Лекция 2.1. Структура АСУ ТП и АСУ П, полевой уровень

0:00 Дисциплина у нас основа автоматизации технологических процессов, вводный базовый курс. 2 Семестр, где мы будем изучать с вами более прикладные аспекты? Работы системы управления. Ну, преподаватель у вас остался тот же самый, поэтому продолжаем. Структура курса в рамках текущего семестра у нас с вами. 108 Часов предусмотрено? Из них 14 лекций. Практически как в прошлом семестре и 44 практики, то то есть это 22 пары практических занятий очень много, ну и.

0:50 Ну и самостоятельная работа 23 часа, это то, что. Вы должны будете делать дома самостоятельно изучать. Ну и как я уже сказал, в конце семестра у меня. Ну и у вас тоже предусмотрен экзамен настоящий классический. То есть список вопросов обычно 1 теоретический вопрос в билете 1 практическая задача на оборудовании? Вот примерно так. Теперь Переходим к непосредственно. К самой смысловой части к тематическому плану данного семейства мы с вами будем подробно рассматривать то, что вскользь рассматривали в 1 семестре это полевой уровень, ну забегая. Вперед скажу, что у вас будет отдельная большая дисциплина касательно контрольно измерительных приборов. Сейчас нам с вами полевой уровень нужно рассмотреть обзорно для того, чтобы.

1:55 Лучше понимать, как работает, работают эти устройства и как от них сигнальщики бегут. Но и здесь нам все таки желателен школьный и университетский курс физики в части электростадики, электродинамики. Так ребята слышно меня. Хорошо, если вдруг звук будет пропадать. Вы, пожалуйста, что нибудь в чатике пишите? Чтобы я понимал дальше, средний уровень мы тоже его вскользь с вами рассматривали. Более подробно рассмотрим основных вендоров основные линейки В.

2:34 Верхний уровень тоже, в общем, видимо, мы его с вами обсуждали более подробно, как из чего. Зачем, почему рассмотрим, ну и 2 прикладных таких крупных момента? Это алгоритмы уже более сложные, но в той же самой среде разработки и операторский интерфейс немного другое программное обеспечение у нас будет.

2:59 Будут как? Скажем так, такие задания. Чисто учебного характера, то есть на изучении интерфейса, в том числе из разряда. Сделать алгоритм перемещения элемента по экрану и так далее. То, что вы любите то, что вы делали с черепашкой на информатике в школе, только это все придется делать с криптами и. Разработка настоящего полноценного операторского интерфейса в соответствии с ну элементарными требованиями эргономики. Вот что на нас с вами ждет, то есть основной пул задач. Основной пул практических работ будет у нас вот по последним 2 темам в основном.

3:53 Литературы на всякий случай напоминаю то, что было рекомендовано ранее в 1 семестре, но еще разок. То есть вот 1 книжка максимально просто и подробно изложено здесь даже больше для айтишников? Денисенко компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. В библиотеке есть Библио клабе, то есть в принципе доступно в онлайне или в офлайн. Если хотите, ее можно скачать, она на отдельных источниках имеется. И 2 такая уже базовая фундаментальная книжка, справочник инженера по СутТП на на чуть чуть посложнее. Но в принципе тоже можно ей пользоваться, ну и 3 ресурс, который я вам рекомендую.

4:47 Ну, в качестве опять же таких базовых это вот уфимский нефтяной выложил ряд лекций. Они вам тоже будут полезны лекции по основам автоматизации технологических процессов нефтегазовой отрасли, но тоже непрерывное производство. Такие же у них трубы, насосы такие же датчики, такие же системы тоже есть печки. Только немного другая специфика производства, вот и все. Ссылка на плейлист ПДФКа лежит в документах, можете ее скачать, все ссылки доступны.

5:20 Ну и там, в принципе, 1 лекция и дальше уже подробно можно выбирать то, что вам необходимо там с избытком, но они регулярно публикуют. Новое видео, поэтому думаю, что там, в Плейлисте, отслеживать изменения стоит и много всего полезного простым языком, так поехали дальше.

5:46 Итак, начинаем мы с вами с поля. 1 У уровня иногда он еще называется нулевым зависимости от классификации. Ну и, собственно, напоминаю вам. О структуре знакомой вам пирамидки, которую ранее мы уже видели. Итак, Классическая система управления обращаю ваше внимание. Она у меня названа структура АСУ п автоматизированная система управления производством, то есть это. В целом производственный процесс не технологическое, а именно производство целиком. Ну и как вы помните, мы с вами подробно рассматривали вот эти 3 уровня.

6:40 Есть верхний, средний и нижний, они в разных источниках называются по разному. Но я думаю, что здесь уже вы аналогию синонимы запомнили. И так в соответствии с этой пирамидкой в основе всей автоматизации в основе всех систем управления процессом, технологическим В. основе управления производственным процессом лежит у нас полевой уровень, без этого полевого уровня управление процессом невозможно.

