток 0...5 мА |
Устанавливается пользователем в соответствии с техническими данными ПИП |
51 |
Ток 0...20 мА |
|
52 |
Ток 4...20 мА |
Примечание.
Разрешающая способность в диапазоне измерения от -999 до -100 и от 1000 до 9999 составляет одну единицу младшего разряда.
Разрешающая способность в диапазоне измерения от -99,9 до 999,9 составляет одну единицу после запятой
Основные параметры выходного устройства приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Тип выходных устройств и их параметры.
Тип выходных устройств |
Параметр |
|
Вид выходного сигнала |
Диапазон изменения сигнала |
|
Импульсный выход |
Напряжение Ток нагрузки |
9...12В 20 мА |
Обобщенная функциональная схема регулятора температуры приведена на рисунке 4.
Регулятор содержит вход, к которому подключается датчик типа ТС или ТП (УН) и вход для подключения первичного измерительного преобразователя (AT), имеющего стандартный унифицированный токовый выход.
Микроконтроллер преобразует полученный сигнал в цифровой код, в соответствии с введенной пользователем шкалой первичного преобразователя пересчитывает в технические единицы, выводит на индикатор значения и управляет выходом.
Энергонезависимая память позволяет сохранять установленные значения при отключении питания.
При выходе контролируемого параметра за установленные пределы или неисправности датчика включается индикатор аварии.
Энергонезависимая память позволяет сохранять установленные значения при отключении питания.
Регулятор управляется четырехкнопочной клавиатурой путем раздельного или одновременного нажатия кнопок.
Регулятор имеет выход RS485 и подключается через преобразователь RS485-RS232 к персональному компьютеру.