Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 34

Kvalita IPS a MČ (PCS) metrologické a prevádzkové vlastnosti PowerPoint PPT Presentation


  • 50 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Kvalita IPS a MČ (PCS) metrologické a prevádzkové vlastnosti. PRS. 1. 23.8.2014. Kvalita IPS a MČ.

Download Presentation

Kvalita IPS a MČ (PCS) metrologické a prevádzkové vlastnosti

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Kvalita IPS a MČ (PCS)metrologické a prevádzkové vlastnosti

PRS

1

23.8.2014


Kvalita ips a m

Kvalita IPS a MČ

  • Kvalita objektu (prvku, systému) súhrn vlastností, na základe ktorých je objekt vzhľadom k predpokladanému spôsobu a podmienkam použitia, spôsobilý vykonávať požadovanú funkciu. Najvýznamnejšie vlastností určujúce kvalitu objektu: technické a funkčné vlastnosti objektu, spoľahlivá činnosť, materiálová a energetická náročnosť, technologičnosť, estetické, ergonomické a ekologické vlastnosti, atď.

  • Kvalita IPS - súhrn vlastností, na základe ktorých je IPS, vzhľadom k spôsobu a podmienkam použitia, spôsobilý vykonávať funkciu, na ktorú je určený

  • Najvýznamnejšie skupiny vlastností MČ určujúce jeho kvalitu možno usporiadať podľa ich významu

    • technické a funkčné vlastnosti (metrologické a funkčné vlastnosti)

    • spoľahlivosť činnosti (prevádzkové vlastnosti)

      (spoľahlivosť -vykonávanie funkcií za daných podmienok a počas stanovenej doby)

PRS

2

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

1. Snímače a prevodníkypožiadavky (klasické a IMČ)

  • Metrologické

  • presnosť od 0,5 % do 0,1 %, rýchla reakčná doba (RT)

  • linearizácia, teplotná kompenzácia a výstupný prúdový (napäťový) unifikovaný signál,

  • veľmi presný merací prevodník (jednoúčelový, programovateľný)

  • prestaviteľnosť rozpätia základného rozsahu (hardware, software)

  • primárne spracovanie signálov v blízkosti miesta merania

3

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

  • Prevádzkové

  • „bezúdržbové“ meracie členy (MTBF – meantime between failure), prevádzková stabilita niekoľko rokov, napr. 0,05%/rok

  • diaľková diagnostika, štatistické monitorovanie meracieho procesu

  • výstup: 4-20mA a číslicové spracovanie a číslicová komunikácia (ISS)

  • jednoduché a rýchle zmeny vlastností a nastavovanie parametrov (IMČ=ISS)

  • EMC (elektromagnetická kompatibilita - electromagnetic compatibility), IP (ochrana krytím – international protection), EEx (prostredia s nebezpečím výbuchu – explosionproof, ATEX)

    * podrobnejšie v príslušnej časti

4

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

  • Ekonomické

  • priaznivý pomer ceny k výkonu pri zachovaní vysokej kvality a spoľahlivosti prvkov

  • testované a kalibrované prístroje vo výrobnom závode

  • expertné software - podpora prevádzky a údržby

  • Mechanická konštrukcia

  • minimalizované rozmery, uzavretá a stavebnicová konštrukcia, nenáročná inštalácia

  • hermeticky uzavretá konštrukcia: snímačová jednotka, elektronika a pripájacia svorkovnica

Inteligentné senzorové systémy

5

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Inteligentné senzorové systémy

6

23.8.2014


Metrologick vlastnosti merac ch lenov

Metrologické vlastnosti meracích členov

  • statické a dynamické vlastnosti(základné informácie o MČ, ktoré sú dostupné v katalógoch)

  • ovplyvňuje ich hlavne snímač(chyby spôsobené snímačom sú v zásade neodstrániteľné), tj. snímače sú najdôležitejšie prvky meracích reťazcov; náklady na ich výskum, vývoj a výrobu sú podstatne väčšie ako náklady na všetky ostatné prvky celého reťazca

  • metódy hodnotenia meracích členov (prevodníkov) pre automatizáciu sú uvedené v norme STN EN 60 770(Ing. Drahoš)

PRS

7

23.8.2014


Statick vlastnosti m

Statické vlastnosti MČ

  • charakterizujú jeho chovanie v časovo ustálených stavoch (sú dané statickými vlastnosťami jednotlivých prvkov MČ)

  • statická prevodová charakteristika – vzťah medzi vstupnou a výstupnou závisle premennou veličinou prvku v časovo ustálených stavoch

    y = f(x)


