Техническое описание и инструкция по эксплуатации блока управления
Блок управления гидростендом, по своей сути, выполняет функции информационно измерительной управляющей системы, которая является составной частью стенда. Она представляет собой тринадцати канальную систему сбора и обработки информации, поступающей с первичных преобразователей (датчиков) расположенных в различных частях стенда и позволяет оперативно выдавать команды, как в автоматическом, так и в ручном режиме по восьми каналам управления исполнительным устройствам стенда.
1. Состав.
В состав информационно – измерительной системы (далее ИИС) входят:
- контроллер “КОРИНА - УНИ”
- датчик частоты вращения вала электродвигателя (один канала измерения)
- датчики расхода рабочей жидкости (два канала измерения)
- датчики давления рабочей жидкости (два канала измерения)
- датчик температуры рабочей жидкости (один канал измерения)
2. Блок схема ИИС.
На рисунке 1 представлена блок схема ИИС, где схематично показаны связи между контролируемыми объектами измерений и средством измерений, а также те части стенда, на которые поступают сигналы управления.
рис. 1.
Функции, выполняемые контроллером:
- измеряет и отображает на четырёхразрядном семисегментном индикаторе обороты вала электродвигателя;
- измеряет расход рабочей жидкости и отображает полученное значение на четырёхразрядном семисегментном индикаторе;
- измеряет давление рабочей жидкости и отображает полученное значение на четырёхразрядном семисегментном индикаторе;
- измеряет и отображает на двухразрядном семисегментном индикаторе температуру рабочей жидкости;
- в автоматическом режиме выдаёт команду на включение / отключение устройства охлаждения рабочей жидкости;
- сигнализирует оператору о том, что устройство управления температурой РЖ (охлаждение) включено в данный момент времени;
- по команде оператора выдаёт сигнал включения и отключения электродвигателя;
- по команде оператора меняет направление вращения электродвигателя (режим реверса);
- по команде оператора переключает каналы измерения;
- при подключении персонального компьютера передаёт собранную информацию для дальнейшей обработки результатов измерений.
3. Краткие технические характеристики ИИС.
Для повышения помехозащищенности, надежности и точности измерений в ИИС применена гальваническая развязка каналов управления нагрузкой и каналов измерения расхода. Каждая группа измерительных каналов имеет отдельный источник питания.
напряжение питание контроллера ………………..………………………………..5В напряжение питание выходных цепей управления..…………………………… 24В напряжение питание датчика температуры ……………………………………….5В напряжение питание датчиков давления …………………………………………24В напряжение питание датчиков расхода …………………………………………..12В диапазон измерения температуры …………………………………………0° - 100°С точность поддержания заданной температуры …………………………………±5°С погрешность измерения температуры …………………………………………..0,1% диапазон программирования канала управления температурой ………. 0° - 100°С диапазон измерения оборотов вала электродвигателя …………100 – 2300 об/мин погрешность измерения оборотов вала электродвигателя ………………………1% диапазон измерения давления (канал 1)………………………………….0 – 40 МПа диапазон измерения давления (канал 2)………………………………….0 – 40 МПа погрешность канала измерения давления...……………………………………….2% диапазон измерения объёмного расхода РЖ (канал 1).…………….36 – 3600 л/мин диапазон измерения объёмного расхода РЖ (канал 2).………………7,2 – 36 л/мин погрешность канала измерения объёмного расхода РЖ.………………………..2%18. максимальный ток канал управления вентилятором ……………………………. 3А
19. максимальный ток каналов управление преобразователем частоты ………... 0,1 А.
4. Инструкция по эксплуатации ИИС.
Управление и работа с контроллером.
После подачи электропитания на ИИС от источников питания стенда начинается обработка информации, поступающей на входные цепи контроллера. По умолчанию ИИС отображает значения измеряемых величин канала 1. На рисунке 2 показана панель управления ИИС и далее даны описания действий оператора при работе стенда.
На индикаторах контроллера: „РАСХОД“ (поз. 7), „ДАВЛЕНИЕ“ (поз. 8), „ОБОРОТЫ НАСОСА“ (поз. 6) – высвечиваются нули, а на индикаторе „ТЕМПЕРАТУРА“ (поз. 9) – отображается текущее значение температуры рабочей жидкости (РЖ).
ИИС запрограммирована изначально на поддержание температуры РЖ в диапазоне 45°С. Если требуется изменить рабочий диапазон температуры, при котором производиться испытание гидронасоса, то надо перепрограммировать ИИС.
Программирование режима поддержания заданной температуры.
