книги из ГПНТБ / Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник

дульная база и стандартные ряды базовых конструкций и сво­

ции (УТК)). В качестве базовой системы логических элементов электрических ветвей ГСП широко используются комплексы унифицированных логических элементов. Типовой логический (функциональный) модуль выполняется в виде кассеты, состоя­ щей из печатной платы, на которой располагаются отдельные компоненты схемы.

В пневматической ветви ГСП широкое распространение по­ лучила система пневматических элементов УСЭППА, а также отдельные элементы системы модулей струйной техники (СМСТ).

§ 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕТВЕЙ ГСП

Э л е к т р и ч е с к а я а н а л о г о в а я в е т в ь Г С П — э т о ряд приборов и средств автоматизации, в которых в качестве внеш­ ней энергии используется электрическая энергия, а энергетиче­ ским носителем информации является электрический непрерыв­ ный сигнал. Стандартизованные диапазоны изменения сигналов постоянного тока 0—5, 0—20 и 0—100 мА. Пределы изменения сигналов постоянного тока по напряжению выбираются из ряда значений, лежащих в диапазоне 0—10 мВ и 0—10 В. Нагрузки, т. е. сопротивления приборов и линий связи, установлены в пре­ делах от 250 Ом до 2,5 кОм.

Использование постоянного тока в качестве сигнала связи между отдельными приборами электрической аналоговой ветви упрощает совместную работу приборов и обеспечивает передачу информации на большие расстояния с наименьшей погреш­ ностью. Вследствие преимуществ и сравнительной простоты устройства приборы, использующие постоянный ток, получили самое широкое распространение.

Менее распространены приборы этой ветви, использующие переменный ток. Пределы изменения напряжения переменного тока 0,25—2 В, частота 50 и 400 Гц.

Все устройства для получения контрольной информации, используемые в электрической аналоговой ветви ГСП, либо са­ ми преобразуют информацию в выходной унифицированный то­ ковой сигнал, либо имеют в комплекте дополнительное устрой­ ство, преобразующее естественный выходной сигнал датчика в унифицированный токовый сигнал.

ющие устройства, исполнительные механизмы), в которых в качестве источника внешней энергии используется сжатый воздух, а энергетическим носителем информации является пневматиче­ ский сигнал. Рабочий диапазон изменения входных и выходных, пневматических сигналов приборов и устройств этой ветви стан­ дартизован и устанавливается в пределах 20—100 кПа. Номи­ нальное давление питания для приборов и устройств пневмати­ ческой системы 0,14 М П а + 1 0 % .

Средства пневмоавтоматики являются основными средствами автоматизации в ряде отраслей народного хозяйства, в частно­ сти в сахарном, винодельческом, спиртовом и других пищевых производствах. Широкое применение средств пневмоавтомати­ ки объясняется высокой степенью надежности пневматической аппаратуры, простотой ее обслуживания, сравнительной деше­ визной и взрывобезопасностью.

В СССР самое широкое распространение получил элемент­ ный принцип построения приборов пневмоавтоматики, заклю­ чающийся в том, что любой новый пневматический прибор создается не в виде принципиально новой конструкции, а собира­ ется из элементов универсальной системы элементов промыш­ ленной пневмоавтоматики (УСЭППА) с помощью бесшлангового (печатного) способа монтажа на специальных коммутационных пластинах (платах), внутри которых проходят каналы соедине­ ний между элементами.

Выпускается широкая номенклатура пневматических дат­ чиков, преобразователей, приборов контроля, включающих по­ казывающие, регистрирующие и индикаторные приборы, конт­ ролирующие один или несколько параметров, в том числе при­ боры с задатчиками, счетчиками, сигнализаторами и панелями управления. Кроме того, выпускаются разнообразные регули­ рующие, вычислительные и функциональные устройства, а так­ же устройства централизованного контроля и управления. Все это позволяет строить на базе изделий пневматической ветви ГСП системы автоматического контроля и управления любой сложности, вплоть до управляющих вычислительных машин.

турбинное, трансформаторное и др.) или водой. Давление рабо­

лическая ветвь получила меньшее развитие в области построе­

информации. В пищевой промышленности она также имеет не­ значительное распространение.

В качестве чувствительных элементов датчиков в гидравли-

ческой ветви чаще всего используются мембраны, сильфоны,

параметры которой они измеряют и регулируют, например дав­ ление регулируемого потока жидкости или газа. При этом до­ полнительного источника энергии (электрической, энергии сжа­ того воздуха и др.) не требуется.

