Блок нелинейных преобразований типа Н05
Общие сведения
Блок нелинейных преобразований типа Н05 предназначен для применения в системах автоматического регулирования и управления различными технологическими процессами например, в теплоэнергетике, черной и цветной металлургии, в химическом производстве, нефтепереработке, пищевой промышленности. Блок используется для регулирования давления различных сред, разрежения, расхода, уровня, температуры, мощности, концентрации вещества, скорости поражения или вращения.
Блок входит в состав унифицированного комплекса приборов и средств автоматизации "Каскад-2". Н05:
Н - для нелинейных 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 25 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 100 В.
Действующее значение поперечной помехи переменного тока частотой питания не более 1% номинального диапазона изменения входного сигнала.
Окружающая среда не содержащая примесей агрессивных газов и паров.
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 должны отвечать требованиям действующих "Правил устройства электроустановок потребителей" (ПУЭ). Допускается непосредственное присоединение кабельных жил к коммутационным зажимам 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 зажим "З") и корпуса (через специальный винт на задней стенке блока).
Блок выпускается в следующих исполнениях:
общепромышленное (обыкновенное) для климатических условий УХЛ4.2 районов с умеренным и холодным климатом в лабораторных, капитальных, жилых, закрытых отапливаемых или охлаждаемых и вентилируемых производственных и других подобного типа помещениях по ГОСТ 15150-69;
атомное для работы на АЭС, климатического исполнения УХЛ4.2;
экспортное для климатических условий УХЛ4.2 и О4.1 всех районов на суше, кроме районов с очень холодным климатом, в помещениях с кондиционированным или частично кондиционированным воздухом. Блоки климатического исполнения О4.1 в условиях эксплуатации устойчивы к воздействию плесневых грибов при размещении в помещениях категории 4.
Блок соответствует требованиям ТУ 25-02.050235-83 (обыкновенное исполнение), ТУ 25-02.АД1.050235-83 (атомное исполнение) и ТУ 25-02.ЭД1.050235-85 (экспортное исполнение).
Нормативно-технический документ
ТУ 25-02.ЭД1.050235-85
Технические характеристики
Блок является одноканальным, многофункциональным изделием.
Блок обеспечивает следующие функции:
кусочно-линейную аппроксимацию произвольной нелинейной функции одной переменной на шести участках;
кусочно-линейную аппроксимацию на двух участках нелинейной функции каждой из трех переменных и их суммирование;
выделение максимального или минимального из трех аналоговых входных сигналов;
гальваническое разделение аналоговых входных сигналов по каждому из двух независимых каналов;
суммирование и масштабирование аналоговых входных сигналов;
преобразование аналогового сигнала напряжения в ток;
инвертирование аналогового сигнала напряжения.
Блок состоит из трех фугкциональных модулей:
Н005.1 - модуль нелинейных преобразователей; выполняемые функции: кусочно-линейная аппроксимация произвольной нелинейной функции одной переменной на шести участках, кусочно-нелинейная аппроксимация нелинейной функции на двух участках каждой из трех переменных и их суммирование, выделение максимального или минимального из трех аналоговых входных сигналов, преобразование аналогового сигнала напряжения в сигнал тока, инвертирование аналогового сигнала напряжения;
А001.1 - модуль гальванического разделения и суммирования сигналов; выполняемые функции: гальваническое разделение аналоговых сигналов постоянного тока по двум независимым каналам, суммирование и масштабирование сигналов по третьему каналу.
ИПС01 - модуль источника питания служит для одновременного питания модулей Н005.1 и А001.1.
Питание блока осуществляется от однофазной сети переменного тока номинальным напряжением 220 В, частотой (50+1) Гц, либо (60+2) Гц.
Допустимое отклонение напряжения питания однофазной сети переменного тока составляет от минус 15 до плюс 10% номинального значения.
Мощность, потребляемая блоком от сети, не более 12 В·А.
