Muratov_V_G_Metrologia_tekhnol_izmer_i_pribor

такт», коли струм від ИТР поступає до «сухого контакту» відповідно-

го ПП і при його спрацюванні повертається до реєстратора. Завдяки використанню ПП з уніфікованими вихідними сигнала-

ми прилад ІТР може вимірювати, відображати і реєструвати не тільки температуру, а і такі технологічні параметри як тиск, рівень, вологість, концентрацію, витрати, тощо, а також різного роду події у системі. При цьому користувач має змогу масштабувати вхідні аналогові сигнали за допомогою клавіатури ИТР в будь-яких одиницях вимірювання.

У реєстратора передбачена одночасна індикація 4 параметрів, їх значень і графіків, можливість переглядання архіву на дисплеї ИТР або з персонального комп’ютера. Крім того, реєстратор візуально сигналізує про аварійні ситуації, веде журнал подій, має годинник реального часу. Програмований інтервал реєстрації результатів вимірювання складає від 0,5 секунди до 1 години.

Клас точності реєстраторів, що працюють з термометрами опору, дорівнює 0,2. Клас точності ИТР, що працюють з уніфікованими сигналамиструмуабонапруги, складає0,5. Реєстратори, щовимірюють температуру за допомогою термопар, мають клас точності 1.

Структурна схема реєстратора ИТР відрізняється від схеми контролера ИТ-1 (рис. 10.12) наявністю двох вихідних реле аварійної сигналізації. Живиться ИТР від мережі ~220 В.

Енергонезалежнафлеш-пам’ятьреєстраторамаєоб’єм4 Мбайти, що дозволяє зберігати 3,6 млн. записів і не потребує безперервного підключення ИТР до персонального комп’ютера. Реєстратор передає дані в мережу інформаційно-вимірювальної системи по інтерфейсуRS485 (протоколT-bus абоModbus)зазапитомабоавтоматично із заданим інтервалом часу.

Підпрограми адміністратора й користувача системи, що передбаченівпрограмномузабезпеченні«ТЕРА», дозволяютьздійснювати поточне опитування вимірювальних та реєструючих приладів інформаційно-вимірювальної мережі, архівацію даних, автоматичне складання різного роду графіків, таблиць та звітів за параметрами і подіями у системі, автоматичне відсилання повідомлень по E-mail і SMS про аварійні ситуації, друкування на мережному принтері.

Логери (реєстратори) «ТЕРА» класу точності 0.5, призначені для вимірювання й запису температури (рис. 10.16), являють собою

мобільні електронні пристрої розміром 90×80×20 мм з рідкокристалічним дисплеєм на автоному живленні.

Основне призначення логера — вимірювання й реєстрація температур на віддалених об’єктах, що не обслуговуються, транспорті, у складах, морозильних камерах, тощо. Логери не потребують підключення до зовнішнього джерела живлення. Структурна схема логера аналогічна наведеної для вимірювача ИТ1.

Рис. 10.16. Зовнішній вигляд логера температури типу ЛТ2-03

Логери використовують як стаціонарно в мережі RS485 (протокол Т-bus), так і мобільно в ролі переносних ЗВТ.

Вимірювання і запис температури проводиться як за допомогою вбудованого в логер термістора, так і за допомогою зовнішніх ПП. Зовнішні ПП — це датчики з вихідними уніфікованими сигналами 4…20 мА, шкали яких в логері можна масштабувати, та термометри опору градуювання 1000П. Діапазон вимірювання температури внутрішнім ПП становить — 30…50 °С, зовнішніх –50…300 °С.

Логери ряду ЛТ2 випускаються одно-, дво- і трьохканальними. Живлення від літієвої батарейки й енергонезалежна пам’ять на 65 тис. значень забезпечують автономний запис даних в пам’ять логера протягом тривалого часу від кількох тижнів до кількох років. Програмований інтервал запису при цьому становить від 30 секунд до 8 годин.

Для підключення логера ЛТ2 передбачено два розмикачі в його корпусі. Одне з них застосовують для зчитування даних переносним комп’ютером при мобільному використанні логера й обидва розмика-

чі слугують підключенню в комп’ютерну мережу при стаціонарному застосуванні. Підключення логера або мережі логерів до комп’ютера здійснюють за допомогою перетворювача інтерфейсу — блока живлення типу БП-RS. При цьому підключення кожного логера до комп’ютерапровадитьсяперіодичновзалежностівідпотребизчитати дані, що накопичилися, або перепрограмувати логер.

