Блок динамических преобразований типа Д05
Общие сведения
Блок динамических преобразований типа Д05 предназначен для применения в схемах автоматического регулирования различных технологических процессов. Блок используется в нефтехимии и нефтепереработке, черной и цветной металлургии, теплоэнергетике и пищевой промышленности, лесном и жилищно-коммунальном хозяйстве для регулирования уровня, давления и разрежения, расхода и температуры, физико-химического состава различных сред, скорости перемещения или вращения и других параметров, преобразуемых в сигналы постоянного тока.
Блок входит в состав унифицированного комплекса приборов и средств автоматического управления типа "Каскад-2". Д05:
Д - для динамических преобразований;
05 - номер модификации.
Условия эксплуатации
Температура окружающего воздуха от 5 до 50°С.
Относительная влажность воздуха 80% при температуре 35°С и более низких температурах без конденсации влаги.
Атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (640-800 мм рт. ст.).
Вибрация мест крепления с амплитудой не более 0,1 мм с частотой не более 28 Гц.
Напряженность внешнего магнитного поля не более 400 А/м.
Амплитуда напряжения продольной помехи (помехи, действующей между корпусом блока и входной цепью) переменного тока не более 1000 В.
Действующее значение поперечной помехи переменного тока частотой питания не более 1% номинального диапазона изменения входного сигнала.
Примеси агрессивных паров и газов в окружающем воздухе должны отсутствовать.
Блок рассчитан на утопленный монтаж на вертикальной панели щита в закрытом взрывобезопасном и пожаробезопасном помещении.
Окружающая среда не должна содержать агрессивных аэросмесей. В сильно запыленных помещениях рекомендуется организовать работу блоков под поддувом путем подвода чистого, сухого, сжатого воздуха во внутреннюю полость через штуцер на задней стенке корпуса блока.
Электрические соединения блоков с другими элементами системы автоматического регулирования и контроля выполняются в виде кабельных связей или в виде жгутов вторичных цепей.
Прокладка и разделка кабеля и жгутов должна отвечать требованиям действующих "Правил устройства электроустановок потребителей" (ПУЭ). Допускается непосредственное присоединение кабельных жил к выводам клеммной колодки блока.
Рекомендуется выделять в отдельные кабели: входные цепи;
выходные цепи; цепи питания. Кабель входных цепей при необходимости может быть экранирован заземленной стальной трубкой.
Сопротивление изоляции между отдельными жилами и между каждой жилой и землей для внешних силовых, входных и выходных цепей должно составлять не менее 40 МОм при испытательном напряжении 500 В.
Для каждого блока должно быть обеспечено надежное заземление шасси (через вывод "3") и корпуса (через специальный винт на задней стенке блока).
Техническое обслуживание блоков должно производиться с соблюдением требований действующих "Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей" (ПТЭ), "Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей" (ПТБ), "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ).
Блок выпускается в общепромышленном исполнении для районов с умеренным и холодным климатом и используется в лабораторных, капитальных жилых, закрытых отапливаемых или охлаждаемых вентилируемых производственных и других подобного типа помещениях (климатическое исполнение УХЛ 4.2, ТУ 25-02.050169-81) по ГОСТ 15150-69.
Блок выпускается также в атомном исполнении (климатическое исполнение УХЛ 4.2, ТУ 25-02.АД1.050169-83) для работы на АЭС и экспортном исполнении (климатические исполнения УХЛ 4.2 и О4.1, ТУ 25-02.ЭД1.050169-85) для всех районов на суше, кроме районов с очень холодным климатом в помещениях с кондиционированным или частично кондиционированным воздухом по ГОСТ 15150-69. Блоки климатического исполнения О4.1 в условиях эксплуатации устойчивы к воздействию плесневых грибов.
Нормативно-технический документ
ТУ 25-02.АД1.050169-83
Технические характеристики
Блок является двухканальным многофункциональным изделием.