Номинальные диапазоны изменения входных сигналов и масштабные коэффициенты передачи по каждому из входов должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 1.
Таблица 1
| Обозначение входного сигнала | Полный диапазон изменения входного сигнала | Номинальный диапазон изменения входного сигнала | Входное сопротивление, Ом | Масштабный коэффициент передачи | ||
| Обозначение | Значение | Допустимое отклонение, % | ||||
| Х11 | Минус 50–0–плюс 5 мА | 0–5 мА | <250 | a 11 | 1 | ±2 |
| Плюс 4–плюс 20 мА или минус 20–минус 4 мА | 4–20 мА | <100 | ±5 | |||
| Минус 20–0–плюс 20 мА | 0–20 мА | |||||
| Минус 10–0–плюс 10 В | 0–10 В | >104 | ±2 | |||
| Х21 | Минус 5–0–плюс 5 мА | 0–5 мА | <250 | a 21 | ||
| Плюс 4–плюс 20 мА или минус 20–минус 4 мА | 4–20 мА | <100 | ±5 | |||
| Минус 20–0–плюс 20 мА | 0–20 мА | |||||
| Минус 10–0–плюс 10 В | 0–10 В | >104 | ±2 | |||
| Х31 | a 31 | 0–1 | ±5 | |||
| Х32 | a 32 | |||||
| Х33 | Минус 5–0–плюс 5 мА | 0–5 мА | <250 | a 33 | 1 | |
| Плюс 4–плюс 20 мА или минус 20–минус 4 мА | 4–20 мА | <100 | ||||
| Минус 20–0–плюс 20 мА | 0–20 мА | |||||
| Минус 10–0–плюс 10 В | 0–10 В | >104 | ||||
| Х01 | 0–минус 10; 0–плюс 10 В | – | – | – | ||
| Х03 | ||||||
| Х05 | ||||||
| Х07 | Минус 10–0–плюс 10 В | |||||
| Х08 | a 08 | 1 | ±2 | |||
| Х09 | – | – | a 09 | |||
Вид и номинальные параметры выходных сигналов, а также параметры нагрузки должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 2.
Таблица 2
| Обозначение выходного сигнала | Полный диапазон изменения выходного сигнала | Номинальный диапазон изменения выходного сигнала | Параметры нагрузки |
| Y | Минус 10–0–плюс 10 В | 0–10 В | ? 2 кОм |
| Y1 | |||
| Y2 | |||
| Y3 | |||
| Y08 | |||
| Y09 | Минус 5–0–плюс 5 мА | 0–5 мА | ? 2 кОм |
Диапазон плавной установки начального значения выходного сигнала Y0 в процентах от номинального диапазона изменения выходного сигнала Y составляет не менее от минус 100 до плюс 100.
Разрешающая способность установки начального значения выходного сигнала Y0 в процентах от полного диапазона изменения выходного сигнала Y - не более 0,05 (расчетное значение).
Диапазон плавной установки величины 0 в процентах от номинального диапазона изменения входного сигнала Х0 - не менее от 0 до 100.
Разрешающая способность установки величины 0 в процентах от номинального диапазона изменения входного сигнала Х0 - не более 0,03 (расчетное значение).
Диапазон плавной установки коэффициентов передачи 0, 0 - не менее от минус 10 до плюс 10.
Разрешающая способность установки коэффициентов передачи 0, 0 в процентах от полного диапазона их изменения - не более 0,05 (расчетное значение).
Диапазон изменения коэффициента пропорциональности К3 по входам Х3 - от 0,2 до 5.
Изоляция электрических цепей блока при температуре окружающего воздуха (20+5)°С и относительной влажности до 80% должна выдерживать в течение 1 мин действие испытательного напряжения практически синусоидальной формы частотой от 45 до 65 Гц:
цепей питания относительно входных и выходных цепей и корпуса блока - 1500 В;
входных и выходных цепей относительно корпуса блока - 500 В;
цепей входов Х11, Х21 между собой и относительно выходных и остальных входных цепей - 100 В.