Charakteristika sn ma a

Charakteristika snímača

  • jednoznačnosť – žiadna hodnota výstupného signálu nezodpovedá viac ako jednej hodnote vstupného signálu

  • hladkosť– definovaná deriváciou, ktorá je spojitá na def. intervale

  • monotónnosť – rastúca alebo klesajúca v celom rozsahu meranej fyzikálnej veličiny

  • strmosť – sklon prevodovej char.  vhodné ak je podobná v rôznych častiach meracieho rozsahu

  • plytkosť – gradient charakteristiky v jej lokálnych častiach nesmie byť zásadne menší ako citlivosť systému


Presnos meracieho lena

Presnosť meracieho člena

  • schopnosť udávať na výstupe pravé hodnoty signálu

  • je daná jeho celkovou chybou, tj. súčtom základnej a vedľajšej chyby (katalógové údaje)

    • základná chyba(accuracy) – člena je udávaná výrobcom a je určená pri definovaných, referenčných podmienkach (napr.: teplota okolia, barometrický tlak, vlhkosť vzduchu, frekvencia napájacieho zdroja a pod.)

    • vedľajšie (dodatkové, prídavné)chyby sú spôsobené inými ako referenčnými podmienkami pri meraní (napr. poloha, teplota, ktoré sú mimo hodnôt udávaných výrobcom, katalógové údaje  vplyv teploty prostredia na meranie)


Delenie ch b

Delenie chýb

Podľa spôsobu vyjadrenia sa chyby delia na absolútne  a relatívne (pomerné) . Platí:

kde

yNje nameraná hodnota výstupnej veličiny

ySkonvenčne pravá hodnota výstupnej veličiny (určená na základekonvencie, napr. etalón, štatistické spracovanie)

yMmerací rozsah výstupnej veličiny, tj. ymax – ymin

yabsolútna chyba merania

Tnajväčšia možná absolútna chyba, napr. MČ

yrelatívna chyba merania (vztiahnutá na údajyN; rozsahyM)

Tnajväčšia možná relatívna chyba, napr. MČ


Adit vne a multiplikat vne chyby

Aditívne a multiplikatívne chyby

(systematické a náhodné chyby)

Teoretické rozdelenie - dané závislosťou (multiplikatívnej) alebo nezávislosťou (aditívnej) chyby merania y na hodnote meranej veličiny x

  • ideálna (menovitá) charakteristika definovaná konštantou prenosovej funkcie K

  • nemá rovnaký sklon ako ideálna (zmena citlivosti alebo zosilnenia meracieho prvku) tj. multiplikatívna chyba(závisí od x)

  • vytvorená posunom od menovitej, lineárnej charakteristiky, tj. aditívnou chybou(nezávislou od x), trieda presnosti

  • reprezentuje všeobecnú prevodovú charakteristiku snímača alebo meracieho člena


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

ADC  kvantovacia chyba

Aditívna kvantovacia chyba pri číslicovom výstupe MČ


Kvantovacia chyba prevodn ka ad

Kvantovacia chyba prevodníka AD

Ideálna kvantovacia prevodová charakteristika je ohraničená teoretickou maximálnou hodnotou kvantovacej chyby

kde q=1/2n.yroz je tzv. šírka pásma ayroz=ymax-ymin je merací rozsah. Pre maximálnu relatívnu kvantovaciu chybu MČ s číslicovým výstupom platí

rčje rozlišovacia schopnosť ADC. Chyby MČ s číslicovým výstupom sa často vyjadrujú v celých násobkoch 1/2LSB (Least Significant Bit)


Vyjadrenie ch b

Vyjadrenie chýb

Pri klasických, analógových MČ, výrobca v katalógových listoch udáva triedu presnosti alebo len presnosť(accuracy)– maximálna relatívna chyba vztiahnutá na rozsah prístroja

Pre precízne MČ

Na vyjadrenie hraníc chýb zaručovaných výrobcom sa používa tzv. dvojčlenný vzorec (elektronické MČ)

kde

T,m a T,a sú maximálne absolútne multiplikatívne a aditívne chyby MČ


Dynamick vlastnosti a parametre m

Dynamické vlastnosti a parametre MČ

  • V mnohých technologických a výrobných procesoch nestačí pri sledovaní procesnej veličiny požadovať len spoľahlivosť a staticky stanovenú presnosť meracieho reťazca

  • Najmä meracie členy indikujúce medzné stavy procesu musia sledovať vstupný signál x(t) s minimálnym skreslením (alarmy, blokovania)