Блок выполняет следующие функции по каждому из двух независимых каналов:
преобразование аналоговых входных сигналов по дифференциальному (Д) закону;
преобразование аналоговых входных сигналов по пропорциональному (П) или апериодическому (А) закону;
преобразование аналоговых входных сигналов по интегральному (И) закону;
демпфирование аналоговых входных сигналов при выполнении функции дифференциального преобразования;
гальваническое разделение аналоговых входных сигналов постоянного тока по каждому из двух независимых каналов;
суммирование и масштабирование аналоговых входных сигналов постоянного тока.
Номинальные диапазоны изменения унифицированных входных сигналов постоянного тока:
0-плюс 5; 0-плюс 20; плюс 4-плюс 20 мА; 0-плюс 10 В.
Блок имеет дополнительные входы для подключения дискретного сигнала напряжения постоянного тока 0; 24 В.
Блок состоит из трех модулей:
Д005.1 - модуль динамических преобразований; выполняемые функции: динамическое преобразование сигналов по каждому из двух независимых каналов по дифференциальному, пропорциональному, апериодическому или интегральному закону, а также демпфирование входного сигнала при выполнении функции дифференциального преобразования.
А001.1 - модуль гальванического разделения и суммирования;
выполняемые функции: гальваническое разделение аналоговых сигналов постоянного тока по каждому из двух независимых каналов, суммирование и масштабирование аналоговых сигналов постоянного тока по дополнительному каналу;
ИПС01.1 - модуль источников питания.
Функциональная связь между сигналами при выполнении функции дифференциального преобразования по двум независимым каналам:
где Y(р), Х(р) - изображения по Лапласу соответственно выходных Y11 (Y21) и входных Х01 (Х02) сигналов блока для первого (второго) канала, выраженных в относительных единицах от номинального диапазона их изменения;
К - коэффициент пропорциональности;
Т, Тд - постоянная времени преобразования и постоянная времени демпфирования соответственно.
Функциональная связь между сигналами при выполнении функции апериодического преобразования по двум независимым каналам:
где Y(р), Х(р) - изображение по Лапласу соответственно выходных Y11(Y21) и входных Х01(Х02) сигналов для первого (второго) канала блока, выраженных в относительных единицах от номинального диапазона их изменения;
К - коэффициент пропорциональности;
Т - постоянная времени преобразования.
Функциональная связь между сигналами при выполнении функции интегрального преобразования по двум независимым каналам:
где Y(р), Х(р) - изображение по Лапласу соответственно выходных Y11(Y21) и входных Х01(Х02) сигналов для первого (второго) канала блока, выраженных в относительных единицах от номинального диапазона их изменения;
К - коэффициент пропорциональности;
Т - постоянная времени преобразования.
Функциональная связь между сигналами при выполнении функции гальванического разделения по двум независимым каналам: Y1(2) = +Х11(21),
где Y1(2) - выходные аналоговые сигналы;
Х11(21) - входные аналоговые сигналы.
Функциональная связь между сигналами при выполнении функции суммирования и масштабирования сигналов постоянного тока: Y3 = -К3(31Х31+32Х32+Х33),
где Y3 - выходной аналоговый сигнал;
Х31; Х32; Х33 - входные аналоговые сигналы;
К3 - коэффициент пропорциональности;
31; 32 - масштабные коэффициенты передачи.
Значения величины входных и выходных аналоговых сигналов входят в формулы в безразмерной форме (относительных единицах от номинального диапазона изменения соответствующих сигналов).
Питание блока осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В частотой (50+1) Гц, либо (60+2) Гц.
Допустимое отклонение напряжения питания от плюс 10 до минус 15%.
Мощность, потребляемая каждым блоком от сети, не более 9 В·А.
Номинальные диапазоны изменения входных сигналов, входные сопротивления, масштабные коэффициенты передачи по каждому из входов и их допустимые отклонения соответствуют значениям, приведенным в табл. 1.
