Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО Московский государственный университет сервиса
Волгоградский филиал
Контрольная работа
по дисциплине: Технические средства предприятий сервиса
Волгоград, 2010
Датчики температуры
Измерение температуры, является одним из важнейших компонентов технологического процесса, так как путем измерения температуры можно косвенно определять и другие параметры, например поток, уровень и т.п. как правило, температура измеряется на основании зависимости электрического сопротивления от температуры. В зависимости от того, возрастает или понижается электросопротивление датчика при повышении температуры, различают полупроводниковые датчики соответственно с положительным или отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Металлические датчики температуры всегда имеют положительный ТКС. Основным материалом для их изготовления являются медь, платина и никель.
Электрическое сопротивление металлических проводников изменяется согласно уравнению:
где — сопротивление при , — сопротивление при температуре , б — температурный коэффициент.
Сопротивление при в большинстве случаев выбирается равным 100 Ом. Употребительны также стандартно изготовляемые сопротивления в 500 Ом и 1 кОм.
Измерительная схема
Для измерения температуры датчик нужно подключить к измерительной схеме, на выходе которой формируется напряжение, пропорциональное температуре. Самой простой разновидностью такой схемы является измерительный мост (или мост Уитстона) (рис.1).
Если сопротивление сравнения установить таким образом, что измерительный прибор G будет показывать отсутствие тока, то окажется справедливым равенство поскольку верхние параллельные сопротивления равны между собой. Преимуществом такого способа измерения заключается в независимости результатов от напряжения питания. Если необходимо иметь непосредственные показания температуры, то сопротивление можно принять постоянным, а показания измерительного прибора откалибровать. В случае измерения напряжения оно получается равным:
При этом необходимо использовать высокоомный вольтметр, так как между точками 1 и 2 не должен протекать ток.
Если же применить низкоомный амперметр, то между точками 1 и 2 возникает ток короткого замыкания, определяемый выражением:
где — ток питания.
Разработка датчика мгновенных температур с диапазоном измерений от 0 до 100 С°
... данной курсовой работе приведен расчет погрешностей проектируемого датчика. В данной курсовой работе 39 страница, 8 таблиц, 10 рисунков, 1 приложение. Аннотация Конструкция датчика мгновенных температур. На рис 1. Показана упрощенная конструкция датчика мгновенных температур, ...
Практически применимая схема показана на рис. 1. Измерительный ток должен быть очень мал, чтобы не вызывать нагревание резистора , которое может привести к ошибкам измерения. Эта погрешность называется погрешностью самонагрева и зависит от подводимой электрической мощности, величины отводимого тепла и приборной постоянной ЕК, называемой коэффициентом самонагрева
Обычно коэффициент самонагрева указывают как характеристику датчика. Достоинства термометра сопротивления: дешевизна конструкции, линейная шкала, большой диапозон измерительных температур (от до ).
Термопары
Термопары представляют собой чувствительные элементы датчиков, пригодные для измерения в диапазоне температур от 0 до . Обладают высокой разрешающей способностью и точностью, но, не смотря на это, цена их не высока. Недостатком термоэлектрического метода является влияние агрессивных сред на термопары что снижет их срок службы. Термопары изготовляют путем соединения двух разнородных металлических проводов, например, медно и медно-никелевого сплава, железа и медно-никелевого сплава или платины и платинородиевого сплава. Термопары из вольфрам-рениевого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры. Такие термопары незаменимы в металлургии для контроля температуры расплавленных металлов. Принципиальное устройство термопары показано на рис. 2. Два проводника 4 и 6 из различных сплавов соединяются между собой сваркой в точке 1, изолируются друг от друга огнеупорной изоляционной трубкой 3, а затем помещаются в защитную трубку 2. Свободные концы проводников, также изолированные друг от друга, присоединяются к чувствительному гальванометру 5.
В случае, если термопары изготовлены из меди и медно-никелевого сплава, то термоэлектродвижущая сила (термо-ЭДС) в диапазоне температур 0…. составляет примерно 40 мкВ. При разности температур сплавов в получается примерно 4,3 мВ. В зависимости от конструкции и назначения различают Термопара: погруженные и поверхностные; с обыкновенной, взрывобезопасной, влагонепроницаемой или иной оболочкой (герметичной или негерметичной), а также без оболочки; обыкновенные, вибротряскоустойчивые и ударопрочные; стационарные и переносные и т. д.
