Филиал фгбоу впо «мгуту им. К. Г. Разумовского» в Г. Мелеузе

Филиал ФГБОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского» в г. Мелеузе

Кафедра «Системы управления»

 

 

 

Отчет по учебной практике

на_­­­­­­­­­­­­­­­­­­­_______________________________________________________________

(предприятие)

студента_____ ____________________________ ___ ______________________

(Ф.И.О)

шифр______ _______________________________________________________

Руководитель практики

от предприятия____________________________________________________

(Ф.И.О)

Руководитель практики

от МГУТУ_______________ __________________________________ _______

(Ф.И.О)

Оценка____________

Дата______________

 

Мелеуз 2012

 

 

Содержание

Введение
	Обзор технических средств автоматизации
1.1	Первичные преобразователи
1.2	Исполнительные устройства
1.3	Регулятор
	Описание датчиков
2.1	Преобразователи измерительные разности давления САПФИР-22ДД-(Вн, Ех) ТУ 25-02.720136-83 (ТУ 25-02.720441-85)
2.2	Ультразвуковой уровнемер для непрерывного измерения уровня
Заключение
Список использованных источников

 

 

 

 

Введение

 

Повышение производительности труда базируется на механизации и автоматизации производства.

Механизация – замена ручных средств труда машинами и механизмами. С их помощью человек может поднимать и перемещать тяжелые грузы, резать, ковать и штамповать металл при изготовлении деталей, добывать руду и топливо из недр земли. Но управление этими механизмами осуществляется человеком: он должен постоянно контролировать ход производственного процесса, анализировать его, принимать решения и воздействовать на этот процесс. Например, рабочий при обработке детали на станке должен измерять размеры детали, определять ее качество, т.е. получать информацию путем измерений. В зависимости от результатов измерений рабочий изменяет скорость резания, величину подачи инструмента, т.е. принимает и исполняет решение. Таким образом, при механизации требуется постоянное участие человека во всем ходе производственного процесса.

Автоматизация производственных процессов – применение технических средств и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в этих процессах. Автоматизация облегчает умственный труд человека, освобождает его от сбора информации, ее обработки, исполнения при­нятого решения. В системах автоматики получение, передача, преобразование и использование информации осуществляются без непосредственного участия человека.

Для получения информации о ходе производственного процесса применяют датчики – элементы автоматики, преобразующие самые разные физические величины (размеры, температуру, давление, расход, скорость, уровень, влажность и т.д.) в некоторый сигнал, удобный для последующей обработки в автоматическом устройстве или ЭВМ. Затем этот сигнал обрабатывается: сравнивается с другими сигналами, анализируются его изменения.

В результате обработки информационных сигналов вырабатываются исполнительные сигналы, которые и воздействуют на технологический процесс. Эти сигналы в исполнительных элементахавтоматики преобразуются в механическое воздействие, перемещающее деталь или инструмент, закрывающее или открывающее кран, включающее или отключающее нагревательную установку и т.п. Так как это воздействие требует значительной энергии, то обработка информационных сигналов предусматривает, как правило, и усиление.

Таким образом, системы автоматики состоят из датчиков, усилительно-преобразовательных и исполнительных элементов.

В нашей стране создана Государственная система приборов и средств автоматизации (ГСП), в которую входят тысячи самых разнообразных элементов. С их помощью может быть построена практически любая система автоматики. Естественно, что элементы, входящие в ГСП, непрерывно совершенствуются, а состав системы расширяется.

Первичные преобразователи

 

Первичные приборы, датчики или первичные преобразователи предназначены для непосредственного преобразования измеряемой ве-личины в другую величину, удобную для измерения или использования. Выходными сигналами первичных приборов, датчиков являются унифицированные стандартизованные сигналы, в противном случае используются нормирующие преобразователи (рис. 1).

Различают генераторные, параметрические и механические преобразователи:

1 Генераторные осуществляют преобразование различных видов энергии в электрическую, то есть они генерируют электрическую энергию (термоэлектрические, пьезоэлектрические, электрокинетические, гальванические и др. датчики).

2 К параметрическим относятся реостатные, тензодатчики, термосопротивления и т.п. Данным приборам для работы необходим источник энергии.

3 Выходным сигналом механических первичных преобразователей (мембранных, манометров, дифманометров, ротаметров и др.) является усилие, развиваемое чувствительным элементом под действием измеряемой величины.

