ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КРАСНОЯРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ РЕСУРСАМИ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА

КАФЕДРА АВТОМАТИКИ

Курсовая  работа

Тема: Датчики  релейной автоматики

Выполнил:

     Студент гр. ЭТ-48-1

Каракича  Д.В.

Проверил:

     Преподаватель

     Мельников Е.С.

 

Красноярск 2011

 

СОДЕРЖАНИЕ 

1. Релейная защита и автоматика

2. Системы безопасности: датчики

3. Системы безопасности: устройства автоидентификации

4. Индуктивные датчики, фотодатчики

5. Оптические датчики

6. Магнитные датчики, машинное зрение

7. Система контроля

8. Системы автоматизации

9. Интегрированные системы безопасности

10. Комплексные системы безопасности

11. Промышленная безопасность

12. Технические средства автоматизации

13. Технические средства безопасности

14. Ультразвуковые датчики, энкодеры

15. Бесконтактные выключатели

16. Энкодеры, ультразвуковые датчики, машинное зрение

17. Автоматика: энкодеры

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Релейная защита и автоматика 

Системы обеспечение  безопасности на предприятии призваны обеспечить функционирование оборудования в штатном режиме и защитить персонал от несчастных случаев. Технические  средства безопасности призваны ограничить доступ к потенциально опасным объектам (таким, как движущиеся части автоматизированных станков) и отключать оборудование, ели нарушен режим его эксплуатирования.

В технические  средства безопасности входят различного рода датчики (сенсоры), передатчики сигналов и центры обработки информации. Датчики являются приборами первичной обработки информации, которая в дальнейшем передается на контрольные центры. Контрольные центры, входящие в системы комплексной безопасности, обрабатывают входящую информацию и реагируют на внештатные ситуации. Системы обеспечения безопасности могут отслеживать определенный технический процесс, или контролировать все потенциально опасные факторы. В последнем случае они называются «комплексные системы безопасности».

В комплексные  системы безопасности включены датчики, отслеживающие самые разнообразные  параметры контролируемых объектов. Среди таких сенсоров есть индуктивные  датчики и релейная защита и автоматика.

Релейная защита и автоматика - это совокупность электрических аппаратов, осуществляющих автоматический контроль за работоспособностью электроэнергетических систем. Релейная защита и автоматика постоянно контролирует состояние электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов.

Релейная защита и автоматика может гибко реагировать  на различные внештатные ситуации. Она либо отключает поврежденный участок от энергоснабжения, либо переводит  оборудование на резервный источник питания, либо, в случаях серьезных  неисправностей, сигнализирует обслуживающему персоналу.

Другим элементом, часто включаемым в системы обеспечения  безопасности, являются индуктивные  датчики.

Индуктивные датчики  способны определять расстояния до проводящих металлических объектов. Индуктивные  датчики основаны на определении токов взаимной индукции, которые возникают между двумя электродами. При приближении к электродам металлических объектов индукция изменяется, и датчик срабатывает.

Индуктивные датчики  надежны в эксплуатации, устойчивы  к воздействию неметаллических предметов и помех.

Релейная защита и автоматика, а так же индуктивные  датчики, включенные в системы комплексной  безопасности, помогут предотвратить  несчастные случаи и избежать серьезных  аварий.

