Készítette: Dr. Füvesi Viktor

Átírás

1 Készítette: Dr. Füvesi Viktor

2 1. Előadás DCS, FCS Ajtonyi I.: Automatizálási és kommunikációs rendszerek, egyetemi tankönyv. Miskolci Egyetemi Kiadó 2003., ISBN PLC Hodossy László: Programozott vezérlések I., 2006

3 o Hálózati eszközök (kis magyarázat az első óra végéhez) o Jel típusok o Távadók o Hőmérséklet mérés o Nyomás mérés

4

5 o Repeater o Hub o Switch o Bridge o Router o Gateway

6 Kliens Kliens Nyomtató Vékony ethernet Jelismétlő Vékony ethernet Kliens Kliens o Jellemzők: Jelerősítő funkciót lát el Nem végez hálózati menedzselést Nincs protokoll átalakítási funkció Nincs útvonalválasztás

7 A szervertől küldött adatcsomag eljut az összes klienshez a hub-on keresztül. o Jellemzők: Jelismétlő csillag topológiában Broadcast-ot támogató eszköz, ahol egyik ad többi vesz Nincs protokoll átalakítási funkció Nincs útvonalválasztás

8 A szervertől küldött adatcsomag csak a megcélzott eszközhöz jut el. o Jellemzők: Elektromos kapcsolóelem Ugyanabban a csillag vagy busz topológiában több switch is helyet kaphat Menedzselhető Leváltották a hubokat Címek alapján hozza meg a döntést

9 Különböző csillag topológiájú szegmensek intelligens, programozható hálózati eszköze. o Feladatai: Tanulás Adatáramlás biztosítása Konfigurációs lehetőség biztosítása Szűrés külső betörések elleni védelem Más protokollt használó rendszerekkel is képes kommunikálni

10 A szegmens C D E F G H I J o Feladatai: Redundancia biztosítása A Szegm. C F G H I B Szegm. Valós utak: CD; CF; CJ Hibás út pl.:cl útvonalválasztás Előre programozott útvonalak kiválasztása Bizonyos mennyiségű információ tárolására képes Programozható Különböző OS-ek kezelése Menedzsment K L B szegmens

11 Ethernet o Feladatai és tulajdonságai: Programozható Különböző OS-ek futtathat Különböző protokollok kezelése Nagyobb számítógépes hálózatok összekapcsolása HART

12

13 Jel: valamely fizikai mennyiség (jelhordozó) egy jellemző értékének alakulása (többnyire időbeli változása). A jelhordozó típusa lehet: elektromos, pneumatikus, fény, stb. A jelhordozó lehet a jel nagysága, frekvenciája, fázisa, stb. A jel által átvitt információ és a jellemző érték kapcsolatát a kódolás szabja meg. kódolás dekódolás jel kód jel (vagy információ) A jelek csoportosítása: analóg digitális

14 AMPL. \ IDŐ FOLYTONOS DISZKRÉT FOLYTONOS T0 DISZKRÉT T0 BINÁRIS T0

15 Mérő-átalakító (érzékelő, szenzor): A nem villamos mennyiséget érzékelve azzal arányos jelet állít elő. mérendő jel Pl.: p - I fizikai mennyiség Jelváltó: Egy fizikai mennyiséget azonos tipusú mennyiséggé alkít. fizikai mennyiség azonos típusú fizikai mennyiség Pl.: erősítő, transzformátor, fogaskerék, stb.

16

17 A távadó feladata, hogy vagy a vizsgált folyamat jellemzőinek egy folytonos jeltartományát érzékeljék és feldolgozható folytonos jeltartománnyá alakítsák át, vagy kétállapotú logikai jel formájában információt közöljenek a berendezés állapotáról, helyzetéről, illetve a technológia folyamatjellemzőinek értékéről.