Таблица 1
| Обозначение входного сигнала | Номинальный диапазон изменения входного сигнала | Входное сопротивление, Ом | Масштабный коэффициент передачи | ||
| Обозначение | Значение | Допустимое отклонение, % | |||
| Х01 | 0 – плюс 10 В | >104 | – | – | – |
| Х02 | |||||
| q1 | 0; 24 В | – | |||
| q2 | |||||
| Х11 | Один из диапазонов по выбору: 0 – плюс 5 мА | <250 | 1 | ±2 | |
| Плюс 4 – плюс 20 мА | <100 | ±5 | |||
| 0 – плюс 20 мА | |||||
| 0 – плюс 10 В | >104 | ±2 | |||
| Х21 | Один из диапазонов по выбору: 0 – плюс 5 мА | <250 | |||
| Плюс 4 – плюс 20 мА | <100 | ±5 | |||
| 0 – плюс 20 мА | |||||
| 0 – плюс 10 В | >104 | ±2 | |||
| Х31 | a 31 | 0–1 | ±5 | ||
| Х32 | a 32 | ||||
| Х33 | Один из диапазонов по выбору: 0 – плюс 5 мА | <250 | – | 1 | |
| Плюс 4 – плюс 20 мА | <100 | ||||
| 0 – плюс 20 мА | |||||
| 0 – плюс 10 В | >104 | ||||
| Примечания: 1. Полный диапазон изменения всех входных сигналов, перечисленных в табл. 1, кроме сигналов q1 и q2 составляет от минус 100 до плюс 100% номинального. | |||||
Вид и номинальные диапазоны изменения выходных сигналов постоянного тока и сопротивления нагрузки соответствуют значениям, приведенным в табл. 2.
Таблица 2
| Обозначение выходного сигнала | Вид и номинальный диапазон изменения выходного сигнала | Параметр нагрузки |
| Y11; Y21 | 0 – плюс 10 В постоянного тока | ? 2 кОм |
| Y1; Y2; Y3 | ||
| Примечание. Полный диапазон изменения всех выходных сигналов, перечисленных в табл. 2, составляет от минус 100 до плюс 100% номинального. | ||
Диапазон изменения коэффициента пропорциональности по каждому каналу К1(К2) от 0,1 до 10+2.
Диапазон изменения постоянной времени преобразования по каждому каналу Т1(Т2) от 0,5 до (500+150) с.
Диапазон изменения постоянной времени демпфирования по каждому каналу Тд1(Тд2) от 0 до (22+8,8) с.
Диапазон изменения коэффициента пропорциональности К3 по входам Х3 от 0,2 до 5+0,5.
Изоляция электрических цепей питания относительно входных, выходных цепей и корпуса блоков при температуре окружающего воздуха (20+5)°С и относительной влажности до 80% выдерживает напряжение переменного тока 1500 В практически синусоидальной формы частотой от 45 до 65 Гц.
Электрическое сопротивление изоляции следующих цепей при нормальных условиях не менее 40 МОм:
цепей питания, входных и выходных цепей относительно корпуса блока;
цепей питания относительно входных и выходных цепей;
входных цепей входов Х11; Х21 между собой и относительно выходных цепей и остальных входных цепей;
цепей q1 относительно цепей q2 и указанных цепей относительно остальных входных и выходных цепей.
Габаритные размеры блока (высота x ширина x длина) 160x60x525 мм.
Масса блока не более 5 кг.
Вероятность работы блока за время 2000 ч не менее 0,98.
Гарантийный срок - 1,5 года со дня ввода прибора в эксплуатацию при условии, что срок хранения данного изделия не превысил 6 мес. со дня его изготовления.
Конструктивно блок состоит (рис. 1) из шасси, жестко связанного с передней панелью и сварного корпуса. На шасси установлены три модуля.
Блок динамических преобразований типа Д05:
а - общий вид, габаритные и установочные размеры:
1 - передняя панель;
2 - шасси;
3 - сварной корпус;
4 - крепежная рама;
5 - кнопка замка;
6 - штуцер для подвода сжатого воздуха;
7 - винты крепления рамы;
8 - коммутационная колодка;
9 - винт заземления корпуса;
б - разметка отверстий в панели щита управления для установки блока.
Примечание. Минимальные расстояния между осями соседних блоков, установленных на щите управления составляют: по горизонтали - 70 мм;
по вертикали - 195 мм.
