PROJEKT HURO/0901/028/2.3.1 Debreceni Egyetem 2011
PROJEKT HURO/0901/028/2.3.1 Debreceni Egyetem 2011
ELŐSZÓ A E-Laboratory Practical Teaching for Applied Engineering Sciences (Akronym EPRAS) c. projekt a Magyarország-Románia Határon Átnyúló Együttműködési Program 2007-2013 keretében valósul meg (), az Európai Unió támogatásával, az Európai Regionális Fejlesztési Alap, valamint Magyarország és Románia társfinanszírozásával. A program célja közelebb hozni egymáshoz a határmenti térségben élő embereket, közösségeket és gazdasági szereplőket az együttműködésbe bevont térség közös fejlesztésének elősegítése érdekében, a határmenti térség alapvető erősségeire építve. Ez az anyag tartalmazza az e-laboratóriumi gyakorlatokra vonatkozó dokumentációt amely a debreceni Egyetem tervező csapata által lett létrehozva ezen a programon belűl. 2
TARTALOMJEGYZÉK E LABORATÓRIUM 4. Vijeo Citec programban megvalósított ipari folyamatok vezérlése Twido PLC vel. Elméleti leírás... 4 E LABORATÓRIUM 4. Vijeo Citec programban megvalósított ipari folyamatok vezérlése Twido PLC vel. Tesztkérdések... 8 E LABORATÓRIUM 4. Vijeo Citec programban megvalósított ipari folyamatok vezérlése Twido PLC vel. Mérés menete... 10 E LABORATÓRIUM 4. Vijeo Citec programban megvalósított ipari folyamatok vezérlése Twido PLC vel. Mérési jegyzőkönyv... 13 E LABORATÓRIUM 5. Közös Emitteres erősítő vizsgálata NI ELVIS II tesztállomással. Elméleti leírás... 15 E LABORATÓRIUM 5. Közös Emitteres erősítő vizsgálata NI ELVIS II tesztállomással. Tesztkérdések... 17 E LABORATÓRIUM 5. Közös Emitteres erősítő vizsgálata NI ELVIS II tesztállomással. Mérés menete... 18 E LABORATÓRIUM 5. Közös Emitteres erősítő vizsgálata NI ELVIS II tesztállomással. Mérési jegyzőkönyv... 27 E LABORATÓRIUM 6. Folyadék távoli szabályozása. Elméleti leírás... 29 E LABORATÓRIUM 6. Folyadék távoli szabályozása. Tesztkérdések... 31 E LABORATÓRIUM 6. Folyadék távoli szabályozása. Mérés menete... 33 E LABORATÓRIUM 6. Folyadék távoli szabályozása. Mérési jegyzőkönyv... 36 3
E-Laboratórium 4 Vijeo Citec programban megvalósított ipari folyamatok vezérlése Twido PLC-vel Elméleti leírás 1. A létradiagramos programozás alapelemei: A létradiagramos programozási nyelv a leggyakrabban alkalmazott PLC programozási eszköz. A villamos áramút tervek mintájára alakult ki, azok szoftveres megfelelőjének tekinthetjük, de a mai PLC fejlesztő rendszerek a hagyományos relés logikáknak megfelelő elemeken túl már nagyon sok összetett funkcióelem és programszervezési technikák használatát is lehetővé teszik a létradiagramon belül 1.1 Alapelemek A létradiagram a következő alapelemekből épül fel: vezetékek kontaktusok tekercsek funkcióblokkok 1.1.1 Vezetékek A grafikus ábrázolásban a bal oldalon függőlegesen van a pozitív tápsín, a jobb oldalon pedig a negatív tápsín. A kettő között vízszintesen és egymás alatt vannak az áram utak. Minden áram út bal oldalán vannak a kontaktusok, a jobb oldalon pedig a tekercsek. Egy áramút (Rung, Network) egy logikai függvényt valósít meg. A kontaktusok soros illetve párhuzamos kapcsolásával a logikai elemek ÉS illetve VAGY kapcsolatát valósíthatjuk meg. A tekercs a logikai függvény eredményét tárolja. A TWIDO PLC a ma szokásos PLC-k többségéhez hasonlóan a logikai függvényeket fentről lefelé, egy függvényen (létrasoron) belül pedig balról jobbra haladva számítja ki. Az utolsó létrasor kiszámítása után a ciklikus működésnek megfelelően minden kezdődik előröl. 1.ábra logikai függvény Az (1.ábra) a:q := ((A and B) or C) and (not(d)) logikai függvényt valósítja meg. Az A, B, C, D lehetnek a PLC kétállapotú bemenetei, a Q pedig az egyik kétállapotú kimenet, de lehetnek bels memória változók is. (A fenti kifejezésben a zárójelek a not (D) kivételével nem szükségesek.) 1.1.2 Funkció blokkok Ez a rövid összefoglaló a mai PLC-kben található számtalan funkcióblokk közül csak a méréshez szükséges, és a TWIDO PLC-kben is használható legfontosabb funkcióblokkokat mutatja be. Időzítők A TWIDO PLC-ben háromféle elven működő időzítőt használhatunk: 4