18 Analóg Digitális Többparaméteres 4-20 ma digitális kommunikáció digitális kommunikáció Jelfeldolgozó egység érzékelő Kommunikációs e. Mikroprocesszor A/D átalakító Jelfeldolgozó egység Kommunikációs e. Mikroprocesszor A/D átalakító AMUX Érzékelő Jelfeld. e. Jelfeld. e. Jelfeld. e. Érzékelő Érzékelő Érzékelő

19 C generáció Analóg működésű, szabványos (0/4-20mA, 0/2-10V) analóg áramjelű, vagy feszültségjelű távadók, végrehajtók. Legelterjedtebb megoldás. D generáció Digitális működésű, egyen analógjelre ültetett frekvenciamodulált analógjelű (smart) távadók, végrehajtók. A szabványos egyen analógjel egy-, a frekvenciamodulált analógjel kétirányú. ±0.5mA E generáció Olyan digitális távadók, végrehajtók, amelyek jelei digitális terepi buszon közlekednek. A terepi buszon kétirányú a kapcsolat, az eszköz nem csak alapfeladatát látja el, hanem automatikusan vagy lekérdezésre az állapotáról is küld információt.

20 4 vezetékes Legelterjedtebb megoldás. 24 Vdc v. 230 Vac távadó 24 Vdc irányító berendezés 3 vezetékes Közös 24 Vdc tápellátás Közös COM 2 vezetékes Irányító berendezés sorba van kötve a távadóval

21 elektromos áram 4-20 ma 0-20 ma 0-5 ma feszültség 0-10 V 0-5 V pneumatikus bar (3-15 PSI) (digitális soros RS-232 RS-422 párhuzamos IEEE-488)

22 Pontosság abszolút relatív Hibák: linearitás offszet erősítés nulla Tápegység teljesítmény felvétel Méréstartomány fix változtatható konfigurálható Ismétlőképesség Érzékenység Hőmérséklet tartomány működési tárolási érzékenység disszipáció

23 Pontosság Megbízhatóság Ár Gyorsaság Méréstartomány Alkalmazási körülmények

24 Mechanikai Pozíció Sebesség Gyorsulás Erő Stressz, nyomás Nyúlás Tömeg, sűrűség Nyomaték Áramlás, áramlási sebesség Alak, érdesség, orientáció Merevség Viszkozitás Hullám terjedés Villamos Töltés, áram Feszültség Vezetőképesség Amplitúdó, fázis Mágneses Mágneses mező Mágneses fluxus Permeabilitás Kémiai fizikai kémiai Koncentráció ph Összetétel Hőmérsékleti Hőmérséklet Hővezetés Radioaktív Energia Intenzitás Emisszió Reflexió Transzmisszió

25 Érzékelt paraméter % elmozdulás nyomás áramlás 5-15 tömeg, erő 20 vegyi összetétel 17 szint 7 hőmérséklet 6-10 nedvesség, páratartalom 2-3 egyéb 2-8 Hőmérséklet 50% Áramlás 15% Nyomás 10% Szint 6% Mennyiség (tömeg, térfogat) 5% Idő 4% Egyebek 6% sűrűség, nedvesség, stb.

26 Mért folyamatváltozó hőmérséklet nyomás áramlás Mérőberendezés ellenállás hőmérő hőelem folyadék, nyomásos hőmérők bimetál optikai pirométerek oszcilláló kvarc kristály manométer Bourdon-csöves manométer szilfon-csöves (Barton cella) nyomásmérő bélyegek mérőperem Venturi cső turbinás elektromágneses (indukciós) örvényszórásos ultrahangos rotaméter hővezető-képesség mérésen alapuló

27 Mért folyamatváltozó szintmérők összetétel Mérőberendezés lebegő úszós merülő úszós differenciál nyomás elvén alapuló hidrosztatikus kapacitás mérésen alapuló ultrahangos gammasugaras gáz-, folyadék kromatográf ph mérők vezetőképesség mérő törésmutató mérő

28

29 A mérések alapja Hőmérsékleti skála 1064,43 C Arany dermedéspontja 0,01 C Víz hármaspontja 231,9681 C Ón olvadáspontja -218,789 C Oxigén hármaspontja -182,962 C Oxigén forráspontja 1539 C Vas olvadáspontja (pontatlan) 1773 C Platina olvadáspontja -259,34 C Hidrogén hármaspontja

