Энкодерный манометр
В настоящее время, становится всё более актуальна задача интеграции манометров в АСУ ТП, которые представляют собой универсальные малогабаритные устройства, содержащие дополнительные блоки, заменяющие необходимые устройства для обработки сигналов с манометра на производстве. В процессе работы был выполнен макет печатного узла с энкодерным преобразователем для стрелочного манометра, включающий в себя дополнительные блоки: аналоговый токовый выход, цифровой индикатор, устройства для коммутации внешних цепей. Разработано программное обеспечение позволяющее измерять значения угла поворота стрелки манометра, пересчитывать их в давление с учетом калибровки по 2 точкам и выводить информацию о давлении на дополнительные блоки.
Введение ……………………………………………………………………………………………………… 18
1 Обзор предметной области………………………………………………………………………… 20
1.1 Обзор литературы на тему электронной, механической и функциональной
части стрелочных электрических манометров и способов их калибровки ….. 20
1.2 Обзор методов повышения точности ……………………………………………………. 25
2 Объект и методы исследования …………………………………………………………………. 29
2.1 Механическая конструкция манометра ………………………………………………… 29
2.2 Электрическая конструкция манометра. Структурная схема ………………… 31
2.3 Методы исследования………………………………………………………………………….. 32
3 Расчеты и аналитика …………………………………………………………………………………. 36
3.1 Подбор компонентов …………………………………………………………………………… 36
3.1.1 Функция 1. Отображение измеренного давления на ЦИ ………………….. 36
3.1.2 Функция 2. Передача данных по аналоговому интерфейсу ……………… 37
3.1.2.1 Выбор ОУ …………………………………………………………………………………… 39
3.1.2.2 Выбор ЦАП…………………………………………………………………………………. 40
3.1.3 Функция 3. Измерение угла поворота стрелочного индикатора ………. 42
3.1.4 Функция 4. Прием, обработка и передача данных …………………………… 43
3.1.5 Функция 5. Коммутация внешних цепей ………………………………………… 44
3.1.6 Компоненты схемы питания …………………………………………………………… 46
3.2 Разработка схемы электрической принципиальной ………………………………. 49
3.2.1 Расчет импульсного преобразователя напряжения ………………………….. 49
3.2.2 Расчет источника опорного напряжения …………………………………………. 49
3.2.3 Расчет цепи управления ЭМР …………………………………………………………. 50
3.2.4 Расчет схемы передатчика токового сигнала…………………………………… 51
3.3 Создание макета печатного узла ………………………………………………………….. 55
3.4 Разработка ПО …………………………………………………………………………………….. 57
3.4.1 Алгоритм работы ПО устройства……………………………………………………. 57
3.4.2 Алгоритм работы функции ЦИ ………………………………………………………. 59
3.4.3 Алгоритм работы ЦАП…………………………………………………………………… 60
3.4.4 Алгоритм работы функции ЭМР …………………………………………………….. 61
4 Результаты проведенного исследования ……………………………………………………. 63
4.1 Исследование №1. Калибровка по 2 точкам …………………………………………. 63
4.2 Создание индивидуальной шкалы циферблата …………………………………….. 65
4.3 Исследование №2. Работа схемы …………………………………………………………. 67
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 72
5.1 Предпроектный анализ ………………………………………………………………………… 72
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………. 72
5.1.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………….. 73
5.1.3 SWOT – анализ ………………………………………………………………………………. 74
5.2 Планирование научно – исследовательских работ ………………………………… 76
5.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………….. 76
5.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………….. 77
5.2.3 Разработка графика проведения научного исследования …………………. 78
5.3 Бюджет научно – технического исследования………………………………………. 80
5.3.1 Расчет материальных затрат исследования ……………………………………… 81
5.3.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ …….. 83
5.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ……………………………… 83
5.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы …………………… 85
5.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ………… 85
5.3.6 Расчет затрат на научные и производственные командировки ………… 86
5.3.7 Накладные расходы ……………………………………………………………………….. 86
5.3.8 Формирование бюджета затрат ………………………………………………………. 87
5.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ………………………. 87
6 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 91
6.1 Производственная безопасность ………………………………………………………….. 91
6.1.1 Отклонение показателей микроклимата в помещении …………………….. 91
6.1.2 Превышение уровней шума ……………………………………………………………. 93
6.1.3 Повышенный уровень электромагнитных излучений ……………………… 94
6.1.4 Поражение электрическим током …………………………………………………… 95
