метод. Оптоникс в печать 2 листа

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЗИИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ
РЕГУЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
OPTONIX 411-S
Методические
указания
к
лабораторной работе по курсу
«Технические средства автоматизации» для студентов специальности 230301
Астрахань 2007
Составитель: К.т.н., доцент кафедры
«Автоматизация технологических процессов» АГТУ
Мавриков В.В.
Рецензент: К.т.н., доцент кафедры
«Автоматизация технологических процессов» АГТУ
Прохватилова Л.И.
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании
методического
Совета
специальности
2102000
«Автоматизация
технологических процессов и производств»
Протокол№5 от 18.05.2007г
Методические указания содержат рекомендации по выполнению
лабораторной работы на стенде «Электронный регулятор «OPTONIX 411S».
Рассматриваются вопросы, связанные с конструкцией, принципом
действия и настройками электронного регулятора «OPTONIX 411-S».
2
Лабораторная работа
«Изучение и исследование регулирующего устройства OPTONIX 411-S»
1. Цель и содержание работы.
1.1. Цель работы:
Изучить принцип действия, конструкцию и настройки электронного
регулятора «OPTONIX 411-S».
1.2.Содержание работы:
1. Ознакомиться с принципом действия регулятора;
2. Изучить назначение и конструкцию прибора;
3. Провести настройку прибора;
4. Проверить работоспособность регулятора в системе регулирования.
5. Оформить результаты экспериментальных исследований.
Выполнить отчёт по лабораторной работе.
2. Теоретические сведения.
2.1. Общие сведения.
Приборы регулирующие типа «OPTONIX » предназначены для
применения в системах автоматического регулирования и управления
технологическими процессами на промышленных объектах. Приборы
выполняют следующие функции:
1. Функционирование регулятора в режиме аналоговой обычной
регулировки
с
пропорциональным
интегральным,
пропорциональным
интегральным
и
дифференциальным,
пропорциональным и дифференциальным действием, только лишь
интегральным действием или пропорциональным и интегральным
ручным действием с использованием внутренней или наружной
заданной величины;
2. Функция изменения сигнала или интегрирование в ручном
режиме;
3. Функция инициализации сигнала тока на выходе;
4. Контроль разницы между заданными величинами;
5. Направление действие сигнала;
6. Осуществляется индикация силы тока;
7. Индикация отклонения заданной величины;
8. Ручное и автоматическое управление.
Электронный регулятор OPTONIX 411-S имеет следующие
3
характеристики:
1. Входы (измерение и наружная заданная величина):
- сигнал напряжения 0÷4В или 1÷5В;
- токовый сигнал 0÷20мА или 4÷20мА.
2. Выход: - токовый сигнал 0÷20мА для не смещённых входов
0÷4В или 0÷20мА;
- токовый сигнал 4÷20мА для смещённых входов 1÷
5В или 4÷20мА.
3. Питание датчиков осуществляется постоянным током при
напряжении 24В – 45мА или 48В – 20мА.
4. Характеристики регулировки:
- пропорциональный диапазон – регулировка от 3 до 300;
- интегральная функция – регулировка по двум диапазонам (0,04 ÷ 2)мин и (0,4÷10)мин;
- дифференциальная функция на сигнале измерения или на
сигнале разницы между измерением и заданной величиной.
Данное
переключение
обеспечивается
перемычками.
Регулировка осуществляется по 2 диапазонам 6 ступеней на
каждом диапазоне: от 0,04 до 1 мин и от 0,4 до 10 мин.
5. Рабочие условия: питание – сеть переменного тока 220 или 127В от
48 до 53Гц;
рабочая температура от 0 до 55С;
относительная влажность от10 до 90% без конденсации.
2.2. Устройство и принцип действия.
Регулятор находится в корпусе, устанавливаемом на пульте или на
щите управления (рис.1). Внутри корпуса перемещается выдвижной
блок с функциональными элементами. Соединение выполняется на заднем клеммнике. Электрическое подсоединение между выдвижным
блоком и клеммником обеспечивается по гибкой оплетке с разъемом на
44 контакта. Данная система позволяет обеспечить функционирование
блока в выдвинутом положении. Узел ползуна и разъема обеспечивает
позиционирование
выдвижного
блока.