30 Platina ellenállás-hőmérő IEC 751 alapján Platina használatának okai: Kémia ellenálló-képesség Hőmérséklet állandója kellően nagy ahhoz, hogy mérhető ellenállás változás produkáljon a hőmérséklet változásával Megmunkálás nem befolyásolja a próbatest ellenállását Közel lineáris összefüggés a hőmérséklet és a ellenállás között R t = R o [1 + At + Bt 2 + C(t -100 o C) t 3 ] α = (R R o ) értéke 0,00385 o C -1, 100 R o A = 3, o C -1 B = - 5, o C -2 C = - 4, o C -4 R 100 az ellenállás 100 o C -on, R o az ellenállás 0 o C -on. Számításoknál használjuk a pontos értéket: 0, o C -1

31 Az ellenálláson átfolyó áram és a kapcsain észlelhető feszültségesés mérése (Volt-Amper mérés). Az ellenállás mérésére szolgáló mérőhidak használatával Ohmmérők ellenállásméréshez kidolgozott olyan kapcsolások, amelyekkel az ismeretlen ellenállás értéke közvetlenül a műszerről leolvasható.

32 Az ellenálláson átfolyó áram és a kapcsain észlelhető feszültségesés mérése (Volt-Amper mérés). R t U I 1 U / I 1 R u

33 Az ellenállás mérésére szolgáló mérőhidak használatával R t mérendő Minden ellenállás ismert Egyenfeszültség megtáplálás DB pontok egyen potenciálon R t R N R R 1 2 G zérust mutat Híd kiegyenlített R Rt RN 1 2R R 2 v R v mérési hibát okot vezetékek melegedése

34 Az ellenállás mérésére szolgáló mérőhidak használatával hőmérséklet kompenzálás R v kiesik, ha R 1 és R 2 egyenlő (arányellenállások) Bekötésnél R t és R N soros kapcsolásban v N v t R R R R R R R R R R R R R v N t

35 Az ellenállás mérésére szolgáló mérőhidak használatával A feszültségérzékelő kapcsokon nagy belső ellenállású (R be 10 7 ) műszerrel mérjük az R t ellenálláson eső feszültséget. R v3 és R v4 vezeték-ellenállások nem okoznak feszültségmérési hibát, mivel a rajtuk folyó áram rendkívül kicsi na-a nagyságrendű. R v1 és R v2 -n eső feszültséget pedig nem mérjük, mivel a feszültségérzékelő kapcsok közvetlenül az R t -n vannak elhelyezve. Az R v ellenállások értékeinek eltérése a mérés pontosságát nem befolyásolja.

36 Ohmmérők ellenállásméréshez kidolgozott olyan kapcsolások, amelyekkel az ismeretlen ellenállás értéke közvetlenül a műszerről leolvasható. Folyó áram: I U R b R t Műszer kitérés: ki ku R b R t Soros ohmmérő kapcsolás (állandómágneses műszer) k: műszerállandó U áll. és R b áll. α = f(r t )

37 Hőelem hatás Seeback effektus Két különböző vezetőből álló áramkörben hőelektromotoros feszültség jelenik meg, ha a vezetők illesztései különböző hőmérsékleteken vannak. Hőmérséklet növekedésével különbözőképpen nő a két anyagban töltéshordozók mozgékonysága. Melegebből töltéshordozók vándorolnak a hidegebb felé. Peltier hatás Ha a hőelemen áram folyik, hőátvitel következik be a melegebb illesztéstől a hidegebb felé.

38 Csatlakoztatás Hidegpont kompenzáció Kompenzációs vezeték TC TC Hidegpont termosztát U a T M T V Cu U a ~ T M - T V

39 Jel Összetétel Hőmérséklet tartomány B Platina-30% -Platina-6% Ródium 0 C C 600 C C 1200 C C E Chromega - Konstantán -260 C C 350 C C J Vas - Konstantán -200 C C 500 C C K Chromega - Alomega -260 C C N Nikkel króm ezüst ötv. - Nikkel ezüst ötv. 300 C C 850 C C -260 C C 500 C C R Platina-13% Ródium - Platina -40 C C 550 C C 1150 C C S Platina-10% Ródium - Platina -40 C C 550 C C 1150 C C T Réz - Konstantán -260 C C