Нажать клавишу „программ. t“ (поз. 3), сигналом входа в режим программирования служит появившаяся точка (поз. 17) в младшем разряде индикатора „ТЕМПЕРАТУРА“ (поз. 9). Одновременно на индикаторе отобразится заданное ранее верхнее значение рабочего диапазона температур РЖ. Для изменения установки значения температуры необходимо нажать одну из клавиш (поз. 10). Для увеличения значения служит клавиша - >>, а для уменьшения клавиша - <<, дискретизация установки значения температуры равна 1°С. Выход из режима программирования температуры осуществляется повторным нажатием клавиши „программ. t “ (поз. 3). Сигналом выхода будет служить отсутствие свечения точки в младшем разряде индикатора „ТЕМПЕРАТУРА“ (поз. 9) и изменение показаний индикатора (переход к измерению текущего значения температуры). После этого, в автоматическом режиме включится система поддержания заданной температуры. Свечение светодиода (поз. 11) сигнализирует о включении системы охлаждения. Отсутствие свечения означает, что система охлаждения отключена и температура РЖ не превышает заданного значения.
рис. 2.
Выбор каналов измерения.
При включении питания ИИС в автоматическом режиме переходит на отображение параметров по первому каналу измерения, о чем сигнализирует светящийся индикатор „1“ (поз. 1). Соответственно индикаторы „РАСХОД“ (поз. 7) и „ДАВЛЕНИЕ“ (поз. 8) высвечивают измеряемые величины первого канала. Для того чтобы переключить ИИС на отображение параметров второго канала измерения, необходимо активизировать клавишу „канал“ (поз. 2). Подтверждением перехода служит свечение индикатора „2“ (поз. 1) и отсутствие свечения индикатора „1“.
* Примечание.
Отображение измеряемых параметров выбранного канала производится попарно, т. е. невозможно одновременно наблюдать измеряемую величину давления первого канала, и расход РЖ по второму каналу.
Выбор направления вращения вала электродвигателя.
Переключатель выбора направления вращения (поз. 5) перевести в положение - Q, что соответствует вращению „левое“. Если необходимо реверсивное вращение вала стенда, то переключатель необходимо перевести в положение - P.
Пуск электродвигателя и задание (изменение) частоты вращения выходного вала стенда.
Клавиша „ПУСК“ (поз. 4) активизирует команду разрешения преобразователю частоты запуск электродвигателя. Для выхода на требуемую частоту вращения вала электродвигателя служит задатчик частоты вращения, расположенный на передней панели стенда. Вращением ручки по часовой стрелке производится увеличение частоты вращения вала электродвигателя, а против часовой стрелки – уменьшение. Общее время разгона вала до заданного значения составляет 60 секунд. ???
Измерение частоты вращения вала электродвигателя.
Измерение оборотов вала электродвигателя осуществляется контроллером и отображается на индикаторе „ОБОРОТЫ НАСОСА“ (поз. 6) в реальном времени.
Останов электродвигателя.
Для прекращения вращения вала электродвигателя служит клавиша „СТОП“ (поз. 4), после активизации которой контроллер формирует команду преобразователю частоты на торможение привода электродвигателя.
Подключение персонального компьютера к ИИС.
В контроллере предусмотрена возможность подключения персонального компьютера для построения графиков регистрируемых параметров испытаний с последующим сохранением и возможностью выводить информацию на монитор и принтер. Также предусмотрена возможность записи всех измеряемых параметров в виде электронной таблицы в формате excel.
* Примечание.
Программа excel позволяет обрабатывать массивы данных и на основе их обработки создавать протокол испытаний требуемой формы.
Требования к компьютеру.
- операционная система не ниже WINDOWS XP;
- наличие установленной программы EXCEL MICROSOFT.
- наличие СОМ порта.
Для подключения персонального компьютера к контроллеру необходимо установить на компьютер специальное программное обеспечение (поставляется ….). Соединить „СОМ порт“ компьютера и выход контроллера „RS 232“ кабелем (разъем расположен рядом с панелью управления). После запуска программы “HIDRA” на экране монитора появится информационное окно, представленное ниже на рисунке 3.
Для отображения необходимых параметров следует сделать выбор, поставив знак ü напротив выбранного параметра (поз. 13, 14, 15, 16.). Показания значений измерений в выбранных окнах будут дублировать показания индикаторов ИИС. Активизировать клавишу „ОПРОС“ (поз.2), после чего вся информация, обрабатываемая контроллером, будет передаваться на компьютер и отображаться на мониторе. Для удобства отображения графиков введены клавиши управления (поз. 5, 6, 7). Клавиша (поз. 5) – увеличение изображения. Клавиша (поз. 6) – уменьшение изображения. Клавиша (поз. 7) – возврат к исходному размеру. По оси абсцисс отображается время, а по оси ординат значение измеряемых величин с автоматически выбираемым пределом. В окнах, отмеченных знаком ü, отображаются значения измеряемых величин. Клавиша „ОЧИСТКА“ (поз. 1) служит для стирания записанных параметров. При активизации данной клавиши процесс отображения измеряемых параметров прерывается и начинается вновь с того момента, когда пройдет команда „ОПРОС“. Клавиша „ЗАПИСЬ“ (поз.3) служит для сохранения графика измеряемых величин. Для того чтобы произвести операцию по сохранению параметров необходимо активизировать клавишу„НАСТРОЙКА“ (поз. 9), что приведёт к переходу на вкладку 2 и в строке „РЕГИСТРАЦИЯ“ (поз. 10, рис. 4) позволит присвоить номер регистрируемого графика.