Логери типу ЛГ8-ZB, що працюють з безпровідними ПП температури, мають графічний рідкокристалічний індикатор для одночасного відображення 8 значень температури, номерів каналів, рівня зарядки акумуляторів ПП та рівня сигналів від них. Логери, крім того, мають звукову сигналізацію про відсутність сигналу від ПП температури. Збережені дані зі свого архіву логер передає на персональний комп’ютер, до якого підключений ZB-модем.

Програмне забезпечення всіх типів логерів ТЕРА передбачає використання програми адміністратора, яка виконує такі функції: автономний збір даних з логера, контроль і аварійну сигналізацію, зміну настроювань системи та інше. Програма користування дозволяє працювати як з даними із бази даних на сервері, так і з даними, що надходять у реальному масштабі часу.

Контрольні питання до Модуля 2

1.Державна система промислових приладів: сигнали та ЗВТ(класифікація, конструкції, принцип дії та характеристики).

2.Конструкції, принципи дії та характеристики релейні ПП переміщення.

3.Класифікація, конструкції, принципи дії та характеристики резистивних, індуктивних та пневматичних ПП переміщення.

4.Класифікація, конструкції, принципи дії та характеристики ПП переміщення: тензометричних, Хола та п’єзометричних.

5.Класифікація, конструкції, принципи дії та характеристики фотоелектричних ПП переміщення.

6.Класифікація, принцип дії, конструкції та характеристики рідинних ЗВТ тиску з видимим рівнем.

7.Класифікація, конструкції, принцип дії та характеристики ЗВТ тиску з пружними чутливими елементами.

8.Класифікація, конструкції, принцип дії, схеми та характеристики ЗВТ диференційно — трансформаторної системи вимірювань.

9.Класифікація, конструкції, принцип дії та характеристики тензометричних ЗВТ-тиску.

10.Класифікація, конструкції, принцип дії та характеристики скляних, біметалічних, дилатометричних та манометричних термометрів.

11.Класифікація, конструкції, принцип дії та характеристики термоелектричних термометрів.

12.Класифікація, принцип дії, конструкції, характеристики

термометрів опору.

13.Класифікація, конструкції, принцип дії, характеристики провідних та безпровідних термометрів з уніфікованими вихідними сигналами.

14.Класифікація, принципи дії, конструкції і схеми та характеристики фотоелектричних пірометрів.

15.Конструкції, принцип дії, схеми, характеристики та схеми підключення ПП пірометричних мілівольтметрів.

16.Конструкції, принцип дії, схеми, характеристики та схеми підключення ПП логометрів.

17.Автоматичні компенсаційні потенціометри: принцип дії, конструкції і схеми, характеристики та схеми підключення ПП.

18.Автоматичні компенсаційні мости: принцип дії, конструкції і схеми, характеристики та схеми підключення ПП.

19.Автоматичні Реєстратори РП160, РП160М і Диск-250:принцип дії, конструкції і схеми, характеристики та схеми підключення ПП.

20.Нормуючі перетворювачі: класифікація, принцип дії, конструкції і схеми, характеристики та схеми підключення ПП.

21.Цифрові вимірювачі температури ряду ІТ фірми «ТЕРА»: класифікація, принцип дії, конструкції і схеми, характеристики та схеми підключення ПП.

22.Цифрові вимірювачі температури «ОВЕН»: класифікація, принцип дії, конструкції і схеми, характеристики та схеми підключення ПП.

23. Мікропроцесорні реєстратори та логери температури «ТЕРА»: класифікація, принцип дії, конструкції і схеми, характеристики та схеми підключення ПП.

ЛІТЕРАТУРА до Модуля 2

1.Безвесильная, Е. Н., Таланчук, П. М. Преобразующие устройства приборов. — К.: УМКБО, 1993.

2.Моин, И. Б., Рогов, Н. А., Горбунов, А. В. Термо — и влагометрия пищевых продуктов. — М.: Агропромиздат, 1988.

3.Патент України на винахід № 89433. Муратов, В. Г. Спосіб автоматично керованої термообробки зерна. Опубл. 25.01.2010, Бюл.