_ TON Bekapcsolás késleltetés _ TOF Kikapcsolás késleltetés _ TP Pulzus 2.ábra időzítők Számlálók. A számláló CU bemenetén levő felfutó élre a számláló értéke 1-el nő, a CD bemeneten levő felfutó élre pedig 1-el csökken. Az R bemeneten levő logikai TRUE érték törli a számlálót, az S bemeneten levő TRUE érték pedig a Preset Value értéket állítja be. A számláló blokk az aktuális értékét mindig összehasonlítja az ún. Preset Value értékkel, és egyezőség esetén a D (Done) kimenetét logikai TRUE értékre állítja. A TWIDO PLC számlálói 0..9999 közötti tartományban tudnak számolni. Nagyobb számokig történő számlálás két vagy több számláló kaszkádosításával oldható meg. Ehhez az E és F kimeneteket használhatjuk, amelyek az alul (Empty), illetve a túlcsordulást (Full) jelzik (3.ábra) 3. ábra számláló Komparátor blokk A C tekercs bekapcsol, ha az A és B kontaktusok zártak, valamint az előző példa számlálójának értéke is kisebb 5-nél. A komparátor blokkban a szokásos relációs jeleket használhatjuk: < <= > >= = <> Analóg bemeneti jelek feldolgozásakor a komparátor egyik operandusa lehet pl.: %IW0.0, %MW0 4 ábra komparátor blokk 5
Aritmetikai blokk A %MW1000 fizikai címmel kijelöljük a maximális memória területet. Az aritmetikai blokkokban az értékadás jobb oldalán aritmetikai kifejezések állhatnak a szokásos műveleti jelekkel: + - * / Analóg kimeneti jel előállításakor a baloldalon például: %QW1.0 szerepel, %MW1+10. 5.ábra Aritmetikai blokk 2. Fizikai címek használata a programban A TWIDO SUITE-ban a változókhoz (bemenet, kimenet, memória, ) címet kell rendelnünk. A címzések formája a következő: %Ix.y: Kétállapotú bemenet %IWx.y: Analóg bemenet %QWx.y:Analóg kimenet %Qx.y: Kétállapotú kimenet %TMx: Időzítő %Mx: Memória bit %Cx: Számláló %MWx: Memória szó 3. Szimbolikus változók A változóknak és a program által használt objektumoknak (időzítők, számlálók, stb.) célszerű szimbolikus neveket adni, és a fizikai címük helyett a létradiagramban a kontaktusoknál azokat használni. A program így olvashatóbb, könnyebben érthető. A szimbólumok és a fizikai címek összerendelését a TWIDO-SUITE Program _ Configure menüpontjában végezhetjük. A szimbolikus elnevezések nem tartalmazhatnak szóköz karaktert, nem kezdődhetnek számmal, viszont ékezetes karaktereket használhatunk. 4. Subrutin hívás Amennyiben a programozás során elágazásokat szeretnénk létre hozni, főprogramra és subrutinokra kell, lehet bontani a programot. A főprogramban tudjuk kiválasztani melyik subrutin hajtsa végre a benne található logikai és/ vagy funkció blokkos utasításokat. A (6.ábra) (7.ábra) található a minta program. 6. ábra Főprogram 6
7. ábra Subrutin http://www.schneider-electric.hu/hungary/hu/termekek-szolgaltatasok/ipariautomatizalas/termekek/rangepresentation.page?p_function_id=18&p_family_id=234&p_range_id=533# http://sirkan.iit.bme.hu/dokeos/courses/bmeviiia3522551/document/5._m%e9r%e9s_doku mentumai/twidosuite.pdf?cidreq=bmeviiia352932b 7