40 Méréstartomány SITRANS TR200 DIN rail változat RTD: -200 C 850 C, Hőelem: -200 C 1820 C mv: , Érzékelő RTD vagy hőelem Kimenet 4-20 ma (Zöld/piros LED) Hidegpont kompenzáció 0, 20, 50, 60, 70 C Pontosság tip. 0,25 % Alkalmazási terület Univerzális alkalmazás

41 Méréstartomány SITRANS TR300 DIN rail változat RTD: -200 C 850 C, Hőelem: -200 C 1820 C mv: , Érzékelő RTD vagy hőelem Kimenet 4-20 ma (Zöld/piros LED), HART Hidegpont kompenzáció 0, 20, 50, 60, 70 C Pontosság tip. 0,25 % Alkalmazási terület Univerzális alkalmazás

42 Méréstartomány RTD: -200 C 850 C, Hőelem: -200 C 1820 C mv: , A/mA: -12 A 1000 ma Érzékelő RTD PT100 (IEC 60751) Mérés Két, három vagy négyvezetékes RTD csatlakoztatással Kimenet 4-20 ma kétvezetékes kimenet Pontosság tip. 0,1% Alkalmazási terület távadó Zone2, Zone1, érzékelő Zone2, Zone1, Zone0 Robbanás védett kivitel II 1G EEx ia IIC T6/T4, PTB 05 ATEX 2049X SITRANS TH TH100 RTD érzékelőhöz

43 Méréstartomány érzékelőtől függő Érzékelő RTD: Pt25, Pt50, Pt100, Pt200, Pt500, Pt1000 TC: B, C, D, E, J, K, L, N, R, S, T, U Mérés RTD 2, 3, 4 vezetékes, hőelem, mv mérés Kimenet 4-20 ma kétvezetékes kimenet, (TH300 HART) Pontosság tip. 0,1%, Alkalmazási terület távadó Zone2, Zone1, érzékelő Zone2, Zone1, Zone0 SITRANS TH TH200/TH300 Robbanás védett kivitel II 1G EEx ia IIC T6/T4, PTB 05 ATEX 2040X, II 2G EEx ia/ib IIC T6/T4

44 Két különböző hőtágulási együtthatóval rendelkező fém összefogva (pl. acél/réz) Alkalmazás: általában védelemként (pl. túlmelegedés ellen)

45

46 Legfontosabb jellemzők Mértékegységek Pa=N/m 2, 1 bar=10 5 Pa, psi pound/inch 2, 14,5 psi=1 bar Pa, MPa, Kpa, bar, torr, atm, psi, g/cm 2, inh2o, mmh 2 O, fth 2 O, inhg, mmhg Nyomás, nyomáskülönbség, vákuum relatív gauge és abszolút nyomástávadók Közvetlen nyomásmérők (múlt és jelen) U csöves manométer, ferdecsöves manométer merülőharangos, billenőgyűrűs, dugattyús Indirekt nyomásmérők (távadó alapelvek) Bourdon csöves, csőmembrános, diafragma típusú mérőeszközök

47 Távadók, átalakítók Kapacitív nyomástávadó Egy elektródás, két elektródás Induktív nyomástávadó Linear Variable Differential Transducer Rezisztív típusú nyomástávadó Nyúlásmérő bélyeges, piezorezisztív Nyomáskülönbség mérők Felépítés, jellemzők Nyomás és nyomáskülönbség mérők beépítési lehetőségei Gőz, gáz és folyadék mérése, csaptelepek használata

48 Átszámítási táblázat

49 Siemens DS III érzékelő P Si membrán Piezorezisztív érzékelő Tartó cső Si hordozó Hőmérséklet érzékelő Piezorezisztivitásnak nevezzük azt a jelenséget, amikor a vezető vagy félvezető anyag mechanikai deformációk hatására megváltoztatja elektromos ellenállását.