7:16 Полевой уровень, как вы помните, состоит из 2 больших групп. элементов или из таких 2? Пулов оборудования, которое называется. Датчики. Ну, обобщенно да или измерительные устройства, или системы измерений, и исполнительные механизмы тоже такой обобщенный набор устройств, которые ну датчики измеряют состояние. Технологического процесса, а исполнительные механизмы воздействуют на этот технологический процесс. Надеюсь, вы это помните, надеюсь, вы это понимаете и так еще раз?

8:08 Поле это основа любой автоматизации, без него никакое управление процессом технологическим невозможно. Мы измеряем, и мы воздействуем далее, эти данные еще раз напоминаю. Идут на средний уровень именно так, в большинстве случаев у нас есть поле, потом средний уровень в виде ПЛК. Чаще всего программируемые логические контроллеры.

8:39 Пил с я нужен по английски, да или просто контроллеры. То есть это сам тот самый уровень, который отвечает за прием сигналов? Измерение этих сигналов интерпретацию этих сигналов с полевого уровня и воздействие на исполнительные. Механизмы, то есть выдачу сигналов обратно на полевой уровень. Основная часть решений по изменению состояния процесса принимается на уровне контроллера, то есть на уровне ПЛК.

9:17 По сути, это центр принятия основных решений при нормальном режиме работы оборудования. Далее у нас с вами есть уровень скады систем, он же уровень Аш Май или Верхний уровень. Ну и напоминаю, что чаще всего полевой. Уровень с контроллером связан физическими и электрическими сигналами 4, 20 миллиампер, 0 10 вольт и так далее. Ну и дискретные сигналы, понятно? Про это тоже поговорим, а вот связь между средним и верхним уровнем у нас. Осуществляется уже по цифровым шинам передачи данных и чаще всего в современных системах. Это Эзернет, как вы, наверное, прекрасно помните. То есть контроллер выдает цифровую информацию на верхний уровень, который представлен? Компьютерерами, они же армы называются автоматизированные рабочие места, серверами, коммутаторами и так далее. То есть все то, что отвечает за передачу данных за хранение данных за представление этих данных человеку?

10:30 Ну и Аша моя аббревиатура, как вы помните это, Хьюман? Машин интерфейс, это интерфейс человек, машина соответственно верхний уровень также входит у нас панели оператора как 1 из элементов визуализации. Тоже включен сюда же, ну и бегло рассмотрим еще 2 верхних уровня. Это уже как раз если 1 3 уровня это АСУ ТП Система Управления технологическим процессом, то верхние 2 уровня. Позволяют нам реализовать систему управления производством, напоминаем Мэс Мануфек Чикьюшн систем систему управления производством. Она у вас будет подробно рассмотрена на 4 курсе.

11:15 То есть это, по сути, информационная система, которая обрабатывает данные с оборудования и принимает уже сложное решение в части управления процессом в целом, то есть технологии, ну и ерпи. Энтерпрайз ресурс Пайннинг, это система управления ресурсами предприятия, закупки отгрузки поставки, бизнес, планы. То есть, по сути, сколько и чего производить для конечного потребителя?

11:48 Соответственно, чем меньше элемент пирамидки, тем меньшее количество оборудования туда входит, но при этом. Тем сложнее система, и так вот такой классический вариант построения системы управления производством у нас. На данный момент развитие науки и техники используется повсеместно. Где то мы с вами можем видеть только 2 уровня, иногда уровень ПЛК, он у нас представлен локальными регуляторами. Про это тоже мы с вами поговорим чаще всего, если у нас этот цех установка, мы видим 3 уровня все.

12:31 А вот полноценная структура, управление производством, это тот элемент, тот этап развития российской промышленности, но отдельных, скажем так, направлений, в том числе и нашего, это горно металлургического. То есть этап развития? Который затрагивает начальные начальную стадию формирования. Ну, по сути, вот этой прослойки в виде масс мануфекции экзекьюшн систем. Ну, на Западе говорят м и с то есть Маммес, это чисто русское произношение. Ну вот, вы его чаще всего и будете встречать.

13:13 Так идем дальше. Напоминаю вам логику работы любой системы регулирования как основы системы управления, производством неотъемлемая часть, да? У нас с вами есть входные данные, ну пример управления автомобилем, который вам хорошо известен. То есть входные данные информация с зрительных органов человека, то есть наших глаз?

13:51 Состояние полотна дорожного препятствия, другие участники движения и так далее. Центр принятия решения, это наш головной мозг при управлении автомобилем, то есть обработка информации, оценка. Расстояний до преград, оценка скорости и так далее, ну и дальше. Принятие решения об изменении скорости движения и об изменении траектории движения осуществляется путем выдачи команды и.

14:26 На исполнительный механизм, то есть на управляющее воздействие. Ну, если в контексте управления автомобилем, то есть это головной мозг воздействует на костный мозг, который потом воздействует на мышечную. Систему человека человек, в свою очередь, меняет положение рулевого колеса и положение педали акселератора. Ну и, собственно, тем самым меняет 2 основных параметра траекторию и скорость движения автомобиля.

