TSA_IMRO_Метрология 2
.pdfМІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ „ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”
А.К. Бабіченко, В.І. Тошинський, І.Л. Красніков, О.В. Пугановський
ВИМІРЮВАННЯ ТА ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ АВТОМАТИЗАЦІЇ
Навчально-методичний посібник
Затверджено редакційно-видавничою радою університету, протокол № ____ від ____
Харків НТУ “ХПІ” 2008
ББК 32.965 я 73
C ___
УДК 681.5(075.8)
Рецензенти: В.П. Шапорєв, д-р техн. наук, проф. НТУ ”ХПІ”; В.А. Реньов, канд. техн. наук, проф. ХНУБА
C___ А.К. Бабіченко, В.І. Тошинський, О.В. Пугановський, І.Л. Красніков. Вимірювання та технічні засобам автоматизації: Навч.- метод. посіб. – Харків: НТУ “ХПІ”, 2008. – 130 с.
ISBN 966-593-232-2
ISBN 966-593-292-6
У посібнику наведені: коротка характеристика, схеми промислових регуляторів, перетворювачів і допоміжних засобів автоматизації пневматичної та електричної галузей, конструкції окремих пневматичних та електричних виконавчих пристроїв, правила програмування мікропроцесорних контролерів методика виконання робіт, повірки й градуювання засобів автоматизації. Призначено для студентів спеціальності 7.0925
Іл. ___. Табл. ____. Бібліогр.: 9 назв. |
|
|
ББК 32.965 я 73 |
ISBN 966-593-232-2 |
© А.К. Бабіченко, |
966-593-292-6 |
В.І. Тошинський, |
|
О.В. Пугановський, |
|
І.Л. Красніков. |
|
© НТУ “ХПІ”, 2008_ р. |
ЗМІСТ |
|
Вступ....................................................................................................................... |
8 |
1. Перевірка оцифровки органів настроювання аналогового |
|
регулятора комплексу технічних засобів системи “КАСКАД” ....................... |
8 |
1.1. Мета роботи............................................................................................ |
8 |
1.2. Призначення і характеристика регулюючого блоку Р12................... |
8 |
1.3. Опис лабораторного стенда .................................................................. |
11 |
1.4. Порядок виконання роботи................................................................... |
11 |
1.4.1. Перевірка оцифровки органа настроювання “KП”........................... |
11 |
1.4.2. Перевірка оцифровки органа настроювання “Tі” ............................ |
14 |
1.4.3. Перевірка оцифровки органа настроювання “K∂” ........................... |
14 |
1.4.4. Перевірка оцифровки органів настроювання “Кф”.......................... |
16 |
1.5. Обробка результатів вимірів................................................................. |
17 |
1.6. Контрольні питання ............................................................................... |
17 |
2. Перевірка градуювання органів настроювання пневматичного |
|
регулюючого пристрою приладів серії КС3 ...................................................... |
18 |
2.1. Мета роботи.......................................................................................... |
18 |
2.2. Призначення й характеристика регулюючого пристрою ................ |
18 |
2.3. Опис лабораторного стенда ................................................................ |
19 |
2.4. Порядок виконання роботи................................................................. |
19 |
2.4.1. Перевірка діапазону виміру вихідного сигналу............................. |
19 |
2.4.2. Перевірка градуювання органа настроювання межі |
|
пропорційності ............................................................................................ |
21 |
2.4.3. Перевірка градуювання органа настроювання часу ізодрома...... |
22 |
2.5. Контрольні питання ............................................................................. |
23 |
3. Перевірка й визначення характеристик пневмоелектричного |
|
перетворювача й стабілізатора тиску повітря.................................................... |
24 |
3.1. Мета роботи.......................................................................................... |
24 |
3.2. Призначення, улаштування і принцип дії стабілізатора тиску |
|
повітря.......................................................................................................... |
24 |
3.3. Опис лабораторного стенда ................................................................ |
25 |
3.4. Порядок виконання роботи................................................................. |
27 |
3.5. Обробка результатів вимірювань....................................................... |
28 |
3.6. Звіт про роботу..................................................................................... |
28 |
3.7. Контрольні питання............................................................................. |
28 |
4. Дослідження роботи й перевірка електронного імпульсного |
|
регулюючого пристрою........................................................................................ |
29 |
4.1. Мета роботи.......................................................................................... |
29 |
4.2. Призначення й характеристика регулюючого блоку Р21................ |
29 |
4.3. Опис лабораторного стенда ................................................................ |
31 |
4.4. Порядок виконання роботи................................................................. |
33 |
4.4.1. Перевірка вихідних напруг і дії зворотних зв'язків блоку .......... |
33 |
4.4.2. Перевірка швидкості зв'язку............................................................ |