№ 2.

4.Наладка средств измерений и систем технологического контроля. Справочное пособие / Под ред. А.С. Клюєва. — М.: Энергоатомиздат, 1990.

5.Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы. — М.: Энергия, 1978.

6.Таланчук, П. М., Скрипник, Ю. О., Дубровний, В. О. Засоби вимірювання в автоматичних інформаційних та керуючих системах. — К.: Райдуга, 1994.

7.ПроспектифірмАВВ,Advantech, Сarlo Gavazzi, Danfoss, Kamstrap, Kobold, Lenze, Rosemount, Siemens, Vega, Аква-Україна, Альтера, «Вимірювальні технології», Метран, Мікра, Мікрол, Мікротерм, Овен, Тера та інші.

Модуль 3

ВИМІРЮВАННЯ РІВНЯ, ВИТРАТИ, МАСИ І СКЛАДУ

11. ВИМІРЮВАННЯ РІВНЯ

Вимірювання рівня рідких і сипучих матеріалів відіграє важливу роль при автоматизації технологічних процесів харчових виробництв.

ЗВТ рівня, призначені для вироблення вихідних сигналів, пропорційних вимірюваному рівню, називають рівнемірами або індикаторами рівня. ЗВТ для контролю граничних значень рівня, наприклад, максимального, мінімального або іншого називають

сигналізаторами або датчиками-реле рівня.

Залежно від використовуваних способів вимірювання в харчовій промисловості найчастіше застосовують гідростатичні, механічні, кондуктометричні, діелькометричні (ємнісні), вібраційні, акустичні, ультразвукові та інші ЗВТ рівня.

11.1. Гідростатичні ЗВТ рівня рідин

Найпростішим гідростатичним ЗВТ з видимим рівнем служить рівнемірне скло, що установлюють зовні ємності з рідиною і яке представляє собою товстостінну скляну прозору трубку або пластину з металевим захисним кожухом, відкритим з однієї сторони для візуалізації показань. Залежно від робочого тиску в ємності ці ЗВТ бувають різних конструкцій. Наприклад, у ємностях з атмосферним тиском у якості рівномірного скла часто застосовують прозорі пластикові шланги, довжина яких перевищує діапазон зміни рівня в посудині. Внутрішній діаметр рівномірного скла не повинен бути меншим 10 мм, інакше вплив поверхневого натягу рідини у вигляді меніска в трубці приведе до значної похибки вимірювання.

Рівномірні стікла працюють за принципом сполучених посудин. Їхня нижня частина зв’язана сполучною (імпульсною) трубкою з рідиною, що заповнює ємність, а верхня частина відкрита або зв’язана імпульсною трубкою з над рідинним простором посудини. Видимий в рівномірному склі стовп рідини відповідає вимірюваному рівню в ємності. Похибка вимірювання складає 1—2 мм.

Поплавкові індикатори й сигналізатори рівня, застосовувані у відкритих резервуарах і посудинах, у якості чутливого елемента використовують поплавець, що плаває на поверхні рідини. Зміна рівня приводить до переміщення поплавця, зв’язаного штоком або тросом з одним з ПП переміщення, розглянутих в розділі 7, що дозволяє виробити електричний або пневматичний вихідний сигнал. Поплавкові ЗВТ рівня в залежності від типу мають клас точності від

1.0 до 4.0.

Буйкові індикатори й сигналізатори рівня, де в якості чутливого елемента використовують буй, частково занурений у рідину, застосовують в закритих посудинах. Потопаючий буй підвішують на тросі або пружині для вимірювання результуючого зусилля, пропорційного вимірюваному рівню рідини. При цьому на буй діють його сила ваги й архімедова сила зануреної в рідину частини буя. Зміна рівня приводить до зміни значення архімедової сили й відповідно результуючого зусилля, вимірюваного одним з розглянутих в розділі 7 перетворювачівзусилля, наприклад, задопомогоюп’єзометричного ПП. Клас точності буйкових ЗВТ в залежності від типу коливається від 1.0 до 4.0.

Манометричні індикатори й сигналізатори рівня, застосовувані у відкритих посудинах з атмосферним тиском, засновані на залежності тискуврідинівідїїрівня. Тутзастосовуютьманометри, щопоказують або сигналізують, шкала яких виражена в одиницях рівня рідини. Вхідний імпульс вводять в ЗВТ рівня за допомогою імпульсної трубки, що з’єднує цей манометр з рідиною на рівні дна резервуара. Клас точності відповідає класу точності використаного манометра.