E-Laboratórium 4 Vijeo Citec programban megvalósított ipari folyamatok vezérlése Twido PLC-vel Tesztkérdések Melyik elemet nem tartalmazza a twido létra diagramm programozási nyelve? Kapcsoló Tekercs Vezeték Ciklus Melyik logikai elem felel meg ennek a jelnek? Kapcsoló Nyomógomb Időzítő Számláló Mikor kell definiálni a fizikai elrendezést? Programírás előtt Szimuláció előtt Funkcióblok hívásakor Bármikor Hogyan kell a plc-ben lévő memóriaterületre hivatkozni? ~ jellel * jellel @ jellel % jellel Melyik paraméter tartalmazza a számláló funkcióblokk aktuális értékét? %C0.d %C0.p %C0.v %C0.e Milyen logikával helyettesíthető a következő kapcsolás? Q:= A vagy B vagy C Q:=A és B vagy C és nem D Q:=A és B vagy C és D Q:=C és nem D Mi a címe az 1.0-ás analóg bemenetnek? %MW1.0 %I1.0 %IW1.0 %Q1.0 8
Melyik nem Twido Suite funkcióblokk? TON TOF TP FPGA Melyik állítás igaz a Twido Suite programban lévő számlálóra? CU bemenetén lévő felfutó élre a számláló értéke eggyel nő CU bemenetén lévő felfutó élre a számláló értéke eggyel csökken CU bemenetén lévő felfutó élre a számláló nullázódik CU bemenetén lévő lefutó élre a számláló értéke eggyel nő Az alábbiak közül melyik lehet értékadó aritmetikai utasítás? %MW=12 %M:=true %MW:=%I0.5 %MW:=%IW0.1 9
E-Laboratórium 4 Vijeo Citec programban megvalósított ipari folyamatok vezérlése Twido PLC-vel Mérés menete Absztrakt/Abstarct: A folyamatirányítási szoftverekkel megvalósított ipari rendszer szimuláció és a valós ipari folyamatirányítási rendszer összekapcsolása rendkívül fontos a korszerű gyártásirányításban. Ezen programok készségszintű elsajátításához szükséges oktatási modell készítés rendkívül fontos a modern oktatási módszerek kidolgozásában. A modell virtuális vizualizációs megvalósítása lehetővé teszi a nap 24 órájában a hallgatóknak a programozási feladat gyakorlását, illetve mérési feladatok elvégzését. 1. Eszközök, szoftverek A Vijeo Citect a Schneider Electric saját SCADA rendszere. A program különböző gyártási folyamatok megjelenítésére és szimulációjára alkalmas, a Windows XP-stílusú gombok, lekerekített téglalapok és színátmenetes kitöltések, kiváló minőségű kezelőfelületek létrehozását teszik lehetővé. A Vijeo Citect a Schneider Electric többi szoftveréhez hasonlóan, Az általuk forgalmazott hardver elemekkel többféle protokollon keresztül képes kommunikálni. Twido PLC típusa teljesen érdektelen, hiszen csak vizualizácós megvalósítás történik, nem használjuk az I/O portokat. 2. Mérési feladat A vizualizációs felületen megvalósított X-Y-Z irányú mozgást megvalósító karok találhatóak melyek mozgását PLC-vel lehet pozícionálni és így különböző útvonalak programozásával az elkészített PLC program helyessége ellenőrizhető. A hallgató ezzel módszerrel gyakorolhatja ipari vezérlő berendezések programozását, valamint a kiírt mérési feladat elvégzésének helyessége is ellenőrizhető. A SCADA program alkalmas beépített Cicode- al történő vezérlésre így megvalósítható a feladat minta elvégzése, ezáltal képi információ is rendelkezésére áll a feladat részletes megértésére (1. ábra). A PLC programot létra nyelven kell megírni a feladatnak több nehézségi fokát lehet meghatározni vagy teljesen meg kell írni a vezérlő programot vagy pedig a vezérlő program 10
bizonyos értékeit kell megváltoztatni az előírt paraméterek alapján a helyes működés eléréséhez. 1. ábra A %C0.P értéke határozhatja meg az elérendő célt természetesen a további (X-Y) paraméterének aktuális %CXY.P értékével együttesen 3. További feladatok: 1, olyan PLC program írása mely nem törölhető nem változtatható mindig újra futtatható 11
2, olyan PLC program írása mely változtatható és mindig újra futtatható 3, a mérési utasítások elkészítése 4, elméleti összefoglaló készítése 5, ellenörző kérdések összeállítása 12
