13311

Дослідження локального регулятора SIPARD DR21 для керування технологічною ділянкою

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Тема: Дослідження локального регулятора SIPARD DR21 для керування технологічною ділянкою Мета: Навчитись працювати з локальними регуляторами SIPARD DR21 для керування технологічною ділянкою 1. Вступ Автоматизація виробництва завжди була однією з основних складових

Украинкский

2013-05-11

1.8 MB

11 чел.

Тема: Дослідження локального регулятора SIPARD DR21  для керування технологічною ділянкою

Мета: Навчитись працювати з локальними регуляторами SIPARD DR21  для керування технологічною ділянкою

 1. Вступ

Автоматизація виробництва завжди була однією з основних складових прискорення техніко-економічного прогресу в промисловому комплексі. Зараз вона набула нових рис у зв'язку з бурхливим розвитком технічних засобів - мікропроцесорної техніки і персональних комп’ютерів, функціональні можливості яких дають змогу використовувати найдосконаліші методи в рамках сучасних складних систем управління. Мікропроцесорні пристрої та ПК, пов'язані між собою обчислювальними й керуючими мережами з використанням загальних баз даних, дозволяють впроваджувати комп'ютерні технології у нетрадиційні сфери діяльності підприємства, що проявляється в інтеграції виробничих процесів та управлінні.

Таким чином головним напрямком автоматизації в промисловому комплексі на сучасному етапі є створення комп'ютерних технологій управління. Основою систем автоматизації нині стали функціональні можливості мікропроцесорних систем управління, при створенні яких вирішальну роль відіграють такі фактори, як використання принципів інтеграції, розподіленого управління, програмних комплексів. Слід додати, що при автоматизації виробництва об'єктом є не окремий технологічний процес чи агрегат, а технологічний комплекс із складними взаємозв'язками між його підсистемами. Сучасні системи автоматизації на базі мікропроцесорних пристроїв та ПК мають широкі функціональні можливості й досконалі технічні характеристики, які забезпечують підвищення надійності, швидкодію, оперативність управління, збільшення кількості входів-виходів, поліпшення комфортності праці оператора.

На сучасному етапі практично жоден складний виробничий технологічний процес не може обійтись без повної чи часткової автоматизації. Це пов’язано із складністю процесів, які протікають, швидкозмінністю і динамічністю режимів, необхідністю точного та своєчасного керування технологічним процесом.  Тому автоматизація таких технологічних процесів є необхідною умовою для успішного проведення технологічного процесу.

Повна чи часткова автоматизація виробничих процесів передбачає контроль, регулювання, та сигналізацію технологічних параметрів за допомогою відповідних автоматичних пристроїв.  Сукупність технологічного процесу та автоматичних засобів її реалізації називається автоматизованою системою керування (АСУ).

Система АСУ взаємодіє із зовнішнім середовищем і кількісно її можна оцінити за допомогою входів та виходів. Входами можуть бути: температура пару, який надходять в апарат. Виходами, як правило, є температура продукту.  Контроль і регулювання саме цих параметрів і має забезпечувати автоматична система керування технологічним процесом.

Автоматизація технологічних процесів на сучасному етапі пропонує широке впровадження обчислювальної техніки в системи управління, які повинні вирішувати задачі основного технологічного обладнання, допоміжних операцій, контролю, аналізу і управління технологічними процесами на основі математичних методів і застосування ПК, автоматизації проектування автоматизованих процесів.

Впровадження комп’ютерних технологій управління  дає можливість підвищити техніко-економічні показники виробництва, збільшити випуск високоякісних продуктів, ефективніше використовувати трудові і матеріальні ресурси, а також поліпшити якість, достовірність і своєчасність обробки технологічної і оперативної інформації для оптимального управління підприємством. Рівень автоматизації виробництва при використанні комп’ютерних технологій  досягає 90 - 95%.

 2.Загальні відомості

     Якість роботи системи регулювання визначається властивостями об’єкта, характеристиками регулятора, а також  точкою прикладання та величиною збурення.

     Проблема забезпечення необхідних властивостей лінійних автоматичних систем дуже складна. У ній можуть бути виділені насамперед наступні локальні задачі:

- забезпечення стійкості системи (стабілізація);

- підвищення запасу стійкості системи (демпфірування);

- підвищення точності регулювання в сталих режимах (зменшення або усунення статичної помилки відтворення завдання, зменшення або усунення впливу постійних збурюючих впливів);

- поліпшення перехідних процесів (збільшення швидкодії, максимальне зменшення динамічних помилок відтворення завдання і впливу збурень).