 

Рисунок 1 - Основные структурные схемы подключения первичных преобразователей

Пояснения к рисунку 1. Первичный преобразователь, датчик Д может иметь выходной унифицированный сигнал см.рис. 1а и неунифицированный сигнал (см.рис. 1б). Во втором случае используют нормирующие преобразователи НП.

Нормирующий преобразователь НП выполняет следующие функции: преобразует нестандартный неунифицированный сигнал (например, mV, Ом) в стандартный унифицированный выходной сигнал; осуществляет фильтрацию входного сигнала; осуществляет линеаризацию статической характеристики датчика; применительно к термопаре, осуществляет температурную компенсацию холодного спая.

Нормирующий преобразователь НП применяется, также в следующих случаях: когда необходимо подать сигнал измеряемой величины на несколько измерительных или регулирующих приборов; а также когда необходимо передать сигнал на большие расстояния, например сигнал от термопары передается на малые расстояния - до 10 м, а унифицированный сигнал постоянного тока может передаваться на большие расстояния - до

100 м. В современных промышленных регуляторах нормирующий преобразователь НП как правило является обязательной составной частью входного устройства регулятора.

По термодинамическим свойствам, используемым для измерения температуры, можно выделить следующие типы термометров:

- термометры расширения, основанные на свойстве температурного расширения жидких и твердых тел;

- термометры газовые и жидкостные манометрические;

- термометры конденсационные;

- электрические термометры (термопары);

- термометры сопротивления;

- оптические монохроматические пирометры;

- оптические цветовые пирометры;

- радиационные пирометры.

Первичные преобразователи для измерения давления:

По принципу действия:

- жидкостные (основанные на уравновешивании давления столбом жидкости);

- поршневые (измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень);

- пружинные (давление измеряется по величине деформации упругого элемента);

- электрические (основанные на преобразовании давления в какую-либо электрическую величину).

По роду измеряемой величины:

- манометры (измерение избыточного давления);

- вакуумметры (измерение давления разряжения);

- мановакумометры (измерение как избыточного давления, так и давления разряжения);

- напорометры (для измерения малых избыточных давлений);

- тягомеры (для измерения малых давлений, разряжений, перепадов давлений);

- тягонапорометры;

- дифманометры (для измерения разности или перепада давлений);

- барометры (для измерения барометрического давления).

Первичные преобразователи для измерения расхода пара, газа и жидкости:

Приборы, измеряющие расход, называются расходомерами. Эти приборы могут быть снабжены счетчиками (интеграторами), тогда они называются расходомерами-счетчиками. Такие приборы позволяют измерять расход и количество вещества.

Классификация преобразователей для измерения расхода пара, газа и жидкости:

- Механические: Объемные: ковшовые, барабанного типа, мерники. Скоростные: по методу переменного или постоянного перепада давления, напорные трубки, ротационные.

- Электрические: электромагнитные, ультразвуковые, радиоактивные.

Первичные преобразователи для измерения уровня:

Под измерением уровня понимается индикация положения раздела двух сред различной плотности относительно какой-либо горизонтальной поверхности, принятой за начало отсчета. Приборы, выполняющие эту задачу, называются уровнемерами. Методы измерения уровня: поплавковый, буйковый, гидростатический, электрический и др.

 

Исполнительные устройства

 

Исполнительные устройства предназначены для преобразования управляющих (командных) сигналов в регулирующие воздействия на объект управления. Практически все виды воздействий сводятся к механическому, т.е. к изменению величины перемещения, усилия к скорости возвратно-поступательного или вращательного движения. Исполнительные устройства являются последним звеном цепи автоматического регулирования и в общем случае состоят из блоков усиления, исполнительного механизма, регулирующего и дополнительных (обратной связи, сигнализации конечных положений и т.п.) органов. В зависимости от условий применения рассматриваемые устройства могут существенно различаться между собой. К основным блокам исполнительных устройств относят исполнительные механизмы и регулирующие органы.

Исполнительные механизмы классифицируют по ряду признаков:

– по виду используемой энергии – электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные;

– по конструктивному исполнению – мембранные и поршневые;

– по характеру обратной связи – периодического и непрерывного действия.