33 |
4.4.3. Перевірка максимального часу інтегрування ................................ |
34 |
4.5. Контрольні питання............................................................................. |
35 |
5. Придбання навичок і прийомів роботи на тренажері типу "ТОНУС" |
|
при керуванні обєктом за допомогою одноконтурних систем |
|
автоматичного регулювання ............................................................................... |
35 |
5.1. Мета роботи.......................................................................................... |
35 |
5.2. Опис схеми тренажера......................................................................... |
36 |
5.2.1. Перелік схем автоматизації й функцій, реалізованих за |
|
допомогою тренажера ................................................................................ |
36 |
5.2.2. Пристрій тренажера й характеристика застосовуваних |
|
основних технічних засобів автоматизації............................................... |
37 |
5.2.3. Опис схеми тренажера при управлінні об'єкта за допомогою |
|
одноконтурної системи автоматичного регулювання....................................... |
40 |
5.3. Порядок виконання роботи................................................................. |
41 |
5.4. Контрольні питання............................................................................. |
42 |
6. Керування обєктом на тренажері типу “ТОНУС” за допомогою |
|
каскадних систем автоматичного регулювання................................................. |
43 |
6.1 Мета роботи........................................................................................... |
43 |
6.2 Опис схеми тренажера.......................................................................... |
43 |
6.3 Порядок виконання роботи.................................................................. |
45 |
6.4. Контрольні питання ............................................................................ |
46 |
7. Дослідження характеристик регулювального клапану з електричним |
|
виконавчим прямоходним механізмом............................................................... |
47 |
7.1. Ціль роботи........................................................................................... |
47 |
7.2. Призначення, конструкція та характеристики виконавчого |
|
пристрою.............................................................................................. |
47 |
7.3 Опис лабораторного стенду................................................................. |
52 |
7.4 Порядок виконання роботи ................................................................. |
52 |
7.4.1 Визначення гістерезісу датчика положення.................................... |
52 |
7.4.2 Визначення вибігу вихідного органу............................................... |
53 |
7.4.3 Визначення середньої відносної швидкості переміщення |
|
вихідного органу......................................................................................... |
54 |
7.5. Контрольні питання............................................................................. |
54 |
8. Визначення характеристик пневматичного виконавчого пристрою з |
|
мембранним приводом ......................................................................................... |
55 |
8.1. Ціль роботи........................................................................................... |
55 |
8.2. Конструкція та характеристики пневматичного виконавчого |
|
пристрою...................................................................................................... |
55 |
8.3. Опис лабораторного стенду................................................................ |
56 |
8.4 Порядок виконання роботи.................................................................. |
56 |
8.4.1 Визначення робочої характеристики виконавчого механізму...... |
56 |
8.4.2 Визначення витратної та пропускної характеристики |
|
виконавчого пристрою ............................................................................... |
57 |
8.5. Контрольні питання............................................................................. |
58 |
9. Повірка та дослідження характеристик пневмоелектричного |
|
перетворювача та стабілізатора тиску повітря................................................... |
59 |
9.1 Ціль роботи............................................................................................ |
59 |
|
9.2 Конструкція та принцип дії стабілізатора тиску повітря ................. |
59 |
|
9.3 Опис лабораторного стенду................................................................. |
60 |
|
9.4 Порядок виконання роботи.................................................................. |
61 |
|
9.5 Обробка результатів вимірювання...................................................... |
62 |
|
9.6 Контрольні питання.............................................................................. |
63 |
|
10. Застосування мікропроцесорних регуляторів РТЭ-4 у АСР температури 63 |
||
10.1 Ціль роботи.......................................................................................... |
63 |
|
10.2 Призначення регуляторів серії РТЭ.................................................. |
63 |
|
10.3 Принцип дії регуляторів РТЭ ............................................................ |
64 |
|