Устройства, работающие без источников вспомогательной энергии, применяются в основном для автоматизации производ­

действие регулирующего органа регуляторы разделяются на регуляторы прямого и непрямого (с усилителем) действия. В регуляторах прямого действия для перестановки регулирую­ щего органа используется энергия, развиваемая на чувствитель­ ном элементе, например в жидкостной термосистеме, биметал­ лической пластине и т. п. В регуляторах с усилителем для этих целей применяется специальный преобразователь — усилитель, также работающий от энергии регулируемой среды.

ГЛАВА I I I

СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ

ИПЕРЕДАЮЩИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

§1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Системы дистанционной передачи предназначены для пере­ дачи сигналов измерительной информации на некоторое рас­ стояние и состоят из следующих основных элементов:

1) передающего преобразователя, находящегося под воздей­ ствием измеряемой величины. Воздействие может осуществлять­ ся от чувствительного элемента средства измерения, находяще­ гося во взаимодействии с измеряемой средой, либо от промежу-

точного преобразователя, занимающего определенное место в цепи между чувствительным элементом и передающим преоб­ разователем;

2)линий связи, по которым передаются сигналы измери­ тельной информации, вырабатываемые передающим преобразо­ вателем;

3)измерительного устройства, предназначенного для полу­

чения сигнала измерительной информации в форме, удобной для восприятия наблюдателем или для дальнейшего использо­ вания.

Д л я изменения физического вида сигналов, их усиления, модуляции и кодирования в систему дистанционной передачи могут быть включены дополнительные, промежуточные преоб­ разователи.

Системы дистанционной передачи и передающие преобразо­ ватели могут быть подразделены на две большие группы: с уни­ фицированными сигналами и с неуниф.ицированными, естествен­ ными сигналами.

Используемые в промышленности системы дистанционной передачи и передающие преобразователи с унифицированными сигналами измерительной информации в свою очередь подраз­ деляются на системы и преобразователи с силовой компенсаци­ ей, частотно-ферродинамические и ферродинамические, а систе­ мы и преобразователи с естественными сигналами — на дифференциально-трансформаторные, реостатные (омические), индуктивные и сельсинные.

Кроме передающих преобразователей, в практике широко используются преобразователи, обеспечивающие связь между различными ветвями ГСП, а также преобразователи сигналов, предназначенные для приведения естественных сигналов дат­

устройства, характеризующиеся тем, что такая передача осуще­ ствляется по одной или ограниченному числу линий связи. Ра­ бота телемеханических систем контроля основана на их способ­ ности находить в большом количестве сигналов, посылаемых по одной линии связи, сигнал определенного вида. В пищевой про­ мышленности используется широкая номенклатура систем теле­ контроля. Однако телемеханические системы сравнительно до­ роги и зачастую не обладают высокой надежностью, присущей более простым системам дистанционных передач, сложны в на­ ладке и эксплуатации и применяются поэтому лишь в необходи­ мых случаях. Чаще всего применение систем телемеханического контроля оказывается целесообразным при передаче большого количества контрольной информации на несколько, а иногда десятки и сотни километров.

§2. СИСТЕМЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

СУНИФИЦИРОВАННЫМИ СИГНАЛАМИ

Всистемах дистанционной передачи с унифицированными

виду и уровню, отвечающим требованиям ГСП. Для преобразо­ вания унифицированного сигнала в показание средства измере­ ний в комплекте с преобразователями используются в качест-

(показывающие, самопишущие, интегрирующие).

Наиболее широкое распространение получили унифициро­

зическая величина воздействует на чувствительный элемент из­ мерительного устройства и преобразуется в усилие Р, пропорци­ ональное значению физической величины. Это усилие через рычажную систему / электросилового преобразователя урав­ новешивается усилием Р0 .с, создаваемым магнитоэлектрическим устройством обратной связи. При изменении измеряемой физи­ ческой величины и, следовательно, усилия Р происходит незна­ чительное (микронное) перемещение рычажной системы / и связанного с ней управляющего флажка 4 индикатора рассог­ ласования 5 дифференциально-трансформаторного типа (см. ни­ же), который преобразует это перемещение в управляющий сигнал в виде напряжения переменного тока. Управляющий сигнал поступает на электронный усилитель 6. После усиления

и выпрямления выходной сигнал в виде постоянного тока по­ ступает в линию дистанционной передачи и одновременно в последовательно соединенную с ней обмотку рамки 7 магнито­ электрического устройства 8 электросилового преобразователя, где он преобразуется в пропорциональное механическое усилие

зованием соответствующих типов электронных усилителей. Пре­

стемы) и работающие от сигнала постоянного напряжения (вольтметры, промышленные потенциометры, электронные ма­ шины централизованного контроля). Приборы и устройства первой группы (токовые приборы) подключаются к усилителю датчика в разрыв электрической цепи двухпроводной линии связи. Несколько приборов этой группы могут соединяться между собой последовательно. Приборы и устройства второй группы (приборы постоянного напряжения) подключаются па­ раллельно нагрузочному сопротивлению RH, включенному, как это показано на рис. 13, в электрическую цепь двухпроводной линии связи. Номинальное значение нагрузочного сопротивле­ ния подсчитывается по формуле.

