Файл: Курсовая работа по дисциплине технические измерения и приборы.docx
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 159
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
| Таблица 1 – таблица параметров ультразвуковых датчиков уровня | ||||
| Серия | Применение | Диапазоны измерения, мм | Варианты выходов | Особенности |
| Pepperl+Fuchs F65 | Жидкости | 200…1500 250…2500 60…500 | PNP, NO; 4…20 mA 0…20 mA; 0…10 V частотный выход | Программируемый гистерезис на переключении уровней, температурная компенсация |
| МПУ-У03 | Жидкости | 500…15000 | 4…20 mA HART | Встроенный датчик температуры |
| Pepperl+Fuchs F260 | Жидкости Сыпучие | 800…10000 | PNP, NO; PNP, NC 0…20 mA 0…10 V | Возможно расширенное программирование через SONPROG, температурная компенсация |
| Baumer 10 | Жидкости Сыпучие Объекты | 20…200 10…200 0…200 | 0…10V/10…0V NPN NO PNP NO | Самая компактная серия (масса 4 г) |
| Baumer 12 | Жидкости Сыпучие Объекты | 0…40; 0…70 5…70; 10…70 2…82; 10…200 20…200; 40…400 60…400 | 0…10V/10…0V 0…10mA/10…0mA NPN, NO; PNP, NO NPN, NC; PNP, NC Выход синхронизации | Есть модели высокоскоростные, для сверхмалых контейнеров |
| Baumer 18 | Жидкости Сыпучие Объекты | 100…1000 100…700 30…200 60…400 0…400 | 0…10V/10…0V 4…20mA/20…4 mA NPN, NO; PNP, NO NPN, NC; PNP, NC Выход синхронизации | Доступны химически стойкие модели |
| Baumer 20 | Жидкости Сыпучие Объекты | 20…200; 0…200 60…400; 100…1000 0…1000; 10…200 40…400; 0…400 | 0…10V/10…0V 4…20mA/20…4 mA NPN, NO; PNP, NO NPN, NC; PNP, NC | Внешняя и внутренняя настройка (Teach-in), Доступны комплекты приемник/передатчик (метод прерывания луча) |
| Baumer 30 | Жидкости Сыпучие Объекты | 30…250; 60…400 100…1000; 200…2000 30…250 | 0…10V/10…0V 4…20mA/20…4 mA NPN, NO; PNP, NO NPN, NC; PNP, NC Выход синхронизации | Температурная компенсация |
| Baumer 50 | Жидкости Сыпучие Объекты | 400…2500 350…2500 0…3000 | 0…10V/10…0V 4…20mA/20…4 mA NPN, NO; PNP, NO NPN, NC; PNP, NC Выход синхронизации | Доступна модель с двумя раздельными выходами |
В соответствии с ним было дано задание.
Среда жидкая. Все измерительные преобразователи подходят по этим параметрам.
– выходной сигнал – ток 4…20 мА. Для этого параметра подходят следующие измерительные преобразователи: Pepperl+Fuchs F65, MPU-U03, Baumer 50, Baumer 30, Baumer 20, Baumer 12, Baumer 18.
– диапазон измерения - 0,5...13 м. По этому параметру из вышеперечисленных измерительных преобразователей подходит МПУ-У03.
Никаких требований к системе нет.
Ультразвуковой уровнемер Модель MPU-U03.
Рисунок 2 - Уровнемер ультразвуковой Модель МПУ-У03
Измерение уровня можно проводить во многих отраслях промышленности.
Технологическое присоединение – нержавеющая сталь 316L, поворотный держатель/фланец.
Материал:
– передатчик называется PU/PC;
– имеется силиконовое уплотнение передатчика;
– Корпус пластиковый ПБТ-ФР; алюминий
– между корпусом и крышкой корпуса имеется силиконовое кольцо;
– держатель изготовлен из НЕРЖАВЕЮЩЕЙ стали.
Масса 5 кг (в зависимости от присоединения к процессу и корпуса) Электропитание 2-проводное 4-проводное 7
Стандартный (16～36), в постоянном токе.
