Регулирующие блоки на основе аналоговой элементной базы
11. Виды промышленной сигнализации: технологическая, состояния оборудования (в т.Ч. Положений), охранная и др.
Технологическая сигнализация - вид автоматизации, при котором автоматические устройства сигнализируют состояние процесса или агрегата. Применяются три вида сигнализации: контрольная, предупредительная и аварийная. Предупредительная сигнализация свидетельствует о приближении параметра к опасному значению. Аварийная сигнализация предупреждает об аварийном состоянии агрегата. Применяется световая и звуковая сигнализация.
Сигнализация состояния оборудования осуществляется лампами, расположенными у индивидуальных переключателей или встроенными в мнемоническое изображение механизма. Этими же лампами, но при помощи прерывистого свечения ( мигание) сигнализируется выбор механизма, подлежащего дистанционному пуску или остановке при наборе схемы, либо аварийная остановка работавшего механизма.
14. Барьеры искрозащиты. Назначение, виды, принцип действия.
Барьеры искрозащиты обеспечивают взрывозащищенность входных и выходных электрических цепей датчиков и исполнительных механизмов, установленных во взрывоопасных зонах. Они применяются в системах измерения, контроля, регулирования, сигнализации, аварийной защиты и управления технологическими процессами. Необходимость использования барьеров искрозащиты обуславливается наличием в месте установки датчиков взрывоопасных смесей газов, паров нефтепродуктов, а также соединений и композиций веществ, относящихся, согласно ПУЭ, к категориям ИС, ИВ, ИА.
Существуют активные и пассивные барьеры искробезопасности. Активные барьеры предназначены для обеспечения искробезопасности и организации питания датчиков с унифицированными выходными сигналами, а также электропневмопреобразователей и позиционеров. Пассивные барьеры искробезопасности применяются для работы с датчиками и другими техническими средствами, не содержащими собственных источников питания, сосредоточенных индуктивностей и емкостей, формирующими естественный выходной сигнал, например с датчиками температуры (термопреобразователями сопротивления и термопарами).
Принцип работы пассивного барьера искробезопасности состоит в обеспечении гальванической изоляции и снижении электрической мощности сигналов до уровня, при котором неисправность цепи не вызывает искру, достаточную для воспламенения и взрыва взрывоопасной среды.
Схема устройств для пассивного БИЗ:
(датчик –пассивный барьер искрозащиты –блок питания датчика – преобразователь сигнала - модуль ввода контроллера.)
Активный барьер помимо свойств пассивного барьера имеет функции питания датчиков, измерения, нормирования и преобразования входного сигнала в выходные сигналы унифицированного вида. Помимо этого обеспечивается гальваническая развязка всех цепей (входных цепей от выходных и цепей питания), что повышает помехоустойчивость сигнала.
Схема устройств для активного БИЗ:
(датчик – активный барьер искрозащиты – модуль ввода контроллера)
Барьер пассивный искрозащиты аналогового сигнала: ток ограничивается постоянными активными сопротивлениями, их номиналы не превышают
100-300 Ом. Если ток превышает 100-300, для защиты перегорает плавкая вставка. Превышение напряжения выше номиналов ограничивают стабилитроны.
15. Гальваноразвязка.
Это способ передавать энергию от одного участка схемы-другому. Назначение-защита или сопряжение цепей. Может быть выполнено в виде отдельных модулей или входить в состав входных, выходных устройств. Примеры реализации гальванической развязки
Аналоговый-импульсные трансформаторы, оптопар, магниторезистивные развязки
Дискретный-разделительное поле, геркон, оптопара.
Исполнительные устройства
Исполнительные устройства-элемент системы управления, который предназначен для командного, информационного воздействия сигнала (в аналоговый, дискретный, или цифровой) в физическое воздействие на объект управления
Исполнительный механизм (ИМ) – это техническое уст- ройство (техническое средство автоматизации), предназначен- ное для преобразования входного сигнала – команды системы управления в изменение положения регулирующего или запор- ного органа, т.е. ИМ служит приводом запорного или регули- рующего органа.