10.4 Опис лабораторного стенду та програмного забезпечення............ |
66 |
|
10.5 Порядок виконання роботи................................................................ |
67 |
|
10.5.1 Позиційний режим роботи регулятора.......................................... |
68 |
|
10.5.2 Робота регулятора у ПІД – режимі з імпульсним виходом......... |
69 |
|
10.6 Контрольні питання............................................................................ |
69 |
|
11. Технологічне програмування контролера «Ремиконт Р-130» |
|
|
(на прикладі регулюючої моделі)........................................................................ |
69 |
|
11.1 |
Мета роботи......................................................................................... |
69 |
11.2 |
Призначення і коротка технічна характеристика контролера |
|
«Ремиконт Р-130»........................................................................................ |
69 |
|
11.3 |
Перелік використовуваних алгоритмів і їхні реквізити.................. |
70 |
11.4 |
Програмування контролера................................................................ |
73 |
11.4.1 Перелік процедур програмування.................................................. |
73 |
|
11.4.2 Порядок програмування.................................................................. |
74 |
|
11.5 |
Контрольні питання ............................................................................ |
85 |
12. Визначення систематичної і випадкової складових похибки |
|
|
манометра .................................................................................................... |
86 |
|
12.1 |
Мета роботи......................................................................................... |
86 |
12.2 |
Опис лабораторного стенду............................................................... |
87 |
12.3 |
Порядок виконання роботи................................................................ |
87 |
12.4 |
Обробка результатів випробувань..................................................... |
88 |
12.5. Контрольні питання ........................................................................... |
90 |
|
13. Дослідження метрологічних характеристик автоматичного моста |
|
|
для вимірювання температури ............................................................................ |
91 |
|
13.1 |
Ціль роботи.......................................................................................... |
91 |
13.2 |
Опис лабораторного стенду............................................................... |
91 |
13.3 |
Порядок виконання роботи................................................................ |
91 |
13.4 |
Обробка результатів випробувань..................................................... |
92 |
13.5. Контрольні питання ........................................................................... |
96 |
|
14. Визначення метрологічних характеристик перетворювачів сигналів ...... |
97 |
|
14.1 |
Мета роботи......................................................................................... |
97 |
14.2 |
Опис лабораторного стенду............................................................... |
97 |
14.3 |
Порядок виконання роботи................................................................ |
98 |
14.4 |
Обробка результатів випробувань..................................................... |
98 |
14.5. Контрольні питання ........................................................................... |
100 |
|
15. Визначення грубих помилок та оцінок точності результатів в процесі |
|
|
вимірювання витрати ........................................................................................... |
100 |
|
15.1 |
Мета роботи......................................................................................... |
100 |
15.2 |
Опис лабораторного стенду............................................................... |
101 |
15.3 |
Порядок виконання роботи................................................................ |
101 |
15.4 |
Обробка результатів вимірювань ...................................................... |
102 |
15.5. Контрольні питання ........................................................................... |
105 |
|
16. Повірка та дослідження статичних характеристик пневмоелектричного |
|
|
перетворювача ..................................................................................................... |
105 |
|
16.1 |
Мета роботи......................................................................................... |
105 |
16.2 |
Призначення і принцип дії пневмоелектричного перетворювача . 105 |
|
16.3 |
Опис лабораторного стенду............................................................... |
107 |
16.4 |
Порядок виконання роботи................................................................ |
107 |
16.5 |
Обробка результатів вимірювань ...................................................... |
108 |
16.6. Контрольні питання ........................................................................... |
111 |
|
У лабораторних роботах наведені: коротка характеристика схеми промислових регуляторів, перетворювачів і допоміжних засобів автоматизації пневматичної та електричної галузей, конструкції окремих пневматичних та електричних виконавчих пристроїв, правила програмування мікропроцесорних контролерів методика виконання робіт, повірки й градуювання засобів автоматизації.
