Лабораторный практикум. Лабораторный практикум

АВТОМАТИКА И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Лабораторный практикум

для студентов технологических специальностей
пищевой промышленности

Могилев 2011

УДК 65.011.66

На заседании кафедры автоматизации технологических процессов и производств

Протокол №10 от 04.03.2011

УМК по химико-технологическому профилю специальностей

Протокол № 4 от 14.03.2011

Составители:

В.И. Никулин, М.М. Кожевников, Е.А. Колюкович

Рецензент

доктор технических наук, доцент УО МГУП
Н.Н. Дорогов

Лабораторный практикум предназначен для использования студентами технологических специальностей пищевой промышленности дневной и заочной форм обучения при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Автоматика и автоматизированные системы управления технологическими процессами».

Приведены теоретические сведения, методические указания к самостоятельной подготовке и проведению работ, а также вопросы для самопроверки.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Общие положения. 4

2 Методические указания по проверке работоспособности
и градуировке контрольно-измерительных приборов. 4

3 Лабораторная работа №1. Изучение и проверка работоспособности потенциометра и милливольтметра. 7

4 Лабораторная работа №2. Изучение и проверка работоспособности электронного моста и логометра. 14

5 Лабораторная работа №3. Изучение и проверка работоспособности манометрических термометров. 22

6 Лабораторная работа № 4. Изучение и проверка работоспособности приборов измерения давления. 26

7 Лабораторная работа №5. Исследование автоматической системы регулирования температуры.. 30

8 Лабораторная работа № 6. Исследование автоматической системы двухпозиционного регулирования. 38

9 Лабораторная работа №7. Свойства сигналов логических элементов. 46

Список рекомендуемой литературы.. 51

Общие положения

Лабораторный практикум по курсу «Автоматика и автоматизированные системы управления технологическими процессами» проводится в соответствии с предусмотренным планом количеством часов и графиком, составленным для каждой учебной группы. Перечень лабораторных работ для каждой специальности утвержден в рабочих программах.

На первом занятии студенты проходят инструктаж по технике безопасности при выполнении лабораторных работ, о чем делается запись в соответствующем журнале.

К началу лабораторного занятия студент обязан ознакомиться с содержанием и методикой выполнения предстоящей работы, как по настоящим методическим указаниям, так и по рекомендуемым литературным источникам. Особое внимание следует обратить на устройство и принцип действия приборов, уяснить смысл физических явлений, описываемых фундаментальными законами сохранения вещества и энергии, которые положены в основу работы приборов и устройств автоматики. Необходимо также подготовить протоколы и таблицы для записи экспериментальных данных. Студент, не подготовленный к занятию, к работе не допускается.

2 Методические указания по проверке работоспособности
и градуировке контрольно-измерительных приборов

При измерении любой физической величины с помощью различных средств измерений, как бы тщательно не осуществлялось измерение, невозможно получить результат, свободный от искажений. Эти искажения могут возникать вследствие несовершенства применяемых методов и средств измерений, влияния на показания прибора условий измерения и ряда других причин. Искажения, сопровождающие всякое измерение, обусловливают погрешности измерений – отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины.

Абсолютная погрешность измерения D выражается в единицах измеряемой величины и определяется по формуле

, (2.1)

где А – значение, полученное при измерении;

А₀ – истинное значение измеряемой величины.

Поскольку истинное значение измеряемой величины остается неизвестным, в качестве А₀ условно принимают значение, называемое действительным, которое получено с помощью метода или прибора более высокой точности.

Относительная погрешность d, %, определяется по формуле

. (2.2)

Приведенной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности измерения к полному размаху шкалы прибора. Приведенная погрешность s ,%, вычисляется по формуле

, (2.3)

где А_н и А_к – показания прибора в начале и конце шкалы.

Вариацией называется наибольшая экспериментально полученная разность между показаниями измерительного прибора, соответствующая одному и тому же действительному значению измеряемой величины при прямом и обратном ходах (в неизменных условиях измерения). Вариация В выражается в единицах измеряемой величины и вычисляется по формуле

, (2.4)

где А_пр и А_обр – показания измерительного прибора при прямом и обратном ходе.

Вариация вызываются трением в механизме прибора, зазорами (люфтами) в кинематических парах, гистерезисом, остаточными деформациями в упругих элементах прибора и т.п.

Вариация, выраженная в процентах от размаха шкалы прибора, называется приведенной вариацией и должна быть меньше допустимой основной погрешности прибора. Приведенная вариация В_пр,%, вычисляется по формуле

(2.5)

Метрологической характеристикой точности большинства технических средств измерений являются пределы основной и дополнительной погрешностей. Основной погрешностью называется погрешность средства измерения, используемого в нормальных условиях его эксплуатации, определяемых ГОСТами или другими техническими условиями на средства измерений. Под нормальными понимают такие условия эксплуатации прибора, при которых влияющие на измерение величины (температура, давление, влажность окружающего воздуха, напряжение питания, уровень вибраций и т.п.) находятся в пределах допустимых значений. Дополнительной называется погрешность, возникающая при выходе параметров, характеризующих условия эксплуатации прибора, за область допустимых значений. Под пределами основной и дополнительной погрешности понимают наибольшую (без учета знака) соответствующую погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению. Пределы допустимых основной и дополнительной погрешностей средств измерений устанавливаются в виде абсолютных и приведенных погрешностей.

Класс точности – это обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допустимых основной и дополнительной погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющих на их точность, значения которых регламентируются стандартами. Под классом точности понимают число, соответствующее абсолютной величине допустимой основной приведенной погрешности. Это число приводится на шкале прибора или в его технической характеристике. Классы точности приборов выбираются из ряда:

К=(1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4,0; 5,0; 6,0) 10^-n,

где n= 0;1;2;...

Приборы для автоматического контроля выпускаются классом точности от 0,2 до 4,0.

Для определения фактической погрешности измерительных приборов их периодически подвергают поверке. Поверкой называется комплекс мероприятий, проводимых с целью установления работоспособности прибора и достоверности его показаний. Поверка измерительных приборов заключается в определении его наибольшей приведённой погрешности и сравнении ее с классом точности данного прибора. Прибор считается годным для эксплуатации, если его наибольшая приведенная погрешность и вариация, определяемая по формуле (2.5), не превышают присвоенный ему класс точности.

Для выполнения поверочных операций необходимо располагать измерительными устройствами более высокого класса точности: класс точности поверяющего прибора должен быть на 3-5 классов выше класса точности поверяемого прибора. Приведенная погрешность и вариация определяются для всех оцифрованных отметок шкалы поверяемого прибора при прямом и обратном ходах измерений. Данные поверки заносятся в протокол.

Градуировкой измерительного прибора называется операция, посредством которой делениям шкалы прибора присваиваются значения, выраженные в единицах измеряемой величины.