2. Системы безопасности: датчики

Системы безопасности  - неотъемлемая часть любого автоматизированного процесса. Их использование позволяет обеспечить правильную работу оборудования и безопасность обслуживающего персонала. Благодаря развитию науки и внедрению новых технологий, система безопасности на сегодняшний день является эффективным и недорогим средством обеспечения стабильной работы автоматизированных линий. Разработка новых систем контроля и слежения, таких, как системы технического зрения и датчики измерения уровня сыпучих, жидких и газообразных веществ, позволила повысить безопасность работы с оборудованием. Современные системы безопасности основаны на самых разнообразных датчиках.  Датчик, или сенсор, - это первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал. Для обеспечения безопасности на производстве применяются датчики измерения уровня различных типов: перепадомеры, поплавковые, емкостные, радарные, ультразвуковые, лазерные и т.д. Перепадомеры (датчики измерения уровня газов и жидкостей) предназначены для измерения разности давления жидкостных и газообразных средств. Широко используются в различного рода фильтрах на автоматизированных линиях промышленных предприятий. Поплавковые датчики измерения уровня используются в основном для работы с жидкостями. Часто их применяют на водозаборных станциях, в системах канализации – везде, где необходимо поддерживать строго определенный уровень жидкости. Емкостные датчики измерения уровня имеют чувствительный элемент в виде вынесенных к активной поверхности пластин конденсатора. Они могут использоваться для жидких и сыпучих веществ. Приближение объекта к такому датчику влечет за собой изменение емкости конденсатора, что и служит сигналом для включения систем безопасности. Ультразвуковые датчики  предназначены для отслеживания технологических процессов и контроля выбросов. Другим элементом, без которого не обходится практически ни одна система безопасности, являются системы технического зрения. 
Системы технического зрения включают в себя камеры-сенсоры, которые имеют блок подсветки блок подсветки. Такие камеры способны быстро отслеживать изменения в объектах за счет высокой скорости «захвата» изображения». Системы технического зрения идеально подходит для слежения за цикличными производственными процессами.

3. Системы безопасности: устройства автоидентификации

Главный показатель стабильной работы предприятия –  уровень безопасности. Автоматизация  линий производства позволяет уменьшить количество сотрудников, однако, такие линии требуют постоянного строгого контроля. Современные системы безопасности разработаны с учетом всех достижений науки и техники, что позволяет им оперативно реагировать на изменения обстановки и предотвращать несчастные случаи. Система безопасности современного автоматизированного предприятия строится на основе датчиков, в которые входят и устройства автоидентификации. Устройства автоидентификации включают в себя: стационарные считыватели штрих-кодов, ручные сканеры штрих-кодов, считыватели 2-мерных кодов, считыватели RFID-меток, лазерные измерительные системы. Эффективность и безопасность производственного процесса может быть повышена за счет использования устройств автоидентификации объектов. Система безопасности с помощью автоидентификации сможет выделить потенциально опасные объекты.  Так же подобная система используется для оптимизации сортировки объектов. Принцип работы этой системы довольно прост – специальный сканер считывает штрих-код или электронную метку на объекте, сравнивает поученные данные с информацией, хранящейся в памяти, и за счет этого идентифицирует объект. Если электронную метку или объект считать не удалось, в действие вступают системы безопасности, которые останавливают производство. Применение устройства автоидентификации позволяет предотвратить попадание в машины посторонних объектов. Это позволяет предотвратить поломку дорогого оборудования, и, в некоторых случаях, сохранить жизнь и здоровье обслуживающего персонала. Кроме стационарных устройств контроля конвейерных лент, существуют ручные сканеры штрих-кодов и электронных меток. Ручные сканеры позволяют оперативно считывать информацию, и быстро идентифицировать объект. Они предназначены для работы с небольшими объектами, имеющими штрих-код на упаковке.  Ручные сканеры могут быть подключены к компьютеру или терминалу. Устройства автоидентификации позволяют решать задачи любой сложности в различных областях производства и обработки товара. Они помогают предотвратить столкновений движущихся средств, автоматизировать управление складом, незаменимы для контроля погрузо-разгрузочных операций, сортировке продукции, измерения положения груза и других областях. Системы безопасности, построенные с применением устройств автоидентификации, существенно снижают риск несчастных случаев и поломки оборудования. Современная система безопасности – это сложный комплекс различных высокотехнологичных датчиков и идентификационных устройств, проектировку и настройку которой лучше доверить профессионалам.

