WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Ангарская Государственная Техническая Академия Выбор технических средств для измерения и регулирования параметров технологического процесса Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу технические средства автоматизации для специальности 21.02 дневного и заочного обучения Ангарск 2000 г.

Выбор технических средств для измерения и регулирования параметров технологического процесса.

Методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплине «Технические средства автоматизации» для специальности 21.02 «Автоматизация технологических процессов» дневного и заочного отделения.

Составители: доцент Голубцова Т.В., ст. преподаватель Ильина И.Л., ассистент Новиков И.А.

Методические указания предназначены для формирования у студентов навыков построения контура регулирования с точки зрения выбора технических средств: определение основных функций (измерение, контроль, регулирование, формирование перестановочных усилий) и выбрать аппаратные средства с учётом диапазона изменения измеряемого параметра, условий эксплуатации, характеристик среды и совместимости сигналов.

Методические указания снабжены приложениями, в которых приведены справочные таблицы для различных функциональных групп технических средств.

2 1.1. Обобщенная характеристика технических средств.

Современное производство не может обойтись без автоматизации. Системы автоматического управления технологическими процессами повышают производительность труда, обеспечивают безопасность производства, увеличивают выход продукции, позволяют рационально использовать сырьевые ресурсы и оборудование, снижают процент брака, снижают уровень отходов и выбросов в атмосферу химических продуктов, позволяют на 10 – 15 лет продлить срок службы технологического оборудования.

Огромное количество приборов, устройств, средств связи и коммуникаций, участвующих в процессе управления технологическими процессами и производствами представляют собой технические средства автоматизации.

Другими словами, технические средства автоматизации – это совокупность технических средств, включающих в себя средства измерения и автоматизации, предназначенные для восприятия, преобразования и использования информации для контроля, регулирования и управления.

С целью систематизации и рационального подхода к разработке и использованию технических средств для всего многообразия процессов и производств была построена Государственная Система промышленных приборов и средств автоматизации ГСП, в основу которой положены определенные систематические принципы.

1.2. Основные схематические принципы построения ГСП.

1. Разделение приборов по функциональным признакам на основе создания параметрических рядов, унифицированных систем и агрегатированных комплексов.

2. Минимизация номенклатуры на основе создания параметрических рядов, унифицированных систем и агрегатированных комплексов.

3. Блочно-модульный принцип построения приборов на основе типовых блоков и модулей.

4. Совместимость приборов и устройств ГСП на основе:

4.1. унификации сигналов связи между электрическими, пневматическими и гидравлическими приборами;

4.2. унификации конструктивов и присоединительных размеров;

4.3. унификации технических и эксплуатационных требований.

По функциональному признаку изделия ГСП разделяются на следующие группы:

Устройства получения информации о состоянии процесса (объекта управления) – это датчики, нормирующие преобразователи, устройства формирования алфавитно-цифровой информации.

Устройства преобразования и передачи информации объединяет коммутаторы измерительных цепей, преобразователи сигналов и кодов, согласовательные устройства, телемеханические устройства измерения, сигнализации и управления. Устройства этой группы используются для преобразования сигналов, несущих команды управления.

Устройства обработки, хранения и представления информации и устройства формирования команд управления. В нее входят анализаторы сигналов, функциональные и операционные преобразователи, логические устройства, регуляторы, задатчики, управляющие вычислительные устройства и комплексы.

Устройства использования командной информации на объекте управления – исполнительные механизмы, усилители мощности.

Вспомогательные устройства.

По функциональному признаку ГСП можно представить иерархической структурой, включающей пять уровней:

Группа Вычислительные средства Группа Средства централизованного контроля и регулирования Группа Средства локального контроля и регулирования Группа 1 Группа Средства получения Средства воздействия информации на процесс Объект управления В соответствии с этой схемой изделия ГСП можно разделить на пять групп, расположенных на четырех уровнях иерархии.

Средства получения информации и средства воздействия на процесс предназначены для непосредственного взаимодействия с объектом управления. Они обеспечивают информацией все вышерасположенные в иерархической структуре средства и осуществляют передачу управляющих воздействий на процесс.

Средства локального контроля и регулирования предназначены для построения одноконтурных систем контроля и регулирования простых объектов и систем автономного контроля и регулирования отдельных параметров сложных объектов. Эти средства выпускаются, как правило, в составе параметрических рядов.

Средства централизованного и распределенного контроля и регулирования предназначены в основном для построения технического обеспечения систем автоматизации объектов, имеющих несколько сотен контролируемых и регулируемых параметров. Эти средства выпускаются в основе агрегатированных комплексов, специализированных и универсальных контроллеров.



