Использование многоканальной системы измерения температуры с помощью цифровых датчиков

КОНКУРСНАЯ  РАБОТА     Использование многоканальной системы измерения температуры с помощью цифровых датчиков             АВТОР:   Слесарь КИП и А УРТО СА БПО   Ситников Илья Владимирович   Халилуллов Наиль Рафаильевич   Руководитель:   Начальник отдела АСУ ТП Самарского РНУ   Исаев Александр Викторович Самара, 2011 г.

Содержание

 

 

Аннотация 3

Введение 4

Обоснование необходимости организации  многоканальной системы 5

Преимущества цифровой техники 6

Сравнительная таблица 7

Структура системы цифрового датчика температуры 8

Выбор компонентов  системы 9

Расчет экономической  эффективности 13

Охрана труда  и техника безопасности при проведении работ 14

Заключение 15

Список использованных источников 16 
Аннотация

 

В данной работе представляется системные датчики температуры с цифровым выходом.  Эти датчики самостоятельно оцифровывают измеряемый параметр, в данном случае – температуру, и передают информацию в цифровом коде. Организация цифровых датчиков обеспечит постоянный визуальный контроль над температурой нефти и насосными агрегатами, а так же сохраняет в памяти  все изменения температуры.

 

Введение

В автоматизированных системах управления технологическими процессами, которые разрабатывает  НИЛ АП, хорошо зарекомендовала себя многоканальная система измерения температуры с помощью цифровых датчиков компании Dallas.

Цифровые  полупроводниковые датчики температуры  и аналого-цифровой преобразователь позволяют избавиться от погрешности измерения, вызванной шумами в контактах, сопротивлением подводящих проводов и электромагнитными наводками, которые обычно возникают при измерении температуры с помощью аналоговых датчиков.

2. Обоснование необходимости организации  многоканальной системы.

Многоканальный измеритель температуры предназначен для измерения и контроля температуры с отображением на экране компьютера в цифровой и графической формах и предоставления возможности анализировать полученные данные с использованием разнообразных статистических программ.

В производственных процессах для слежения за физическими параметрами используют датчики. В качестве примера измеряемых параметров можно назвать температуру в печи, давление в камере, влажность, расход протекающих по трубопроводам жидкостей и газов, вес ингредиентов, токи в обмотках электродвигателя. Конструктивно законченный датчик состоит из первичнго преобразователя (который обычно также называют датчиком), схемы предварительной обработки синала и передачи данных, корпуса и разъёма. Первичный преобразователь конвертирует значения физических параметров, таких как вес, давление, температура, влажность или освещённость, в электричес-кий сигнал. Некоторым первичным преобразователям, представляющим собой резистивные элементы, для создания измеримого напряжения требуется внешнее возбуждение. Другие датчики сами генерирует ток или напряжение, величина которых зависит от значений измеряемых физических параметров, например, от степени освещённости, от температуры, от громкости звука.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Преимущества цифровой техники.

 

Все большее  число приложений в электронике, как, впрочем, и большинство других технологий используют цифровую технику, чтобы осуществлять операции, которые когда-то выполнялись при помощи аналоговой техники. Основные причины роста популярности цифровых технологий заключаются в следующем.

Легко осуществить хранение информации. Хранение осуществляется с помощью специальных устройств и схем, которые могут считывать цифровую информацию и сохранять ее сколь угодно долго. Запоминающие устройства сверхбольшой емкости могут хранить миллиарды бит информации на сравнительно малом физическом пространстве. Аналоговые устройства хранения информации, наоборот, имеют крайне ограниченные возможности.

Большая точность. Цифровые системы могут оперировать любым необходимым количеством десятичных знаков путем простого увеличения числа ключевых схем. В аналоговых системах точность обычно ограничена тремя или четырьмя знаками, по тому что значения тока или напряжения непосредственно зависят от номиналов компонент схемы и подвержены влиянию случайных флуктуаций напряжения (шумов).

Цифровые схемы менее подвержены шумам. Паразитные флуктуации напряжения (шумы) некритичны для цифровых систем, потому что точные значения напряжения для них не столь важны (шум не настолько большой, чтобы нельзя было отличить высокий уровень сигнала от низкого).

Большее количество схемотехнических решений может быть изготовлено на интегральных схемах (ИС). Конечно, и аналоговая схемотехника выиграла от бурного развития ИС-технологий, но ее относительная сложность, а также использование компонентов, которые не могут быть эффективно интегрированы (высокоемкие конденсаторы, прецизионные резисторы, катушки индуктивности, трансформаторы), помешали аналоговым системам добиться такой же высокой степени интеграции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнительная таблица.

