Методические указания по выполнению лабораторных работ специальность: 150411 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)» (стр. 10 из 12)

В цифровых измерительных приборах измеряемая величина преобразуется в число в результате комбинированного квантования (по уровню и по времени) - цифрового кодирования (рис.2, в).

Рисунок 2 – Виды квантования сигнала

Для перехода от непрерывных значений измеряемого параметра в цифровой код автоматические измерительные приборы с цифровым выходом имеют аналого-цифровые преобразователи, осуществляющие преобразование непрерывных выходных сигналов первичных преобразователей в соответствующие им цифровые коды. Аналого-цифровой преобразователь является одним из основных узлов цифровой системы автоматического измерения.

Существующие аналого-цифровые преобразователи по конструктивному признаку делят на электромеханические и электронные, а по виду аналоговой величины — на преобразователи механических перемещений (линейных и угловых) и преобразователи электрических величин (токов, напряжений и т. д.).

Для воспроизведения показаний в цифровой форме применяют цифровые указатели (индикаторы) и регистраторы. Индикаторы выдают результаты измерений в цифровой форме для непосредственного восприятия оператором. Регистраторы воспроизводят результаты измерений также в цифровой форме и хранят их для дальнейшего непосредственного восприятия.

По принципу действия и конструктивному исполнению цифровые индикаторы выполняются в виде электромеханических устройств, цифровых ламп, электролюминесцентных знаковых элементов, устройств с подсветкой изображаемых цифр («световое табло»), электронно-лучевых трубок и др.

Цифровые индикаторы электромеханического типа представляют собой набор колес или непрерывных лент вращения, на которых нанесены изображения цифр. Эти индикаторы применяют главным образом в медленно действующих приборах, например в электрических счетчиках, массоизмерительных, приборах различного рода и др.

В индикаторах на цифровых лампах для изображения цифр применяют газоразрядные лампы. Такая лампа (рис.3) представляет собой стеклянную цилиндрическую колбу, заполненную неоном. Внутри колбы расположены десять катодов, которые выполнены из нихромовых проволочек, изогнутых в форме цифр от 0 до 9, и один сетчатый анод, охватывающий пакет катодов. При подаче напряжения на один из катодов между ним и анодом возникает тлеющий разряд, охватывающий всю поверхность катода, который начинает светиться, и очертания данной цифры становятся видимыми.

Рисунок 3 – Цифровая газоразрядная лампа

Системы централизованного контроля

Для уменьшения числа индивидуальных приборов применяют системы централизованного обегающего контроля. Основным техническим средством этих систем являются машины централизованного контроля, которые собирают, хранят и перерабатывают по определенному закону (алгоритму) информацию о ходе производственного процесса, поступающую от различных первичных преобразователей.

В этих системах показания всех приборов в форме электрических сигналов считываются в определенной последовательности обегающим устройством и перерабатываются в цифровую информацию, которая печатается в виде таблицы.

К машинам централизованного обегающего контроля можно присоединить первичные преобразователи, у которых выходной величиной является термоЭДС или изменение электрического сопротивления. Последовательное подключение к измерительному устройству машины централизованного обегающего контроля различных преобразователей требует от последних максимальной унификации выдаваемых сигналов по их виду и значению.

Рассмотрим принципы действия и типовую схему машины централизованного контроля (рис.4).

Рисунок 4 – Типовая схема устройства централизованного контроля

Основные функции, выполняемые машиной, следующие: опрос первичных преобразователей и сравнение полученных значений с заданной нормой; световая (звуковая) сигнализация и цифровая регистрация отклонений; измерение контролируемой величины и представление результатов измерения (в виде показания стрелочного прибора, цифрового указателя или записи) по запросу оператора; вычисление и анализ технико-экономических показателей, характеризующих объект контроля; цифровая регистрация измеренных и вычисленных значений параметров с заданной периодичностью, в том числе на перфокартах или магнитных лентах, для последующей обработки на вычислительной машине; цифровая регистрация значений параметров по запросу оператора.