Диференційні манометри, розглянуті нами раніше, наприклад, тензометричні, такі як «Сапфір 22-ДГ» або інші, застосовують для вимірювання рівня в резервуарах, що працюють під вакуумом або високим тиском, коли інші ЗВТ не забезпечують необхідної точності вимірювання рівня.

З ростом рівня сипучого матеріалу збільшується його горизонтальний тиск, що сприймається чутливим елементом, установленим у нижній частині резервуара. Коли цей тиск на мембрану стає більше зусилля, яке розвивається зворотною пружиною, мембрана прогинається й натискає кнопку мікровимикача. Він спрацьовує, замикаючи свій «сухий контакт» і виробляючи цим сигнал про перевищення рівнем заданого значення.

Коли рівень знижується, тиск на заслінку слабшає й зворотна пружина встановлює заслінку у вихідне положення. Кнопка мікровимикача звільняється, відбувається розмикання його контакту й вихідний сигнал стає рівним нулю.

Аналогічно працює й датчик-реле рівня зерна типу СУ-1Ф, який перетворює горизонтальний тиск зерна, пов’язаний з його рівнем у бункері, в поворот важеля-прапорця, що впливає на мікровимикач, включений у коло сигналізації.

11.3. Вагові ЗВТ рівня рідких і сипучих матеріалів

Вагові ЗВТ визначають масу матеріалу в ємності, вимірюючи за допомогою тензодатчиків зусилля, що доводяться на її опори. Звичайно під опори ємності встановлюють тензодатчики (див. §7.4), кількість і тип яких встановлюються потрібною точністю і діапазоном вимірювання ЗВТ.

Тензодатчики підключають до мікропроцесорного контролера комплекту рівнеміра, який з результату вимірювання віднімає вагу тари й одержує чисту вагу матеріалу в ємності.

Вихідні сигнали звичайно уніфіковані струмові або цифрові. Клас точності таких ЗВТ 0.1, 0.25, 0.5 або 1.0.

З технічної точки зору вагові ЗВТ рівня є одними з найзручніших при автоматизації виробництва. Основним обмеженням їх застосування служить висока ціна, яка визначається необхідною кількістю і типом тензодатчиків.

11.4. Кондуктометричні ЗВТ рівня рідин

Кондуктометричні ЗВТ рівня застосовують для вимірювання рівня електропровідних рідин і сипучих матеріалів. На основі дешевих сигналізаторів рівня можна реалізувати дозатори рідини [14],

точність яких не гірша точності дорогих вагових тензометричних дозаторів (§13.4).

Принцип дії кондуктометричних індикаторів і сигналізаторів рівня заснований на вимірюванні електропровідності середовища між двома опущеними в неї електродами.

На рис. 11.2 показані схеми кондуктометричних ЗВТ рівня. Два паралельні електроди 1, 2 індикатору рівня стрижневі або тросові, виготовляють із нержавіючої сталі й монтують у резервуарі 3 вертикально на електроізоляторах. При цьому в якості одного з електродів 1 (2) часто використовують металевий корпус резервуара. Довжина вимірювального електрода повинна перевищувати діапазон зміни вимірюваного рівня. Індикатор вимірює електричний опір між цими електродами, що залежить від рівня в резервуарі. Електронна вимірювальна схема 4 індикатору, зроблена як єдине ціле з ПП або у вигляді окремого блоку, виробляє вихідний уніфікований сигнал, пропорційний рівню електропровідного середовища в резервуарі.

Рис. 11.2. Кондуктометричні ЗВТ рівня: а) — індикатор рівня; б)-

сигналізатор рівня

Електроди сигналізаторів 5 рівня звичайно стрижневі з нержавіючої сталі встановлюють на електроізоляторах у резервуарі 6 назаданихзначенняхсигналізації: максимальному7, мінімальному 8 або нормальному 9.

Один з електродів (загальний) 10, установлений у резервуарі нижче інших, служить джерелом змінного вимірювального струму, а інші електроди — приймачами, що монтують на потрібних рівнях сигналізації. Якщо конструкція й характеристики сигналізатора