Современные технологии контроля и измерений. Методические указания к подготовке и выполнению практических работ для обучающихся по направлению подгото
.pdf1)произвольное расположение приборов средств автоматизации — обозначение выполняется в место свободного поля чертежа рядом с оборудованием или местом контроля управления. Применяется для схем со сложным технологическим процессом и для схем с независимыми контурами;
2)с табличным расположением приборов и средств автоматики, применяется для сложных взаимосвязанных объектов.
Рекомендации к выполнению схем
1.Поля чертежа схемы, оборудования, таблиц выполняются в соотношении 2:1. Количество граф таблиц определяется количеством ступеней контроля и конструкции щитов автоматизации.
2.Конструкция таблицы и количество графиков определяются количеством пунктов промежуточной обработки сигналов от 2 до 5.
3.Изображение и размеры оборудования выполняются пропорционально рабочему полю, симметрично относительно горизонтальной оси.
4.Изображение приборов по месту производится с наиболее точным местом их установки, если обозначение не помечается, то ставится точка 2–3 мм и делается выноска.
5.Заполнение таблицы производится в зависимости от важности параметров или в последовательности, температура — расход — уровень — давление — влажность — и т.д.
6.Выполнение адресных линий связи строго вертикально — горизонтально, желательно не затеняя оборудование на одну адресную линию. Пересекать линии связи друг с другом запрещено. Допуск при большем количестве линий организуется дополнительными адресными линиями.
7.Расстановка порций приборов ведется, начиная с первичного преобразователя по ходу сигнала, переход на другой контур ведется по функциональному смыслу или параметру.
8.Работа схемы: система включает в себя 4(5) управляющих групп приборов и 1 контур изменения температуры.
Для прочтения функциональной схемы автоматизации необходимо определить [50]:
- параметры технологического процесса, которые подлежат автоматическому контролю и регулированию;
- наличие защиты и аварийной сигнализации; - принятую блокировку механизмов;
21
-организацию пунктов контроля и управления;
-функциональную структуру каждого узла контроля, сигнализации, автоматического регулирования и управления;
-технические средства, с помощью которых решается тот или иной функциональный узел контроля, сигнализации, автоматического регулирования и управления.
При чтении ФСАУП желательно соблюдать следующую последовательность:
-прочитать все надписи как на схеме, так и в пояснениях к ней;
-изучить технологический процесс и взаимодействие всех участвующих в нем аппаратов, агрегатов и установок;
-определить организацию пунктов контроля и управления данным технологическим процессом;
-установить перечень узлов контроля, сигнализации, автоматического регулирования и управления исполнительными устройствами (электроприводами, электромагнитами и т.п.), предусмотренными в схеме.
3.Содержание отчета
1.Наименование и цель работы.
2.Назначение и вид функциональных схем автоматизации управления процессами. Условные обозначения элементов на схеме.
3.Последовательность построения функциональной схемы.
4.Функциональная схема автоматизации управления процессами.
5.Выводы.
4.Контрольные вопросы
1.Укажите основное назначение ФСАУП.
2.Из каких элементов состоит ФСАУП?
3.Какие виды схем известны?
4.В какой последовательности разрабатываются функциональные схемы автоматизации управления процессами?
5.Укажите назначение каждого элемента функциональных схем автоматизации управления процессами.
Рекомендуемая литература к самостоятельной подготовке к занятиям (нумерация выполнена согласно списку литературы): [2], [5], [7], [14], [50], [54], [57].
22
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 7
Исследование конструкции и работы датчиков для измерения температуры
Цель работы: изучить и исследовать конструкцию и работу датчиков для измерения температуры.
1.Индивидуальные задания
иметодические указания к их выполнению
Практическое задание 1
Определить поправку в показаниях термопары и температуру рабочего конца термометра. Тип термопары (табл. 7.1), ТЭДС термометра равна E, мВ, температура свободных концов tс, °С.
|
|
|
Таблица 7.1 |
|
Исходные данные к практическому заданию 1 |
||||
|
|
|
|
|
№ варианта |
Тип термопары |
E, мВ |
tс, °С |
|
|
|
|
|
|
Четный |
Платинородий — платина |
3,75 + 0,1m* |
32 + m |
|
|
|
|
|
|
Нечетный |
Хромель — копель |
4 + 0,1m |
21 + m |
|
m* — номер студента в списке группы.
По справочным данным определить градуировочные характеристики термопары при tс, °С (прил. 2, табл. П.7.4 и П.7.5 [57]).
ТЭДС термометра с учетом поправки определится как сумма E и градуировочной характеристики термопары при tс, °С.