3.1. Электронная система безопасности

Система безопасности является одной из главных систем обеспечения деятельности предприятия. От системы безопасности зависит, насколько  эффективно и долго будет работать оборудование. Система безопасности обеспечивает так же сохранность здоровья и жизни обслуживающего персонала. Важной составляющей комплекса обеспечения нормальной работы оборудования являются электронные системы безопасности, основанные на релейной защите и автоматике. Релейная защита и автоматика — это совокупность электрических аппаратов, которые осуществляют автоматический контроль над работоспособностью электроэнергетической системы. В случае возникновения перепадов напряжения или различного рода аварий, связанных с системой электропитания, электронная система безопасности отключает электроснабжение или переводит оборудование на резервный источник питания. Релейная защита и автоматика позволяет осуществлять непрерывный контроль за состоянием каждого из элементов энергетической системы. Электронная система безопасности, основанная на датчиках и реле, реагирует на возникновение повреждений в проводке, либо оборудовании, или отклонения от нормы режима электропитания. В случае возникновения «пробоя» или повреждения электропроводки релейная защита и автоматика отключают электропитание с помощью специальных силовых выключателей. Релейная защита и автоматика убережет оборудования от повреждений и в случае возникновения ненормативных режимов электроснабжения. В этом случае электронные системы безопасности выявляют характер сбоев. После этого они либо отключают оборудование от сети, либо производят операции для восстановления штатного режима электроснабжения. В случае критической ситуации релейная защита и автоматика сигнализирует персоналу о возникшей опасности. Релейная защита и автоматика составляет основу электронной системы безопасности электрооборудования. Без этого компонента система безопасности оборудования значительно снизит свою эффективность. Одно из достоинств релейной защиты  - ее быстродействие. Она оперативно отключает от сети повреждённого оборудования или блокирует подачу электричества на поврежденный участок сети. За счет быстрой реакции на внештатные ситуации электронные системы безопасности позволяют значительно снизить размеры возможных повреждений.

Релейная защита и автоматика отличается высокой  надежностью и селективностью реакций  на изменения штатного режима электроснабжения. Системы безопасности с ее использованием позволяют предотвратить серьезные  аварии на предприятиях.

4. Индуктивные датчики, фотодатчики 

Автоматизация производственных процессов – основной признак нашего времени. Все чаще автоматика выполняет сложные производственные операции, люди только следят за качеством  выпускаемой продукции, настраивают  оборудование и предотвращают поломки. Автоматизация производства требует создания системы контроля и безопасности. При этом автоматика играет существенную роль в создании такой системы.

Система безопасности автоматического производства строится на основе разнообразных высокотехнологичных датчиков (сенсоров). Примером таких сенсоров могут служить индуктивные датчики и фотодатчики.

Индуктивные датчики  широко распространены в системах контроля и обеспечения безопасности. Они  просты в устройстве и обладают высокой  степенью надежности. Индуктивные датчики реагируют  на изменение параметров магнитного поля, которое создает катушка индуктивности внутри датчика. Чаще всего такие датчики применяются для контроля изделий из металла,  к другим материалам этот вид сенсоров малочувствителен.

Индуктивные датчики  производятся в нескольких типах  корпуса: цилиндрическом, прямоугольном, или специальном. В зависимости  от условий эксплуатации, корпус датчика  может состоять из различных материалов. Например, пищевой и химической промышленности, рекомендуется применять индуктивные датчики в корпусе из нержавеющей стали, менее чувствительные к агрессивным воздействиям окружающей среды.

Индуктивные датчики  служат для обнаружения различных  объектов бесконтактным способом по принципу «да» или «нет». То есть, такой датчик не способен определить тип объекта, он просто указывает на его отсутствие или присутствие.

Фотодатчики основаны на светочувствительных элементах, которые реагируют на изменение  интенсивности освещения.

Фотодатчики различаются  по методу обнаружения объектов.

• Пересечение луча. Принцип работы основан на том, что передатчик постоянно посылает световой луч, который принимает  приемник. При пересечении объектом луча интенсивность освещения приемника  изменяется и фотодатчик срабатывает.
• Отражение от рефлектора. В таком фотодатчике приемник и передатчик находятся в одном корпусе. Напротив датчика устанавливается рефлектор, и свет от передатчика, отражаясь от него, попадает на приемник.
• Отражение от объекта. Такой фотодатчик в качестве отражателя использует какой-либо объект. Передатчик и приемник находятся в одном корпусе.
• Фиксированное отражение от объекта. Такой фотодатчик наиболее чувствителен, может улавливать изменения, происходящие в объекте (например, вздутие или сжатее).