Регулирующий орган (РО) – это устройство, предназна- ченное для изменения (регулирования) расхода среды, энергии или какой-либо другой величины на объекте управления с целью обеспечения заданного режима его работы пропорциональ- но изменению входного управляющего сигнала на ИУ.
Запорный орган (ЗО) – это устройство, предназначенное для открытия или закрытия притока или стока рабочей среды в зависимости от дискретного значения входного управляющего сигнала на ИУ. ИУ систем автоматизации технологических процессов и технических устройств, предназначенные для установки на турбопроводах и оборудовании, носят в зависимости от формы входящего управляющего сигнала и конструкции рабочего ор- гана название автоматической регулирующей и запорной арма- туры, т.е. арматуры с автоматическим управлением. ИМ явля- ются приводами в автоматической регулирующей и запорной арматуре. В зависимости от конструктивного исполнения регу- лирующего органа некоторые типы автоматической регули- рующей арматуры могут использоваться в качестве запорной. Управляемая запорная арматура – техническое средство автоматизации, предназначенное для открытия или закрытия при- тока или стока вещества. Автоматическая запорная арматура ис- пользуется для реализации дискретных управляющих воздействий
Исполнительные механизмы являются приводами регули- рующих органов. В химической, теплоэнергетической и других смежных от- раслях промышленности применяется большое количество ис- полнительных механизмов, отличающихся принципом действия, исполнением, используемой для перемещения энергией и т.д., различной по назначению и принципу действия регулирующей и запорной арматуры. Для конкретных целей конструируется соот- ветствующая пара «исполнительный механизм – регулирующий орган». Заводы-изготовители для удобства проектных, пуско- наладочных и монтажных работ обычно конструктивно объеди- няют эти два устройства в одно (рис. 2). В конструкцию могут быть добавлены дополнительные устройства (преобразователи, позиционеры, указатели положения и др.).
2.1.2. Требования к исполнительным механизмам Исполнительный механизм САР должен отвечать ряду требований. 1. Механизм должен развивать перестановочное усилие, достаточное для преодоления реакции (сопротивления) рабочих частей регулирующего органа на всем диапазоне перемещения при наихудших допустимых условиях эксплуатации.
2. Механизм должен обладать детектирующим действием, т.е. должен передавать воздействия только в одном направле- нии: от регулирующего устройства к регулирующему органу и регулируемому объекту.
3. Чувствительность, гистерезис и люфт исполнительного механизма должны быть соизмеримы со значениями аналогич- ных показателей других звеньев регулятора (датчика, регули- рующего устройства и др.).
4. Скорость перемещения выходного звена исполнитель- ного механизма при номинальной нагрузке должна быть равна или больше скорости разгона регулируемого объекта.