E-Laboratórium 4 Vijeo Citec programban megvalósított ipari folyamatok vezérlése Twido PLC-vel Mérési jegyzőkönyv Mérés tárgya: ELAB- PLC labor programozási feladat megvalósítása A mérő személy neve: Eszes Elemér, ITM34X A mérés helye: Debreceni Egyetem Műszaki Kar A mérés ideje: Méréshez használt eszközök (Apparatus): Personal Computer Vijeo Designer Demo verzió TwidoPLC Twido Suite program Elméleti alapok: Motor mozgatási feladatokat az ipar számos területén kell feltételekhez, keresztreteszeléshez kötötten ellátni. Erre a leginkább alkalmas hardware eszköz a PLC. Nagy bonyolultságú kapcsolástechnikai feladatokat lehet néhány programsorban megvalósítani az alkalmazásával. A labor program elkészítésének menete: 1. memória terület lefoglalása 2. Zle-Zfel kizáró vagy kapcsolata 3. tengely mozgató Subrutin hívás létre hozása 4. nullázó Subrutin hívás létre hozása 5. Z tengely le fel számláló létrehozása 6. Z tengely léptető algoritmus létre hozása (3-as pont) 7. null pozíció programozása (4-es pont) 8. Report készítése a beépített szerkesztővel. Az elkészült program létradiagrammos kódját mutatja a 1.ábra. Az elkészült programot a leírásnak megfelelően teszteltem a Vijeo Cictect Programon futó rajzgép segítségével. Minden gomb funkcionálisan jól működik. 13
1. ábra: Eszes Elemér mintaprogram. 14
E-Laboratórium 5 Közös Emitteres erősítő vizsgálata NI ELVIS-II tesztállomással Elméleti leírás A mérés koncepcionális leírása: Az NI ELVIS II elektronikai tesztállomás segítségével az elektronikai áramkörök vizsgálata különböző virtuális mőszerekkel. Az Internetes felhasználók otthon tudnak méréseket végezni, különböző áramkörök mőködését tanulmányozhatják egyszerő vizsgálatokon keresztül. A mérések vezérlése és lekérdezése is táveléréssel történik. Az ELVIS rendszer valós elemekből, próbapanelen összeállított áramkörök virtuális mőszerekkel történő tesztelését valósítja meg. A virtuális és valós világ látványos összekapcsolásával segíti a fiatalok érdeklődésének felkeltését az elektronikát tanulni vágyók számára. A mérési gyakorlatok az NI ELVIS rendszer alkalmazásával mutatják be az áramkörök mőködését. Így a hallgatók teljes körő ismereteket szereznek a mérőrendszerek kialakításával kapcsolatban is. Az NI ELVIS-el lecsökkenthetjük a laboratóriumok felszerelésének költségeit, mivel minden olyan eszközt tartalmaz, amelyre az oktatólaborokban szükségünk lehet (pl. digitális multiméter, oszcilloszkóp, függvénygenerátor, stb.). A tesztállomás nagy segítséget nyújt az elektronika alapok oktatásában, a villamosmérnök hallgatók áramkör építési gyakorlásában, de emellett gépészmérnököknek és egyéb szakos mérnököknek is hasznos lehet. A mérési feladat: Bipoláris tranzisztoros Közös Emitteres kapcsolás vizsgálata. A mérés célja: Az alapkapcsolások közül a leggyakrabban használt áramkör mőködésének megismerése, legfontosabb jellemzőinek méréssel történő meghatározása Interneten keresztül. Az erősítő alapvető statikus és dinamikus jellemzőinek kiszámítása, a mérési módszerek elsajátítása. Mőszerkezelés gyakorlása. A mérés kapcsolási vázlata: 15
Fényképek az összeállított kapcsolásról: 16