Найти по суммарной ТЭДС температуру, соответствующую ТЭДС
(см. прил. 2 табл. П.7.4 и П.7.5 [57]).
Практическое задание 2
Определить величину допускаемых отклонений измеренной термоэлектродвижущей силы при измерении температуры рабочего тела термоэлектрическим термометром. Тип термометра (табл. 7.2) в наборе с милливольтметром. Милливольтметр расположен в помещении блочного типа, имеющем температуру tв, °С. Термоэлектрический термо-
23
метр подключен к милливольтметру с помощью удлиняющих термоэлектродных проводов. Шкала милливольтметра tш1 – tш2, °С, класс 1,0. Показания измеренной температуры tи, °С.
Пределы допускаемых значений погрешностей термометра и удлиняющих термоэлектродных проводов выполнить с использованием табл. 7.2 и применением закона Шарля (прил. 2, табл. П7.4, П7.5 [57]):
|
|
|
|
pt = p0 (1+ βt |
t), |
|
|
|||
где βt — коэффициент температурного расширения, βt = |
1 V . |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tV0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 7.2 |
|
|
|
Исходные данные к практическому заданию 2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
tв, °С |
tш1, °С |
tш2, °С |
|
tи, °С |
|
Тип термометра, |
|
|
варианта |
|
|
|
класс допуска |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Четный |
|
20 ± 1 °С |
200 |
600 |
|
540 + m |
|
К, 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нечетный |
|
18 ± 1 °С |
180 |
700 |
|
600 + m |
|
Т,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Практическое задание 3
Медный термометр сопротивления имеет сопротивление при температуре t1, °С Rt1, Ом. Определить сопротивление при температуре, равной 100 °С . Температурный коэффициент равен αт = 4, 26 10 −3К−1
Таблица 7.3
Исходные данные к практическому заданию 3
№ варианта |
t1, °С |
Rt1, Ом |
Четный |
20 |
1,75 |
Практическое задание 4
Определить допуск термопреобразователя сопротивления 100М, если измеряемая температура равна t1, а класс допуска — см. табл. 7.4.
24
Таблица 7.4
Исходные данные к практическому заданию 4
№ варианта |
Класс допуска |
t1, °С |
|
1–3 |
АА |
|
|
4–6 |
W 0.1 |
0 + m |
|
7–9 |
F 0.1 |
|
|
10–12 |
А |
|
|
13–15 |
W 0.15 |
–50 |
+5m |
16–18 |
F 0.15 |
|
|
19–21 |
В |
|
|
22–24 |
W 0.3 |
–150 |
+10m |
25–27 |
F0.3 |
|
|
28–30 |
С |
|
|
31–33 |
W 0.6 |
–150 |
+20m |
34–36 |
F 0.6 |
|
|
Обозначение термопреобразователя сопротивления 100М означает: сопротивление R0 = 100 Ом, тип — медный.
2.Содержание отчета
1.Сведение о датчиках измерения температуры и принципах их действия.
2.Описание схемы подключения.
3.Методика определения характеристик термопары.
4.Результаты решения практических заданий.
5.Выводы.
3.Контрольные вопросы
1.Каковы преимущества измерения температуры с помощью термо-
пар?
2.Какие условия необходимо выполнить при градуировке термопар?
3.Насколько неточно отражают измерители температуры динамику изменения температуры контролируемого процесса?
4.Чем ограничивается сопротивление измерительной цепи при применении термопар?
5.Чем отличаются аналитические методы оценки погрешности температуры от экспериментальных?
Рекомендуемая литература к самостоятельной подготовке к занятиям (нумерация выполнена согласно списку литературы): [1], [2], [4], [3],
[9], [10], [12], [13], [20], [24], [33], [48], [54], [57].
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 8
Исследование конструкции и работы датчиков для измерения деформации
Цель работы: изучить и исследовать конструкцию и работу датчиков для измерения деформации.
1.Методические указания
ииндивидуальные практические задания
1.Для консольной балки с тензорезисторами (рис. 8.1) установить их параметры согласно исходных данных (см. табл. 8.1).