Печатающее устройство регистрирует значения всех или определенным образом выбранных контролируемых параметров. При регистрации всех параметров машина как бы опрашивает все каналы контроля, поэтому такая печать называется опросной. Опросная печать может запускаться либо автоматически в заранее выбранные и введенные в блок управления 3 моменты времени (периодическая регистрация), либо по произвольному выбору оператора с помощью блока выбора 10. Кроме того, этот блок позволяет вызвать данный параметр на показывающий и записывающий приборы. Визуальное наблюдение за параметрами осуществляется также с помощью цифрового показывающего прибора 7, на который оператор может вызвать значение любого контролируемого параметра из аналого-цифрового преобразователя либо из вычислительного устройства.

Информация, подлежащая обработке, поступает в вычислительное устройство, которое хранит результаты обработки в своей оперативной памяти и может выдавать их по требованию на печатающее устройство или цифровой показывающий прибор.

Промышленность выпускает различные виды устройств централизованного автоматического контроля. К их числу относятся ЭЛРУ-2, МАР-1, ЗЕНИТ-1.

ЭЛРУ-2 (электронное логическое регистрирующее устройство) предназначено для автоматического централизованного измерения и цифровой регистрации на специальных бланках в виде таблиц параметров технологических процессов, а также для сигнализации при выходе этих параметров за пределы заданных значений. ЭЛРУ-2 может быть использовано для измерения и регистрации температуры, состава газовой фазы, давления, расхода и т. п. К устройству ЭЛРУ-2 может быть подключено 56 преобразователей.

МАР-1 служит для централизованного автоматического измерения и сигнализации 240 параметров и цифровой регистрации 200 параметров технологических процессов.

ЗЕНИТ-1 предназначен для измерения цифровой регистрации, сигнализации и позиционного регулирования 40 параметров технологических процессов.

МАРС-200-Р обеспечивает контроль по 200 параметрам технологических процессов и регулирование по 144 параметрам. Наиболее успешно машина работает при контроле температуры, реагируя на отклонение температуры до ±1 °С.

Дальнейшим развитием централизованного контроля являются машины, содержащие блоки математической обработки полученной информации и выдачи результатов в соответствии с законом управления. Такие машины называют управляющими вычислительными машинами (УВМ).

Системы автоматической сигнализации

Предупредительная сигнализация извещает обслуживающий персонал о различных режимах работы оборудования или о непредвиденном его выключении, вызванном неисправностью или внешними причинами. Получаемая обслуживающим персоналом информация может быть как звуковой, так и световой.

Для подачи звуковых сигналов используются сирены, звонки, гудки, зуммеры и магнитофоны с предварительно записанными сообщениями. Громкость и частота звукового сигнала должны обеспечивать его хорошую слышимость на фоне производственных шумов (уровень сигнала должен быть выше на 10 дБ общего шума). Повышенной надежностью обладают модулированные (по высоте) и прерывающиеся во времени звуки.

В качестве визуальных сигнализаторов используются световые приборы: фонари, прожекторы, табло, транспаранты с надписью, указывающие характер событий, электромеханические реле с сигнальными флажками.

Отдельные сигнализаторы могут объединяться в комплекс (на пультах управления), дающий изображение текущего состояния контролируемого объекта.

Конструкция и параметры светосигнальных устройств должны обеспечивать надежное фиксирование сигнала глазом человека. Для этого необходимо создавать такую освещенность, при которой начинает восприниматься цвет сигнала. Сигнальные цвета должны быть контрастными по отношению друг к другу и окружающему фону.

В аварийной световой сигнализации предпочтение отдается красному цвету, который лучше всего виден сквозь пыль и дым. Хорошо воспринимается мигающий свет с частотой мигания не более 10 Гц и продолжительностью не менее 0,05 с.

Для надежного обнаружения светового сигнала сигнализаторы должны располагаться в пределах 30° от нормальной оси зрения оператора.

В качестве источников света в сигнализаторах используют лампы накаливания, лампы тлеющего разряда и электролюминесцентные приборы.

Характерным примером предупредительной сигнализации в термических цехах является устройство, применяемое на селитровых ваннах. Перегрев селитры выше определенной температуры недопустим, так как может вызвать взрыв. Для предупреждения перегрева предусматривается световая и звуковая сигнализации. Сигнальная лампа и звуковой сигнал включаются по достижении максимально допустимой температуры. В литейных цехах при транспортировании и разливке жидкого металла обязательно предусматривается звуковая сигнализация. Упрощенная схема предупредительной сигнализации рольганговой печи с водоохлаждаемыми роликами показана на рис.2.