Якість регулювання системи в першу чергу визначається параметрами настроювання регуляторів. Однак у ряді випадків забезпечення стійкості системи або необхідного запасу стійкості не представляється можливим досягти тільки зміною цих параметрів.

       Це зв'язано з тим, що необхідні значення настроювальних параметрів неможливо практично реалізувати при даній структурі системи.

       Одноконтурні АСР широко використовують для регулювання технологічних процесів, наприклад, температури, рівня, тиску.

       Одноконтурні АСР призначені для регулювання однієї технологічної величини (вихідної координати) при дії на об'єкт керування різних збурень. Структурну схему одноконтурної системи регулювання показано на рис. 3.1.

                                                                                                     

                                                                        

                                                         

                                                               

                                                   

   Рис.1 Структурна схема одноконтурної системи регулювання

        

Одноконтурна АСР має один замкнений контур, який складається з автоматичного регулятора (АР), виконавчого механізму (ВМ), об'єкта регулювання (ОР), вимірювального перетворювача(ВП) - датчика i проміжних перетворювачів ПП1 i ПП2.

Принцип її роботи полягае ось у чому: будь-яке відхилення збурення Z від нормального значення приводить до зміни вихідної координати У. Зміна останньої сприймається первинним ВП, його сигнал У1 після відповідного перетворення у проміжних перетворювачах ПП1 та ПП2 (наприклад, у нормуючому та електропневматичному) надходять на вхід суматора, в якому порівнюються iз заданим значенням и. Оскільки зворотний зв'язок

АСР від'ємний, на виході суматора з'являється сигнал розбіжності Х=и-Y. Останній надходить на регулятор АР, який виробляє відповідний до закону регулювання сигнал i подає його на вхід ВМ. Цей пристрій змінює положення регулюючого органа, який збільшує або зменшує витрати матеріального чи енергетичного потоку ОП так, щоб вихідна координата набула попереднього значення.

У npoцeci дослідження АСР кожну ланку структурної схеми описують тією чи іншою передаточною функцією. При цьому об'єкт керування має дві вхідні координати: X та Z. Канал X  У називається каналом регулювання, a Z  У - каналом збурення. У paзi ступінчатої зміни вхідних координат X або Z на виході системи з'явиться сигнал, який змінюватиметься в чaci. Якщо дати збурення по каналу Z  У, то вихідний сигнал У одержить відхилення від усталеного значення, яке з часом зникне (рис. 3.2, а). 3i зміною завдания и вихідний сигнал також одержить відхилення, яке набуде нового усталеного значення (рис. 3.2, 6).

Рис. 3.2. Перехідні процеси АСР у paзi зміни впливів: а - збурюючого; б – задавального

Передаточні функції динамічних ланок позначимо так:

APW1(s), BMW2(s), OPW3(s), BПW4(s), ПП1W5(s), ПП2W6(s), а передаточну функцію каналу Z  У позначимо Wz(s). Знайдемо передаточну функцш АСР по каналу регулювання и  У. Для цього складемо систему рівнянь:

Y(s)  = W1(s) W2(s) W3(s)X(s);

   Ý(s) = W4(s) W5(s) W6(s)Y(s);                           (1)   

                                             

   X(s)  = u(s) - Ý1(s);

   Z(s)  = 0,

розв’язавши яку і виключивши проміжний параметр Y(s), дістанемо передаточну функцію АСР у вигляді:

 Wр(s)= =  .        (2)

Якщо об’єкт регулювання має чисте запізнення, то одержану передаточну функцію необхідно помножити на передаточну функцію ланки чистого запізнення W(s) = exp(-τ3 s),

де τ3 – час чистого запізнення.

 

Система рівнянь для каналу збурення Z → Y має вигляд:

   Y(s)   = Wz(s)Z(s);  

   Y(s)   = W1(s) W2(s) W3(s) X(s);                                                                                                                           (3)   

                                    Y(s) = X(s);

    u(s)  = 0,

Розв’язавши систему рівнянь, дістанемо:

W3(s)= = .              (4)   

 У хімічній технології одноконтурні АСР, як правило, використовують для стабілізації того чи іншого технологічного параметра. Вони розрізняються такими ознаками:

законом регулювання регулятора;

виконавчим механізмом (приводом) регулюючого органу;

динамічними характеристиками об'єкта регулювання;

кількістю та динамічними характеристиками  технічних засобів автоматизації.