2.1.3. Основные характеристики исполнительных механизмов Одной из основных характеристик, которую необходимо учесть при выборе ИМ, будет характеристика, отражающая спо- собность ИМ выполнить перемещение регулирующего органа. К таким относятся перестановочное усилие и крутящий момент. Перестановочное усилие – усилие, развиваемое рабочим органом исполнительного механизма, Н. Для ИМ с поворотным рабочим органом имеет смысл го- ворить о крутящем моменте, который измеряется в Н·м. Для некоторых ИМ указывается номинальный и пусковой момент (усилие). Номинальный момент (усилие) – величина момента (уси- лия) сопротивления усилия, которое исполнительный механизм12 может преодолевать при номинальном значении управляющего (входного) сигнала. Развивая номинальный момент или усилие, исполнитель- ный механизм работает в наиболее оптимальном режиме с отда- чей максимальной полезной мощности. Пусковой момент (усилие) – максимальное значение кру- тящего момента (усилия), развиваемого исполнительным меха- низмом в момент включения под действием номинальной вели- чины управляющего сигнала. Обычно при оценке исполнитель- ного механизма указывается минимально возможная величина пускового момента (усилия). Величина, определяемая отношением пускового момента к приведенному моменту инерции исполнительного механизма, характеризует его инерционность, т.е. время от начала движения до установления номинальной скорости перемещения выходного органа. Для уменьшения времени разгона пусковой момент ис- полнительных механизмов обычно в 2–2,5 раза превышает номи- нальный момент. В исполнительных механизмах, допускающих работу на упор, иногда целесообразно рассматривать и наибольший момент (усилие), с которым механизм может воздействовать на регули- рующий орган. Величина хода – величина в мм, определяющая, на какое расстояние ИМ будет перемещать затвор регулирующего органа. Ходовая характеристика S (xвх) – зависимость переме- щения рабочего органа S ИМ в зависимости от входного ко- мандного сигнала xвх. Перемещение может измеряться в процен- тах, миллиметрах, долях оборота и др. Динамические характеристики. Динамические характе- ристики рассматриваются так же, как и у остальных элементов системы автоматизированного управления. Так, например, ис- полнительные механизмы постоянной скорости рассматривают- ся как интегрирующее звено, мембранные с позиционером – как усилительное.
3. Электрические исполительные механизмы-стр.84
4. Схемы управления однооборотными исполнительными механизмами-стр. 91
5. Пусковые устройства
Пусковая аппаратура Для управления реверсивными двигателями электрических исполнительных механизмов используется различная пусковая аппаратура (пусковые устройства). В некоторой литературе пус- катели могут называться усилителями управляющих сигналов. Пусковые устройства обеспечивают необходимое усиле- ние мощности управляющих сигналов, поступающих от регули- рующего блока при автоматическом регулировании или при ручном управлении от оператора. При использовании исполнительных электрических ме- ханизмов постоянной скорости управляющие сигналы носят характер импульсов с одинаковой амплитудой. Это позволяет использовать для их усиления простые пусковые устройства, рассчитанные на дискретный сигнал управления. 115 Кроме того, в пускатели может быть интегрирована свето- сигнальная арматура и элементы ручного управления По способу управления пускатели можно разделить на ре- версивные (обеспечивают вращение двигателя в обе стороны) и нереверсивные (обеспечивают вращение двигателя в одну сто- рону). Для управления ИМ применяют реверсивные пускатели. По элементной базе коммутирующих устройств различают: контактные пускатели; бесконтактные пускатели. Контактные пускатели обычно выполнены по принципу электромагнитных устройств и могут называться электромаг- нитными пускателями. Бесконтактные пускатели коммутируют цепи управления электродвигателем с помощью силовых полупроводниковых элементов (тиристоров, симисторов и др.). Контактные пускатели по конструкции просты. Они более дешевые, чем бесконтактные пускатели. К недостаткам кон- тактных пускателей можно отнести: – большее время срабатывания (инерционность); – наличие физического износа вследствие механического перемещения подвижных частей; – наличие залипания или обгорания электроконтактов при большом количестве переключений. Бесконтактные пускатели лишены этих недостатков. Входные цепи пусковых устройств позволяют использо- вать обычно два вида управляющих сигналов: – активный сигнал управления, например, в виде посто- янного или пульсирующего тока напряжением 24 В; – пассивный сигнал управления в виде замыкания соот- ветствующих входных зажимов с помощью бесконтактных или контактных ключей. Активный сигнал используется обычно при управлении пусковым устройством (ПУ) от релейно-импульсных регули- рующих блоков. Пассивный сигнал применяется в основном при ручном дистанционном управлении с помощью соответствую-116 щих кнопок или ключей. Энергия, необходимая для срабатыва- ния пускового устройства, в этом случае поступает от источни- ка, содержащегося в самом пусковом устройстве.