Лабораторный стенд ЭМ103 «Промышленные датчики температуры»
Комплект учебного оборудования Лабораторный стенд ЭМ103 «Промышленные датчики температуры» + ноутбук, исполнение стендовое компьютерное. Назначение: Лабораторный стенд предназначен для обучения студентов электротехнических и технологических специальностей по курсам автоматизации технологических процессов: «Автоматизация типовых технологических процессов», «Автоматизация технологических процессов и комплексов», «Системы программного управления», «Датчики технологической информации», «Элементы систем автоматизации». Стенд обеспечивает изучение: - исследование статических и динамических характеристик датчиков температуры различного типа; - промышленных контроллеров; - замкнутых систем автоматического регулирования температуры. Общие требования: 1. Стенд имеет технологическую емкость, в которой установлен нагреватель и все исследуемые датчики температуры с возможностью их быстрого введения и выведения из рабочей области емкости. 2. Кабели электропитания располагаются с тыльной стороны стенда 3. Лицевые панели всех модулей изготовлены из металла и окрашены белой порошковой полимерной краской. 4. На лицевых панелях всех модулей методом шелкографии нанесены мнемосхемы основных функциональных элементов, установлены гнезда для подключения соединительных проводников и измерительных приборов, а также необходимые коммутационные элементы. 5. Конструкция оборудования исключает непосредственный доступ к электрическим цепям высокого напряжения, другим опасным для человека воздействиям, исключает возможность попадания теплового, ультрафиолетового и лазерного излучения на кожу и в глаза человека. 6. Исследуемые устройства и приборы установлены на стенде таким образом, чтобы существовала возможность сравнения между собой показаний измерительных приборов различного типа при измерении одного и того же параметра. 7. В лабораторном стенде использовано только промышленное оборудование и лицензионное ПО программируемого контроллера, SCADA-системы и операционной системы персонального компьютера. 8. Для всех используемых элементов, устройств и приборов указаны конкретные марки, типы и характеристики. 9. В состав лабораторного стенда входят подробные методические указания по проведению лабораторных работ с указанием: - кратких теоретических сведений; - функциональными схемами выполняемых экспериментов; - описанием последовательности выполнения работ;- требований к отчету по выполненной работе; - перечня контрольных вопросов по изучаемому разделу.
Технические характеристики:
Электропитание от сети |
220 В |
Частота питающего напряжения |
50 Гц |
Потребляемая мощность |
500 ВА |
Габаритные размеры |
1200x1550x650 мм |
Масса |
90 кг |
Диапазон рабочих температур |
+10...35°C |
Максимальная влажность |
80% |
Состав:
1. Емкость лабораторная воздушная.
2. Контактный датчик температуры.
3. Термопары.
4. Термометры сопротивления.
5. Биметаллический стрелочный термометр.
6. Нормирующий преобразователь.
7. Измеритель-регулятор.
8. Программируемый логический контроллер.
9. Преобразователь интерфейса RS485/USB.
10. Персональный компьютер.
11. Программное обеспечение.
12. Лабораторный стол.
13. Комплект силовых кабелей и соединительных проводов.
14. Техническое описание.
15. Методические указания к выполнению лабораторных работ.
Основные технические характеристики элементов стенда:
1. Емкость лабораторная воздушная Емкость лабораторная воздушная выполнена из органического стекла, объемом 10 л. В емкости установлен нагреватель, крышка емкости выполнена из металла и иметь посадочные места для одновременной установки всех изучаемых датчиков.
2. Контактный датчик температуры Представляет из себя биметаллический термостат с техническими характеристиками, приведенными в таблице:
Характеристика Значение
Напряжение коммутируемой цепи |
250 В |
Максимальный ток |
10 А |
Температура срабатывания |
50±3°C |
Температура возврата ниже точки настройки |
37 ± 8°C |
Переходное сопротивление |
0,05 Ом |
Электрическая прочность |
1500 В |
Сопротивление изоляции |
50 Мом |
Степень защиты термоограничителя |
1Р4х 1 |
Термопары (2 шт.) В стенде применены 2 разных термопары: первая с номинальной статической характеристикой ХК, вторая - ХА. Технические характеристики:
Параметр Значение |
Значение |
Номинальная статическая характеристика |
ХК/ХА |
Рабочий диапазон измеряемых температур |
-40...+600 °C |
Класс допуска |
2 |
Исполнение рабочего спая Изолированное |
неизолированное |
Показатель тепловой инерции с изолированным рабочим спаем |
60 с |
Показатель тепловой инерции с неизолированным рабочим спаем |
10 с |
Сопротивление изоляции |
100 МОм |
Степень защиты |
IP54 2 |
Термометры сопротивления (2 шт) В стенде применены 2 термометра сопротивления: первый с номинальной статической характеристикой М50, второй - РТ100. Технические характеристики представлены в таблице.