E-Laboratórium 5 Közös Emitteres erősítő vizsgálata NI ELVIS-II tesztállomással Tesztkérdések 1. Hogyan jelöljük a váltakozó áramot? a. AC b. DC c. PC 2. Hogyan számoljuk ki a szinuszos váltakozó feszültség effektív értékét? a. a csúcsérték fele b. a csúcsérték kétszerese c. a csúcsérték -ed része 3. Mit nevezünk szinuszos váltakozó feszültség esetén frekvenciának? a. a periódusidő -ed részét b. a másodpercenkénti periódusok számát c. az azonos fázishelyzetű pontok között eltelt időt 4. 1234 mv hány V-nak felel meg? a. 1,234V b. 12,34V c. 0,1234V 5. Mekkora munkaponti bázis-emitter feszültséget mérhetünk egy bipoláris szilícium tranzisztornál? a. 0,3V b. 1,5V c. 0,6V 6. Melyik alapkapcsolás adja a legnagyobb feszültségerősítést? a. Közös Bázisú b. Közös Emitteres c. Közös kollektoros 7. Hogyan számoljuk ki a mérési eredményekből a fokozat erősítését? a. uki/ube b. ube/uki c. ube*2 8. Változik-e a terheletlen Közös Emitteres erősítő kimeneti feszültsége, ha terhelőellenállást kötünk rá? a. igen, nőni fog b. igen, csökkenni fog c. nem változik 17
E-Laboratórium 5 Közös Emitteres erősítő vizsgálata NI ELVIS-II tesztállomással Mérés menete Mérési feladatok: 1. Egyenáramú munkaponti adatok mérése Tápfeszültség beállítása, mérése (UT) Bázisfeszültség mérése (UB) Emitterfeszültség mérése (UE) Kollektorfeszültség mérése (UC) 2. Váltakozó áramú mérések Kivezérelhetőség mérése (ubemaxp-p, ukimaxp-p) Erősítés mérése (Au) Az erősítés frekvencia-és fázismenetének meghatározása (Au(f), φ(f)) Sávszélesség és fáziseltolódás ellenőrzése Bode analizátorral A mért értékeket foglalja táblázatba, készítsen diagramokat, ellenőrizze számítással is az eredményeket! Dokumentálja jegyzőkönyv formában a mérést! A ki és bemenetek meghatározása: jellemző: Tápfeszültség (UT): Erősítő bemenete (Ube): Erősítő kimenete (Uki): Bázis feszültség (UB): Emitter feszültség (UE): Kollektor feszültség (UC): csatlakozás a tesztállomáson: DMM (COM,V) SCOPE CH0 (CH0) SCOPE CH1 (CH1) SCOPE AI5 (AI5) SCOPE AI6 (AI6) SCOPE AI7 (AI7) A mérés kapcsolási vázlata: KE erősítő jellemzőinek mérése NI ELVISmx program használatával 18
Indítsuk el az asztalon lévő NI EVISmx Instrument Launcher-t (1. ábra)! 1.ábra A program indító ikonja A képernyőn megjelenő menü a következő (2. ábra): Egyenáramú mérések: 1. Tápfeszültség beállítása (UT). 2. ábra, Főmenü Kattintson a Főmenü (2. ábra) VPS ikonjára! A képernyőn ekkor megjelenő virtuális műszer a következő (3. ábra): 3. ábra Állítsa be a pozitív tápfeszültséget (Voltage) +12V-ra, és futtassa (Run) a képernyőn bejelölt gombbal! Mérje meg a tápfeszültség értékét digitális multiméterrel! A feszültségmérő a tápfeszültség méréséhez van fizikailag csatlakoztatva a COM és V pontokra. Kattintson a 2. ábra DMM ikonjára! Ekkor a következő műszer jelenik meg (4.ábra). 19
4.ábra Kattintson a V= gombra, majd a Null Offset gombra (be-ki jelölés) és futassa a Run gombbal (4.ábra)! Jegyezze fel a mért értéket! 2. Bázisfeszültség (UB) mérése (5. ábra). Mivel a DMM csak egy fizikai mérőpontra kapcsolható, ezért a méréseket oszcilloszkóp segítségével végezzük (több, választható mérőpont). A bázisfeszültség az oszcilloszkóp AI5 bemeneti pontjára van csatlakoztatva. A mérést függvénygenerátor nélkül végezzük (az erősítő bemenete üres), vagy a függvénygenerátort Stop állásba kell kapcsolni, hogy a DC mérést ne zavarja. Az oszcilloszkóp Trigger Type beállításának immediate állásban kell lennie. Kattintson a 2. ábra Scope ikonjára! - Az oszcilloszkóp Channel 0 Settings Source SCOPE CH0 értékét állítsa AI5-re! - A Run gombot nyomja meg! - Jelölje be a Curzor on beállítást! Ekkor megjelenik a képernyőn a C1, C2 kurzor vonal, amely a képernyőn megjelenő + jellel és az egér lenyomott bal gombjával mozgatható. A pontos érték a képernyő alatti sor C1 feliratánál olvasható le. Jegyezze fel a feszültség értékét! 3. Emitterfeszültség (UE) mérése (5. ábra). Az emitterfeszültség az oszcilloszkóp AI6 bemeneti pontjára van csatlakoztatva. - Az oszcilloszkóp Channel 0 Settings Source értékét állítsa AI6-ra! - A mérés többi része megegyezik a 4. pontban leírtakkal. 4. Kollektorfeszültség (UC) mérése (5. ábra). Az kollektorfeszültség az oszcilloszkóp AI7 bemeneti pontjára van csatlakoztatva. - Az oszcilloszkóp Channel 0 Settings Source értékét állítsa AI7-re! 20
