PLATFORMĂ DE LABORATOR PENTRU STUDIUL

SISTEMELOR DE REGLARE AUTOMATĂ

• proiectată şi realizată în colaborare cu cadrele didactice de la Colegiul Tehnic „Edmond Nicolau”

• utlilizată pentru studiul

• sistemelor de reglare automată.

• permite familiarizarea elevilor cu cât mai multe mărimi fizice, dispozitive de măsurare, afişare şi control întâlnite curent în procesele industriale

• Standul are două părţi mari: - simulatorul de proces - controler-ul de proces

Autori:

ing. Elena Sidea – Colegiul Tehnic „Edmond Nicolau”-Cluj-Napoca

ing. Ioan Văidăhăzan – Colegiul Tehnic „Edmond Nicolau”-Cluj-Napoca

Consultant Ştiinţific: ing. Viorel Costea – CBM Cluj-Napoca

A. SIMULATORUL DE PROCES care are ca elemente de bază două tuburi

verticale din plexiglas de aproximativ 50 cm înălţime. Pe lângă aceste tuburi, în care se

pune de regulă apă, simulatorul mai conţine:

• o pompă cu ajutorul căreia apa poate fi mutată dintr-un tub în celălalt

• un traductor de debit cu ajutorul căruia se poate evidenţia mişcarea apei între

cele două tuburi

• o rezistenţă electrică montată în tubul din stânga cu ajutorul căreia apa poate fi

încălzită • o doză tensometrică pe care este aşezat tubul din dreapta şi care permite

cântărirea apei aflată în tub

• un senzor de presiune montat la baza tubului din dreapta, care permite

măsurarea presiunii

• o riglă gradată lipită pe tubul din dreapta, care permite observaţii privind

corelarea între nivel, presiune şi masă ( greutate)

• o sondă de temperatură având ca element sensibil o termorezistenţă de platină care poate fi plasată în oricare din cele două tuburi şi care permite măsurarea

temperaturii apei din tubul respectiv

• o sondă de nivel pe principiul conductometric, care permite controlul automat

al nivelului apei. Această sondă conţine trei electrozi din inox, unul neutru şi doi activi, pentru nivelul minim respectiv maxim

• un electroventil cu care poate fi controlată curgerea apei între cele două tuburi.

Fiecare din elementele menţionate este completat cu câte un element de măsură sau control, astfel că pe acest simulator vom întâlni, plasate în spatele peretelui vertical

pe care sunt montate tuburile, într-o cutie din plastic închisă ermetic şi având capacul

transparent, câteva adaptoare de semnal şi relee :

• adaptor de semnal pentru măsurarea temperaturii. Este un adaptor dedicat

pentru elementul sensibil Pt100 care, în funcţie de valoarea rezistenţei, oferă la ieşire un curent în domeniul 4-20 mA. (semnal unificat)

• adaptor de semnal pentru doze tensometrice. Este un adaptor care acceptă la

intrare un semnal diferenţial de câţiva mV, de regulă în domeniul 0-10 mV, şi oferă la ieşire acelaşi curent unificat de 4-20 mA

• adaptor de semnal pentru măsurarea presiunii. Acest adaptor este de fapt un

convertor tensiune-curent, pentru că la intrare semnalul este o tensiune mare

situată în domeniul 0-5v iar la ieşire se regăseşte acelaşi curent unificat 4-20

Ma

• automat de nivel. Acest dispozitiv sesizează pe principiul conductometric dacă cei doi electrozi activi ai sondei de nivel sunt sau nu în contact cu apa şi comandă pornirea sau oprirea pompei

• un adaptor de semnal pentru debitmetru. Debitmetrul furnizează impulsuri la

fiecare trecere a unei palete a rotorului prin dreptul unui senzor optic. Aceste

semnale sunt amplificate, transformate în impulsuri dreptunghiulare şi ‘livrate’ automatului programabil pentru prelucrare

• bloc de relee. Acest bloc de relee comandă pompa, încălzirea şi electroventilul. Este constituit din relee de 10 A montate pe soclu.

B. CONTROLER-UL DE PROCES este echipat cu patru afişaje 7 segmente

LED pe care se pot vedea mărimea de referinţă, mărimea de reacţie, mărimea măsurată şi comanda trimisă spre proces. Mărimea de referinţă se poate modifica dintr-un

potenţiometru. Valorile afişate pot fi mărimi fizice (temperatură, presiune etc) sau

semnale unificate.

Funcţionarea întregului stand este guvernată de un automat programabil care

primeşte toate informaţiile de la simulatorul de proces, execută algoritmul de

automatizare, trimite spre afişare mărimile de interes şi spre proces comenzile care se

impun pentru controlul procesului.

Automatul programabil este echipat cu 16 taste tip folie si cu un afişaj cu cristale

lichide de 80 caractere alfanumerice pe care se pot vedea toate detaliile privind evoluţia

procesului studiat.

Automatul are în memorie toate lucrările de laborator care se pot realiza cu acest

stand. Selectarea lucrării dorite se face din tastatură cu ajutorul unui meniu.

Cu ajutorul unui cablu serial, controlerul de proces se poate conecta la un

calculator care permite stocarea, prelucrarea si afişarea datelor obţinute experimental.

Lista lucrarilor nu este închisă. Se pot adăuga lucrări noi funcţie de programa

analitică şi imaginaţia cadrelor didactice.

C. LISTA CU LUCRĂRI DE LABORATOR 1. Controlul nivelului

1.1-cu sonda conductometrică 1.2-prin măsurarea presiunii

1.3- prin măsurarea greutăţii

2. Controlul temperaturii

2.1 cu histereză 2.2 cu algoritm P

2.3 cu algoritm PI

2.4 cu algoritm PID

2.5 efectul recirculării apei în procesul de termostatare

3. Nivel, presiune, masă, volum

3.1 Verificarea lanţului de măsurare a presiunii

3.2 Verificarea lanţului de măsurare cu doza tensometrică 3.3 Verificarea corelaţiei între greutate, nivel şi presiune

3.4 Verificarea corelaţiei între presiune şi viteza de curgere