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
Вход- |
|
|
Усили- |
|
|
Инди- |
|
|||
|
Источ- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ной |
|
|
|
|
катор |
|
||||
|
ник |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дели- |
|
|
тель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
питания |
|
|
|
Дат- |
|
|
Дат- |
|
|
|
|
|
тель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
чик1 |
|
|
чик2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
Рис.8.1. Схема измерений с применением тензодатчиков |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.1 |
||
|
|
|
|
|
|
Исходные данные к исследованию |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модуль |
Материал |
Коэффициент |
||||||
№ |
Нагрузка |
|
Параметры балки |
проводника |
тензочустви- |
||||||||||||||||||||
варианта |
Р, Н |
|
|
|
|
l × b × h, м |
упругости |
тензоре- |
тельности |
||||||||||||||||
|
|
|
|
Е, Па |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зистора |
К |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 |
20 |
|
|
|
0,9 ×0,04 ×0,01 |
|
|
2 ×1011 |
|
|
Металл |
2 |
|
|
|||||||||||
2 |
40 |
|
|
|
0,8 ×0,04 ×0,01 |
|
|
2,1 ×1011 |
|
Никель |
10 |
|
|
||||||||||||
3 |
30 |
|
|
|
0,8 ×0,03 ×0,01 |
|
|
3,2 ×1010 |
|
Висмут |
20 |
|
|
||||||||||||
4 |
20 |
|
|
|
0,9 ×0,03 ×0,01 |
|
|
3,2 ×1010 |
|
То же |
21 |
|
|
||||||||||||
5 |
40 |
|
|
|
0,9 ×0,04 ×0,01 |
|
|
2,1 ×1011 |
|
Никель |
11 |
|
|
||||||||||||
6 |
20 |
|
|
|
0,8 ×0,04 ×0,01 |
|
|
2 ×1011 |
|
|
Металл |
3 |
|
|
|||||||||||
7 |
30 |
|
|
|
0,6 ×0,02 ×0,01 |
|
|
2 ×1011 |
|
|
То же |
3 |
|
|
|||||||||||
8 |
40 |
|
|
|
0,85 ×0,35 ×0,01 |
|
|
2,1 ×1011 |
|
Никель |
12 |
|
|
||||||||||||
9 |
50 |
|
|
|
0,8 ×0,04 ×0,01 |
|
|
3,2 ×1010 |
|
Висмут |
22 |
|
|
||||||||||||
26
Определить статическую характеристику преобразователя l
l = f (P) = |
6 l2 |
P |
, |
|
E b |
h2 |
|||
|
|
где l — абсолютная линейная деформация поверхности балки в точке измерения, см; Р — сосредоточенная сила (нагрузка балки), кг; l — длина участка балки между точкой приложения нагрузки и точкой измерения, см; h — толщина балки, см; b — ширина балки, см; Е — мо-
дуль упругости материала балки, кг/cм2. Для балки, используемой в данной работе, l = 90 см, b = 4 cм, h = 1 см, E = 2 × 106 кг/см2.
2. Установить относительную линейную деформацию γl тензопреобразователя:
К = |
γ R |
; γ R = |
R |
; γl = |
l . |
|
R |
||||
|
γl |
|
l |
||
3. Вычислить относительное изменение сопротивления γR:
γ R = f (P) = K |
6 l P |
. |
|
||
|
E b h2 |
|
Определить выходное напряжение |
U: |
|
U = 14Uпит 1+γ Rγ R ,
где Uпит — напряжение питания моста, снимаемое с измерительной диагонали моста. Источником питания моста является стабилизированный выпрямитель с постоянным выходным напряжением, Uпит = 5 В.
4. Установить значение унифицированного первичного электрического сигнала U.
5. Определить для строительной конструкции (балки) наиболее нагруженный ее участок.
6. Дать описание расположения датчиков на строительной конструкции (балке).
7. Составить мост для исследования деформации строительной конструкции.
8. Отметить, каким образом устанавливается точное значение сопротивления первого тензодатчика R1 при постоянном резисторе с номинальным сопротивлением R2 = 1000 Ом.
27
9. Провести исследование изменения выходного напряжение U в измерительной установке при изменении значения нагрузки Р на
±5 %, ±15 %, ±30 % и ±50 %. Построить график U = f(Р).
3.Содержание отчета
1.Наименование и цель работы.
2.Назначение и техническая характеристика тензорезисторов.
3.Построить принципиальную схему измерительной установки.
4.Индивидуальное задание на практическую работу.
5.Результаты расчета характеристик схемы для измерения давле-
ния.
6.Описание порядка выполнения настройки измерительной установки, проводимого по индивидуальному заданию.
7.Выводы.
4.Контрольные вопросы
1.В чем заключается явление тензоэффекта?
2.Что такое коэффициент тензочувствительности?
3.Что является естественной входной и выходной величиной наклеиваемого тензорезистора?
4.Для измерения каких физических величин могут быть использованы тензопреобразователи?