Технические средства четвертого уровня предназначены для построения сложных вычислительных комплексов, позволяющих решать задачи управления и оптимизации крупных производств и передавать данные на большие расстояния.

Основными функциональными группами технических средств можно считать три основные группы:

1 ТП 1. Устройства получения информации о состоянии процесса – первичные технические преобразователи (датчики).

2. Устройства для преобразования, передачи, хранения и обработки информации с целью формирования управляющего воздействия – устройства центральной части.

3. Устройства для использования информации в целях воздействия на процесс – исполнительные устройства.

С точки зрения выполняемой функции устройства первой группы – датчики не являются сложными: они преобразуют измеряемый параметр в удобный для передачи и обработки сигнал.

С точки зрения принципа действия и конструктивного исполнения устройства этой группы являются весьма сложными.

Устройства этой группы устанавливаются на объекте и непосредственно взаимодействуют с регулируемым параметром или контролируемой средой. Вид измеряемого параметра, условия монтажа и эксплуатации резко ограничивают возможности унификации датчиков. Для измерения одного параметра в зависимости от требуемых технических характеристик и условий эксплуатации применяется большое количество различных типов датчиков (например более шестидесяти типов датчиков давления, более пятидесяти типов датчиков перепада давления и т.д.).

Устройства второй группы (устройства центральной части) предназначены для формальной и содержательной обработки информации и формирование управляющих воздействий. С объектом устройства этой группы не взаимодействуют непосредственно и воспринимают входные унифицированные сигналы, количество которых ограничено ГОСТами.

В функциональном отношении эта группа является самой сложной, поскольку именно средства центральной части реализуют все алгоритмы регулирования и управления от простейших режимов стабилизации параметра до автоматизации управления крупными и сложными предприятиями. Поскольку устройства этой группы непосредственно с объектом не связаны и оперируют с абстрактными моделями им присуща универсальность использования и высокая степень унификации.

Конструктивное исполнение средств центральной части тоже может быть достаточно универсальной, т. к. в большинстве случаев имеется возможность обеспечения нормальных условий их эксплуатации.

Устройства третьей группы – исполнительные устройства, так и датчики с точки зрения выполняемой функции весьма просты и непосредственно взаимодействуют с объектом. Однако от них не требуется такой высокой точности и разнообразия параметров как от датчиков. Кроме того, исполнительные устройства, как правило состоят из исполнительного механизма и регулирующего органа. Часто регулирующие органы являются составной частью основного технологического оборудования и поставляется вместе с ним.

1.3. Устройства получения информации о технологических параметрах процесса (датчики).

Номенклатура средств получения информации о технологических параметрах процесса может быть разбита на следующие основные группы:

Средства измерения теплоэнергетических параметров – температуры, давления, перепада давления, уровня, расхода.

Средства измерения геометрических размеров, перемещений, усилий и деформаций.

Средства определения состава и свойств веществ.

Средства измерения массы и дозирующая техника Средства неразрушающего контроля качества продукции.

1.4. Устройства приема, преобразования и передачи информации по каналам связи.

Устройства этой функциональной группы можно разделить на две подгруппы:

Нормирующие и межсистемные преобразователи.

Устройства для телемеханической передачи информации.

Нормирующие преобразователи предназначены для усиления и масштабирования (нормирования) сигналов, межсистемные преобразователи предназначены для преобразования вида сигнала или вида энергии сигнала. Эти преобразователи позволяют осуществить дистанционную передачу сигналов на расстояние до трех километров и предназначены для управления объектами с сосредоточенными параметрами. Для управления объектами с распределенными (рассредоточенными) параметрами применяются телемеханические системы передачи информации. В этих системах используются радиоканалы, линии связи и линии электропередач с уплотнением и поочередной передачей данных по одному каналу.

1.5. Устройства преобразования, хранения, обработки, представления информации и формирование команд управления.

Устройства этой группы очень разнообразны по функциональному назначению. Сюда входят показывающие и регистрирующие приборы, регуляторы, блоки арифметических и логических преобразований, электронные вычислительные машины, универсальные и специализированные контроллеры – эта группа устройств называется центральная часть ГСП.

Иерархичность структуры современных АСУ ТП и наличие объектов автоматизации различной сложности обусловливает большое разнообразие устройств центральной части и их специализацию в зависимости от назначения, условий эксплуатации, сложности реализуемых функций.

1.6. Исполнительные устройства.





Исполнительные устройства, применяемые в системах автоматического регулирования, состоят из двух основных функциональных узлов:

Регулирующего органа – клапана, заслонки и т. д., воздействующего на процесс путем изменения пропускной способности трубопровода, положения инструмента, усилия обжатия и т. д.

Исполнительного механизма (привода), предназначенного для управления регулирующим органом в соответствии с командной информацией, полученной от управляющего устройства.