датчик температура терморезистор давление
На рис. 3 изображены схемы включения термопары в измерительную цепь: а — измерительный прибор 1 подключен соединительными проводами 2 к концам термоэлектродов 3 и 4; б — в разрыв термоэлектрода 4; T1, Т2 — температура «горячего» и «холодного» контактов (спаев) термопары.
К термоэлектродным материалам при изготовлении и выборе термопары для применения в тех или иных условиях измерения предъявляется ряд требований: механическая прочность и жаростойкос ть; химическая стойкость; стабильность и линейность градуировочной характеристики и высокая чувствительность. Например, с ростом температуры уменьшается механическая прочность термоэлектродов и увеличивается химическая активность соприкасающихся электродов. Термопары платиновой группы хорошо работают в нейтральных и окислительных средах, но быс тро разрушаются в восстановительной среде (присутствие водорода) при температурах более 500 0С. Термопары же на основе молибдена, вольфрама, рения и их сплавов, наоборот, хорошо работают в восстановительных средах и быс тро выходят из с троя в окислительных средах.
При выборе термоэлектродных материалов учитывается также технология их изготовления, стоимость и возможность получения взаимозаменяемых по термоэлектрическим свойствам материалов. Надежная работа термопар в промышленных условиях определяется не только качеством и свойством термоэлектродных материалов, но и качеством конструкции арматуры термоэлектрического термометра. Принимая во внимание то, что термо-э.д.с., развиваемая большинством термопар с металлическими электродами невелика, предпочтение следует отдавать термопарам, имеющим при прочих равных условиях большую термо-э.д.с. Это позволяет использовать менее чувствительные и, следовательно, более надежные и недорогие измерительные приборы. Наиболее распространенными термопарами, применяемыми в термоэлектрических термометрах, являются термопары из благородных и неблагородных металлов. Для высоких температур применяются вольфрам-рениевая или другие тугоплавкие соединения металлов с графитом. Указанные термопары из благородных и неблагородных металлов являются стандартными и используются согласно их рабочим диапазонам измерения. Характеристики этих термопар приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Стандартные рабочие термопары с металлическими электродами
Диапазон
измерений
|
Обозначения Типов термоэлек-трических термометров |
Наименование материалов термоэлектродов |
Обозначение градуировки |
при длительном Длительное применение термопары — работа ее не менее 1000 часов при изменении первоначальной
градуировки не более 1%.
Допускаемый
предел измерений
при
|
применении |
кратковременном Кратковременное применение термопары — работа ее до нескольких десятков часов при изменении
первоначальной градуировки не более 1%.
|
применении |
|||||
|
ТПП |
Платинородий (10%)- платина родия |
ПП |
0 ч |
||
|
ТПР |
Платинородий (30% родия)- платинородий (6% родия) |
ПР30/6 |
300 ч 1600 |
1800 |
|
|
ТВР |
Вольфрамрений (5% рения)- вольфрамрений (20% рения) |
ВР5/20 |
0 ч 2200 |
2500 |
|
|
ТХА |
Хромель-алюмель |
ХА |
-200 ч 1000 |
1300 |
|
|
ТХК |
Хромель-копель |
ХК |
-200 ч 600 |
800 |
|
|
МК |
Медь — копель |
— |
до +350 |
до +500 |
|
|
ЖК |
Железо — копель |
— |
до +600 |
до +800 |
|
Кремниевые датчики давления
Обычно кремниевые датчики давления изготавливают из кремниевой пластины, часть которой вытравливают до образования тонкой мембраны. Методом ионной имплантации на мембране выполняют резистивные элементы с межсоединениями. При изменении давления мембрана прогибается, и под действием пьезоэлектрического эффекта происходит изменение сопротивления резистивных элементов. Толщина мембраны, как и геометрическая форма резисторов, определяется областью допустимых давлений. Основной функцией датчика по измерению давления служит измерение давления среды на входе в датчик и дальнейшее преобразование сигнала в цифровой, либо электрический. Конструктивно датчики состоят из сенсора и электронного блока. Сенсор считывает давление с чувствительного элемента и далее преобразовывает сигнал в физическую величину, которая далее поступает в электронный блок преобразователя. Электронный блок преобразовывает сигнал в цифровой, например 4-20мА. При этом калибровка датчика заключается в том, что минимальному значению задается сигнал 4 мА, максимальному 20мА, соответственно электрический сигнал на выходе из датчика соответствует диапазону по давлению, на который рассчитан датчик. Преимуществами широко распространенных датчиков этого типа являются:
- Высокая чувствительность,
- Хорошая линейность,
- Незначительные гистерезисные явления,
- Малое время срабатывания,
- Компактная обструкция,
- Экономичная планарная технология изготовления.