- Ha szükséges, a Scale Volts/Div értékét állítsa nagyobb értékűre! A mérés többi része megegyezik a 4. pontban leírtakkal. 5. ábra A méréseknél a Scale Volts/Div értékét úgy állítsa be,hogy a mért érték a képernyőn jól látható legyen (pld: 2 V) (6. ábra)! 6. ábra Váltakozó áramú mérések: 1. Kivezérelhetőség mérése. Kattintson a Főmenü (2. ábra) FGEN ikonjára! 21
7. ábra A függvénygenerátor az erősítő bemenetére van kapcsolva. Állítsa a hullámformát (Waveform) szinuszra (alapbeállítás), a frekvenciát (Frequency) 1kHz-re, és a RUN gombbal indítsa el, ezzel a függvénygenerátor jele az erősítő bemenetére kerül (7. ábra)! Az oszcilloszkóp beállításai (8. ábra): - A Channel 0 Settings Source értékét állítsa Source CH0-ra (az erősítő bemeneti jelét mutatja)! - A Channel 1 Settings Source értékét állítsa Source CH1-re (az erősítő kimeneti jelét mutatja)! - A Channel 1 Enabled négyzetét jelöje be! - A csatornák üzemmódját állítsa AC csatolásra (Coupling)! - Az időalap (Timebase) értékét állítsa 1ms-ra, illetve a jobb láthatóság érdekében más értéket is választhat! - A Trigger Type értékét állítsa Edge re, a Trigger Source értékét Chan1 Source -ra! - A jel amplitúdóját a Scale Volts/Div gombjával megfelelő nagyságura állíthatja, úgy, hogy a jel a képernyőn ne lógjon túl, viszont a lehető legnagyobb méretű legyen! - A Cursors Settings C2 értékét CH1 -re állítsa, így a C2 kurzorral a CH1-es csatorna (kimeneti jel, Uki) értékét mérheti. A C1 pedig alapbeállításként a CH0 csatorna (bemeneti jel, Ube) értékét mutatja (8., 9., 10. ábra). 22
8. ábra Mérje meg a kivezérelhetőséget! A függvénygenerátor amplitúdóját (Amplitude) a beállító gombbal addig növelje, míg az oszcilloszkóp CH1 es csatornáján (kimeneti jel) a jelalak nem torzul (9. ábra)! A skálaosztásokat a szükséges mértékben állítsa át úgy, hogy a jel a képernyőn ne lógjon túl, viszont a lehető legnagyobb méretű legyen (9. ábra)! 9. ábra Jegyezze fel a be-és kimeneti jelek értékét (10. ábra) (ubemaxp-p, ukimaxp-p)! 2. Erősítés mérése A függvénygenerátor amplitúdó gombjával állítsa be a bemeneti jel nagyságát az ubemaxpp maximum 70%-ára, hogy a kimeneti jel biztosan torzításmentes legyen! 23
Olvassa le és jegyezze fel az oszcilloszkópról a bemeneti és a kimeneti jel értékét (az oszcilloszkópon Vp-p értékek) a C1 és C2 kurzorvonalak segítségével (10. ábra)! Az erősítés a két érték hányadosa. Au[dB]=20*log(Au) 10. ábra 3. Az erősítés frekvenciamenetének meghatározása A függvénygenerátor bemeneti jelét állandó nagyságon tartva, a frekvenciát változtatva (10Hz,20Hz,50Hz,100Hz,200Hz,500Hz,1kHz,2kHz,5kHz,10kHz,20kHz,50kHz, 100kHz) mérje meg az erősítést az előzőekben leírtaknak megfelelően! Az Au [db] és f értékeket foglalja táblázatba és készítsen róla diagramot (Au-log(f))! Az oszcilloszkópon a skálát és az időalapot állítsa be a megfelelő értékre (11. ábra)! 11. ábra 4. Az erősítő fázismenetének meghatározása A kimeneti és a bemeneti jel közötti időeltérés (dt) a C1és C2 kurzor segítségével mérhető. A fázisszög értéke a dt értékéből és a periódus időből számítható (12. ábra). 24