14:54 Ну и процесс итерационный процесс непрерывный, то есть после изменения мы опять оцениваем состояние и так далее. Здесь у нас работает классический цикл, но который. Мы с вами не замечаем, то есть, как правило, стандартная скорость восприятия информации визуальной. Да у человека это что там, 24 Герца, то есть 24 картинки в секунду.

15:21 То есть это достаточно быстро, но скорость реакции она значительно ниже у человека, то здесь у нас получается некоторый раз синхрон. Плане восприятия информации, то есть вот этот левый контур работает быстрее, чем правый контур. В технологической системе входными данными напоминаю, у нас является датчик, то есть это значение. Ну, там у нас ПДД еще средняя скорость реакции обсуждается 180 Миллисекунд. Может быть, если вы боксер Дак, у вас, наверное, скорость реакции побыстрее?

16:04 Если вы обычный человек помедленнее, может быть, то есть от кучи факторов зависит. Но в технологической системе, в системе регулирования мы себе не можем позволить такой роскоши, поэтому там у нас. Элементы систем управления работают С. Детерминированным циклом, то есть с заранее определенной скоростью реакции. И так у нас с вами датчик измеряет состояние технологического процесса регулятор как отдельный, так и внутри контроллера оценивает состояние.

16:44 То есть, насколько мы далеко от идеала и принимает решение, куда двигаться и с какой скоростью? То есть как менять состояние технологического процесса, открыть задвижку или кран, регулирующий закрыть и так далее, то есть вот?

17:08 Примерно такой механизм у нас используется при управлении технологическим процессом. Далее с точки зрения железа еще раз напоминаю представлен на это следующим образом в любой классической системе управления. Ну так у нас с вами имеется датчик. Но в данном случае уже знакомый вам. Датчик давления, который вы могли видеть на стенде Кип. Информация с этого датчика при помощи электрического сигнала. 4 20 Миллиампер передается в контроллер на модуль ввода аналоговых сигналов.

18:05 Далее контроллер измеряет этот. Итоговый сигнал интерпретирует его в сигнал давления. Мы с вами реализовывали этот алгоритм. Алгоритм оценивает, насколько далеко мы от идеала, то есть. Нам нужно открывать кран, закрывать и так далее и принимает решение, насколько нужно открыть или закрыть этот сам экран, ну и собственно. Выдает сигнал на исполнительный механизм, который у нас находится справа. Данные центр принятия решений, управляющее воздействие.

18:48 Начали открывать кран, смотрим, как изменяется параметр и зависимости от того, как сильно он им меняется, как быстро он меняется. Принимаем решение, что будем делать дальше еще. Открывать, а может быть, этого достаточно, то есть достаточно того, насколько мы уже открыли кран, то есть изменили состояние нашего технологического процесса нашего механизма.

19:16 То есть вот с точки зрения железа, но у вас был немного другой контроллер и немного другой исполнительный механизм, по сути, остается та же. Так проверка звука. Слышно, меня все в порядке, хорошо спасибо. Ну и напоминаю нашу с вами задачку нашу с вами классическую задачку, регулирование уровня в баке. Ну, здесь 1 из вариантов изображен, то есть у нас есть бак, есть гидростатический датчик уровня. Еще про это поговорим более подробно, есть у нас клапан на подаче.

20:08 Воды и клапан на сливе, но в нашей с вами технологической схеме на стенде у нас с вами вот этим вот клапаном верхнем управляли технологи, вот этим управляли мы. Ну, здесь нарисована прямая. Задачка, то есть, когда мы при открытии клапана увеличиваем уровень при закрытии, уменьшаем. Мы с вами решали задачку обратную, когда у нас датчик воздействовал на клапан на сливе, то. Есть открываем кран, воды сливается, больше уровень падает, то есть открыли, но уровень падает. То есть положительное воздействие управляющая приводит к отрицательному результату изменения? Параметров, поэтому задача и обратная, получается, открыли, падает, закрыли, увеличивается, вот и все. С точки зрения терминологии, то есть в зависимости от того, каким краном управляем и.

21:06 Формируется название задач, ну или регулирующим клапаном, если быть более точным, да? И так, в принципе, 1 из базовых задач она у нас остается прежней. Так идем дальше. Давайте вспомним, какие бывают сигналы. Ну еще раз напомню, да что у нас с вами поле полевой уровень и чаще всего. Мы с поля получаем электрические сигналы от датчиков и электрическими же сигналами воздействием на исполнительный механизм. Основные 3 вида сигнала дискретные, они же.

22:03 В иностранной терминологии диджитал да, но они никоим образом не цифровые, а именно дискретные. То есть это электрический сигнал, имеющий 2 состояния, включено выключено только так, то есть Булева, алгебра, истина, ложь, тру Фолс включена. Выключена дискретный сигнал, он может иметь разное значение напряжения, чаще всего имеет значение напряжения 24. Вольта 0 Вольт выключен, 24 Вольта включено, но могут быть вариации, в том числе, допустим, 220 вольт переменного тока.