IS (21,6～26,4), в постоянном токе
Потребляемая мощность не более 22,5 мА
Устойчивость к пульсациям －MPU-U03 0,5 м
Максимальный диапазон измерения Жидкость 15 м
Выходной сигнал 4～20 мА/HART
Разрешение 1,6 мкА Сигнал неисправности Выход постоянного тока: 20,5 мА; 22 мА; 3,9 мА
Ультразвуковая частота 55 кГц －GDSL553 35 кГц
Между двумя измерениями есть интервал.
Время настройки 1) >3 сек (в зависимости от настройки параметров) Угол луча 3°
Разрешение дисплея 1 мм
Точность ±0,5% (полный диапазон измерения)
Температура хранения/транспортировки (-40～70) °C
Рабочая температура (зонд) (-40～70) °C.
-
Выбор промежуточных преобразователей
К средствам представления информации относятся стрелочные, цифровые, знаковые и другие индикаторы, самопишущие устройства, печатающие устройства и графопостроители. Для лучшего восприятия используются устройства отображения информации, промышленное телевидение, мнемосхемы, благодаря методу визуального контроля. При большом объеме информации, необходимости ее предварительного логико-математического анализа или синтеза в связи с решением сложных экономических, технологических и других задач, а также в управлении современными технологическими и энергетическими комплексами применяется вычислительная техника.
Устройства управления используются для осуществления управляющих воздействий. В соответствии с заданной программой и законом регулирования регулятором генерируются энергетические импульсы, приводящие в действие исполнительный механизм, который через регулирующие органы (коммутационную аппаратуру, регулируемую арматуру, вентили, заслонки, задвижки) изменяется.
С учетом ряда метрологических и режимных факторов, наиболее значимыми из которых являются следующие, выбор средств измерений осуществлялся в соответствии со стандартами и отраслевыми требованиями предприятия.
1. Интерфейс связи датчика — это расстояние между датчиками и землей. В нашем случае задание не указано, поэтому принимаем не более 100м.
2. Окружающая среда имеет предельное значение. По заданию - 13 м
3. Выбор определяется допустимой погрешностью для автоматизированных систем управления технологическими процессами. Пределы точности измерений гарантированы. Тип датчика был выбран.
4. Постоянная времени – это то, что характеризует инерционность датчика.
5. На нормальную работу датчиков влияют факторы внешней среды. Агрессивные свойства обусловлены разрушающим воздействием на датчик. Недопустимы места установки датчиков, не функционирующих из-за наличия магнитных и электрических полей. Принимаются нормальные условия, т.к. задача не конкретизирована.
6. Есть возможность использования датчика пожаровзрывобезопасности. Мы не рассматриваем задачу, потому что она не конкретизирована.
Устройства получения информации о состоянии технологического процесса отличаются первичным измерительным преобразователем и вторичным измерительным преобразователем, которые соединены проводами. Его можно найти на контроллере или на панели управления.
С точки зрения выполняемых функций измеряемые параметры преобразуются в сигнал.
В случае измерения неэлектрических величин (температура, давление, уровень и др.) используются соответствующие измерительные преобразователи.
Вторичные измерительные преобразователи являются дополнительными средствами преобразования, такими как электронные линейные усилители напряжения, в случае измерения неэлектрических величин.
На выходах вторичных измерительных преобразователей формируются напряжения одного диапазона, необходимые, например, для работы многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), входящего в состав цифрового самописца.
Принцип работы и конструкцию можно рассматривать с точки зрения двух разных групп. Контролируемая среда и контролируемые параметры напрямую взаимодействуют с PIP на объекте. Условия установки и эксплуатации влияют на выбор измеряемых параметров.
Выходные сигналы первичных измерительных приборов различны:
– текущий аналоговый выход имеет PIP;
– цифровой выходной сигнал имеет PIP;
– выходной сигнал PIP представляет собой импульс;
– PIP с дифференциально-преобразовательным сигналом.
