VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA STROJNÍ Protředky automatického řízeí Měřící a řídící řetězec Vypracoval: Petr Oadík Akademický rok: 006/007 Semetr: letí
Zadáí Navrhěte měřicí a řídící řetězec pro měřeí teploty ímaé termočlákem pro laboratorí úlohu Zapojeí termitorového a diodového teploměru. Teoretický rozbor ímače Termoelektrický čláek tvoří dva vodiče z materiálů odlišých termoelektrických vlatotí, Tyto jou a jedom koci vařey (měrý koec). Volým kocům e říká rovávací koec termočláku. Mezi vodiči rovávacího koce vzike termoelektrické apětí, jetliže a měrý koec půobí teplota ϑ m odlišá od teploty ϑ S, půobící a rovávací koec. Termoelektrické apětí je fukcí rozdílu teplot obou mít, a platí vztah: () Prakticky e termočláky zapojují tak, že měrý poj e vloží do míta, jehož teplotu chceme měřit, druhé dva koce termočláku (rovávací poj) e vzájemě epojují a vloží e do míta tálé teploty, apř. do termotatu ebo kompezačí krabice. Na tyto dva koce e apojí běžé prodlužovaí vedeí z homogeího materiálu, které vziklé apětí přivádí k měřicímu přítroji. V základím zapojeí je měrý poj ve špičce termočláku a rovávací poj v jeho hlavici (obr.). Při měřeí teploty jou kladey ároky a zachováí předepaé teploty rovávacího poje (apř. 70 C ebo 50 C ± 0, C ). Protože v praxi bývá obtížé udržovat teplotu rovávacího koce a kotatí teplotě při proměých podmíkách měřeí, je uto automaticky vyrovávat vliv kolíáí teploty rovávacího koce. Teto poj termočláku e proto přemíťuje pomocí kompezačího vedeí do termotatu, kde e udržuje tálá teplota obvykle vytápěím a 50 C ebo e termočláek pomocí kompezačího vedeí připojí a kompezačí krabici, ve které e podle rozdílu teploty okolí od 0 C přičítá ebo odečítá přílušé apětí rovávacího koce tak, aby celkové apětí odpovídalo tabulkovému apětí při měřeé teplotě. Kompezačí vedeí tedy muí mít tejé vlatoti jako používaý termočláek a vyrábí e ze tejých ebo podobých materiálů z hledika termoelektrických vlatotí jako termočláek. Termoelektrické čláky e většiou ozačují zkratkami, odvozeými od jejich ložeí ebo ázvu a podle ČSN 35670 je a prvím mítě jmeovaá kladá větev, a druhém mítě záporá větev, obě začky jou odděley pomlčkou.
Zjišťujeme-li termoelektrické apětí výchylkovým přítrojem (obvykle milivoltmetr cejchovaý ve C ) má teto určitou proudovou potřebu. Proto u každého takového měřicího přítroje je předepá odpor vedeí a teto je uvede a číelíku ebo zadí těě přítroje. Při motáži je uto změřit odpor pojovacího vedeí od kompezačí krabice (obr.) až do vlatího měřidla a doplit a předepaý odpor pomocí přiložeé odporové jutovací cívky (R j ). Přeot termočláku e podle typu pohybuje kolem 7% z měřicího rozahu. Schéma zapojeí měřícího řetězce 0,8% 0,4 7% 0,5% 0,5%,5% Výpočet celkové chyby Aalogový výtup optimiticka i 0,4 +,5,64% peimiticka i 7 +,5 7,8% Digitálí výtup optimiticka i 0,4 + 0,8,03% peimiticka i 7 + 0,8 7,06%