22:42 Такое тоже возможно в некоторых системах, то есть дискретный сигнал, чаще всего применяется для датчиков, имеющих 2 состояния. Ну, допустим, концевой выключатель. Клапан открыт, клапан закрыт, то есть открыт, не открыт. Двоичное состояние, дискретное состояние выключателя. Именно для этого используются дискретные сигналы, передаются еще раз. Напомню вам по обычным медным проводам. Аналоговые сигналы, аналоговые сигналы имеют множество состояний. Еще раз напомню вам, то есть это сигнал, который меняется непрерывно.

23:33 Ну, в английском, в английской терминологии он тоже также называется аналог сигнал, то есть сигнал, который меняется в определенном диапазоне значений. Типовые диапазоны значений, напомню вам это 4 20 миллиампер. 0 20 Миллиампер 0, 5 Миллиампер, если берем вальтовые сигналы, сигналы напряжения. Это 0, 10 Вольт, 0 5 Вольт и + ты 5 Вольт, вот то, что мы с вами встречаем. Ну и типовой сигнал в системах АСУ ТП это 4 20 миллиампер. Надеюсь, вы это помните точно так же? Передается по проводам обычным медным путем изменения тока в цепи, то есть датчик, по сути, контролирует, меняет ток в цепи или формирует даже этот ток цепи в диапазоне от 4 до 20 миллиампер.

24:37 Ну и последний пул сигналов, который мы с вами можем получать с поля, и точно так же на это самое поле выдавать. Это цифровые сигналы. Это закодированная информация в виде набора нулей и единиц. Это цифровые линии передачи данных они уже специальные, но 1 из них вам знакома. Это интернет есть еще ряд специализированных шин, которые мы с вами тоже рассмотрим. Там уже используются специальные провода и определенные уровни сигнала. Ну, забегая вперед, скажу, что цифровой сигнал обратите внимание на его форму. Здесь вот на Слайде хорошо видно это, по сути, скажем так.

25:30 1 Из видов дискретного сигнала. Некоторая его модификация, то есть это быстро изменяющийся дискретный сигнал, но не в диапазоне. А от 0 до максимального значения до 24 вольт, а чаще всего, от какого то минимального значения до максимального с высокой частотой. Но фактически это именно кодирование информации в виде изменения состояния, изменения напряжения на линии, это цифровой сигнал. Ну и переходим непосредственно к. Измерению технологических параметров.

26:18 А именно контрольно измерительным прибором. В общем, видео контрольно измерительные приборы мы можем разделить на 3 большие группы. Это тоже важно для общего понимания принципов работы. 1 Большая группа, это измерение энергетических показателей системы технологической системы, то есть это какие, то показатели, которые напрямую или. Косвенно связаны с энергией, но из механики вы помните. Да, у нас есть энергия кинетическая, есть потенциальная. Ну вот, здесь примерно так же, то есть.

26:58 Показатели, которые связаны с законом, сохранение энергии и оценка энергетического состояния. Ну, к примеру, да забегая вперед, скажу, допустим, параметр давления, давление в баллоне, что она нам может сообщить, собственно. Какая потенциальная энергия есть у молекул газа, которые находятся в этом самом баллоне? Если его открыть, то эти молекулы вырвутся наружу и будут с большой скоростью. Вылетать, то есть мы преобразуем потенциальную энергию в кинетическую, поэтому вот давление это именно энергетический параметр, в общем виде, как и температура.

27:40 Дальше у нас материальные показатели, это измерение количества материи. По сути, нам нужно посчитать, сколько молекул. Прошло через трубу, попала в технологический процесс для того, чтобы оценивать материальный баланс. То есть знать, сколько загрузили в печку, сколько из нее забрали? Ну и 3 большая группа Большой Пул, это измерение качественных показателей. То есть это показатели качества, ну, в общем, видео, допустим, до концентрация влажность.

28:20 И так далее, то есть это то, что характеризует химсостав, кстати, то, что характеризует качество, содержание примеси и так далее. То есть вот 3 такие большие группы приборов, которые можно выделить? Которые можно рассмотреть, ну и начнем мы с вами с самой прикладной, с с самой нужной, самой часто встречающейся и очевидной. Это измерение энергетических показателей системы, это 1 группа параметров.

28:57 Ну и, собственно, выделим несколько основных этих энергетических показателей, самых простых для технологической системы. Температура, давление, напряжение и ток и начнем, наверное, с самого простого показателя, это температура. Что такое температура, это мера нагретости тела, ну либо объекта да, либо материи. То есть это тот параметр, который нам позволяет сравнивать объекты, то есть 1 горячее, 2 холоднее. И точно так же, допустим, используя молекулярно кинетическую теорию, переходить к другим показателям системы. Ну, допустим, состояние газа, состояние, пара жидкости и так далее.

