Методическое указание к лабораторной работе

 

Пенза-2016

 

Модуль ввода аналоговый измерительный МВА8

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ

 

Устройство, принцип действия, конструкция, работа и техническое

Обслуживание модуля ввода аналогового измерительного МВА8.

НАЗНАЧЕНИЕ

1.1. Модуль ввода аналоговый измерительный МВА8 предназначен для построения автоматических систем контроля и регулирования производственных технологических процессов в различных областях промышленности, сельском и коммунальном и других отраслях народного хозяйства.

1.2. Прибор выполняет следующие основные функции:

– измерение физических параметров объекта, контролируемых входными первичными преобразователями;

– цифровую фильтрацию измеренных параметров от промышленных импульсных помех;

– коррекцию измеренных параметров для устранения погрешностей первичных преобразователей;

– формирование аварийного сигнала при обнаружении неисправности первичных преобразователей;

– передачу компьютеру информации о значениях измеренных датчиками величин или значениях, полученных после преобразования этих величин;

– изменение значений его программируемых параметров с помощью программы конфигурирования;

– сохранение заданных программируемых параметров в энергонезависимой памяти при отключении напряжения питания МВА8;

– снятие показаний датчиков положения (резистивного и токового типа) и контактных дискретных датчиков.

1.3. Условия эксплуатации:

– закрытые взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и газов;

– температура окружающего воздуха от + 1 °С до + 50 °С;

– верхний предел относительной влажности воздуха – 80 % при 25 °С и более низких температурах без конденсации влаги;

– атмосферное давление от 86 до 106,7 кПа.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1. Основные технические характеристики МВА8 приведены в таблицах 1, 2.

 

Таблица 1

 

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ПРИБОРА

ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

3.1.1. Первичные преобразователи (датчики) предназначены для контроля физических параметров объекта (температуры, давления, расхода и т.п.) и преобразования их в электрические сигналы, оптимальные с точки зрения дальнейшей их обработки.

В качестве входных датчиков прибора могут быть использованы:

– термопреобразователи сопротивления;

– термопары (преобразователи термоэлектрические);

– активные преобразователи с выходным аналоговым сигналом в виде постоянного напряжения или тока;

– датчики положения исполнительных механизмов;

– сухие контакты реле или выключателя.

3.1.2. Термопреобразователи сопротивления (ТС) применяются для измерения температуры окружающей среды в месте установки датчика. Принцип действия таких датчиков основан на существовании у ряда металлов воспроизводимой и стабильной зависимости активного сопротивления от температуры. В качестве материала для изготовления ТС в промышленности чаще всего используется специально обработанная медная (для датчиков ТСМ), платиновая (для датчиков ТСП) или никелевая (для датчиков ТСН) проволока.

Выходные параметры ТС определяются их номинальными статическими характеристиками (НСХ), стандартизованными ГОСТ Р 6651=94. Основными параметрами НСХ являются: начальное сопротивление датчика R 0, измеренное при температуре 0 °С, и температурный коэффициент сопротивления W 100, определяемый как отношение сопротивления датчика, измеренное при температуре 100 °С, к его сопротивлению, измеренному при 0 °С. В связи с тем, что НСХ термопреобразователей сопротивления – функции нелинейные (для ТСМ в области отрицательных температур, а для ТСП во всем диапазоне), в приборе предусмотрены средства для линеаризации показаний.

Во избежание влияния сопротивлений соединительных проводов на результаты измерения температуры, подключение датчика к прибору следует производить по трехпроводной схеме. При такой схеме к одному из выводов ТС подключаются одновременно два провода, соединяющих его с прибором, а к другому выводу – третий соединительный провод. Для полной компенсации влияния соединительных проводов на результаты измерений необходимо, чтобы их сопротивления были равны друг другу (достаточно использовать одинаковые провода равной длины). Пример схемы подключения ТС к входу 1 прибора представлен на рис. 1.

рис. 1.

 

В некоторых случаях возникает необходимость подключения ТС не по трехпроводной, а по двухпроводной схеме, например с целью использования уже имеющихся на объекте линий связи. Такая схема соединения также может быть реализована, но при условии

обязательного выполнения работ по Приложению В.