Schéma zapojeí měřícího a řídícího řetězce Teplovzdušý vetilátor Zeilovač Tyritorový regulátor D/A CPU PLC A/D Termočláek U/I I/U Použité přítroje a jejich parametry Dvouvodičový převodík termoapětí Rawet PQ00: - rozah pracovích teplot: -5...+80 C - apájecí apětí:...34v DC - zvlěí apájecího apětí: max. 0,5V - polarita připoj. vodičů: libovolá - vtupí igál: termočláek E, J, K, T, R, S, B, T... bez liearizace lib. rozah (T MAX -T MIN ) cca 50...600 C - připojeí vtupu: vodičové - liearizace: parabolickou křivkou pro Pt a Ni, jiak bez liearizace - výtupí igál: 4-0mA - přeot: chyba měřeí: < 0,5% - tupeň krytí: pouzdro / vorkovice: IP68 / IP0 Převodík GA-4/0-0/0: - rozah pracovích teplot: -0...+50 C - apájecí apětí: 30V AC
- zvlěí apájecího apětí: 0% - vtupí igál: 4-0mA - výtupí igál: 0-0V - přeot: ±0,55 Aalogový multimetr TR Itrumet C.A 500: -DC apětí00mv - 000V, přeot,5% -AC apětí 0V - 000V, přeot,5% -DC proud 50uA - 5A, přeot,5% -AC proud 50mA - 5A, přeot,5% -Šířka páma až 00kHz -Odpor do MΩ -Napájeí,5V -Rozměry(mm)60 x 05 x 56 Digitálí multimetr DM503: -DC apětí 0-000V, přeot 0,8% -AC apětí 0-000V, přeot,% -DC proud 0-0A, přeot,% -Odpor do MΩ -Napájeí 9V -Rozměry(mm)48 x 70 x 3 PLC MOELLER PS4-0: Vtupy/výtupy: Programová paměť Možot rozšířeí: 8 digitálích vtupů 6 digitálích výtupů aalogové vtupy aalogový výtup 4 kbyte (+ 3 kbyte volitelě) paměť receptur (volitelě): 3 kbyte lokálě o moduly LE4 decetralizovaě o moduly EM4 možot zapojeí do ítí: Sucoet K PROFIBUS-DP Etheret Obr. Obrázek avržeého PLC Zeilovač: - Vhodý zeilovač apětí pro řídící větev tyritorového regulátoru
Návrh regulace Vzhledem k tomu, že jako akčí čle je použit tyritorový regulátor, který je říze délkou pulzů a řídící větev má myl pouze regulace dvoupolohová. Teto typ regulace zároveň zajišťuje vyokou robutot ytému vůči poruchám. Obr. Příklad průběhu dvoupolohové regulace (převzato z protokolu Dvoupolohová regulace) Závěr Cílem této práce bylo avrhout měřící a řídící řetězec pro měřeí teploty termočlákem v úloze Zapojeí termitorového a diodového teploměru v laboratoři H306. Samotá realizace řídící myčky vychází z původího ávrhu měřícího řetězce. Navržeý řetězec e kládá ze amotého ímače (termočláku), peciálího převodíku termoapětí a ormovaý proudový igál 4-0mA, převodíku proudu a ormovaé apětí 0-0 V, aalogového a digitálího multimetru. Za převodíkem je zapojeo PLC, které obahuje A/D a D/A převodík. PLC poté pře D/A převodík poílá řídící igál do zeilovače, který jej upraví a vhodou velikot pro tyritorový regulátor. Délkou pulzů a řídící větvi je potom řízea doba žhaveí drátu v trubici.
Zdroje iformací http://www.greiiger.cz/(x()s(lufuct555dqq45ibtmhveh))/default.apx?id97&uc36343 &lgc http://www.rawet.cz/cz/prev_dc/pp_pq00.php?odkazprev_dc3 http://www.ewte.cz/katalog/ga-40-00.pdf http://www.tritrumet.cz/produkty/provozi/multimetry/aalogove/ca-500.html http://www.merici-pritroje.ifo/digitali_multimetry.html http://www.moeller.cz/produkty-prumylove_italace-rizei_proceu-kompakti_plc#plc