29:50 Так предлагаю небольшой перерыв сделать и продолжить буквально через 5 минут. Итак, температура нам нужна для того, чтобы понять, насколько нагрет. Собственно, нагрето сырье, насколько нагрета жидкость. Понять, идет ли фазовый переход или нет, ну и так далее, то здесь огромное количество задач, включая решение задач, обеспечения безопасности технологического процесса. И так измерение температуры, но, собственно, на Слайде приведен. Знакомый и понятный вам термометр расширение.

30:53 Жидкостный, то есть в данном случае работает, очевидно, и понятно, как любой медицинский ртутный при изменении температуры чувствительного элемента. Колбы жидкостью происходит расширение вещества, а так как объем сосуда ограничен, то при расширении жидкость начинает ползти вверх по капилляру.

31:23 Ну и, собственно, Капилляр имеет некоторое постоянное значение сечения соответственно. Поступательное движение жидкости градуируется по шкале как значение температуры. То есть самый типовой самый простой вариант, и сразу же хочу отметить, что. Существует 2 основных класса приборов вообще любых. Я имею ввиду, то есть это показывающие приборы. В данном случае это именно показывающий прибор, то есть значение с него человек считывает визуально путем свирения.

32:10 Положение жидкости и метки на шкале, то есть это показывающий прибор. Есть датчики, это, по сути, устройство, которое имеет выходной сигнал и которые могут быть подключены к системе управления к системе АСУ ТП Контроллер.

32:33 Бывают гибридные модификации, когда прибор и показывающий, и, собственно, функции датчика в нем реализованы. То есть в этом случае он выполняет 2 функции, но чаще всего мы с вами имеем четкое разделение. Либо показывающий, который в системах АСУ ТП не применяется, это только для технологического персонала, либо классический датчик С. Сигналом, который может быть подключен к системе управления, то есть вот это. Запомните, пожалуйста, и далее мы будем работать именно с этим.

33:12 Пространством терминов. Итак, давайте коротко пробежимся по видам датчиков. Ну, собственно, датчиков температуры, они бывают 2 основных видов с точки зрения принципа измерения это. Бесконтактные датчики, они сейчас вам, наверное, широко знакомы, да и контактные датчики соответственно бесконтактный датчик. Это датчик, который не требует.

33:47 Взаимодействия с технологическим процессом, то есть элементы датчика не обязательно должны прикасаться к технологическому процессу к трубопроводу, к элементу. Там куску металла и так далее, то есть это бесконтактный, без непосредственного контакта, датчика и процесса, и контактные методы. Собственно, справа 2 столбика.

34:13 Которые предполагают прямое взаимодействие. Ну и собственно бесконтактные методы, хорошо вам знакомы? Это всякие пирометры, тепловизоры и так далее. То, что широко применяется сейчас повсеместно в связи с эпидемией, ну или как пандемия. Да правильно называть, то есть пирометр медицинский, в том числе для бесконтактного измерения температуры, то есть, по сути, меряет тепловую энергию или тепловое излучение объекта и.

34:50 И контактные методы, то есть они непосредственно взаимодействуют с технологическим процессом. Ну и, собственно, контактные методы делятся на 2 большие группы. Ну и в том числе чаще всего. Вот эти 2 большие группы точно так же делятся и на показывающие приборы. И на датчике итак 1 группа термометр расширения, то есть в них что то расширяется 1 пример термометр расширения. Это ртутный термометр, мы с вами его уже обсудили или жидкостный термометр.

35:30 Соответственно, они бывают стеклянные чаще всего. Особенно медицинские далее манометрические. Ну что такое манометр, вы тоже прекрасно знаете то здесь какая то связь с давлением. Расширение давления, то есть вполне себе лаконично связаны биметаллические билотометрические, но это тоже мы сейчас все рассмотрим.

35:56 И термопреобразователи то есть вот то, что относится к системам АСУ ТП, вот это и есть датчики температуры. Термопреобразователи чаще всего у нас встречаются 2 видов, это термометры, сопротивление. И термоэлектрические преобразователи. Ну, исходя из названия, наверное, понятно, какой принцип работы у них в. Существует. Ну и по порядочку, по свойствам этих устройств. Расширение. Работают за счет теплового расширения жидкости в подавляющем большинстве случаев и предельные значения для термометров расширения, которые применяются в промышленности в лабораторных исследованиях. У нас, как правило, находится в. Диапазоне от ты, 190 до 600 но понятно, что это не медицинский термометр, а промышленные. То есть там специальное техническое решение, которые позволяют охватить такой широкий диапазон? Но еще раз повторюсь, это показывающий прибор.

37:26 Далее манометрические термометры измерения давления. Ну, вы прекрасно знаете, что при нагреве газа в замкнутом сосуде, то есть в постоянном объеме у этого газа начинает увеличиваться давление, ну и соответственно чем сильнее нагрели тем. Выше увеличилось давление отсюда, у нас появляется возможность через давление, измерять температуру. Таким вот образом появились монометрические термометр. Ну, диапазон примерно сопоставимый только здесь уже чаще всего используется газ и.