Электрические исполнительные механизмы являются наиболее распространенными и включают в себя электродвигатели и электромагнитный привод. В общем случае эти механизмы состоят из электродвигателя, редуктора, тормоза, соединительных муфт, контрольно-пусковой аппаратуры и специальных устройств для перемещения рабочих органов.

В исполнительных механизмах применяют электродвигатели переменного (в основном асинхронные с короткозамкнутым ротором) и постоянного тока. Наряду с электродвигателями массового изготовления используют и специальные конструкции позиционного и пропорционального действия, с контактным и бесконтактным управлением.

По характеру изменения положения выходного органа электродвигательные исполнительные механизмы могут быть постоянной и переменной скорости, а также шаговыми.

По назначению их делят на однооборотные (до 360°), многооборотные и прямоходные.

Исполнительные механизмы, объединенные с усилителями, имеют различные конструктивные решения, часть из которых рассмотрим ниже.

Основным в таком приводе является регулирование скорости движения штока, выполняемое с дроссельным или объемным регулированием.

При управлении с дроссельным регулированием используют золотниковые распределители или «сопло-заслонку». Работа гидропривода с дроссельным регулированием позволяет изменять величину перекрытия отверстий (т. е. дросселировать), через которые жидкость попадает в рабочий цилиндр. Перемещение золотниковой пары вправо позволяет маслу из напорной линии через канал попасть в полость А рабочего цилиндра и поршень будет перемещаться вправо. При этом масло, находящееся в полости Б, будет сливаться через канал в бак. Перемещение золотника влево переместит в ту же сторону и поршень, а отработавшее масло будет сливаться из полости А в бак через канал. При расположении золотниковой пары в среднем положении оба канала, соединяющих золотниковое устройство с рабочим цилиндром, перекрыты и поршень неподвижен.

 

Регулятор

Регулятор – это устройство, которое управляет величиной контролируемого параметра. Регуляторы используются в системах автоматического регулирования. Они следят за отклонением контролируемого параметра от заданного значения и формируют управляющие сигналы для минимизации этого отклонения.

В системах автоматического регулирования наиболее распространенными являются П регулятор, ПИ регулятор, ПИД регулятор, позиционный регулятор. Часто отдельно выделяют ШИМ регуляторы, но это ПДД регулятор, выход которого преобразуется в один или два дискретных сигнала с помощью широтноимпульсной модуляции. Кроме того, сейчас появляется все больше регуляторов, реализующих законы управления на базе нечеткой логики нечеткий регулятор.

Тип регулируемого параметра

Существуют универсальные регуляторы - им на вход можно подать любой тип сигнала. С их помощью можно делать системы регулирования любых технологических параметров. Однако часто тип регулируемого параметра жестко ограничен: регулятор давления,регулятор температуры,регулятор уровня,регулятор расхода и т.п. Это связано с тем, что для измерения различных типов сигналов могут использоваться различные алгоритмы обработки. Так регулятор температуры предполагает при получении сигналов от термопар компенсацию температуры холодных спаев и преобразование величины контролируемой термо ЭДС в значение температуры. В регуляторе расхода часто надо уточнить величину измеренного расхода по значению давления и температуры контролируемой среды. Поэтому, чтобы упростить программу, зашитую в регулятор, и удешевить изделие производители разделяют их по назначению.

Точность регулирования

По этому параметру можно выделить общепромышленные и прецизионные регуляторы. В качестве примера можно привести прецизионный регулятор температуры ПРОТЕРМ.

Питание регуляторов

Важным параметром является необходимость использования внешнего источника питания на 24 В постоянного тока и наличие встроенного питания измерительных цепей.

Программируемы логический контроллер

Программи́руемый логи́ческий контро́ллер (ПЛК) (англ. Programmable Logic Controller, PLC) или программируемый контроллер — электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов. В качестве основного режима длительной работы ПЛК, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, выступает его автономное использование, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека.

Иногда на ПЛК строятся системы числового программного управления станком (ЧПУ, англ. Computer numerical control, CNC).

ПЛК являются устройствами реального времени.

В отличие от:

- микроконтроллера (однокристального компьютера), микросхемы предназначенной для управления электронными устройствами, областью применения ПЛК обычно являются автоматизированные процессы промышленного производства, в контексте производственного предприятия;

- компьютеров, ПЛК ориентированы на работу с машинами и имеют развитый машинный ввод-вывод сигналов датчиков и исполнительных механизмов в противовес возможностям компьютера, ориентированного на человека (клавиатура, мышь, монитор и т.п.);

- встраиваемых систем – ПЛК изготавливается как самостоятельное изделие, отдельно от управляемого при его помощи оборудования.