  • Dynamické vlastnosti meracích členov sú dôležité pre analýzu a syntézu regulačných obvodov, dynamická chyba pri „rýchlych“ regulačných obvodoch (polohovanie v robotike, v stroj. výrobe)


Dynamick chyba

Dynamická chyba

  • Dynamická chyba(∆D, δD )je stanovená pri referenčných podmienkach a je definovaná v Laplaceovej transformácii ako odchýlka medzi skutočným (reálnym) prenosom meracieho člena F(s) a ideálnym prenosom K

  • Je závislá aj od priebehu vstupného signálu,tj. na jej určenie treba poznať časový priebeh meranej veličiny X(s)


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Prevádzkové vlastnosti a zabezpečenie činnosti IPS a MČ

PSI a MČ zabezpečenie napájania a ochrany meracích kanálov, identifikácia a vyhodnocovanie porúch IPS, vetvenie informačných signálov, primárne spracovanie informácií (PSI)

napájanie stabilita, zaťažiteľnosť, rozvody energie musia predstavovať spoľahlivý prenosový prostriedok

ochrana a kontrola stavutj. skratu alebo prerušenia obvodu v niektorom meracom kanále s nasledujúcim odpojením sa od napájacieho rozvodu, vzájomné neovplyvňovanie, INFO-velín

vetvenie informačných signálov dôležité z hľadiska ich ďalšieho spracovania alebo využitia na viacerých miestach RS(indikácia, registrácia, riadenie, IT)


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

galvanické oddelenie obvodov v IPS, MČ

značka - galvanické odd. napájanie/vstup/výstup

oddelenie analógového signálu

oddelenie impulzného (čísl.) signálu

primárne spracovanie informácií

Predspracovanie informácií v klasickom (analógovom) IPS

a) kontrola hraničných hodnôt

b) linearizácia prevodovej charakteristiky MČ pripojením

analógového člena s približne inverznou charakteristikou


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Požiadavky na prevádzkové vlastnosti MČ (doplnok)

  • „bezúdržbové“ meracie členy: elektronické komponenty integrované na jednom plošnom spoji, napr. technológia ASIC (Application Specific Integrated Circuit), galvanické oddelenie vstupných a výstupných obvodov - prevádzková stabilita niekoľko rokov

  • diaľková diagnostika, štatistické monitorovanie meracieho procesu (trendy, histórie, vyhľadanie porúch, počet zbytočných zásahov)

  • výstup: 4-20mA, Hart, Profibus, rýchlostný Fondation Fieldbus, atď.

  • jednoduché a rýchle zmeny vlastností a nastavovanie parametrov v prevádzke pomocou nastavovacej jednotky alebo počítača

  • EEx, EMC (prepäťové ochrany), IP (až 65)

20

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

INTELIGENTNÉ PREVODNÍKY FYZIKÁLNYCH VELIČÍN V TECHNICKEJ PRAXIKľúčové slová: riadiace systémy technologických procesov, inteligentné systémy, inteligentné prevodníky FV

KZ SR

21

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

  • Prvky procesnej automatizácie

  • Inteligentné zariadenia a prvky procesnej úrovne - inteligentná automatizácia

    • prvky, komponenty a celky umožňujúce vytvárať zostavy s distribuovanou inteligenciou, tj. s číslicovým spracovaním údajov, autodiagnostikou, obojsmernou číslicovou komunikáciou, a pod.

    • kompletné riešenia pre automatizáciu, tj. moduly pokrývajúce oblasti komunikácie, systémy I/O pre priemyselné prostredie, riadiace jednotky spolu so softwarovými nástrojmi, prístroje na obsluhu a monitorovanie, ale najmä inteligentné meracie (IPFV) a akčné členy

    • technika vstavaných systémov (embedded systems), to znamená, že zariadenia obsahujú mikropočítač

AT&P

17. a 18. októbra 2006Vysoké Tatry

22

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Výhody IPFV vyššia kvalita (metrologické a prevádzkové vlastnosti) voči „KMČ“, „čistá informácia“

Problémy IPFV - práca v RTvýpočtová výkonnosťPSI, diagnostika - autokalibrácia, komunikácia (obojsmerná)

  • Požiadavky na presnosť

    • klasické MČ (do 1990) Tp okolo 1%,

    • IPFV0,5% až 0,1%

AT&P

17. a 18. októbra 2006Vysoké Tatry

23

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Inteligentné MČ (ISS) podstatne širšie spektrum úloh primárneho spracovania informácií(sensor signal processing), kvalitatívne vyššie účinky,využitie mikropočítačovej techniky priamo v štruktúre MČ

  • Požiadavky kladené na IPS zvýšenie úrovne a kvality podsystému IPS, tj. :

  • pomocou zvýšenia kvality jeho prvkov

  • rozšírením jeho štruktúry o prvky umožňujúce číslicové spracovanie informácií:primárne spracovanie informácií (linearizácia, filtrácia, korekcia na porucuvé veličiny, štatistika,... ),autodiagnostika(bezdemotážna a nedeštruktívna činnosť), autokalibrácia (referenčný zdroj, generovanie definovaného priebehu meranej veličiny),komunikácia (analógová, číslicová), a pod.