Корпус блока рассчитан на щитовой утопленный монтаж на вертикальной плоскости. Крепление корпуса к щиту осуществляется рамой, которая с помощью винтов прижимает обечайку корпуса к наружной стороне щита. На задней стенке корпуса размещена колодка с тридцатью коммутационными зажимами, к которым "под винт" подключаются внешние электрические соединения блока. Штуцер служит для подвода сжатого воздуха во внутреннюю полость корпуса при работе в запыленных помещениях. С помощью винта осуществляется заземление корпуса.
Органы настройки и контроля блока расположены на боковых панелях внутри корпуса с правой стороны шасси. Доступ к этим панелям обеспечивается при частичном выдвижении шасси из корпуса. Для этого необходимо утопить кнопку замка, расположенную в нижней части передней панели, после чего потянуть шасси на себя до упора. Электрические связи шасси с клеммной колодкой обеспечиваются при этом гибким кроссом, оканчивающимся на стороне шасси штепсельными разъемами. Для полного извлечения блока из корпуса необходимо обесточить блок, затем нажать на защелку замка в нижней части шасси, полностью выдвинуть шасси и разъединить штепсельные разъемы.
Электрические связи модулей друг с другом и со штепсельными разъемами осуществляются с помощью жгута.
С боковых сторон шасси закрывается съемными металлическими крышками. На правой крышке расположено окно, открывающее доступ к панелям органов настройки и контроля блока.
Электрическая функциональная схема блока приведена на рис. 2.
Электрическая функциональная схема блока:
1 - модуль А001.1;
2, 3 - усилители-модуляторы 1-го и 2-го каналов гальванического разделения соответственно;
4 - сумматор дополнительного канала;
5, 6 - гальванические разделители 1-го и 2-го каналов;
7, 8 - демодуляторы-усилители;
9 - генератор;
10 - модуль Д005.1;
11, 18 - усилители 1-го и 2-го каналов соответственно;
12, 13 - демпфирующие и центрирующие усилители;
14, 15 - выходные усилители 1-го и 2-го каналов;
16, 17 - узлы ограничения дискретных сигналов 1-го и 2-го каналов;
19 - источник питания ИПС01.1
Модуль А001.1 содержит три независимых канала преобразования сигналов.
Первые два канала выполняют функции гальванического разделения.
Дополнительный канал выполняет функцию суммирования и масштабирования сигналов.
Каждый из каналов гальванического разделения содержит усилитель-модулятор, гальванический разделитель и демодулятор-усилитель.
Канал суммирования содержит узлы независимого масштабирования 31, 32 для сигналов Х31, Х32 и узел регулирования коэффициента пропорциональности К3 для всех суммируемых входных сигналов.
Генератор формирует напряжение переменного тока практически прямоугольной формы частотой 20 кГц для коммутации ключей модуляторов и демодуляторов, а также напряжения постоянного тока, гальванически изолированные от общего питания модуля для питания усилителей входов Х11, Х21.
Питание модуля осуществляется стабилизированным напряжением постоянного тока плюс 15 В и минус 15 В, поступающим от источника питания.
Каждый из двух независимых каналов модуля Д005.1 содержит следующие функциональные узлы: дифференцирующий и интегрирующий усилитель; суммирующий усилитель; выходной усилитель; узел ограничения дискретного сигнала.
Дифференцирующий и интегрирующий усилитель в зависимости от установленного на панели 1П(2П) вида динамического преобразования выполняет следующие функции:
преобразование входного сигнала модуля по дифференциальному закону;
преобразование входного сигнала модуля по интегральному (И) закону;
совместно с суммирующим усилителем в обратной связи преобразование входного сигнала модуля по пропорциональному (П) или апериодическому (А) законам;
демпфирование входного сигнала модуля при выполнении функции дифференциального преобразования.
Для выбора динамического преобразования устанавливаются замыкатели между гнездами панели.
Выходной усилитель формирует выходной сигнал модуля по напряжению Y11(Y21).
Узел ограничения дискретного сигнала q1(q2) обеспечивает его преобразование в выходной сигнал 0; + 10 В (на схеме Z1 и Z2).
Питание модуля осуществляется стабилизированным напряжением постоянного тока плюс 15 В и минус 15 В, поступающим от источника питания.