38:04 Далее. Термометры Сопротивления это уже датчики, то есть в них изменяется сопротивление чувствительного элемента при изменении температуры. Ну и собственно диапазончики у них примерно следующие. Зависие от вида, то есть они у нас бывают электрические, то есть сделаны из металла и полупроводниковые сделаны из полупроводника. Ну и работают они в диапазоне примерно следующем, ты 200 500 и ты 90 180 она Цельсия.

38:46 Далее. Термоэлектрические преобразователи или термоэлектрические датчики. Они же термопары, вот они, как правило, работают в диапазоне от ты 50 или- Цельсия до 16.00. Если их сделать специальным образом из специальных материалов, то, в принципе, они легко будут работать до 2 республики5 тысяч градусов Цельсия. Ну, там есть определенные особенности, ну и с точки, но и с точки зрения бесконтактных. Методе это тепловое излучение почти всегда. Ну и у нас есть с вами оптические пирометры. То, что чаще всего применяется радиационные пирометры, пистолетики, которые можно там в больнице встретить или на проходных.

39:44 Фотоэлектрические пирометры, ну и то, что сейчас редко уже применяется. Это цветовые пирометры, ну из курса физики тоже помните, что в принципе? Длина волны излучения зависит от температуры. Интенсивность излучения зависит от температуры, но и так далее. Здесь вот как раз этот принцип и используется, но их не так много в системах АСУ ТП, поэтому мы их подробно рассматривать не будем. Итак, термометры расширения мы с вами коротко обсудили это показывающий прибор. Дальше переходим к другому, показывающему прибору, это манометрический термометр.

40:30 Выглядит он следующим образом, то есть примерно вот так. У нас с вами есть гильза, который устанавливается в трубопровод, технологический процесс здесь размещается. Газ в газообразном или конденсированном виде при нагреве этот газ расширяется по трубочке, подается в манометр, в датчик давления и дальше, собственно. Работает классическая механика, вот это вот под циферкой 1 пружинка или серповидная трубка раз сжимается при увеличении давления, ну и стрелочка начинает. Бегать при помощи рычажного механизма, чем выше температура, тем выше давление, тем больше перемещение стрелки. Но еще раз повторюсь, это показывающий прибор.

41:20 Ну и в основном он использует чистую механику, ну и забегая вперед. Скажу, что давление, ну вы, наверное, прекрасно помните это давление. Это отношение, это сила, которая воздействует на некоторую площадь, то есть это отношение. Силы на площадь, поэтому классический вариант изменения измерения давления, это через измерение силы. Ну а соответственно измерение силы идет через модуль упругости и через деформацию упругую, то есть классическая механика.

41:54 Теперь переходим к самому важному с точки зрения измерения температуры. 1 Широко распространенный вид датчиков температуры в промышленности называется термопреобразователь сопротивления или термометр сопротивления. Исходя из его названия, в этом датчике основным сигналом выходным.

42:23 Обращаю ваше внимание, что этот сигнал электрический. Чаще всего мы с вами работаем с электрическими сигналами, так вот основной сигнал это изменение сопротивления при. Изменении температуры, ну и соответственно, он и называется термометр, сопротивление или термопреобразователь сопротивления. Опять же, как вы, наверное, помните из курса физики? У металлов есть прямая зависимость сопротивления от температуры, чем выше температура, тем выше сопротивление. Особенно это важно для электриков, у них потери с этим связан. Так вот, термометра сопротивления используют этот принцип при нагреве чувствительного элемента. У него увеличивается сопротивление, измерив сопротивление, мы можем с вами.

43:17 Определить значение температуры, при которой находится чувствительный элемент, вот и весь фокус. Визуально. Большинство промышленных датчиков температуры выглядит следующим образом. Вот они приведены слева на картинке, то есть есть некоторая гильза, которая. Помещается внутрь технологического процесса в трубу, в печку в газоход. Неважно, есть некоторая гайка, подвижная или неподвижная, и есть головка датчика Клеммная.

43:55 Где расположены провода Клемники для подключения кабельной линии, которая заводится вот сюда? Вот вот ввод датчика, как правило, он сделан в виде сальника. То есть обжимает кабель для того, чтобы туда не попадала влага, грязь и так далее? Справа на картинке приведен специальный вид датчика температуры.

44:22 Ну, здесь у него отдельный кабельный ввод. Ну и название слайда вас не должно смущать. 2 Вид датчиков называется термоэлектрические преобразователи. Здесь следует запомнить то, что если в термометр сопротивления меняется сопротивление, то. В большинстве термоэлектрических преобразователей. Выходным сигналом является Эдс. То есть чем выше температура? А точнее, даже разность температур, тем выше Эдс чувствительного элемента. Биметаллические термометры.