Электрическое сопротивление изоляции при температуре окружающего воздуха (20+5)°С и относительной влажности до 80% не менее 40 МОм:
цепей питания, входных и выходных цепей относительно шасси блока;
цепей питания относительно входных и выходных цепей;
цепей входов Х11; Х21 между собой и относительно выходных цепей и остальных входных цепей.
Отклонения действительных значений коэффициента пропорциональности К3 от номинального не более + 10%.
Погрешность преобразования при выполнении функции гальванического разделения сигналов - не более 0,5% номинального диапазона изменения входных сигналов Х11, Х21.
Блоки выдерживают перегрузку по входным сигналам, превышающую их максимальное значение не менее чем на 25%.
Вероятность безотказной работы блока за 2000 ч не менее 0,98.
Габаритные и установочные размеры блока показаны на рис. 1.
Блок нелинейных преобразований Н05:
а - общий вид:
1 - передняя панель;
2 - шасси;
3 - сварочный корпус;
4 - рама крепления;
5 - кнопка замка;
6 - штуцер сжатого воздуха;
7 - винты крепления блока;
8 - колодка с коммутационными зажимами;
9 - винт заземления;
б - разметка отверстия на панели щита управления толщиной от 3 до 6 мм под крепление блока
Примечание. Минимальные расстояния между осями соседних блоков на панели щита управления по вертикали 70 мм, по горизонтали 195 мм.
Масса блока не более 4,9 кг.
Гарантийный срок - 1,5 года со дня ввода блока в эксплуатацию при условии, что срок хранения блока не превысил 6 мес со дня его изготовления.
Конструктивно блок состоит (см. рис. 1) из шасси, жестко связанного с передней панелью и сварного корпуса. На шасси установлены все три функциональных модуля.
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.
Устройства 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. Электрические связи шасси с клеммной колодкой обеспечиваются 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 объемными металлическими крышками. На правой крышке расположено окно, открывающее доступ к панелям устройств настройки и контроля блока.
Электрическая схема блока приведена на рис. 2.
Электрическая схема блока:
1 - модуль А001.1;
2 - усилитель-модулятор первого канала;
3 - усилитель-модулятор второго канала;
4 - гальванический разделитель первого канала;
5 - демодулятор усилитель первого канала;
6 - источник опорного напряжения;
7 - преобразователь "напряжение-ток";
8 - сумматор;
9 - инвертор напряжения;
10 - модуль Н005.1;
11 - источник питания ИПС01;
12 - демодулятор-усилитель второго класса;
13 - генератор;
14 - гальванический разделитель второго класса;
15 - сумматор дополнительного канала
Модуль А001.1 содержит три независимых канала преобразования сигналов, причем 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.
Модуль Н005.1 содержит три индентичных группы нелинейных элементов - по два в каждой группе (Н11 и Н12, Н21 и Н22, Н31 и Н32).
Для первой группы входной сигнал Х01 подается на нелинейный элемент Н11, формирующий две нелинейные характеристики (рис. 3).
Кривые зависимости выходных сигналов нелинейных элементов Н11 и Н12 от входного сигнала:
а - Y02 от Х01;
б - Y21 от Х01;
в - Y01 от Х01
Первая нелинейная характеристика показывает кривую зависимости выходного сигнала Y02 от входного Х01 (рис. 3, а) и состоит из горизонтального участка с коэффициентом передачи, равным нулю, и участка с наклоном минус 45°, т.е. с коэффициентом передачи, равным минус единице. Граница двух участков, точка излома характеристики, устанавливается смещением 02. Вторая нелинейная характеристика показывает кривую зависимости промежуточного сигнала Y21, управляющего элементом Н12, от входного Х01 (рис. 3, б). При увеличении входного сигнала Х01 промежуточный сигнал меняется с коэффициентом передачи, равным минус единице от начального значения, равного 02, до нуля при Х01=02.