Сигналы с датчиков давления являются медленноменяющимися. Это значит, что их спектр лежит в области сверхнизких частот. Для того, чтобы с высокой точностью оцифровать такой сигнал необходимо подавить высокочастотную часть спектра, полностью состоящую из помех. Это особенно актуально в промышленных условиях. Специально для ввода медленноменяющихся сигналов используются интегрирующие АЦП. Они проводят измерение не мгновенного значения сигнала (которое изменяется под действием помех), а интегрируют сигнальную функцию за заданный промежуток времени, который заведомо меньше постоянной времени процессов, происходящих в контролируемой среде, но заведомо больше периода самой низкочастотной помехи. Интегрирующие АЦП выпускают многие зарубежные фирмы (Texas Instruments, Analog Devices и др).
Недостаток, заключающийся в повышенной температурной чувствительности, можно в большинстве случаев скомпенсировать. Область применения датчиков давления определяется возможным диапазоном измеряемых давлений.
Четыре однотипных пьезорезистора образуют мост, при этом отдельные резисторы (Rl … R4) соединены так, что при прогибе мембраны сопротивление резисторов R1 и R3 возрастает, а у R2 и R4- уменьшается. В результате достигается высокая чувствительность измерительного моста. Выходное напряжение соответствует тогда уравнению
На рис. 4 графически представлена зависимость Ua(p) для типичного кремниевого датчика давления.
Поскольку в этом случае максимальное выходное напряжение составляет лишь 0,1 В, для дальнейшей обработки сигнала его нужно усилить еще примерно до 1 В.
Для измерений с повышенной точностью следует дополнительно компенсировать температурную погрешность датчиков.
Компенсация температурной погрешности
В принципе следует различать температурный коэффициент смещения нуля и температурный коэффициент чувствительности и каждую отдельную погрешность компенсировать индивидуально.
Температурный коэффициент смещения нуля ( примерно — 2-10* К) представляет собой температурную погрешность сигнала в нулевой точке шкалы. Он примерно в 10 раз меньше температурного коэффициента чувствительности ( около -2-10-з K-i).
Простейшим способом температурной компенсации состоит в так называемой пассивной компенсации с помощью резисторов и датчиков температуры, как показано на рисунке ??? Правильным подбором шунтирующих резисторов (R/Ro), а также датчика температуры (например, типа KTY 10) можно оказывать влияние, как на смещение нуля, так и на изменение чувствительности.
Рис 5. Схемы компенсации для кремниевого датчика давления: с — пассивная компенсация чувствительности моста; б — установка нуля шкалы и пассивная компенсация температурного смещения нуля с помощью дополнительного резистора Ra; в — активная компенсация чувствительности моста и смещения нуля шкалы; г — дополнительная возможность активной компенсации температурного смещения нуля шкалы (к схеме с).
Некоторые конструкции датчиков давления
На рис. 6 показан датчик давления из серии KPY (фирмы Siemens) для недорогих устройств.
Рис. 6. Датчик давления типа KPY (фирмы Siemens AG): а -типичная зависимость выходного напряжения Up от абсолютного давления Pats при рабочей температуре Г/1==25°С, рабочем напряжении Vb = const и напряжении в нулевой точке Uo = 0; б — механическое устройство; в — электронная схема.
Датчик давления КР 1G0A (фирмы Valvo) имеет уже внутреннюю температурную компенсацию (активную), которая уменьшает температурную погрешность чувствительности в 10 раз. Малые габариты (рис. 7) позволяют встраивать датчик в приборы и аппараты, где другие датчики давления не умещаются.
Рис. 7. Механическое устройство (а) и электронная схема (б) датчика давления КР IOOA (фирмы Valvo) с внутренней компенсацией температуры. Цоколевка выводов: 1 — входное напряжение моста, +; 2 — выходное напряжение моста, -; 3 — выходное напряжение моста, -; 4 — температурная компенсация, -; 5 -внутреннее соединение; 6 — входное напряжение моста, -.
Общая организация распределенных систем управления (РСУ)
Распределенная система это совокупность автономных процессоров и систем, объединенных в коммуникационные подсети для накопления данных и действующих совместно для решения общей задачи. Посредством сети происходит координация распределенных процессов и обмен информацией.