Блокировочный
двухпозиционный палец блокирует выдвижной блок (верхнее
положение) или же обеспечивает вытягивание блока (нижнее
положение).
Выдвижной блок состоит из:
1) Передний блок, на котором находятся:
4
Рис.1. Общий вид регулятора OPTONIX 411-S
Передняя панель (рис.2):
- узел уставки внутренней заданной величины в виде барабана,
соединенного с потенциометром заданной величины, который перемещает
полосу со шкалой, длина 250 мм, с визуализированным участком длиной 80
мм. Шкала в вертикальной плоскости.
- кнопка с насечкой для ручного вращения барабана.
Точно такой же узел обеспечивает уставку соотношения для функционирования в качестве регулятора пропорции.
- световые указатели разницы между сигналами измерения и заданной
величиной находятся за визуализируемым участком полосы со шкалой.
Подсветка обеспечивается световыми диодами. Индикация обеспечивается
12 световыми указателями, зажигающимися ступенями:
- положительная разница; зажигаются диоды над указателем
- отрицательная разница; зажигаются диоды под указателем
- зажигание первого диода соответствует разнице в 1% диапазона
измерения
- следующие диоды зажигаются при увеличении разницы на 1,8% до
5
разницы в ≤10%. Разница ≤10% соответствует зажиганию 6 диодов.
Внутри блока (рис. 3):
- Переключатель S2 стандартного сигнала (смещенный сигнал 1÷5В
или 4÷20мА или не смещенный сигнал 0÷4В или 0-20 мА);
- Переключатель S1 направления функции тока на выходе (прямая и
обратная функция);
-Переключатель S3 диапазона и потенциометр Р5 регулировки
интегральной функции.
- Потенциометр Р4 регулировки пропорциональной функции.
2)Центральная часть со схемами, необходимыми для аналоговой
регулировки, находится между двумя платами:
Основная плата, служащая для адаптации входов и на которой
находятся: генератор напряжения внутренней заданной величины, схема
сравнения
измеряемой
величины
заданной
величины,
пропорциональная функция, интегральная функция, контур питания с
трансформатором и защитным предохранителем. Плата осуществляет
также гальваническую изоляцию между входом и выходом, контроль
уровеня выхода тока и ограничение тока на выходе.
Плата с логическими схемами, соединена с предыдущей платой двумя
гибкими оплетками с разъемами (Х2 и ХЗ); данная плата выполняет
следующие функции:
- цифровую память;
- преобразование аналоговое/цифровое и цифровое/аналоговое;
- ручное преобразование с наращиванием;
- верхнее и нижнее ограничение тока на выходе.
Функционирование регулятора в режиме аналоговой обычной
регулировки происходит следующим образом (рис.4).
Сигнал измерения после адаптации и фильтрации сравнивается с
выбранным сигналом заданной величины. Сигнал разницы, получаемый
при сравнении, и в некоторых случаях дифференциал сигнала (разница
или измерение) подаются в соответствующем направлении на усилитель
пропорциональной функции, затем на интегратор, обеспечивающий
интегральную функцию. Сумматор
выдает сигнал разницы,
существующий между суммой сигналов интегральной функции и в
некоторых случаях сигналов инициализации или слежения тока на
выходе и напряжения на выходе U. Данный сигнал разницы подается на
6
Рис.2. Передняя панель регулятора OPTONIX 411-S
7
8
компаратор, на котором на выходе определяется направление
увеличения или уменьшения величины счетчика в соответствие с
направлением разницы.
Цифро-аналоговый преобразователь получает информацию со
счетчика и преобразует данную информацию в аналоговый сигнал.
Аналоговый сигнал после усиления (сигнал напряжения на выходе)
подается на гальванометрический индикатор сигнала тока на выходе и
на сумматор. Сигнал напряжения на выходе будет стабильным до тех
пор, пока величины напряжения после интегратора и после цифроаналогового преобразователя будут сбалансированы.
К данной схеме могут добавляться логические схемы,
обеспечивающие различные функции, а именно ввод в память
инструкций, полученных в автоматическом или ручном режиме работы,
удаление интегральной функции или контроля заданных величин.
Переход с одного режима функционирования на другой, например, с
автоматического режима на ручной режим с использованием
внутренней или наружной заданной величины выполняется без резкого
переключения благодаря поддерживанию тока на выходе на
соответствующей величине.