Кривая зависимости выходного сигнала Y01 нелинейного элемента Н12 от промежуточного сигнала соответствует второй нелинейной характеристике нелинейного элемента Н11, поэтому нелинейная характеристика кривой зависимости выходного сигнала Y01 от входного сигнала Х01 имеет три участка (рис. 3, в): первый - горизонтальный участок с коэффициентом передачи и выходным сигналом, равными нулю, второй - участок с коэффициентом передачи, равным единице, и третий - участок с коэффициентом передачи, равным нулю.
Граница между первым и вторым участком определяется смещением 02-01, а между вторым и третьим - 02. Выходной сигнал на третьем участке равен Y01=01.
Аналогично первой группе нелинейных элементов формируются нелинейные зависимости Y03, Y04 от сигнала Х03; Y05, Y06 - от сигнала Х05.
При кусочно-линейной аппроксимации функции одной переменной аргумент функции разбивается на участки, на которых функция замещается отрезками прямых.
Точки излома характеристик нелинейных элементов совмещаются с границами участков аппроксимации. Аппроксимированная функция получается в результате суммирования сумматором выходных сигналов нелинейных элементов, умноженных на коэффициенты 0. Начальное значение аппроксимированной функции может быть задано смещением Y0. Питание источников смещения 01...06, Y0 производится от источника опорного напряжения.
Для повышения точности аппроксимации некоторых функций в сумматор может быть введена линейная функция от входного сигнала с коэффициентом передачи 0.
Все нелинейные элементы модуля управляются однополярным входным сигналом. Для аппроксимации функций с двухполярным значением аргумента предназначен инвертор напряжения.
Преобразователь "напряжение-ток" обеспечивает получение дополнительного выходного сигнала.
Источник питания ИПС01 содержит силовой трансформатор Т1 (рис. 4) с двумя катушками, 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 последовательных стабилизаторов напряжения.
Электрическая принципиальная схема источника питания ИПС01
Регулировочный элемент стабилизатора выполнен на составном транзисторе V6, V8 (V7, V9). Источник опорного напряжения стабилизатора построен на элементах V10, V12, V13 (V11, V14, V15) и генераторе тока (элементы V3, R2 (V4, R4).
Схемы внешних соединений блока приведены на рис. 5 и 6, причем при выполнении функции выделения максимального или минимального входных сигналов зажимы 23, 25, 27 соединяются перемычками, которые расположены непосредственно на клеммной колодке блока.
Схема внешних соединений блока без выделения экстремального входного сигнала
Примечания: 1. Неиспользуемые входы должны быть закорочены.
2. Полярность выходных сигналов, указанная вне скобок (в скобках), соответствует полярности входных сигналов, указанной также вне скобок (в скобках).
3. При использовании сигнала 4-20 мА рекомендуется подключить на тот же вход встречно-параллельно токовый сигнал 4 мА.
4. При кусочно-линейной аппроксимации нелинейной функции на 6-ти участках сигнал подается одновременно на входы Х01, Х03, Х05 (соединяются между собой выводами 18, 20, 22), при аппроксимации на 4-х участках сигнал подается одновременно на входы Х01, Х03 (или Х01, Х05; или Х03, Х05); при аппроксимации на 2-х участках используется любой из входов Х01, Х03, Х05.
5. Зажимы 4 и 30 соединены внутри блока.
6. Коммутация зажимов 23, 25, 27 показана только для выделения экстремального входного сигнала.
Схемы внешних соединений блока при выделении максимального или минимального из трех входных сигналов:
а - с гальванической изоляцией входных сигналов друг от друга;
б - без гальванической изоляции входных сигналов друг от друга
Примечание. Для случая выделения максимального (минимального) сигнала полярность входных сигналов указана вне скобок (в скобках).
В комплект поставки входят: изделие в объеме, оговоренном в заказе, паспорт, 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