45:24 Их вы можете встречать как в быту, так и в промышленности они, собственно. Бывают 2 видов. Электроконтактные биметаллические термометры. И показывающие. Принцип работы данного. Показывающего прибора состоит в том, что используются 2 разнородных металла. Вот они здесь видны. С разным коэффициентом расширения. Соответственно, здесь внутри показывающего прибора нам вот она спирали очка точно также из 2 металлов, которая. В результате воздействия температуры претерпевает деформации, то есть если вот эта пластинка начинает нагреваться, точнее внешняя среда нагревает эту пластинку. То при разном коэффициенте расширения вот эта конструкция целиком начинает изгибаться, то есть 1 металл расширяется меньше, чем 2 и в результате чего у нас. Возникает термическая деформация, ну и, собственно, замыкание контакта. Когда эта пластинка остывает, она опять становится прямой контакт, размыкается, ну вот самый. Простой вариант, где вы это можете встретить в быту. Это утюг слышно, как эта пластинка щелкает. Как раз вы меняете вот это вот расстояние при срабатывании.

47:10 Биметаллического регулятора дискретного регулятора, но это точно так же либо промышленные, либо бытовые приборов, в том числе существуют типовые, бытовые. Приборы для измерения температуры воздуха в помещении Сине прямо тоже сделаны из биметаллической спиральки, которая меняет положение стрелочки.

47:34 Ну еще раз повторюсь, что Биметалл это чаще всего показывающий прибор либо дискретный сигнал по превышению значения температуры. Бесконтактные преобразователи, но тоже все их уже прекрасно видели. То есть это пирометр типовой? Сделаны в виде ручного инструмента с показывающей шкалой. Ну и, собственно, к сути процесса, к сути измерения температуры та, которая нам с вами нужна в системах АСУ ТП. Это собственно термометр, сопротивление и термоэлектрические преобразователи. Они же термопар и так напоминаю вам, что термометр сопротивления у нас.

48:23 Меняет свое сопротивление в зависимости от температуры. Измеряемой среды или температуры чувствительного элемента. Как, как я вам уже говорил, термометра сопротивления чаще всего изготавливаются из металла, потому что у металлов. Прямая зависимость сопротивление от температуры, ну и, собственно, с точки зрения конструктива. Термометр сопротивления из себя представляет не что иное, как обычную катушечку, сделанную из металлической проволочки малого сечения. Причем длина этой проволочки может быть достаточно большой.

49:05 Основные материалы, которые используются для изготовления термометров сопротивления, их всего 3. Платина самый дорогой, самый точный вариант медь. Значительно дешевле, но несколько менее точный и последний вариант это никель самый неточный вариант и крайне редко используемый в системах управления. Так вот, чаще всего вы будете работать. С термометрами сопротивления медными они же сокращенно называются ТСМ ТС Термометр Сопротивления М. Соответственно, материал медь и 2 вариант ТСП термометр, сопротивление платиновый.

49:58 Существует еще вот такой вот вариант намоточки чувствительного элемента термометра сопротивления, ну, это все нюансы. И 3 основной вид чувствительного элемента для термометра сопротивления. Это так называемая тонкопленочная конструкция. Здесь вместо проволочки используется пластиночка с фрезеровкой и туда. Металл осаждается, ну электричка электрическим методом или электрохимическим? То есть, вместо того чтобы наматывать, мы его просто осаждаем в бородочки, получается такой вот длинный проводничок.

50:41 Очень очень тонкий. Но это все нюансы, это то, что прячется внутри гильзы. Так, ну и, собственно, чуть чуть поменяю последовательность, так? Так прошу прощения. Так сейчас 1 секундочку. Так 1 Слайд пропал. Ну ладно, ничего страшного, итак еще раз обращаю ваше внимание, что 3 основных металла платина медь никель чаще всего используется. 2 А если нам нужно высокоточное измерение, то это платина, если позволяет система с более низкой точностью измерять, то это медь.

52:05 Ну и никель мы используем крайне редко. Так вот, еще раз обращаю ваше внимание, что выходной сигнал у данного типа датчиков это изменение. Сопротивления, сопротивление мы с вами и измеряем диапазон, как правило, изменений сопротивления. Это, ну, грубо говоря, от 50 ом и выше.

52:36 Ну и 2 важный. Вид датчиков температуры, термоэлектрические преобразователи, у которых выходной сигнал, это Эдс, электродвижущая сила. Термоэлектрические преобразователи или сокращенно термопары. Они работают по несколько иному принципу, чем термометра сопротивления, то есть там сопротивление. Меняется здесь, меняется Эдс, ну визуально датчик выглядит примерно следующим. образом та же самая гильза вам знакомая, а здесь внутри 2 проводочка 2 разных права, дочка, которая в конце гильзы сварены между собой. Вот эта вот сварка называется Горячий Спай.