Вказівки містять мету робіт, опис пристроїв, засобів автоматизації, й лабораторних стендів, порядок виконання робіт, методику обробки результатів досліджень, контрольні питання й список рекомендованої літератури.
Студенти допускаються до роботи після вивчення ними засобів автоматизації, схеми лабораторного стенду, порядку виконання роботи і правил експлуатації пневмота електроприладів і установок.
1. ПЕРЕВІРКА ОЦИФРОВКИ ОРГАНІВ НАСТРОЮВАННЯ АНАЛОГОВОГО РЕГУЛЯТОРА КОМПЛЕКСУ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ
СИСТЕМИ “КАСКАД”
1.1. Мета роботи
o ознайомитися із призначенням, улаштуванням і принципом дії аналогового регулюючого блоку P12;
o перевірити роботу органів настроювання регулятора P12;
o визначити динамічні характеристики регулятора P12 при формуванні пропорційного (П), пропорційно-інтегрального (ПІ) і пропорційно- інтегрально-диференціального (ПІД) законів регулювання;
o зробити висновок про можливість застосування регулятора.
1.2. Призначення і характеристика регулюючого блоку Р12
Регулюючий блок P12 входить до складу комплексу технічних засобів (КТЗ) "Каскад" і є аналоговим ПІД регулятором струмової гілки ДСП із уніфі-
кованими вхідними й вихідними сигналами 0-5 мА. У схемах автоматичних систем регулювання (АСР) блок P12 застосовують у комплекті із блоком керування БУ-12, пристроєм завдання ЗУ05 і блоком індикації B12. Блок керування БУ12 забезпечує безпоштовхове включення регулятора, а також дистанційне керування процесом. Блок індикації B12 є індикатором сигналу неузгодженості на вході регулятора контролю вихідного струму.
Закон ПІД регулювання в P12 формується у відповідності з наступним алгоритмом:
|
dI |
вих |
|
|
|
|
1 |
∫ |
|
d∆I |
вх |
|
|
(1.1) |
KфТіз |
|
+ ∆Iвих |
= KП |
∆Iвх |
+ |
|
∆Iвхdt + K∂Tіз |
|
|
, |
||||
|
|
Tіз |
|
|
||||||||||
|
dt |
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
||||
де Kф – коефіцієнт відносини постійної часу демпфірування до постійного часу ізодрома (K∂ф/Тіз);
Тіз – постійна часу ізодрома;
∆Iвих. – вихідний сигнал регулятора, що дорівнює різниці значень вихідного поточного струму Iвих і струму Iвих0 в момент рівноваги регулятора за відсутності вхідного сигналу;
KП – коефіцієнт передачі регулятора;
∆Iвх – вхідний сигнал регулятора, що дорівнює різниці значень струмів змінної регульованої величини Iзм і задатчика IЗД;
Kд – коефіцієнт відношення постійної часу диференціювання до постійного часу ізодрома (Kд = Т∂ /Тіз )
Принципова електрична схема P12 представлена на рисунку 1.1. Основні незалежні параметри настроювання регулятора:
o перемикач “Множник”, що забезпечує десятикратну зміну діапазону дії органа настроювання коефіцієнта пропорційності;
Рисунок 1.1