Министерство образования Российской Федерации

Томский политехнический университет

А.Ф. Федоров, Д.А. Баженов

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ХИМИКО–ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Лабораторный практикум

Томск 1999

УДК

Федоров А.Ф., Баженов Д.А. Системы управления химико–технологическими процессами. Лабораторный практикум.– Томск: Изд. ТПУ, 1999.– с.

Лабораторный практикум предназначен для студентов химико–технологических специальностей и содержит описание лабораторных работ, выполнение, которых позволяет получить практические навыки поверки измерительных приборов и преобразователей, математического моделирования объектов регулирования и автоматических систем регулирования (АСР), расчета параметров настройки АСР и их исследования.

Лабораторный практикум подготовлен на кафедре химической технологии топлива и химической кибернетики.

Печатается по постановлению Редакционо–издательского Совета Томского политехнического университета.

Рецензенты:

Темплан 1999

 Томский политехнический университет

1. Автоматизированный контроль технологических величин

Измерением называется процесс нахождения опытным путем с помощью специальных технологических средств соотношения между измеряемой величиной и некоторым ее значением, принятым за единицу измерения [1].

Результат измерения находится как произведение числового значения измеряемой величины q и единицы измерения U:

Q = q  U.

Измерения выполняются с помощью технических средств, отвечающих требованиям Государственной системы приборов (ГСП).

Измерительным прибором называется средство измерения, служащее для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем [1].

О сновными элементами измерительного прибора в общем случае являются первичный преобразователь и вторичный прибор (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Структурная схема измерительного прибора

Первичный преобразователь преобразует измеряемую величину в какой-либо физический сигнал, передаваемый по каналу связи на вторичный прибор, где этот сигнал усиливается и измеряется. Результат измерения наблюдатель воспринимает по показаниям отсчетного устройства.

Измерительный преобразователь – средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме удобной для передачи и дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не воспринимающейся непосредственно наблюдателем.

Основными элементами измерительного преобразователя являются первичный преобразователь, промежуточный преобразователь и передающий преобразователь (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Структурная схема измерительного преобразователя

Промежуточный преобразователь предназначен для выполнения необходимых преобразований сигнала, поступающего с первичного преобразователя (усиление, выпрямление и т.п.)

Передающий преобразователь предназначен для дистанционной передачи сигнала измерительной информации. В соответствии с требованиями ГСП все средства измерений имеют унифицированные входные и выходные сигналы (табл. 1.1)

Таблица 1.1

Основные виды унифицированных аналоговых сигналов гсп

Электрические сигналы			Пневматический сигнал, кПа
Постоянный ток, мА	Напряжение постоянного тока, мВ	Напряжение переменного тока, В
0  5; (-5)  (+5); 0  20; (-20)  (20); 4  20;	0  10; (-10)  0  (+10); 0  20; 0  50; 0  1000; (-1000)  0  (+1000); 0  5000; 0  10000;	0  2; (-1)  0  (+1);	20  100

Точностные свойства средств измерений определяются приведенной погрешностью (классом точности):

, (1.2)

где a_max – максимальная абсолютная погрешность;

N = N_max – N_min – диапазон шкалы прибора.

Значения приведенной погрешности присваиваются измерительным средствам из ряда следующих чисел: (1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0)10ⁿ, где n = 1; 0; –1; –2 и т.д.

Соответствие измерительного устройства, присвоенному ему классу точности осуществляется в процессе поверки, проводимой государственными и ведомственными метрологическими службами.

Поверкой средств измерений называют определение метрологическими службами погрешности средств измерений и установление их пригодности к применению [2]. Поверка обычно осуществляется на специальных или собранных из соответствующих средств измерений и вспомогательных устройств поверочных установках при нормальных условиях путем прямого измерения поверяемым средством величины воспроизводимой образцовой мерой или путем сравнения показаний поверяемого и образцового приборов. На вход поверяемого и образцового приборов подается поочередно несколько значений измеряемой величины, обычно соответствующих оцифрованным отметкам, и определяется разность их показаний. При этом соотношение между допустимыми погрешностями образцового и поверяемого средств измерений выбирают от 1:2 до 1:10.

Необходимая точность образцовых средств измерений регламентируется нормативными документами по поверке конкретных средств измерений.

Измеряемая величина может воспроизводиться образцовыми мерами.

Наибольшую погрешность, полученную во всем диапазоне измерений, принимают за основную погрешность поверяемого измерительного прибора и она не должна превышать величины приведенной погрешности прибора.

Вариацию определяют как разность показаний прибора при возрастании и убывании измеряемой величины (при прямом и обратном ходе) для оцифрованных отметок; нормированная вариация определяется по выражению:

, (1.3)

где Q_пр – показание прибора при прямом ходе;

Q_обр – показание прибора при обратном ходе.

Значения предела допустимой вариации принимается из соотношения:

. (1.4)

Поверка измерительных преобразователей осуществляется обычно теми же методами, что и поверка измерительных приборов при пяти и более принятых заранее значениях измеряемой величины, равномерно распределенных по диапазону измерений [2].

Результаты поверки средств измерений представляются в виде протокола, являющегося основным документом, имеющим юридическое значение.