53:37 Ну и выглядит он примерно следующим образом. Вот типовой вариант он у нас на слайде на нижней картинке приведен. То есть это просто точка, по сути, сварной шов 2 разнородных проводников специально подобранных обращаю ваше внимание?

54:01 Ну, в датчиках бывают различные варианты расположения чувствительных элементов. Они могут как электрически взаимодействовать с гильзой, так и быть изолированными или. Находиться прямо внутри среды, ну и иногда бывает, что у нас существует 2 чувствительных элемента внутри датчика, то есть, по сути, 2 независимых датчика в 1 корпусе.

54:31 Теперь что касается принципа работы у этого вида датчиков температур. Итак, принцип работы заключается в том, что при изменении температуры чувствительного элемента. Даже следует говорить при изменении разности температур. Посмотрите, пожалуйста, между горячим спаем находится внутри технологического процесса и холодным спаем.

55:06 Чаще всего это клемничек, так вот чем больше разность температур между вот этими 2 точками, тем выше Эдс. То есть Эдс пропорционально разности температур соответственно, если мы вот сюда вот подключим вольтметр?

55:26 Зафиксируем температуру. Измерительной головы датчика. То мы сможем с вами пересчитать значение температуры горячего спая, то есть у Эдварда ВДС пропорционально разности температур в 2 точках в точке горячего спая и в точке холодного спая.

55:56 Если термометр в сопротивлении всего 3 основных вида с точки зрения материала, то термопар огромное количество видов. Вот ряд из основных видов приведен на слайде. Чаще всего в промышленности мы с вами применяем, ну буквально 2 или 3 основных вида термопар. Ну что такое вид, Термопар, это, по сути, материал из которого изготовлены вот эти вот проводочки, которые спаяны. Между собой еще раз повторяю, что права дочки должны быть разные 1 из 1 сплава. 2 Из 2 Только в этом случае будет возникать термо Эдс. Ну и вообще принцип или закон, по которому работает термопара и.

56:44 Эффект Зеебека по фамилии автора или ученого, который его открыл и заключается в том, что чем больше разность температур, тем больше величина Эдс. Далее. Выходной сигнал у термопреобразователя или у термопары. Это Эдс, соответственно, в данном случае мы должны в контроллере измерять величину эдс датчика. Ну и парочку эксплуатационных или важных моментов, с которыми мы столкнемся. Ну что, внутри датчика самого вот промышленного датчика, который мы устанавливаем в технологический процесс? Там, в трубу, в печку и так далее, но по сути. У нас есть с вами первичный преобразователь. Та самая катушечка или тот самый шарик из металла, вот он здесь располагается и есть внешняя гильза. В итоге мы получаем с вами некоторый термос вот такой вот многослойную стенку.

57:58 И получается, что когда изменилась температура среды вот здесь, снаружи, то изменение температуры или тепло, по сути, проникает через гильзу, потом через заполнитель. Вот этот желтенький и только потом начинает попадать на чувствительный элемент. Что это означает, это означает довольно очевидная вещь, что у вас датчик.

58:24 Всегда будет отставать от изменения температуры среды. Вот чем толще, вот эти все элементы, тем сильнее он будет отставать. То есть у него есть некоторая тепловая инерция? Которая, собственно, вызвана его конструкцией. Но это с точки зрения управления имеет определенный негативный эффект для нас с вами. Ну и вот как раз пример установки такого датчика внутри. Ну, к примеру, трубопровода, то есть вот она гильза, вот она жидкость, которая течет, ну и, собственно, как только изменится температура. Жидкости нужно будет прогреть вот эту всю конструкцию, и только после этого датчик увидит новое значение. Как правило, время инерции у датчика, ну от там, грубо говоря, 5 до 60 секунд в зависимости.

59:29 От конструкции Ну вот еще 1 из примеров установки датчика. Всегда, когда вы устанавливаете датчик температуры в трубу, обратите внимание. У нас возникает завихрения, то есть то есть вихри, которые потом распространяется по потоку, а это негативный эффект, ну и собственно что. Сможет ожидать в этом случае? А ну прошу прощения 1 из вариантов датчиков. Когда мы с вами меряем температуру поверхности трубопровода, то здесь мы гильзу не устанавливаем, но и опять же.

1:00:17 В этом случае есть положительные моменты, есть отрицательные моменты, ну из положительного нет возмущений в потоке из отрицательных моментов. Время тепловой инерции увеличивается еще сильнее. Ну и, собственно, вот последствия, когда у нас неправильно выбрана защитная гильза. То есть при высокой скорости потока среды у нас с вами, очевидно, возникает процесс деформации, процесс разрушения. То есть совершенно очевидно, что гильза сломается?

1:01:07 Ну и теперь пару моментов касательно. Измерение сигналов с данных видов датчиков еще раз повторюсь, что у нас используется 2 основных вида датчиков температуры, термометр, сопротивление, ну и собственно термопара. Так сейчас 1 секундочку.

Расшифровка сделана автоматически (Yandex SpeechKit) и может содержать ошибки в терминах.