Выполнение функции пропорционального (П) преобразования осуществляется при А-законе преобразования с минимальным значением постоянной времени преобразования Т.
Цепи входных сигналов модуля гальванически связаны друг с другом и с выходными цепями модуля.
Выходные сигналы модуля являются выходными сигналами блока в целом.
Электрическая принципиальная схема источника питания ИПС01.1 показана на рис. 3.
Электрическая принципиальная схема источника питания ИПС01.1
Источник питания содержит силовой трансформатор Т1 с двумя катушкамии, на одной из которых размещена сетевая обмотка 1 с, а на другой - выходные обмотки I и II. Напряжения выходных обмоток выпрямляются полупроводниковыми мостовыми выпрямителями V1, V2 и фильтруются конденсаторами С1, С2. Полученные напряжения постоянного тока используются для питания двух идентичных полупроводниковых стабилизаторов напряжения. Напряжение с конденсатора С2 (+27 В), кроме того, подается непосредственно на выход источника.
Стабилизаторы напряжения выполнены на транзисторах соответственно V8, V11, опорные напряжения задаются парами последовательно включенных стабилитронов V9, V10 и V12, V13. Ток стабилизации каждой пары стабилитронов задается от источника тока, выполненного соответственно на транзисторе V6 и стабилитроне V3 и транзисторе V7 и стабилитроне V4. Номинальное выходное напряжение каждого стабилизатора 15 В.
Схема подключения блока Д05 показана на рис. 4.
Электрическая схема подключения внешних соединений блока
Примечания: 1. Полный диапазон изменения входных и выходных сигналов составляет от минус 100 до плюс 100% номинального значения.
2. Полярность сигнала Y11(Y21) совпадает с полярностью сигнала Х01(Х02) относительно общей точки (ОТ) для апериодического закона преобразования и противоположна ей для дифференциального и интегрального законов преобразования. Для остальных узлов преобразования полярности выходных сигналов Y; Z указанные вне скобок (в скобках), соответствуют полярностям входных сигналов Х; q, указанным также вне скобок (в скобках).
3. Неиспользуемые входы Х должны быть закорочены, входы q остаются свободными.
4. При использовании дискретного входного сигнала q (в А-, И-законах преобразования) промежуточный выход Z (0; +10 В) соединяется со входом Х0 либо с одним из входов Х11; Х21 для гальванического разделения.
5. При использовании сигнала 4-20 мА рекомендуется подключить на тот же вход встречно-параллельно сигнал 4 мА (например от 3Y05).
На входы Х11; Х21; Х33 может быть подан один из входных сигналов по выбору: 0-плюс 5; плюс 4-плюс 20; 0-плюс 20 мА;
0-плюс 10 В. При этом нужный вид и номинальный диапазон входного сигнала по каждому из перечисленных входов устанавливаются с помощью соответствующего замыкателя на панели настроек модуля А001.1.
Входы Х11; Х21 гальванически разделены друг от друга и от остальных входов и выходов блока.
Входы q1; q2 блока используются для подключения дискретного сигнала постоянного тока 0; + 24 В при апериодическом или интегральном законе преобразования. Входы q1; q2 гальванически разделены друг от друга и от остальных входов и выходов блока.
При динамическом преобразовании с гальваническим разделением рекомендуется подключить сигнал на вход Х11 (Х21 для второго канала), а выход гальванического разделителя Y1(Y2) соединить со входом динамического преобразователя Х01(Х02), для чего достаточно соединить выводы 15 и 23 (16 и 24).
При использовании входа q1(q2) промежуточный выход Z1(Z2) соединяется со входом Х11(Х21) для гальванического разделения, либо со входом Х01(Х02) для апериодического или интегрального преобразования.
Дискретный сигнал 0; + 10 В подается непосредственно на входы Х11(Х21) или Х01(Х02).
Дополнительно в схеме предусмотрена возможность суммирования и масштабирования сигналов (вход Х3 выход Y3).
В комплект поставки входят: изделие в количестве, оговоренном в заказе, техническое описание и инструкция по эксплуатации, ЗИП.
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