Параметр Значение |
|
Номинальная статическая характеристика |
М50/РП00 |
Рабочий диапазон измеряемых температур |
-50...+180 °C |
Класс допуска |
В |
Величина рабочего тока |
1 мА |
Показатель тепловой инерции |
30 с |
Минимальная глубина погружения |
80 мм |
Количество чувствительных элементов |
1 |
Сопротивление изоляции |
100 Мом |
Степень защиты |
IP54 3 |
Биметаллический стрелочный термометр Для визуального контроля температуры в технологической емкости должен использоваться стрелочный биметаллической термометр со следующими техническими характеристиками:
Параметр Значение |
Значение |
Рабочий диапазон измеряемых температур |
0...+120 °C |
Класс точности |
2.5 |
Измерительная система биметаллическая пружина |
- |
Постоянная времени |
30 с |
Степень защиты |
IP43 4. |
Нормирующий преобразователь Предназначен для преобразования значения температуры в унифицированный сигнал постоянного тока 4...20 мА. Технические характеристики представлены в таблице
Параметр Значение |
Значение |
Номинальное значение напряжения питания (постоянного тока) |
В 24 |
Диапазон допустимых напряжений питания (постоянного тока) |
В 12-36 |
Диапазон выходного тока преобразователя, |
mA 4...20 |
Функция преобразования входных сигналов |
Линейная |
Время непрерывной работы |
Круглосуточно |
Диапазон преобразования и тип номинальной статической характеристики |
0...100 °C РПОО |
5. Измерительрегулятор В лабораторном стенде для проведения экспериментальных исследований использоваться промышленный измерительрегулятор температуры, который удовлетворяет техническим характеристикам, представленным в табл. Измерительные универсальные входы
Общие характеристики
Количество |
4 |
Полный диапазон измерения |
От - 270 до 2500°С (зависит от типа подключаемого датчика) |
Класс точности |
0,25 |
Разрешение ГС или 0,ГС (выбирается пользователем)
Подключение термопар Типы термопар ТХА (К),ТХК (L), ТЖК р),ТМКн (Т),ТНН (N), ТП П (S), ТПП (R), ТПР (В),ТВР (А-1, А-2, А-3)
Подключение термометров сопротивления Типы термометров сопротивления |
Значение |
Pt |
(а=0,00385°С-1 ) |
М |
(а=0,00428°С-1 ) |
Ni |
(а=0,00617оС-1 ) |
Си |
(W100=1,4260) |
П |
(а=0,00391°С-1 ) |
Сопротивление при 0°С 100 Ом или любое в диапазоне 10..150 Ом (выбирается пользователем)
Компенсация сопротивления подводящих проводов Автоматическая компенсация по трёхпроводной схеме (сопротивление каждого провода - 20 Ом)
Измерительный ток |
0,25 мА |
Подключение других датчиков |
- |
Измерение напряжения |
От 10 до 80 мВ |
Измерение тока |
От 0 до 40 мА (с внешним шунтом 2 Ом) |
Измерение сопротивления |
От 10 до 300 Ом |
Пирометры РК15, РС20 Выходы Количество 5 Тип выходов Реле Регулирование температуры Законы регулирования - ПИД закон - Двухпозиционный закон (вкл./выкл., on/off)
Особенности
- Регулирование по заданной программе
- Функция автонастройки ПИД коэффициентов
- Возможность ограничения максимальной и минимальной мощности
- Режим управления мощностью вручную
Интерфейс |
Тип интерфейса RS485 |
Скорость обмена |
9600..115200 бит/сек |
Протокол |
Modbus ASCII, Modbus RTU |
Питание и общая информация
Номинальное напряжение питания |
230B 50 Гц (опционально -24В) |
Потребляемая мощность |
10 Вт |
Индикаторы Графический жидкокристаллический экран с разрешением;
Разрешение |
128x64 |
Масса |
1,2 кг |
6.Программируемый логический контроллер В лабораторном стенде установлен программируемый логический контроллер со следующими техническими характеристиками:
Параметр Значение |
Значение |
Часы реального времени |
Наличие |
Количество дискретных входов |
16 |
Количество дискретных выходов |
12 |
Количество аналоговых входов |
6 |
Тип поддерживаемых унифицироваиных сигналов |
от 4 до 20 мА, от 0 до 10 В |
Количество аналоговых выходов |
2 |
Тип выходных сигналов от 0 до 10 В |
от 0 до 10 В |
Интерфейсы связи |
RS-485 USB-Device |
Протоколы связи ModBus |
RTU |
7. Преобразователь интерфейса RS485/USB Преобразователь интерфейсов позволяет передавать данные от измерителя-регулятора в персональный компьютер по интерфейсу USB для дальнейшей обработки. Преобразователь должен соответствовать техническим характеристикам, приведенным в таблице:
Параметр Значение |
Значение |
Преобразуемые интерфейсы Modbus |
USB |
Напряжение питания |
5 В |
Количество подключаемых устройств/модулей до |
255 |
Скорость передачи данных, кбод до |
115200 |
8. Персональный компьютер
Обеспечивает сохранение и буферизацию вводимых данных, их обработку и преобразование, вывод на экран дисплея статических характеристик и переходных процессов, а также выдачу управляющих сигналов на элементы и устройства лабораторного стенда.