Számolja ki az egyes frekvenciákon a fázistolást (φ), és ábrázolja őket a frekvenciamenettel együtt egy diagramban (φ-log(f))! Állapítsa meg az erősítő sávszélességét (-3dB-es pontok)! 12. ábra 5. Az erősítés sávszélességének és fázismenetének ellenőrzése Bode analizátorral. A méréshez a VPS kivételével minden megnyitott alkalmazást le kell állítani és bezárni! Kattintson a Főmenü (2. ábra) Bode ikonjára! A Bode analizátor beállításai (13. ábra): - A Stimulus Channel alapbeállítása SCOPE CH0. - A Response Channel alapbeállítása SCOPE CH1. - A Steps alapbeállítása 5. - A Start Frequency értékét állítsa 10 Hz-re! - A Stop Frequency értékét állítsa 200k Hz-re! - A Peak Amplitude értékét állítsa 1 -re! - Az Op-Amp Signal Polarity értékét állítsa Inverted -re! 25
13. ábra A jegyzőkönyvben hasonlítsa össze az egyes frekvenciákon külün-külön mért és számított eredményeket a Bode Analyzer által mutatott grafikonnal! Vegye figyelembe, hogy a program sajátossága (Inverted beállítást) miatt a fázismeneten látható 0 valódi értéke 180! Fényképek az összeállított kapcsolásról: A mérést összeállította: Nagy István Darai Gyula DE MK, Debrecen, 2011 26
E-Laboratórium 5 Közös Emitteres erősítő vizsgálata NI ELVIS-II tesztállomással Mérési jegyzőkönyv A mérést végzik:...... A mérőcsoport száma:... A mérés elvégzésének dátuma:... A mérés célja: Közös Emitteres erősítő erősítésének, frekvencia és fázismenetének mérése. A mérés tárgya: Mérési feladatok: Egyenáramu adatok: KE erősítő ELVIS-II-n mért érték számitott érték U t (V) --- U b (V) --- U e (V) --- U c (V) --- I c (ma) --- I e (ma) --- Váltakozó áramu adatok: Kivezérelhetőség mérése: f= 1kHz U kimaxp-p =. U bemaxp-p =... U be = (U bemaxp-p *0.7).. Erősítés(Au) és fázisszög(φ) mérése a táblázatban megadott frekvenciákon. f (khz) 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 Ube(Vp-p) Uki(Vp-p) Au ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### Au(dB) ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### T(ms) φ( ) -360-360 -360-360 -360-360 -360-360 -360-360 -360-360 -360-360 27
Ábrázolja az erősítést (Au(dB)) a frekvencia függvényében. Ábrázolja a fázisszöget a frekvencia függvényében. 28
E-Laboratórium 6 Folyadék távoli szabályozása Elméleti leírás 1. ábra. Reaktor munkaállomás 2. ábra. A reaktor munkaállomás virtuális működési modellje A jelképek magyarázatai: Hőmérséklet érzékelő (3B1), Kapacitív közelítés kapcsoló (3B2), Kapacitív közelítés kapcsoló (3B3), Úszó kapcsoló (3B10), Tartály (B301), Fűtőszál (3M1), Folyadék keringető szivattyú (3M2), Folyadékot leürítő szivattyú (3M3), Keverő motor (3M4) A hallgatóknak az eszközök megismerése után lehetőségük nyílik vezérlési és szabályozási folyamatok elvégzésére. A reaktor állomásnál négy kimenetet lehet analóg és digitális módon irányítani: 29
A0 (3M1): a fűtőszál analóg szabályozása, A1 (3M2): folyadék keringető szivattyú digitális vezérlése, A2 (3M3): a folyadékot leeresztő szivattyú digitális vezérlése, A3 (3M4): a folyadékot keverő motor digitális vezérlése. 30
E-Laboratórium 6 Folyadék távoli szabályozása Tesztkérdések 1. Milyen fajta érzékelőket használ a reaktor állomás: a. Hőmérsékletérzékelő, elektromos fűtőszál, végálláskapcsoló, kapacitív közelítéskapcsoló b. Hőmérsékletérzékelő, kapacitív közelítéskapcsoló, áramlásmérő c. Hőmérsékletérzékelő, úszókapcsoló, kapacitív közelítéskapcsoló d. Úszókapcsoló, végállás kapcsoló, kapacitív közelítéskapcsoló 2. Folyadék érintés nélküli érzékelése: Kapacitív közelítéskapcsolókat használunk a tartály folyadékszint mérésére. Mi a működési elve ennek az érzékelőnek? a. A folyadék megváltoztatja a távolságát a közelítéskapcsolóba épített kondenzátornak. b. A folyadék megváltoztatja a kapacitását a közelítéskapcsolóba épített kondenzátornak. c. A közelítéskapcsoló megváltoztatja a folyadék távolságát a tartályban. d. A közelítéskapcsoló megváltoztatja a folyadék kapacitását a tartályban. 