6.1.5 Освещенность ………………………………………………………………………………… 97
6.2 Пожарная опасность ………………………………………………………………………….. 101
6.3 Экологическая безопасность………………………………………………………………. 103
6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………… 105
6.4.1 ЧС природного характера …………………………………………………………….. 105
6.4.2 ЧС техногенного характера ………………………………………………………….. 106
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 107
Список использованных источников ………………………………………………………….. 108
Приложение А. Раздел на иностранном языке…………………………………………….. 113
Приложение Б. Сравнительные таблицы для выбора компонентов ……………… 122
Приложение В. Схема электрическая принципиальная со спецификацией ….. 128
Приложение Г. Результаты исследования №2 …………………………………………….. 133
В настоящее время, становится всё более актуальна задача интеграции
манометров в АСУ ТП. Манометры должны представлять собой универсальные
малогабаритные устройства, заменяющие собой несколько разных устройств,
например, устройств коммутации внешних цепей, передатчиков цифровых и
аналоговых сигналов, ПИД-регулятор и т.д. Должны быть оснащены
аналоговым или цифровым интерфейсами, блоками коммутации внешних
цепей. Также потребитель по-прежнему предпочитает манометры со СИ,
поскольку такой индикатор характеризуется быстродействием, простотой
восприятия измерений и эргономичностью. Помимо СИ существует запрос на
системы ввода вывода информации, расположенные на корпусе, что позволяет
на месте осуществлять калибровку и степень усреднения измеряемых значений,
уровни выходных аналоговых сигналов, задавать и перезадавать
определенные уставки не отходя от манометра с целью экономии времени.
Также, по-прежнему, существует запрос на манометры высокой
точности. Высокая корректность показаний важна для промышленных
предприятий для контроля отопления, водоснабжения, насосов различного
оборудования, а также для центров метрологии и сертификации и др. [1].
Неточная работа манометра может привести к снижению качества продукта в
связи с нарушением достоверности данных и последующим чрезмерным
повышением или снижением давления в системе. В случае неисправности
манометра, возможен выброс технологической среды из системы, а значит,
травмы сотрудников, повреждения системы, потеря выходного продукта и
прибыли [2].
Таким образом, основной целью работы является разработка
манометрического датчика давления с интерфейсом для взаимодействия с
оператором и возможностью внедрения в АСУ ТП.
Задачи, поставленные для достижения данной цели:
1. Спроектировать, собрать и испытать печатный узел пружинного
манометра с использованием ЭП.
2. Изучить статических характеристики ЧЭ с помощью печатного узла.
3. Осуществить калибровку цифровых значений прибора.
1 Обзор предметной области
В ходе выполнения ВКР был произведен патентный обзор и обзор
производителей на наличие манометров с использованием ЭП и способов
реализации калибровки измеренного давления. Была разработана схема
электрическая принципиальная печатного узла, внесены конструктивные
изменения в механизм манометра, написано ПО МК для осуществления
приема, передачи и обработки информации, полученной от ЭП. Проведено
2 исследования с целью получения данных о статической характеристике
манометра с помощью ЭП, вычислении начальной и конечной точек для
калибровки цифровых значений, а также проверена работоспособность
печатного узла с использованием калибровки по 2 точкам.
Разработанная схема не является законченным функциональным
решением, поскольку не решены задачи внедрения манометра в системы
АСУ ТП с помощью цифрового канала передачи данных по промышленному
протоколу, а также создания более точной калибровочной кривой по 3 и более
точкам при прямом и обратном ходе.
Внедрение процесса калибровки манометра и создания индивидуальной
шкалы с помощью АСУ ТП, позволит улучшить качество изготавливаемых
манометров и сократить время изготовления прибора.
Глава финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение отражает экономическую составляющую данной работы, а
именно материальные и нематериальные затраты, заработные платы
магистранта и руководителя и общие затраты на изготовление готового образца
печатного узла манометра. В главе социальная ответственность описаны
основные нормы и акты безопасности жизнедеятельности вовремя
работе над ВКР.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (21 отзыв)
5 (158 отзывов)
5 (428 отзывов)
4.2 (13 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
5 (154 отзыва)
4.8 (2878 отзывов)
5 (49 отзывов)
4.5 (80 отзывов)