Количество ядер процессора, |
2 |
Частота процессора, ГГц |
4 |
Оперативная память, ГГб |
8 |
Жесткий диск, Гб |
256 |
Диагональ монитора, дюймов |
21,5 |
Мышь оптическая, |
USB |
Клавиатура, |
USB |
9. Программное обеспечение на русском и казахском языке. Состав:
9.1. предустановленное программное обеспечение программируемого логического контроллера;
9.2. . предустановленное программное обеспечение SCADA-системы. Предустановленное программное обеспечение по SCADA-системе должно:
содержать сервер реального времени и графический клиент;
содержать примеры готовых проектов проведения лабораторных работ;
обеспечивать возможность применения в АСУТП и в системах телемеханики.
Основные функции SCADA-системы: сбор данных в компьютер через встроенные и пользовательские драйверы DDE и ОРС; первичная обработка информации - масштабирование,
контроль границ;
управление технологическим процессом и регулирование по программам,
составленным на языках стандарта МЭК 6-1131/3;
визуализация информации на мнемосхемах и трендах (HMI);
предоставление HMI-информации клиентам и другим серверам;
9.3. демонстрационные программы для реализации проекта.
9.4. Лабораторный стол предназначен для крепежа в нем модулей в произвольном порядке по верхнему и нижнему рядам.
Основание и каркас лабораторного стола изготовлены из квадратного металлического профиля сечением 25x25 мм и окрашенного белой порошковой краской.
Каркас имеет крепления для фиксации модулей в стенде и болт заземления. Столешница изготовлена из ламинированного ДСП, толщиной 16 мм, имеет кромку из ПВХ. Характеристики лабораторного стола: - габаритные размеры 1200x1550x650мм; - масса 30,0 кг.
9.5. Комплект силовых кабелей и соединительных проводов
Обеспечивает подачу всех необходимых напряжений питания на стенд в целом и к отдельным элементам, а также передачу информационных и управляющих сигналов в системе автоматизации.
9.6 Техническое описание
Техническое описание выполнено в виде брошюры формата А5 на русском и казахском языках и содержит:
- состав стенда;
- основные технические характеристики стенда в целом;
- схему подключения питания стенда, модулей и элементов стенда;
- основные технические характеристики элементов стенда.
10. Методические указания к выполнению лабораторных работ Методические указания выполнены в виде брошюры формата А5 на русском и казахском языках и содержат следующий перечень лабораторных работ и экспериментов:
1. Исследование датчиков температуры:
- изучение характеристик термопар;
- изучение характеристик термометров сопротивления.
2. Исследование систем регулирования температуры:
- на основе измерителя-регулятора;
- двухпозиционное регулирование;
- изучение ПИД-регулирования.
3. Изучение программируемого логического контроллера:
- создание простейших программ на языке лестничных диаграмм;
- применение таймеров; - применение счетчиков.
4. Основы работы со SCADA-системой:
- изучение графических средств управления и индикации среды разработки;
- изучение принципов связи с устройствами сопряжения с объектом.
Поскольку данное лабораторное оборудование может использоваться в группах как с русским, так и с государственным языком обучения, все надписи на стенде фабрично изготовлены на двух языках: казахском и русском. Программное обеспечение, необходимое для управления стендом и выполнения лабораторных работ также изготовлено на 2 языках: казахском и русском.