ПИПы с токовым аналоговым выходом имеют встроенный источник тока – генератор тока с некоторым внутренним сопротивлением RВН. Функция f(x) используется для управления источником тока.
Цифровое значение измеряемого параметра x далее преобразуется в цифровое значение входного нагрузочного резистора RN вторичного преобразователя при поступлении тока i f(x) в линию связи.
Рисунок 2 - Двухпроводная токовая связь ПИП и ВИП
ПИП этого типа имеют, как правило, унифицированные выходные сигналы постоянного тока в диапазонах {0–5}, {0–20} или {4–20} мА. Минимальное значение измеряемых параметров x и ток i связаны друг с другом. из {5-20} мА является максимальным значением этого параметра. Максимально допустимая длина линии связи зависит от ряда факторов, включая внутреннее сопротивление ВТС, активное сопротивление линии связи, входное сопротивление ВТС и ожидаемый уровень шума. Количество проводов связи между PIP и VIP обычно равно 2, 3 или 4. Это зависит от типа источника питания и типа ФЭУ.
Поставщики приборов часто ориентируются на потребителей с 2-проводным подключением для {4-20} мА и 4-проводным подключением для {0-20} мА.ГОСТ регламентирует использование унифицированных сигналов. Среди стандартных сигналов тока и напряжения наиболее удобным и популярным является сигнал тока 4-20 мА. Причиной этого являются проблемы, связанные с передачей сигнала от удаленных датчиков к вторичным счетчикам.
1. Сигналы с датчика маленькие. Например, сигналы термопары обычно меньше 50 мВ. паразитные сигналы могут создаваться в сотни или тысячи раз сильнее, чем полезные, из-за сильных помех в промышленных условиях. Сильные токовые сигналы уровня 4-20 мА управляют нагрузкой с низким сопротивлением и в результате меньше подвержены влиянию.
2. Для передачи токовых сигналов 4-20мА можно использовать соединительные провода дешевле других. Значение их сопротивления также может быть уменьшено.
В таблице 2 представлены некоторые приборы (КИП), выпускаемые современной промышленностью:
Таблица 2 – Основные технические характеристики приборов (КИП).
| Наименование прибора | Погрешность измерения | Тип подключаемых датчиков | Напряжение питания |
| ТРМ1 | ±0,25% | Универсальный вход | 50 Гц 220 В |
| ИТП-11 | ±0,2% | Сигнал ток 4…20 мА | Токовая петля датчика 4…20 мА, не более 4 В |
| M4NS-NA | ±0,3% | Сигнал ток 4…20 мА | Питание от контура |
| Метран 950 | ±0,2% | Универсальный вход | 50 Гц 220 В |
3. Еще одним преимуществом токового сигнала 4-20 мА является то, что при работе с ним легко обнаружить обрыв линии связи - ток будет равен нулю, т.е. выходит за возможные пределы. Обрыв цепи с сигналом 0-5 мА не может быть обнаружен, так как допустимым считается ток, равный нулю. Для обнаружения разомкнутых цепей с унифицированными сигналами напряжения необходимо применять специальные схемотехнические решения.
По поставленной задаче нет необходимости в контроле уровня, а только измерение, а измеритель технологических параметров от ОВЕН выбираем исходя из точности выбранного датчика.
Измерители технологических параметров линейки ИТП-1х предназначены для контроля и отображения унифицированных сигналов тока и напряжения на цифровом индикаторе, поддерживают работу со штатными датчиками температуры без применения нормирующих преобразователей. Приборы ИТП-14 и ИТП-16 оснащены функцией сигнализации и выполнены в компактных, удобных в монтаже корпусах.
Рисунок 3 – измеритель технологических параметров ИТР-11
Измеряемые сигналы ИТП-11
Ток: питание по сигналу 4…20 мА.
Температуру или другую физическую величину можно контролировать.
Измеренный сигнал необходимо масштабировать до требуемых единиц.
Квадратный корень можно вычислить.
Произошла авария, когда входной сигнал выходит за допустимые пределы.