Определение распределенной системы тесно связано с передачей информации и организацией обработки данных. Существует, по меньшей мере, пять критериев, которыми можно охарактеризовать распределенную систему: архитектура аппаратного обеспечения, обработка и накопление данных, управление системой, ее инвариантность. Общая память, при помощи которой различные процессы могут обмениваться данными, в распределенной системе почти не используется. Поэтому классические методы синхронизации и коммуникации (семафоры, память общего доступа и т. д.) исключаются. Единственно возможным методом коммуникации является обмен сообщениями, причем отправитель и получатель выступают в роли равноправных коммуникационных партнеров, между которыми происходит неструктурированный обмен данных. Неструктурированная система сообщений требует эффективных, мобильных, коммуникационных служб, которые обычно иерархически упорядочены и допускают высокую степень свободы при разработке распределенных приложений.
Ниже рассмотрена концепция распределенных систем, полученных объединением датчиков и исполнительных механизмов в сеть, формирующая систему автоматизированного управления. Распределенная система управления представляет собой некоторое упорядоченное соединение узлов, обменивающихся друг с другом данными об измерениях и управлении, с одной стороны, и осуществляющих коммуникацию человека и машины — с другой.
Согласно модели Энслоу (Рис. 8), для достижения по-настоящему высокой степени децентрализации распределенная система должна отвечать пяти критериям. В прошлом из-за высокой стоимости системы, отсутствия необходимого инструментария менеджмента, программного обеспечения и др. для объединения в сеть датчиков и исполнительных механизмов чаще всего применяли системы управления с централизованной обработкой данных. В последние годы возрос интерес к распределенным системам, так как стали нужны более гибкие универсальные управляющие устройства. Учитывая технологический прогресс в области компьютерных и коммуникационных систем, а также то, что стоимость аппаратного обеспечения постоянно падает, можно ожидать, что в будущем распределенные системы управления на уровне датчиков — исполнительных механизмов будут полностью соответствовать определению Энслоу и благодаря ряду преимуществ (модульности и гибкости программного и аппаратного обеспечения, помехозащищенности, совместимости и пр.) их применение станет экономически выгодным.
Распределенная система на уровне датчики — исполнительные механизмы
Объединение в сеть обладающих интеллектом компонент позволяет оперировать распределенным интеллектом так, что решения, необходимые для определенного участка, будут приниматься непосредственно на этом участке, а в коммуникационной сети будет происходить обмен только глобальными данными. Распределение данных и функций задается непосредственно требованиями распределенного приложения.
На Рис. 9 сравниваются принципы центрального и автономного управления структурами типа master-slave. Отдельные компоненты распределенной системы работают автономно, на основании знаний о текущем статусе других компонент или всей системы в целом. Выход из строя или ошибочное поведение компоненты проявляется в задержке. Там, где задержки недопустимы или необходим высокий уровень защищенности, встраиваются средства контроля.
Технология LonWorks
Сети LON (Local Operating Networks) являются наиболее подходящим средством для построения децентрализованных систем. Как правило, системы LON строятся разветвленными (с пространственно распределенными ресурсами программного и аппаратного обеспечения, динамически конфигурируемыми распределенными устройствами, инвариантностью системы и кооперативной автономией) и могут содержать до нескольких десятков тысяч узлов. Узлы могут быть предназначены для применения в различных областях и сконфигурированы под определенные приложения. Сетевая техника LonWorks предполагает возможность использования различных передающих сред. К ним, наряду с витой парой и коаксиальным кабелем, причисляют также радио-, инфракрасные и световые волны, ультрафиолетовое излучение, силовые линии и т. д. На рис. 10 изображены важнейшие особенности технологии LonWorks.
Областью применения LON-систем является автоматизация процессов, зданий, бытовых электроприборов, а также многие другие области, где требуется децентрализованное измерение и управление.
Способ доступа к шине представляет собой одну из важнейших особенностей сети управления. Сеть LON может состоять из нескольких десятков тысяч узлов, а также поддерживать несколько различных передающих сред в рамках одной сети. Встроенный в LonTalk способ доступа к шине — CSMA — дает возможность узлам производить доступ к шине в неактивном состоянии, позволяет увеличить скорость передачи данных и снизить время реакции, особенно для коротких, ограниченных по времени сообщений. У стандартных способов доступа, применяемых в LAN, это отсутствует. Таким образом, метод доступа к шине CSMA подходит для сетей с большим количеством узлов и устройств. Каждый узел LonWorks физически связан с коммуникационным каналом. Электрический интерфейс с передающей средой (трансивер), а также физическая топология, скорость передачи данных и максимальное удаление узлов друг от друга определены ассоциацией LonMark для различных передающих сред и служат стандартом для построения LON-совместимых систем.