Операцию можно пропустить, но тогда система присвоит номер по умолчанию, что не всегда удобно при последующем поиске данных. Файлы с сохранёнными данными находятся в директории, где установлена программа. После присвоения номера, необходимо вернутся на вкладку 1, для чего служит клавиша „ГРАФИКИ“ (поз. 8). Клавиша “Excel” (поз. 12) служит для пересылки данных в электронную таблицу для их последующей обработки с помощью программы Excel.
рис. 3.
Для просмотра и последующей печати, ранее сохранённых графических данных, служат клавиши „ЗАГРУЗКА“ и „ПЕЧАТЬ“ (поз.4, 11). Чтобы осуществить просмотр ранее записанных данных необходимо активизировать клавишу „ЗАГРУЗКА“. В появившимся меню выбрать файл с номером данных, предназначенных для просмотра, и загрузить его в программу. После этого нужно активизировать клавишу „ПЕЧАТЬ“ и распечатать данные на принтере, подключённом заранее к компьютеру. Вывод на принтер осуществляется только той части графиков, которые отображаются на экране монитора. Если интересует информация, оставшаяся вне экрана, необходимо клавишами поз. 5 и поз. 6 вывести на монитор тот участок графика, который необходимо распечатать, ориентируясь по шкале времени.
рис. 4.
5. Поверка ИИС.
Все измерительные средства, установленные на стенде, оттарированы, т. е. их масштабные коэффициенты занесены в ЭСППЗУ контроллера. Сроки периодической поверки измерительных каналов определяются первичными преобразователями (датчиками) и указаны в паспортах на них, прилагаемых к эксплуатационной документации на стенд.
Поверке подлежат измерительные каналы ИИС:
Измерительный канал | Тип первичного преобразователя |
Объемный расход жидкости | Турбинный расходомер ТПР15-3-1. ТПР 10-1-1 |
Давление жидкости | Кремний на керамической подложке БД-1 |
Температура жидкости | Полупроводниковый преобразователь DALLAS18B20 |
Частота вращения | Индукционный преобразова |
При поверке ИИС оценивается погрешность измерительных каналов и при необходимости производится корректировка соответствующих масштабных коэффициентов.
Общие рекомендации.
Ниже приводятся рекомендуемые операции по тарировке каждого измерительного канала.
Рекомендации по расчету коэффициента для канала измерения давления.
Установить датчик давления на поверочный стенд, оборудованный контрольным датчиком давления или образцовым манометром. Допускается проводить тарировку датчика, подключив образцовое средство измерения через тройник в магистраль стенда.
Тарировка проводится по двум точкам (минимум – максимум).
Войти в режим «настройка» программы «Hidra». Задать коэффициент «а» равным 1, а коэффициент «b» равным нулю, как описывается ниже в подразделе «запись в ЭСППЗУ контроллера».
Точка 1: давление равно 0.
Снять показания с индикатора контроллера или монитора (поз. 14) поверяемого канала и подставить их в уравнение:
y1 = ax1 + b;
где y1 – реальное давление (по образцовому прибору), х1 – показание индикатора контроллера или монитора (поз.14).
Точка 2: давление равно верхнему значению рабочего диапазона для данного канала.
Снять показания с индикатора контроллера или монитора (поз. 14) поверяемого канала и подставить их в уравнение:
y2 = ax2 + b;
где y2 – реальное давление (по образцовому прибору), х2 – показание на индикаторе контроллера или мониторе (поз. 14).
Получаем систему уравнений вида:
y1 = ax1 + b
y2 = ax2 + b
Решая систему относительно «а» и «b», получаем коэффициенты, которые необходимо занести с помощью клавиатуры в строку вкладки «настройка» соответствующего канала и переслать в ЭСППЗУ контроллера.
Рекомендации по расчету коэффициента для канала измерения частоты вращения вала.
При вращении вала стенда с датчика на контроллер поступают импульсы. Фиксированный интервал времени для подсчёта импульсов равен 1 сек. Количество импульсов на 1 оборот – 80 шт. Коэффициент, вычисляется по формуле:
(60 / 80) = 0,75;
Значение 0,75 занести в строку «обороты», и переслать в ЭСППЗУ контроллера.
Рекомендации по расчету коэффициента для канала измерения расхода.