Исполнительные устройства подразделяются на три группы:

• ИУ больших расходов (регулирующие заслонки) с коэффициентом пропускной способности 20 – 20000 м3/ч.

• ИУ средних расходов (регулирующие клапаны) k=4 – м3/ч.

• ИУ малых расходов (регулирующие клапаны) kv= 0,1 – 2,м3/ч.

ИУ разделяются на серии:

Серия 100 – заслонки регулирующие.

Серия 200 – клапаны регулирующие двухседельные.

Серия 300 – клапаны регулирующие односедельные.

Серия 400 – клапаны регулирующие трехходовые.

Серия 500 – шланговые клапаны.

Использование конструктивно-технологического принципа позволяет построить структурную схему ГСП, состоящую из взаимосвязанных классификационных группировок: типов изделий, типоразмеров изделий, модификаций или исполнений изделий.

Основной классификационной группировкой изделий ГСП является тип (базовая конструкция) изделия. Понятие тип изделий определяет классификационную группировку, включающую совокупность изделий одинакового функционального назначения и принципа действия, сходных по конструктивному исполнению и имеющих одинаковую номенклатуру главных параметров, определяющих основное функциональное назначение изделия.

Например, для средств получения информации главными параметрами являются вид измеряемой величины и вид выходного сигнала (у преобразователей термоэлектрических, например, главными параметрами являются вид измеряемой величины – температура и вид выходного сигнала – термоЭДС).

В состав типа могут входить несколько типоразмеров, которые могут иметь определенные числовые значения главного параметра, или модификаций изделий, имеющих определенные конструктивные особенности. Совокупность типоразмеров образует типоразмерный ряд по данному параметру.

Исполнение изделия определяет совокупность изделий одного типа, обладающих конструктивными особенностями, которые влияют на их эксплуатационные характеристики. Например, имеются тропические исполнения многих изделий, которые отличаются повышенной влагостойкостью, устойчивостью к разрушающему воздействию тропических живых организмов.

По роду используемой энергии приборы ГСП делятся на электрическую, пневматическую и гидравлическую ветви. Особую группу составляют изделия, работающие без вспомогательной энергии.

В АСУ сложными технологическими процессами применяются, как правило, приборы всех трех ветвей. Связь электрических, пневматических и гидравлических приборов осуществляются с помощью преобразователей сигналов.

Лабораторная работа «Выбор технических средств для измерения и регулирования параметров технологических технологического процесса» Целью лабораторной работы является приобретение студентами навыков использования справочных данных для выбора технических средств измерения и регулирования параметров технологических процессов с учетом метрологической, электрической и информационной совместимости приборов ГСП.

Пояснение к выполнению лабораторной работы 1. При использовании справочных таблиц для выбора технических средств необходимо учитывать единицы измерения, в которых приводятся технические характеристики приборов. Так, значения расходов могут быть даны в «м3/час», либо в «кг/час», при этом необходимо осуществить перевод единиц измерения, используя значение плотности продукта.

2. При выборе исполнительного устройства есть возможность выбрать разные модификации регулирующего клапана. В настоящее время выпускаются различные модификации клапанов, в том числе таких, в комплект которых входит электропневмопреобразователь (ЭПП).

При этом функциональной схеме контура регулирования ЭПП должен быть обозначен, как прибор «по месту».

Например: для автоматического управления потоком жидкостей и газов при рабочих давлениях 6,3 МПа и 16 МПа используются регулирующие клапаны ПОУ-7М, ПОУ-8М, ПОУ-9М (модернизированные). «ПОУ-9М 70556Л Н3 в комплектации Д12» – клапан с линейной характеристикой, нормально закрытый, с электропневматическим позиционером, с фильтром-редуктором, с сигнализацией конечных положений, во взрывобезопасном исполнении.

Порядок выполнения работы 1. В соответствии с заданием необходимо нарисовать цепочку приборов контура регулирования с указанием принадлежности приборов к классам технических средств.

1.1. С учетом диапазона измеряемого параметра, характеристик среды и условий подключения выбрать тип первичного преобразователя, используя таблицы приложения 1 и * справочную базу данных по измерительным приборам.

1.2. Осуществить выбор нормирующих и других требуемых преобразователей в соответствии с материалами приложения 2.

1.3. Осуществить выбор регуляторов (электрических или пневматических) в соответствии с материалами и таблицами приложения 3.

1.4. Осуществить выбор исполнительных механизмов с учетом класса помещения и параметрами регулируемой среды в соответствии с материалами и таблицами приложения 4.

2. Типы и характеристики приборов занести в таблицу 4.

3. Рассчитать основную погрешность контура регулирования.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.