HART протокол. Метод передачи данных
(Highway Addressable Remote Transducer — адресуемый дистанционный магистральный преобразователь)
HART это — открытый стандарт, работающий с любой системой управления и поддерживаемый всеми ведущими производителями оборудования и ПО в области автоматизации.
Основные функции
- протокол HART позволяет передавать одновременно аналоговый и цифровой сигнал по одной витой паре. При этом сохраняется полная совместимость и надежность существующих аналоговых линий 4-20 мА;
- можно дистанционно осуществлять диагностику и настройку полевых приборов, используя для этого коммуникатор или компьютер с соответствующим ПО;
- это особенно удобно, когда датчики расположены в труднодоступных местах, на больших расстояниях друг от друга, а также в условиях вредных или опасных производств.
- сокращаются расходы на кабельную продукцию, установку, наладку и на текущее техническое обслуживание;
- удобно работать с многопараметрическими приборами, т.к. можно получать информацию о нескольких переменных процесса по одной паре проводов;
- приборы, поддерживающие HART-протокол, могут устанавливаться во взрывоопасных зонах класса 0, класса 1 и класса 2;
- непрерывная самодиагностика обеспечивает высокую надежность оборудования;
- информация о состоянии прибора передается в каждом сообщении от устройства;
- пользователь имеет возможность прочитать любые параметры датчика: значения переменных, единицы и диапазон измерения, индивидуальные параметры прибора.
Существует два режима работы датчиков, поддерживающих HART протокол:
- режим передачи цифровой информации одновременно с аналоговым сигналом;
- при этом можно удаленно (до 3000 м) осуществлять настройку и конфигурирование датчика и оператору нет необходимости обходить все датчики — их можно настроить со своего рабочего места;
- в многоточечном режиме датчик передает и получает информацию только в цифровом виде; информация о переменных процесса считывается по HART-протоколу.
К одной паре проводов может быть подключено до 15 датчиков. Их количество определяется длиной и качеством линии, а также мощностью блока питания датчиков. Все ДЧ в многоточечном режиме имеют свой уникальный адрес от 1 до 15.
Метод передачи данных на основе HART-протокола обеспечивает дистанционное получение данных и мониторинг. При традиционном подходе сбор, обработку и передачу данных к централизованным средствам мониторинга осуществляет SCADA-система. В настоящее время многие вновь разрабатываемые устройства включают встроенный микропроцессор, который управляет процессом измерений, выполняет первичную обработку информации, согласование сигналов и др. (их называют «интеллектуальными»).
Основное назначение HART-протокола — организация обмена данными на скорости 1200 Бод (бит/сек) между системой управления и интеллектуальными первичными датчиками. Он позволяет по двум проводам осуществлять питание датчика, приём с него сигнала о параметре и производить настройку датчика с помощью HART-модема.
В основе протокола — принцип частотной модуляции (ЧМ).
Частотно-модулированный сигнал является двухполярным и при применении соответствующей фильтрации не влияет на основной аналоговый сигнал 4-20 мА. Для передачи логической «1» HART использует один полный период (Т) частоты 1200 Гц (Т 0,8333 мс), а для передачи логического «0» — два неполных периода 2200 Гц (Т 0,4545 мс).
ЧМ-составляющая накладывается на токовую петлю 4-20 мА. Поскольку среднее значение синусоиды за период равно нулю, то ЧМ-сигнал никак не влияет на этот аналоговый сигнал.
Стандартная топология — «звезда», но возможна и шинная организация, когда до 15 узлов подключены на одну витую пару.
Для передачи данных по сети используются два режима:
1) асинхронный: по схеме » Master-запрос/Slave-ответ» (один цикл укладывается в 500 мс);
2) синхронный: пассивные узлы непрерывно передают свои данные Master-узлу (время обновления данных в Master-узле за 250-300 мс).За одну посылку один узел может передать другому до 4 технологических переменных, а каждое HART-устройство может иметь до 256 переменных, описывающих его состояние. Контроль корректности передаваемых данных основан на получении подтверждения.
Приборы с HART-интерфейсом могут подключаться следующими способами:
- через удаленное УСО SIMATIC ET200M с модулями HART;
- через HART-модем, с помощью которого устанавливается соединение «точка-точка» между компьютером и HART-устройством;
- через HART-мультиплексоры.