Сигнал напряжения на выходе также подается на схему адаптации 04В или 1-5 В, что обеспечивает наличие сигнала в таком же стандарте,
что и сигнал на входе, затем сигнал подается на изоляционный
усилитель, обеспечивающий гальваническое разделение между входом
и выходом. На выходе данного усилителя сигнал напряжения будет
соответствовать сигналу на входе.
Усилитель выхода по току преобразует полученный сигнал в сигнал
тока 0-20 мА или 4-20 мА в соответствии с положением переключателя
S2.
3. Описание лабораторного стенда:
Лабораторная установка включает в себя два регулятора OPTONIX
411-S
(Р1 и Р2) и вторичный прибор, в качестве которого служит
индикатор OPTONIX 418.
Все устройства соединены по особой схеме, позволяющей
имитировать работу регулирующего устройства на производственном
объекте. Электрическая схема включения устройств лабораторной
установки показана на рис.5. Арабскими цифрами обозначены номера
9
выводов устройств.
Регулятор Р1 выполняет функции непосредственно регулирующего
устройства. Устройство Р2 несёт функцию условной имитации объекта.
Выходной сигнал регулятора Р1 является входным сигналом для Р2.
Кроме вышеуказанных устройств, на стенде находятся два тумблера – S1
«Сеть» и переключатель режимов стенда S2. Установка может работать
в двух режимах.
При включении переключателя режимов S2 в положение 1 регулятор
Р1 OPTONIX 411-S работает с индикатором
OPTONIX 418 и
происходит измерение входного сигнала на Р1 по I каналу.
При
включении переключателя режимов S2 в
положение 2
регуляторы Р1 и Р2 работают в кольце, т.е. выходной сигнал с
регулятора Р1 подаётся на вход Р2. На индикаторе OPTONIX 418 по II
каналу отображается выходной сигнал с Р1
4. Порядок выполнения работы.
4.1. Изучение лабораторного стенда и представленных технических
средств.
4.2. Наладка регулятора.
Перед установкой выдвижного регулятора в корпус выполнить нижеуказанные операции (смотри рис.6):
- Проверить, что красная кнопка на передней панели не вдавлена, то
есть регулятор находится в режиме ручной регулировки /поз.1/;
- Проверить, что переключатель заданной величины C-I находится на
положении внутренней заданной величины I /поз.2/;
- Установить переключатель стандарта сигнала на выходе на
соответствующее положение в случае необходимости /поз.3/;
- Установить в случае необходимости соответствующее направление
функции /поз.4/;
- Установить указатель кнопки АР на положение 300% /поз.5/;
- Установить переключатель диапазона интегральной функции S3 на
положение ×1 /поз.6/ и указатель кнопки AI - на положение 20 мин /поз.7/.
- Установить переключатель диапазона дифференциальной функции
10
11
- на положение ×1 (AD) /поз.8/ и указатель нажимной кнопки (AD) на
положение 0,04 минуты /поз.9/.
Включить аппарат под напряжение тумблером «Сеть» S2
стенда (рис.5) и выполнять следующие операции:
на щите
1. Нажать на верхнюю черную кнопку /поз.10/ и проверить, по
гальванометру сигнала на выходе /поз.11/, что сигнал на выходе
увеличивается.
2. Нажать на нижнюю черную нажимную кнопку /поз.12/ и проверить на
гальванометре сигнала выхода, что сигнал понижается.
Для выполнения данных двух операций проверить, что схема регулировки реагирует соответствующим образом на выбранное направление.
5. Литература.
1. Технические средства автоматизации химических производств:
Справ. изд./В.С.Балакирев, Л.А.Барский, А.В.Бугров и др. - М.:
Химия, 1991. -272 с.
2. Патрикеев В. Г., Сербулов Ю. С. Специальные исполнительные
устройства
химической
промышленности. Учебное пособие.
Воронеж: Из-во ВГУ, 1982, — 252 с.
3. Беляев Г.Б., Кузницын В.Ф., Смирнов Н.И. Технические средства
автоматизации в теплоэнергетике / Учебн. пособ. для вузов – М.:
Энергоиздат, 1989. -320 с.
12
13
14
15
16