5.Какое влияние на чувствительность тензопреобразователя оказывают длина базы, число проводников в решетке и площадь их поперечного сечения?
6.Назовите основные источники погрешностей наклеиваемых тензорезисторов и способы их уменьшения.
7.Определите условие баланса моста.
Рекомендуемая литература к самостоятельной подготовке к занятиям (нумерация выполнена согласно списку литературы): [2], [4], [5],
[18], [23], [33], [34], [36], [37], [57].
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 9
Исследование технологии штрихкодирования информации о строительной продукции и ее идентификация
Цель работы: изучить методы штрихкодирования параметров материалов и сооружений.
1. Индивидуальные задания
Вариант индивидуального задания устанавливается согласно номеру в списке студенческой группы (табл. 9.1). Изделие регистрируется в России.
|
|
|
Таблица 9.1 |
||
|
Индивидуальное задание |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
№ |
|
|
Создание |
||
Наименование |
Штрих-код |
символического |
|||
п/п |
изображения |
||||
|
|
||||
|
|
|
штрих-кода |
||
1 |
Шпаклевка |
4820020550127 |
4820142930395 |
|
|
2 |
Стул |
4820142930395 |
4620739710498 |
|
|
3 |
Плитка для стен |
4823057114430 |
4751006563896 |
|
|
4 |
Универсальнаяшпаклевочная масса«Sakret» |
4751006563896 |
4823057114430 |
|
|
5 |
Силикатный кирпич |
1080000000025 |
1319000122001 |
|
|
6 |
Кирпич строительный |
1319000122001 |
1080000000025 |
|
|
7 |
Облицовочный кирпич |
2700380000819 |
2700150002913 |
|
|
8 |
Двери |
2700150002913 |
2700380000819 |
|
|
9 |
Шпатлевка |
4620739710498 |
4820020550127 |
|
|
10 |
Аренда грузового автомобиля |
6940510944026 |
4600611217413 |
|
|
11 |
Эмаль акриловая |
4607170147052 |
4607033117918 |
|
|
12 |
Крепеж для вагонки №4 100шт |
4607033117918 |
4600611217413 |
|
|
13 |
Отвертка-индикатор ИЕК |
4607055281734 |
6940510944026 |
|
|
14 |
Клей обойныйХенкель «Момент Индикатор» 300г. |
4600611217413 |
4607170147052 |
|
|
15 |
Кляймер №1 крепеж для вагонкии панелей (100шт.) |
2000275093286 |
3000000005408 |
|
|
16 |
Блок зажимов наборный БЗН 20А10 пар |
4690259161520 |
4607136850514 |
|
|
17 |
Комплект монтажныйдля заделки кабеля |
3000000005408 |
4607136850514 |
|
|
ТКТ/М(клеевой) |
|
||||
18 |
Светильники с лампаминакаливания «Ватра» |
2000260854250 |
4690259161520 |
|
|
ЛСП 11-23-804 1× 23WE27 IP54 |
|
||||
19 |
Клей для керамической плитки и керамогранита: |
4620739710092 |
4660013350293 |
|
|
мешок бумажный с полиэтиленовой вставкой,25 кг |
|
||||
20 |
Клей для керамической плитки и керамогранита: |
4620739710191 |
2000260854250 |
|
|
бумажный крафт-мешок,5 кг |
|
||||
21 |
Клей для пенопанелей |
4600611214030 |
4607136850514 |
|
|
«Момент Монтаж Экспресс Декор», туба400г |
|
||||
22 |
Гипсокартон Knauf, лист1500× 600×12,5мм |
4607136850514 |
4607170147052 |
|
|
29
2. Методические указания
1. Изучить теоретические сведения о коде (рис.9.1) и технические средства по кодированию строительной продукции (рис. 9.2).
код страны код товара
|
|
контрольная цифра |
код изготовителя |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 9.1. Обозначение зон в штрих-коде EAN-13
Рис. 9.2. Принципиальная схема считывания штрих-кода сканером:
1— фотодатчик; 2 — линза; 3— штрих-код; 4— источник света; 5 — обработка сигналов
2.Для полученного задания (см. табл. 9.1) провести расшифровку штрих-кода.
Пример расшифровки штрих-кода: 4820024700016. Первые цифры (482) означают страну происхождения (изготовителя или продавца) продукта, следующие — предприятие-изготовитель, еще пять (70001)— наименование товара, его потребительские свойства, размеры, массу, цвет. Последняя цифра (6) контрольная, используемая для проверки правильности считывания штрихов сканером. EAN-13 (рис. 9.3).
30