магнита 6, и изменение частоты собственных поперечных коле­ баний струны. Это изменение преобразуется воспринимающим и усилительным устройством 5 в выходной сигнал — частоту пере­ менного тока, которая является мерой измеряемого усилия Р. Пределы изменения выходного сигнала 1500—2500 Гц.

Настройка датчика на заданный диапазон измерения произ­ водится плавным изменением активной длины упругого стерж­ ня, закрепленного в основании 4. Точная установка начального

значения выходного сигнала датчика, равного 1500 Гц, осуще­ ствляется с помощью пружины корректора нуля 2.

Электрические частотно-силовые датчики и преобразовате­ ли ГСП предназначены для работы в комплекте с цифровыми приборами, машинами централизованного контроля и управле­ ния (МЦКУ) и управляющими вычислительными машинами

ПитаниеШАНПа)

Рис. 15. Принципиальная схема унифицированного пневмосилового преобразователя ГСП.

(УВМ) с использованием устройств ввода информации. Сигна­

чувствительный элемент измерительного устройства и преобра­ зуется в усилие Р, пропорциональное значению физической ве­ личины. Это усилие через рычажную систему / пневмосилового преобразователя уравновешивается усилием Р0 .с> создаваемым сильфоном устройства обратной связи 7. При изменении изме­ ряемой физической величины и, следовательно, усилия Р про­ исходит незначительное, измеряемое в микронах, перемещение рычажной системы /, и связанной с ней заслонки 4 индикато­ ра рассогласования 5 типа «сопло-заслонка», который преобра­ зует это перемещение в сигнал измерительной информации в виде давления сжатого воздуха. Сигнал поступает через пневмоусилитель 6 в линию дистанционной передачи и одновремен­ но в сильфон обратной связи 7, где формируется в пропорцио­ нальное усилие Ро.с» уравновешивающее посредством рычажной системы / измеряемое входное усилие Р. Таким образом мерой измеряемого усилия Р является величина давления воздуха на выходе преобразователя, которое создает уравновешивающее усилие обратной связи Р0 .с- Пределы изменения выходного сиг­ нала 20—100 кПа.

Преобразователь настраивается на заданный диапазон из­ мерения с помощью плавного изменения передаточного отноше-

ния рычажной системы /, что производится перемещением «на­ ездника» (сухаря) 2. Точная установка начального значения вы­ ходного сигнала преобразователя, равного 20 кПа, производится при помощи пружины 3 корректора нуля.

ное давление воздуха 140+14 кПа. Предельное расстояние пе­ редачи выходного сигнала 300 м.

Пневмосиловые преобразователи находят широкое примене­ ние в пищевой промышленности, особенно там, где требуется 'высокая надежность работы систем контроля и автоматики и в то же время не предъявляется особых требований к их быстро­ действию. В качестве вторичных приборов могут быть исполь­ зованы любые устройства для измерения давления с соответст­ вующим диапазоном измерения.

в

В этом выражении /С, 6 —передаточные коэффициенты звеньев, входящих в преобразователь. В общем виде насчитыва­ ется шесть звеньев: 1) чувствительный элемент; 2) подвижная система датчика; 3) передаточный рычаг; 4) индикатор рассо­ гласования; 5) усилитель (электрический или пневматический); 6) силовой механизм обратной связи.

Постоянная времени Т2\ характеризует раскачивание преоб­ разователя (системы), а Т22 — его демпфирование. Время запаз­ дывания х определяется запаздыванием усилителя. Конкретные

частотно-ферродинамической системы, в которых используются унифицированные сигналы в виде синусоидального напряжения 1—0—1 (или 0—2) В промышленной частоты 50 гц, изменяю­ щегося по амплитуде, которая является функцией передаваемой величины. В приборах и устройствах частотно-ферродинамичес­ кой системы для получения унифицированных сигналов обычно

ферродинамическими или струнными преобразователями и пре­ образуемые ими в унифицированный сигнал. Для преобразова­ ния угловых перемещений в унифицированный электрический сигнал переменного тока служат ферродинамические преобразо­ ватели типа ПФ. Они встраиваются в измерительные устройства и используются для работы в компенсационной системе переда-