50 érzékelő _ + elválasztó membrán membrán

51 elválasztó membrán dp 0 100% érzékelő túlterhelés P + P - P mérő membrán

52 Kompakt sorozat P200 sorozat DS III sorozat DP250 P280 sorozat P300 sorozat

53 SITRANS P200 Méréstartomány 1 60 bar relatív, 1 16 bar abszolút nyomás Érzékelő P<1bar: piezorezisztív (SS membrán) P>1 bar: vékonyréteg nyúlásmérő bélyeg (SS membrán) Kimenet 4-20 ma, két vezetékes, vagy 0-10 V, 3 vezetékes (7 ma) Pontosság tip. 0,25 %, max. 0,5 % Alkalmazási terület energiaipar, gépgyártás, vegyipar, vízművek, hajóipar Robbanásvédett kivitel EX II 1/2 G EEx ia IIC T4 Feléledési idő (response time) < 0,005 s

54 SITRANS P210 Méréstartomány mbar relatív nyomás Érzékelő piezorezisztív (SS membrán) Kimenet 4-20 ma, két vezetékes, vagy 0-10 V, 3 vezetékes Pontosság tip. 0,25 %, max. 0,5 % Alkalmazási terület energiaipar, gépgyártás, vegyipar, vízművek, hajóipar Technológiai csatlakozás G½ male, ¼ -18 NPT male (female), M20x1,5 male, special version

55 Méréstartomány 2,5 600 bar relatív nyomás Kimenet SITRANS P ma, két vezetékes, vagy 0-10 V, 3 vezetékes Pontosság tip. 0,25 %, max. 0,5 % Alkalmazási terület energiaipar, gépgyártás, vegyipar, vízművek, hajóipar Robbanás védett kivitel EX II 1/2 G EEx ia IIC T4

56 Méréstartomány SITRANS P mbar (0-40 inchh2o) bar (0-363 psi) Érzékelő piezorezisztív (kerámia diafragma), acél membránnal Kimenet 4-20 ma két vezetékes, 0-5 V, 0-10 V feszültség kimenet (< 5 ma) Pontosság 1% Alkalmazási terület folyadékok és (természetes) gázok mérése, Gyártásautomatizálás, épület automatika, vízipar Robbanás védett kivitel EX II 1/2 G EEx d IIC T4/T6, PTB 99 ATEX 1160 EX II 1/2 G EEx ia/ib IIC T4/T6, PTB 98 ATEX 2003 Alkalmazás: szűrő eltömődés figyelése szivattyú üzem figyelése

57 SITRANS P250

58 MPS Series Méréstartomány mh 2 O, Érzékelő piezorezisztív, SS membránnal Kimenet 4-20 ma Pontosság tip. 0,3 % Alkalmazási terület olaj és gázipar, hajóipar, vízművek (ivóvizes engedély, OTH engedély) Robbanásvédett kivitel EX II 1 G EEx ia IIC T4 Védettség IP68

59 Méréstartomány Compact Sorozat mbar 0 40 bar relatív és abszolút nyomás Érzékelő piezorezisztív, SS membránnal, vákuum védett Kimenet 4-20 ma két vezetékes, 0-20 ma három vezetékes Pontosság tip. 0,2 % Alkalmazási terület élelmiszeripar, gyógyszeripar, biotechnológia (higiéniai követelményeknek megfelelő) Robbanás védett kivitel EX II 2G EEx ib IIC T6 Lehetőségek Technológia: max. 200 C Mérőrendszer vákuum védett IP65 védettség Beszerelés: bármilyen helyzetű lehet

60 P300 Series Méréstartomány bar (OR: 600) relatív nyomás, 1 30 bar (100 bar) abszolút nyomás

61 SITRANS P500 Alkalmazási terület: nyomáskülönbség, áramlás szintmérés. Méréstartomány 1, , mbar, Pstat: 160 bar Egyéb jellemzők A DSIII adataival megegyező

62 Felhasználási terület Hőmérséklet magasabb, mint a távadó specifikációja A közeg korrozív A közeg viszkozitása, vagy a szilárd anyag tartalma magas A közeg pulzál A közeg polimerizálódik, vagy kristályosodik mérés közben A folyamat érdekében tisztán kell tartani az érzékelési helyet (gyógyszeripar)

63 Relatív nyomás MK II, P300, DS III, DS III PA Abszolút nyomás P300, DS III, DS III PA, DS IIFF Nyomáskülönbség és áramlás DS III, DS III PA, DS IIFF

64 gáz, gőz folyadék dp folyadék