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Výhody ISS  vyššia kvalita (metrologické a prevádzkové vlastnosti) voči „KMČ“, „čistá informácia“

Problémy ISS - práca v RT výpočtová výkonnosťPSI, diagnostika - autokalibrácia, komunikácia (obojsmerná)

Inteligentné senzorové systémy

  • Funkcie PSI (vybrané)

    • linearizácia prevodových charakteristík,

    • selektívny výber frekvencie meraného signálu, filtrácia,

    • redukcie nameraných údajov,

    • korekcie vzhľadom na poruchové veličiny,

    • korekcie dynamických chýb,

    • nepriame meranie, výpočty a prepočty,

ISS

25

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Príklad linearizácie senzorovej prevodovej charakteristiky

Inteligentné senzorové systémy

  • Požiadavky na presnosť

    • klasické MČ (do 1990) Tp okolo 1%,

    • ISS0,5% až 0,1%

26

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Diagnostické funkcie(vybrané)úloha TD  určiť poruchu, druh poruchy, jej lokalizáciu (nedeštruktívne a bez demontáže)Vnútorná (prevádzková) diagnostikatzv. Watch dog, inicializačná, prevádzková, …Vonkajšia (servisná) diagnostika prídavné zariadenieAutokalibrácia-meranie ovplyvňujúcej veličiny a jej kompenzácia, - autokalibrácia pomocou pripojenia referenčného signálu, - autokalibrácia cestou podporného signálu generovaného v samotnom diagnostikovanom prvku pomocou generátora poruchy GP

AT&P

17. a 18. októbra 2006Vysoké Tatry

27

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Inteligentný senzorový systém – bloková schéma

PRS

28

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Bloková schéma ISS tlaku a tlakovej diferencie, Smart Transmitter 3051 CG firmy ROSEMOUNT

PRS

Snímače a prevodníky - IPS

29

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Inteligentný prevodník hmotnostného prietoku

s kompenzáciou

s komunikáciou Foundation Fieldbus a funkciou výpočtu kompenzovaného hmotnostného prietoku (meria teplotu a tlak tekutiny)

Inteligentné prevodníky tlaku

s integrovanou diagnostickou funkciou,

HART alebo PROFIBUS PA komunikáciou

KZ SR

17. a 18. októbra 2006Vysoké Tatry

30

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Inteligentný prevodník teploty

montáž do hlavice

výstup z prevodníka je (4 až 20) mA, (4 až 20) mA s HART alebo PROFIBUS PA

Inteligentný indukčný prietokomer

s komunikáciou Profibus

a funkciou výpočtu kompenzovaného hmotnostného prietoku

KZ SR

17. a 18. októbra 2006Vysoké Tatry

31

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

  • Inteligentné prevodníky fyzikálnych veličín IPFV

  • primárne spracovanie informácií (PSI), diagnostické a autokalibračné funkcie, riadenie komunikácie prvku ISS s okolím

  • „čistá” informácia o stave riadeného procesu, zrýchlenie vykonávania riadiaceho algoritmu

  • združovanie funkcií: riadiacich, bezpečnostných,...

PSI:

linearizácia prevodových charakteristík,

selektívny výber frekvencie meraného signálu, filtrácia,

korekcie vzhľadom na ovplyvňujúce veličiny,

redukcie nameraných údajov,

nepriame meranie, výpočty a prepočty, atď.

Vlastnosti IPFV:

špičkové metrologické vlastnosti, napr. presnosť lepšia ako 0,1 %,

úspora procesných prvkov pre predspracovanie signálov,

integrovaná forma – EEx, EMC, IP 65,

flexibilita procesných veličín, parametrov - projektovanie riadiacich systémov,

zásadná úspora káblov, atď.

17. a 18. októbra 2006Vysoké Tatry

33

23.8.2014


Kvalita ips a m pcs metrologick a prev dzkov vlastnosti

Rozsah (Range),Rozpätie (Span)

34

23.8.2014


  • Login