 

Параметр	Аналоговый  датчик (АД)	Цифровой датчик (ЦД)
Цена	Ниже	Выше
Надежность	Как правило, выше, так  как АД проще и часто имеет  встроенную молниезащиту	Как правило, ниже, за счет более сложной структуры
Возможность диагностики в весовых устройствах	Зависит от весоизмерительного прибора, но даже с простыми приборами диагностика методом «отключения» не слишком сложна	Очень простая
Расстояние от весов до прибора	До 300 м без усилителя	До 1200 м
Взаимозаменяемость	Очень высокая, взаимозаменяемы даже датчики разных производителей	Невозможна, только датчик того-же производителя
Помехоустойчивость	При применении хороших экранированных кабелей - высокая	Достаточно высокая, но не такая как пишут производители
Возможность создания многодатчиковых  систем	При использовании высокоомных балансировочных коробок количество датчиков практически не ограничено	Ограничения определяются применяемым прибором
Точность	Определяется классом точности, а не типом датчика	Определяется классом точности, а не типом датчика
Удобство применения	АД могут применяться  с разными весоизмерительнами приборами, разных производителей	ЦД применяются только с приборами рекомендованными производителем ЦД, но с ЦД удобно конфигурировать весовые системы

 

4. Структура системы цифрового датчика температуры.

Рисунок 1. - Структурная схема цифрового датчика температуры

5. Выбор компонентов системы

 

Портативный контроллер цифровых датчиков ПКЦД-1/16.

 

                                              

Назначение:

ПКЦД-1/16 (далее контроллер) предназначен для считывания результатов  измерения с цифровых

датчиков температуры.

 

Краткое описание:

До 16 датчиков могут быть объединены в сеть посредством трехпрово-

дного кабеля. При подключении  к сети контроллер автоматически  произ-

водит поиск датчиков температуры, сортирует их по расстоянию, а также

считывает номер линии. Далее контроллер опрашивает датчики  с интер-

валом от 3 до 60 секунд и  выводит результаты измерения на дисплей. При

подключении к компьютеру результаты измерения всех датчиков ото-

бражаются на графике  и могут сохраняться на жесткий  диск. Пользователь

при необходимости также  может сохранить результаты во внутренней

энергонезависимой памяти контроллера. Контроллер может применяться

для проведения измерений  распределения температуры протяженных

объектов,трубопроводов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технические характеристики.

 

характеристики	ПКцд-1/16
Напряжение питания постоянного тока, В	9
Ток потребления при выключенной подсветке дисплея, мА, не более	10
Время считывания результатов
- первого измерения, с, не более	3
- последующих, с (настраивается пользователем)	от 3 до 60
Количество одновременно подключаемых датчиков	от 1 до 16
Длина линии связи, м, не более*	25
Электрическая емкость линии связи, пФ, не более	5000
Вид индикации	ЖКИ с подсветкой, 10 разрядов
Разрешающая способность индикации, °C	0,06
Связь с ПК	последовательный порт RS-232
Степень защиты от пыли и воды по ГОСТ 14254-96	IР52
Устойчивость к вибрации (группа исполнения) по ГОСТ Р52931-2008	L1
Габаритные размеры, мм, не более	131,5 х 73 х 27
Масса контроллера, кг, не более	0,5
* Примечание - возможно увеличение длины линии связи по индивидуальному заказу, после проведения соответствующих заводских испытаний.

 

 

 

 

 

МЦДТ 0922 - многозонный  цифровой датчик температуры.

 

 

 

 

МЦДТ 0922 преобразует измеренный сигнал в цифровой вид с последующей передачей его на устройство считывания, хранения и отображения данных – портативный контроллер цифровых датчиков ПКЦД-1/16.

 

МЦДТ 0922 соответствует  требованиям действующей конструкторской  документации МКСН.405226.001 и является многозонным (от 2 до 256 зон), восстанавливаемым, ремонтируемым в условиях предприятия изготовителя, однофункциональным изделием. Количество зон измерения соответствует количеству измерительных преобразователей МЦДТ 0922. Корпуса измерительных преобразователей электрически изолированы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технические характеристики.

 

Характеристики	Характеристики МЦДТ 0922
Рабочий диапазон измеряемых температур, °C,	-50…+85
Пределы допускаемой  абсолютной погрешности -50 …+100, °С, не более	0,5
Пределы допускаемой  абсолютной погрешности:   от -50...-25 включ., °С, не более   св. -25 …+25 включ., °С, не более   св. +25...+100 включ., °С, не более	± (0,2 + 0,011 (|t| - 25) )   ± 0,2   ± (0,2 + 0,011 (|t| - 25) )
Показатель тепловой инерции, с, не более	25
Материал защитной арматуры:	сталь 12Х18Н10Т
Вид климатического исполнения по ГОСТ 15150-69	У1, У3, Т1, Т3
Степень защиты от воздействия  пыли и воды по ГОСТ 14254-96	IP56
Средняя наработка до отказа, ч, не менее	36000
Устойчивость к вибрации по ГОСТ Р 52931-2008	N1
Количество зон	от 2-х до 256
Общая длина	до 100 м.
Длина зоны (нумерация  зон со стороны розетки ХS1), мм	Выбирается по таблице 1

 

 

 

 

6. Расчет экономической эффективности.

 

№	Прибор	Производитель	Цена за ед.	Ед.	Цена, руб.
1	Контроллер ПКЦД-1/16	ОАО НПП «ЭТАЛОН»	6.100	1шт	6.100
2	МЦДТ 0922 14 зон измерения	ООО "КИП-КОМПЛЕКТ-СЕРВИС"	13.200	14шт.	13.200
3	Компьютер		25.000	1шт.	25.000
Итого					44.300