Чувствительным элементом турбинных расходомеров является крыльчатка, вращение которой перпендикулярно направлению движения потока. В результате силового взаимодействия лопастей крыльчатки с потоком жидкости крыльчатке передается заключенная в потоке энергия, вследствие чего крыльчатка вращается с оборотами, пропорциональными скорости потока жидкости на лопасти крыльчатки. Обороты крыльчатки посредством синхронного магнитоэлектрического генератора преобразуются в электрический сигнал, частота которого пропорциональна замеряемому расходу жидкости.
V = f(x)
Передаточная характеристика расходомера описывается уравнением:
y = a · f(x);
Для правильного отображения измеряемой величины необходимо вычислить коэффициент «а». Для этого необходимо установить расходомер на проливочную установку с заранее известным объёмом жидкости (V) и вычислить суммарный расход (поз. 7). Войти в режим настройка программы и задать коэффициент «а» равным 1, а коэффициент «b» равным нулю.
Снять показания с индикатора или монитора проверяемого расходомера:
NИМП. = f(x);
Следовательно:
VЛ. = NИМП.
Учитывая, что интервал измерения равен 1,0 сек, а размерность измеряемой величины литры в минуту, необходимо ввести множи
Окончательная формула для вычисления коэффициента:
а = (V / N) · 60
Повторить операцию несколько раз, сбрасывая значения клавишей (поз. 6). Усреднить полученный результат и значение коэффициента, занести его с помощью клавиатуры в строку вкладки настройка и переслать в ЭСППЗУ контроллера.
Рекомендации по поверке канала измерения температуры.
Полупроводниковые датчики «DALLAS» имеют встроенную схему преобразования сигнала в цифровую форму. Благодаря тому, что чувствительный элемент и схема преобразования сигнала находятся на одном кристалле, погрешность измеряемой температуры подобных датчиков достаточно мала и составляет до 0,5°С.
Для проверки правильности показаний датчика необходимо применить метод сравнения. В случае расхождения показаний образцового средства измерения и проверяемого датчика следует заменить датчик на аналогичный. Средств корректировки показаний датчика температуры, применяемого в стенде, не заложено.
Ввод коэффициентов с помощью ПК.
Во избежание неквалифицированного вмешательства, настроечные параметры ИИС защищены паролем. Пароль для входа в систему настроек сообщается по отдельному запросу, что связано с гарантийным обслуживанием изделия.
Для входа в режим «установки коэффициентов» необходимо соединить ПК и стенд через СОМ – порт, (см. раздел 4 «подключение персонального компьютера к контроллеру»). На ПК открыть программу «Hidra» и войти во вкладку «настройка». Затем с помощью клавиатуры ввести пароль для входа в указанный режим. После этого откроется скрытое окно представленное ниже.
Порядок работы с окном «установка коэффициентов».
Все коэффициенты измеряемых параметров разбиты на три группы:
Коэффициенты для измерительных каналов давления, расхода и момента; Коэффициент для измерительного канала оборотов; Ввод коэффицмента для канала температуры.Чтение ЭСППЗУ контроллера.
Активизировав значок (поз. 1) нажатием правой кнопки мышки, контроллер получит задание прислать ранее записанные коэффициенты, которые отобразятся в соответствующих строках и столбцах «Ах» и «В». В столбце (поз. 4) отобразится число, соответствующее количеству знаков после запятой при отображении измеряемой величины на семисегментных индикаторах контроллера. Эту операцию необходимо проделать со всеми тремя группами. В строке «температура», столбец «задание» (поз. 5) отразится заданное значение температуры, которое контроллер должен поддерживать в автоматическом режиме, а в столбце «дельта» отобразится число равное допускаемому диапазону изменения температуры, при работе в автоматическом режиме регулирования температуры.
Запись в ЭСППЗУ контроллера.
Для записи новых значений в ЭСППЗУ контроллера подведите курсор мышки ПК к значку 
выбранного средства измерения (поз. 3) и активизируйте правую кнопку, после чего на экране монитора появится наборное поле (поз. 9).
В этом наборном поле с помощью мышки активизацией нужных цифр и знаков наберите значение коэффициента и введите набранное значение с помощью клавиши «Ок». Каждый коэффициент записывается в свой столбец. Укажите сколько разрядов после запятой отображать на индикаторе, с помощью клавиши (поз. 4).
Клавиша 
имеет двойное действие: нажатие верхней части +1, нижняя часть -1. Выполнив все эти действия, перешлите значения в контроллер. Для этого подведите курсор мышки к значку 
и активизируйте правую клавишу. Если изменения производились во всех группах, выполните аналогичную операцию по каждой группе параметров.
6. Справочная информация.
Схема подключения внешних устройств к контроллеру „КОРИНА - УНИ“.
Ниже представлена стандартная схема подключения контроллера к внешним устройствам в составе гидравлического стенда.
