Информационно-измерительная система давления газа в газопроводе

Министерство образования и науки Украины Винницкий национальный технический университет Институт автоматики, электроники и компьютерных систем управления Кафедра МПА информационно-измерительной системы ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В ГАЗОПРОВОДЕ Пояснительная записка по дисциплине "Информационно измерительных системы " к курсовому проекту по специальности 8.091302 " Метрология и измерительная техника " 08-03.КП.009.00.000 ПО Винница ВНТУ 2008 Содержание Введение 1. Техническое обоснование варианта реализации системы 2. Разработка структурной схемы информационно-измерительной системы давления газа в газопроводе 3. Разработка электрической принципиальной схемы информационно-измерительной системы давления газа в газопроводе 4. Электрические расчеты 5. Расчет погрешности измерения Выводы Литература Введение Обеспеченность Украины топливно-энергетическими ресурсами одно из главных задач национальной экономики, без развития которого невозможно успешное осуществление социальных, экономических и научно-технических программ. Газ получил очень широкое использование в нашей жизни, поскольку является не только высококалорийным топливом, но и ценным сырьем для химической промышленности. Газ имеет большие преимущества перед всеми другими видами топлива, как по калорийности, так и по цене. Доля газа в использовании первичных энергоресурсов составляет 45%.
автошкола

Потребителям газ доставляется по газораспределительным сетям — системах трубопроводов для транспортировки газа по объектам. Газопроводы газораспределительных сетей бывают низкого (до 0,005 МПа), среднего (от 0,005 до 0,3 МПа), высокого (от 0,3 до 0,6 и от 0,6 до 1,2 МПа) давлений. Гидравлические режимы работы газораспределительных сетей принимаются из условий обеспечения устойчивой работы газорегуляторных пунктов и оборудования, а также горелок коммунальных и промышленных потребителей при максимально допустимых перепадах давления газа. Именно поэтому измерения давления газа в трубопроводах является очень важным. В настоящее время разработано много средств измерения давления газа. Актуальность же разработки информационно-измерительной системы давления газа заключается в необходимости повышения точности, быстродействия и одновременном контроле нескольких параметров, а именно давления, разрежения и перепада давления в газопроводе, а также измерения температуры с помощью одной системы и представление ее оператору в удобном виде на одном видеотерминале. Сочетание информационно-измерительной системы с компьютером позволяет быстро получать, обрабатывать и хранить для дальнейшего использования большие потоки информации. В работе проведен обзор литературных источников, рассмотрены основные первичные пертворювачи давления газа, обоснованно вариант реализации системы, а на его основе — разработку структурной и принципиальной электрической схемы системы. 1. Техническое обоснование варианта реализации системы Перед непосредственной разработкой ИВС измерения давления газа в газопроводе рассмотрим три возможных варианта реализации этой системы. Структурная схема первого варианта реализации системы приведена на рисунке 1.1. Рисунок 1.1 — Структурная схема первого варианта реализации системы Принцип работы приведенного варианта заключается в следующем. Каждая из физических величин, которые измеряются, превращаются в соответствующем измерительном канале с помощью первичного и вторичного измерительных преобразователей, после чего унифицированный сигнал поступает на вход АЦП. АЦП работает в режиме freerun, осуществляя непрерывное преобразование входного аналогового сигнала в цифровой код. Код с выхода АЦП подается непосредственно на порт микроконтроллера, при этом каждый АЦП подключен к отдельному порту, что позволяет постоянно контролировать значения всех физических величин, измеряемых. Микроконтроллер обрабатывает поступая информацию, а результаты обработки передаются через интерфейс на персональный компьютер. Структурная схема второго варианта реализации системы приведена на рисунке 1.2 Рисунок 1.2 — Структурная схема второго варианта реализации системы Принцип работы данного варианта заключается в следующем. Физическая величина в соответствующем измерительном канале превращается в унифицированный сигнал с помощью первичного и вторичного измерительных преобразователей, после чего поступает на вход АЦП. АЦП работает в режиме постоянного преобразования. Каждый измерительный канал имеет свой адрес. Выходы всех АЦП подключены к шине обмена данными. К шине также подключены микроконтроллер и интерфейс для связи с ПЭВМ. Если необходимо в определенный момент времени провести измерения физической величины в любом измерительном канале, то процессор выставляет на шину адрес соответствующего канала. После преобразования АЦП выставляет на шину цифровой код, который считывается процессором. Структурная схема третьего варианта реализации системы приведена на рисунке 1.3. Рисунок 1.3 — Структурная схема третьего варианта реализации системы Третий вариант реализации работает следующим образом. Физическая величина, измеряется превращается в унифицированный сигнал с помощью первичного и вторичного преобразователей, после чего унифицированный сигнал поступает на вход мультиплексора. Если необходимо измерить определенную физическую величину, микроконтроллер подает на мультиплексор код соответствующего измерительного канала. Далее сигнал с выхода мультиплексора поступает на вход АЦП, который превращает его в цифровой код и выставляет этот код на шину обмена данными. Этот код считывается микроконтроллером, который также подключен к шине. Кроме того, в шины подключен интерфейс, через который результаты измерения передаются на ПЭВМ. Для выбора лучшего варианта реализации системы используем обобщенный качественный критерий сравнения, который заключается в определении общей эффективности системы как отношение реального качественного критерия, который обеспечивает заданный вариант реализации системы, к потенциальному качественного критерия, соответствует идеальной системе . (1.1) В данном случае чем ближе значения Е к 1, тем больше вариант реализации системы соответствует идеальному. Сравнительный анализ вариантов реализации систем приведен в таблице 1.1. Таблица 1.1 — Сравнительный анализ вариантов реализации ИВС

Параметр 1-й вариант реализации системы 2-й вариант реализации системы 3-й вариант реализации системы Идеальная система
Точность 1 1 1 1
Быстродействие 1 1 0 1
Использование ресурсов CPU 0 1 0 1
Сложность реализации 1 1 1 1
Сложность ПО 1 1 1 1
Себестоимость 0 0 1 1
4 5 4 7