Первые логические контроллеры появились в виде шкафов с набором соединённых между собой реле и контактов. Эта схема задавалась жёстко на этапе проектирования и не могла быть изменена далее.

Первый в мире ПЛК — MOdular DIgital CONtroller (Modicon) 084, имеющий память 4 кБ, произведен в 1968 году.

В первых ПЛК, пришедших на замену обычным логическим контроллерам, логика соединений программировалась схемой соединений LD (Ladder logic Diagram). Устройство имело тот же принцип работы, но реле и контакты (кроме входных и выходных) были виртуальными, то есть существовали в виде программы, выполняемой микроконтроллером ПЛК. Современные ПЛК являются «свободно программируемыми».

В системах управления технологическими объектами логические команды преобладают над числовыми операциями, что позволяет при сравнительной простоте микроконтроллера (шины шириной 8 или 16 бит), получить мощные системы действующие в режиме реального времени. В современных ПЛК числовые операции реализуются наравне с логическими. В то же время, в отличие от большинства процессоров компьютеров, в ПЛК обеспечивается доступ к отдельным битам памяти.

Основные ПЛК

- Siemens — SIMATIC S5 и S7;

- Segnetics — Pixel 2511 и SMH 2Gi;

- Omron;

- Mitsubishi — серия Melsec (FX, Q);

- Schneider Electric — PLC Twido и более функциональная серия Modicon: M340, TSX Premium, TSX Quantum, TSX Atrium;

- Beckhoff

- Allen-Bradley: ControlLogix

 

Интерфейсы ПЛК

ПЛК в своём составе не имеют интерфейса для человека, типа клавиатуры и дисплея. Их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами – специальным устройством или устройствами на базе более современных технологий – персонального компьютера или ноутбука, со специальными интерфейсами и со специальным программным обеспечением (например, SIMATIC STEP 7 в случае ПЛК SIMATIC S7-300 или SIMATIC S7-400). В системах управления технологическими процессами ПЛК взаимодействуют с различными компонентами систем человеко-машинного интерфейса (например операторскими панелями) или рабочими местами операторов на базе ПК, часто промышленных, обычно через промышленную сеть

Датчики и исполнительные устройства подключаются к ПЛК:

- централизованно: в корзину ПЛК устанавливаются модули ввода-вывода. Датчики и исполнительные устройства подключаются отдельными проводами непосредственно, либо при помощи согласовательных модулей, к входам/выходам сигнальных модулей;

- или по методу распределённой периферии, когда удалённые от ПЛК датчики и исполнительные устройства связаны с ПЛК посредством каналов связи и, возможно, корзин-расширителей с использованием связей типа «ведущий-ведомый» (англ. Master-Slave)

Классификация ПЛК по конструктивному исполнению:

- Модульные;

- Моноблочные;

- РС-base совместимые.

 

2Описание датчиков 2.1Преобразователи измерительные разности давлений САПФИР-22ДД-(Вн,Ех) ТУ 25-02.720136-83 (ТУ 25-02.720441-85)   Прибор предназначен для работы в системах контроля, регулирования и управления технологическими процессами путем непрерывного преобразования разности давления среды в стандартный токовый выходной сигнал с передачей его на вторичную аппаратуру или исполнительные механизмы. Приборы используются для измерения расхода жидкостей, газа, пара, уровня жидкости. Преобразователи "Сапфир-22ДД-Ех" могут устанавливаться во взрывоопасных зонах установок и помещений, преобразователи "Сапфир-22ДД" - на объектах атомной энергетики.

Рисунок – 3 преобразователь "Сапфир-22ДД"   Прибор состоит из измерительного блока и электронного устройства, выполненных в виде единой конструкции.