Наиболее приемлемым средством для подключения нескольких ведомых устройств в единую систему является мультиплексор, обеспечивающий доступ к ним через интерфейс RS-485, RS-232 и Ethernet. Весь набор команд, реализованных в HART-протоколе, условно можно разделить на три группы: Универсальные — основные команды, поддерживаемые ведомыми устройствами. Это команды общего назначения и используются на уровне операторских станций. Стандартные (для групп устройств) — использующиеся практических во всех HART-устройствах команды. Специфические (зависящие от устройства) — команды настройки специфических, индивидуальных параметров какого-либо устройства.
В соответствии с HART-протоколом цифровой сигнал малой амплитуды (±0.5 мA) накладывается на аналоговый сигнал 4-20 мA (рис. 11).
В соответствии со стандартом (Bell 202) цифровой сигнал преобразуется в две частоты — 1200 Гц и 2200 Гц, представляющие биты 1 и 0 (рис. 11).
Поскольку такой ЧМ-сигнал имеет нулевое среднее значение и фаза сигнала непрерывна, то на аналоговый сигнал 4-20 мA он не оказывается никакого влияния.
Структура HART-протокола
HART-протокол соответствует сетевой модели OSI, которая определяет структуру и элементы систем передачи данных. Однако он реализует только уровни 1, 2 и 7 ( табл. 2)
Уровень 1 (физический).
Канал связи работает по принципу частотной манипуляции с параметрами: скорость передачи данных — 1200 бит/с; частота, соответствующая логическому «0», 2200 Гц; частота, соответствующая логической «1», — 1200 Гц. Большинство каналов связи подходит для этого вида цифровой передачи данных.
Уровень 2 (канальный ).
Так как HART-протокол реализован в соответствии с принципом «ведущий —ведомый », а это означает, что ведомое устройство передает информацию только по запросу ведущего устройства. Ведущее устройство передает конкретному ведомому устройству команду и возвращает ответ. Информация передается группами байт, разделённых на кадры. Разделение цифровой информации на кадры является спецификой HART-протокола (специальное ПО).
Контроль корректности передаваемых данных основан на получении подтверждения.
В многоточечном режиме в сообщении содержится информация о том, кто его передает и кто получает.
Уровень 7 (прикладной) — интерпретирует набор команд. Ведущее устройство посылает сообщения с запросами определенных величин, реальных данных и любых других параметров, имеющихся в устройстве. Ведомое устройство интерпретирует эти команды в соответствии с HART-протоколом. Ответное сообщение передаёт ведущему устройству информацию о статусе и значениях параметров ведомого устройства.
Таблица 2. Сетевая модель OSI и HART-протокол
|
Уровень |
Функция |
HART |
|
|
Прикладной |
Представление форматированных данных |
HART-команды |
|
|
Представления |
Преобразование данных |
||
|
Сеансовый |
Осуществляет диалог |
||
|
Транспортный |
Увеличивает надежность транспортного соединения |
||
|
Сетевой |
Устанавливает сетевые соединения |
||
|
Канальный |
Устанавливает информационное взаимодействие |
Правила HART-протокола |
|
|
Физический |
Соединение оборудования |
Bell 202 |
|
HART-протокол является промежуточным звеном при переходе от аналоговых устройств 4-20 мA к полностью цифровой технологии промышленных сетей (ЛПС-технологии).
Основные преимущества
одновременно аналоговая
двунаправленная
- осуществляется взаимодействие ведомых устройств (ДЧ, ИМ и др.) друг с другом;
- гибкий формат сообщений позволяет адаптировать сеть к устройствам различного типа;
- и др.
В России датчики с HART-интерфейсом выпускает компания Метран.
Практическое задание
|
X1 |
X2 |
X3 |
X4 |
Y |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Решение. 1. Запишем функцию на основе ее единичных наборов:
2. Для минимизации функции применим карту Карно (рис.12)
Рис.12 Карта Карно
|
00 |
01 |
11 |
10 |
||
|
00 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
01 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
11 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
10 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
Склеивание дает 4 минтерма (слагаемого).
В итоге функция принимает вид
3. Реализуем Логическую схему, реализующую заданную логическую функцию (рис.13).
Рис.13.Логическая схема., Список литературы
1.
2. Виглеб Г. Датчики: Пер. с нем. — М.: Мир, 1989. — 196 с., ил.
3. Обзор/Промышленные сети — Виктор Половинкин: HART-протокол.
4. А.П. Веревкин В.Г. Динкель Технические средства автоматизации технологических процессов.