3.1.3. Термоэлектрические преобразователи (термопары) ТП также как и термопреобразователи сопротивления применяются для измерения температуры. Принцип действия термопар основан на эффекте Зеебека, в соответствии с которым нагревание точки соединения двух разнородных проводников, вызывает на противоположных концах этой цепи возникновение электродвижущей силы – термоЭДС. Величина термоЭДС изначально определяется химическим составом проводников и кроме этого зависит от температуры нагрева. НСХ термопар различных типов стандартизованы ГОСТ Р 8.585=2001. Так как характеристики всех термопар в той или иной степени являются нелинейными функциями, в приборе предусмотрены средства для линеаризации показаний. Точка соединения разнородных проводников называется рабочим спаем термопары, а их концы – свободными концами или иногда холодным спаем. Рабочий спай термопары располагается в месте, выбранном для контроля температуры, а свободные концы подключаются к измерительному прибору. Если подключение свободных концов непосредственно к контактам МВА8 не представляется возможным (например, из-за их удаленности друг от друга), то соединение термопары с прибором необходимо выполнять при помощи компенсационных термоэлектродных проводов или кабелей, с обязательным соблюдением полярности их включения. Необходимость применения таких проводов обусловлена тем, что ЭДС термопары зависит не только от температуры рабочего спая, но также и от температуры ее свобо ных концов, величину которой контролирует специальный датчик, расположенный в приборе. При этом использование термоэлектродных кабелей позволяет увеличить длину проводников термопары и «перенести» ее свободные концы к клеммнику МВА8.

Пример схемы подключения ТП к входу 1 прибора представлен на рис. 2.

Рис. 2

 

ВНИМАНИЕ! Для работы с прибором могут быть использованы только термопары с изолированными и незаземленными рабочими спаями, так как отрицательные выводы их свободных концов объединены между собой на входе в МВА8.

 

3.1.4. Активные преобразователи с выходным аналоговым сигналом применяются в соответствии с назначением датчика для измерения таких физических параметров как давление, температура, расход, уровень и т.п. Выходными сигналами таких датчиков могут быть, как изменяющееся по линейному закону напряжение постоянного тока, так и величина самого тока.

Питание активных датчиков может осуществляться как от встроенного в прибор

источника постоянного тока с выходным напряжением 24 ± 3 В, так и от внешнего блока питания.

Подключение датчиков с выходным сигналом в виде постоянного напряжения (–50,0…50,0 мВ или 0…1,0 В) может осуществляться непосредственно к входным контактам прибора, а датчиков с выходом в виде тока – только после установки шунтирующего резистора сопротивлением 100 Ом (допуск не более 0,1 %). В качестве шунта рекомендуется использовать высокостабильные резисторы с минимальным значением температурного коэффициента сопротивления, например типа С2=29В.

Пример схемы подключения активного датчика с токовым выходом

к входу 1 прибора представлен на рис. 3.

Рис. 3

ВНИМАНИЕ! При использовании активных датчиков следует иметь в виду, что

«минусовые» выводы их выходных сигналов в МВА8 объединены между собой.

Датчики положения

Эти датчики предназначены для определения текущего положения (степени открывания или закрывания) запорно-регулирующих клапанов, задвижек, шаберов и т.п. при регулировании технологических параметров.

Наиболее часто в промышленности применяются датчики положения резистивного типа. В датчиках этого типа в качестве чувствительного элемента используется резистор переменного

сопротивления, ползунок которого механически связан с регулирующей частью исполнительного механизма.

МВА8 способен обрабатывать сигналы датчиков резистивного типа с сопротивлением до 900 Ом или 2,0 кОм.

Пример схемы подключения резистивного датчика к входу 1 прибора представлен на рис. 4.

Рис. 4

 

Находят применение и датчики, формирующие выходной сигнал в виде линейно-изменяющегося тока, величина которого зависит от положения исполнительного механизма в данный момент. Прибор способен обрабатывать сигналы датчиков с токовым выходом 0...5 мА, 0...20 мА и 4...20 мА. Подключение датчиков этого типа к МВА8 аналогично подключению активных преобразователей с токовым выходом, рассмотренных в п. 3.2.4.

ВНИМАНИЕ! При использовании датчиков положения любого типа должна быть

проведена совместная юстировка системы «датчик–прибор»

(см. прил. Д. 11).

3.1.6. Контактные дискретные датчики К МВА8 можно подключать до 16 дискретных датчиков,называемых «Сухие контакты». В качестве датчиков могутвыступать различные выключатели, кнопки, контактныегруппы реле и т.д. Каждый аналоговый вход может бытьиспользован для подключения 2-х дискретных датчиков.

Схема подключения сухих контактов приведена на рис. 5.

Рис. 5

В качестве шунтирующих сопротивлений можно использовать любые резисторы с

одинаковым номиналом в 60–90 Ом.

При опросе датчика «Сухие контакты» его состояние описывается целым числом от 1 до 4. Расшифровка этих чисел приведена в таблице 3.

3.1.7. Прибор может быть использован одновременно для работы с различными типами датчиков – термопреобразователями сопротивления, термопарами и т.п. При этом несущественно, к какому из входов МВА8 будет подключен датчик того или иного типа, так как все восемь входов прибора абсолютно идентичны. После подключения датчикам присваиваются порядковые номера тех входов прибора, с которыми они соединены (входу 1 соответствует датчик № 1, входу 2 – датчик № 2 и т.д.). Тип каждого датчика устанавливается пользователем в виде цифрового кода в программируемом параметре in-t при подготовке прибора к работе.

Примечание. Полный перечень программируемых параметров приведен в Приложении Г.