3. Milyen beavatkozókat használunk a reaktorállomásnál: a. szivattyú, fűtőbetét, keverő modul, szelep b. szivattyú, fűtőbetét, keverő modul, ultrahangos érzékelő c. szűrő, szelep, hőmérséklet érzékelő d. szivattyú, fűtőbetét, keverő modul 4. Hogyan lehet szabályozni a fűtőbetét fűtési teljesítményét? a. PWM impulzus szélesség modulációval b. AM amplitúdó modulációval c. FM frekvenciamodulációval d. ki-be kapcsolgatással 5. A tartályban lévő folyadék folyamat hőmérsékletét kell szabályozni. Ahhoz, hogy a szabályozót megfelelően be tudjuk állítani, meg kell határozni a szabályozott folyamat időállandóját. a. A használati utasításban megtalálható b. Meg tudjuk mérni. c. Ki tudjuk számolni d. Megkérdezünk egy szakembert 31
6. Milyen szabályozót használunk ennél az állomásnál? a. PID b. PI c. PI d. Smith prediktor 7. Mire szolgál ez a szabályozó? a. A keverő modul sebességének szabályozására. b. A folyadék áramlásának szabályozására. c. A folyadék szintjének szabályozására. d. A fűtőbetét teljesítményének szabályozására. 8. Milyen folyamatokat lehet végrehajtani ezzel az állomással? a. Melegíteni, keverni és cirkuláltatni a folyadékot. b. Különböző fajta folyadékokat összevegyíteni. c. Folyadékot hűteni. d. Szűrni, melegíteni és keverni egy folyadékot. 9. Mi az a maximális hőmérséklet, amit semmiképpen sem szabad meghaladni? a. +25 C b. +5 C c. +65 C d. +55 C 10. Rendszer energiaellátása: a. 230V hálózati váltakozó feszültség b. 230V hálózati váltakozó feszültség és 24V egyenfeszültségű tápegység c. sűrített levegő és 230V hálózati váltakozó feszültség d. 24V hálózati váltakozó feszültség és 230V egyenfeszültségű tápegység 32
E-Laboratórium 6 Folyadék távoli szabályozása Mérés menete 1. A mérés elvégzéséhez el kell indítani az asztalon található ikont FluidLab-PA V3.0 for MPS-PA.lnk 2. A következő lapon ki kell választani a Reactor állomást. 3. Ezen a felületen a 3.1.0 pontban meg lehet tekinteni a folyamat Demo-t, a 3.2.0 pontban mérni lehet az állomással, a 3.3.0 pontban irányítani lehet az állomást. 33
4. A 3.1.0 Demo menüben a Jobb felső sarokban lévő Start demo gombbal meg lehet figyelni a folyamat automatikus működését. Úgy mint 1. Töltés, 2. Fűtés, 3. Keverés, 4.Fűtés, 5. Ürítés. 5. A 3.2.1 pontban a Digitals Output-nál kilehet próbálni az beavatkozók működését A0- A3-ig. 34
6. A 3.3.2 pontban folyamatos szabályozás paraméterit lehet beállítani. 35
E-Laboratórium 6 Folyadék távoli szabályozása Mérési jegyzőkönyv Mérés tárgya: ELAB- Fluid mérés megvalósítása A mérő személy neve: Proba Elek, KóD123 A mérés helye: Debreceni Egyetem Műszaki Kar A mérés ideje: Méréshez használt eszközök (Apparatus): Personal Computer Elab remote operation and testing environment MPS-PA Reactor Workstation FESTO PLC FESTO PID controller PC Ethernet Communication Háttér: Sok alkalmazás szükséges fűtőelem, hogy pontosan ellenőrizzék rendszerében, vagy a hőmérséklet. Számos alkalmazáshoz szükséges fűtőelem használata, annak érdekében, hogy a rendszert és a hőmérsékletet ellenőrizzük. Ez a labor vizsgálja az integrált származékokat (PID), szabályozza a hőmérsékletet, mint az alábbi ábra is mutatja.. PID Temperature Controller Electric Heating Element D (s) + _ E P (s) SK V K P K I S + + + V A (s) Heater S (s) 1 S (s) Elek PROBA 36
Debreceni Egyetem Debrecen, Egyetem tér 1 sz. Tel. 0036 52 415 155 www.unideb.hu Jelen anyag tartalma nem feltétlenül tükrözi az Európai Unió hivatalos álláspontját.