 

 

Таблица 1 - Основные технические характеристики

Модель	Верхний предел измерений	Предельно допускаемое рабочее избыточное давление, МПа (кг/см2)	Предел допускаемой основной погрешности ± g, %
кПа (кгс/м2)	МПа (кгс/см2)
	0,25 (25)		4,0 (40)	0,5; 1.0
0,40 (40)	0,5
0,63 (63)	0,5
1,0 (100)	0,25; 0,5
1,6 (160)	0,25; 0,5
	2,5 (250)		4,0 (40)	0,25; 0,5
4,0 (400)	0,25; 0,5
6,3 (630)	0,25; 0,5
10 (1000)	0,5
	6,3 (630)х		16 (160)	0,25; 0,5
10 (1000)	0,5
16 (1600)	0,5
25 (2500)	0,25; 0,5
40 (4000)	0,25; 0,5
	6,3 (630)		40 (400)	0,25; 0,5
10 (1000)	0,5
16 (1600)	0,5
25 (2500)	0,25; 0,5
40 (4000)	0,25; 0,5
	40 х	(0,4) х	16 (160)	0,25; 0,5
	(0,63)	0,25; 0,5
	(1,0)	0,25; 0,5
	(1,6)	0,25; 0,5
	(2,5)	0,25; 0,5
	40 х	(0,4) х	40 (400)	0,25; 0,5
	(0,63)	0,25; 0,5
	(1,0)	0,25; 0,5
	(1,6)	0,25; 0,5

Преобразователи с верхними пределами измерений, отмеченные знаком "х", рекомендуется применять только при необходимости их перенастройки в период эксплуатации на другие пределы измерений, предусмотренные для данной модели.

Таблица 2 пределы измерений, предусмотренные для Сапфир-22ДД

Выходной сигнал (мА)	- 0-5 (код 05) или 0-20 (код 02) или 4-20 (код 42) - 5-0 (код 50) или 20-0 (код 20) или 20-4 (код 24)(для Сапфир-22ДД-Ех с блоком преобразования сигнала БПС-24 или БПС-90)
Климатическое исполнение (для температуры окружающего воздуха)	УХЛ* 3.1 (от 5 до 50 °С) У* 2 (от минус 30 до плюс 50 °С) Т3 (от минус 10 до плюс 55 °С)
Питание	(36± 0,72)В – для Сапфир-22ДД 24В – для Сапфир-22ДД-Ех от блоков БПС-24 или БПС-90
Потребляемая мощность	не более 1,2 В·А для Сапфир-22ДД
Масса (кг)	12,9 для модели 2410 6,3 для моделей 2420, 2430, 2434, 2440, 2444

 

Таблица 3 Обозначение исполнения датчиков по материалам, контактирующим с измеряемой средой

Обозначение исполнения	Материал мембран	Материал фланцев, пробок, ниппеля, монтажного фланца
	36НХТЮ	Углеродистая сталь
	36НХТЮ	12Х12Н10Т

Таблица 4 Варианты монтажных частей

Код	Монтажные части
К 1/2	Монтажный фланец с резьбовым отверстием К 1/2"
К 1/4	Монтажный фланец с резьбовым отверстием К 1/4"
М 20	Ниппель с накидной гайкой М20Х1,5

Взрывозащита - искробезопасная цепь, маркировка "0ExiaIICT6" - для исполнения "Сапфир-22ДД-Ех". Обычное (невзрывозащищённое) исполнение "Сапфир-22ДД" по ТУ 25-02.720136-83. Контролируемая среда агрессивная или нейтральная - жидкость, газ, пар.

Заключение

 

Высокая надежность управления, надежность обработки и передачи данных – вот задачи автоматизации.

Комплексная программа автоматизации различных производств за счет оперативного централизованного контроля и оптимизации режимов
функционирования технологических процессов будет обеспечить увеличение годового объема выпуска готовой продукции; снижение
себестоимости продукции в результате сокращения расхода сырья,
материалов, энергетических и трудовых затрат; условное высвобождение
численности персонала предприятия. Прямое (фактическое) высвобождение численности производственного персонала является незначительной составляющей экономического эффекта, достигаемого при автоматизации.

В качестве одного из вариантов решения проблемы сокращения численности производственных работников предлагается разработка автоматизированной системы поддержки принятия решений в задачах контроля и диагностики технологических процессов производства, внедрение
которой не требует существенной модернизации действующего технологического оборудования и значительных капитальных вложений.

Датчик разрежения Сапфир-22-ДВ и ультразвуковой уровнемер VEGASON 61 обладают широкими функциональными возможностями, обеспечивает интегрирование всех функций автоматизации. Отмечается высокая производительность данных аппаратов и привлекает низкая их стоимость.

 

 

Филиал ФГБОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского» в г. Мелеузе