2.1  Принцип керування за відхиленням

Функціональна схема САР за відхиленням.

УОР – узагальнений об'єкт регулювання, КП – керуючий пристрій, X(t) – вхідний параметр об'єкта, Y(t) – вихідний (регульований) параметр, Z(t) – збурюючий вплив, Yт, Yз – поточне і задане значення параметра, ΔY – сигнал роз- узгодження, μ(t) –керуючий вплив, САК – система авто- матичного контролю, ЗП – задаючий пристрій, ЕП – елемент порівняння, ВМ – виконавчий механізм, РО – регулюючий орган.

-Якщо в автоматичній системі керуючий вплив виробляється на основі інформації про відхилення регульованої величини від заданого значення, то кажуть, що система побудована на основі принципу регулювання за відхиленням, або принципу зворотного зв'язку. Для реалізації цього принципу в регулюючому пристрої необхідно здійснювати порівняння дійсного значення регульованої величини із заданим значенням та управляти об'єктом в залежності від результатів цього порівняння.

Приклад САР за відхиленням показано на рис. 1.

На схемі об'єкт керування (регулювання), регулюючий орган (РО) і система автоматичного контролю вихідного параметра (САК) об'єднані в окремий блок — узагальнений об'єкт регулювання (УОР). У свою чергу, регулятор, виконавчий механізм (ВМ), елемент порівняння (ЕП) і задаючий пристрій (ЗП) утворюють блок керування або керуючий пристрій (КП). Система автоматичного контролю вихідного параметра (САК) служить для автоматичного вимірювання абсолютного значення регульованої величини і вироблення сигналу її поточного значення (Yт).

Згідно з вимогами, що висуваються до систем контролю, вихідний сигнал вимірювального пристрою повинен бути пропорційним вимірюваній величині. Крім того, вихідний сигнал несе інформацію про напрям відхилення вимірюваної величини.

Елемент порівняння (ЕП) — елемент автоматики, що звичайно входить до складу регулятора, виробляє сигнал розузгодження ∆(y) (векторну різницю між поточним значенням регульованого параметра і заданим):

Δ(y) = Ym — Yз

Робота представленої системи проста. При відхиленні регульованої величини від заданого значення на елементі порівняння формується сигнал розузгодження (за рівнянням), який після підсилення і перетворення за необхідним алгоритмом у регуляторі керує роботою виконавчого механізму.

Останній впливає на регулюючий орган, змінюючи значення вхідного сигналу доти, поки не зникне відхилення поточного значення регульованої величини від заданого, тобто до моменту виконання умови ΔY=0.

Принцип керування за відхиленням є універсальним і ефективним, оскільки він дозволяє враховувати всі впливи на об'єкт (всіх збурень і завад), управляти складними об'єктами, а також здійснювати необхідний закон зміни керованої величини з допустимо малим відхиленням (помилкою) незалежно від того, якими причинами воно викликане.

Однак, при великому транспортному запізненні об'єктів керування цей принцип може бути непридатним і САК буде нестійкою. Тобто, при швидкоплинних змінах вхідного збурення і фіксації їхнього наслідку (відхилення керованої величини) через порівняно тривалий проміжок часу керуючий вплив «не встигатиме» за збуренням (и), а в ряді випадків навіть погіршуватиме стан об'єкта керування.

Характерною рисою автоматичних систем, побудованих на основі принципу керування за відхиленням, є наявність контролю регульованої величини і головного зворотного зв'язку (ГЗЗ). Зворотний зв'язок в цьому випадку утворений керуючим пристроєм.

   Переваги принципу зворотного зв’язку:

1) відхилення х зменшується незалежно від того, якими факторами воно викликане;

2) менша чутливість до зміни параметрів елементів схеми в порівнянні з розімкненими системами;

3) принцип можна застосовувати до об'єктів, характеристики яких невідомі – бажано знати характеристики об’єкту, але не обов’язкове детальне і точне знання всіх характеристик, більш принциповою є умова можливості керування, тобто керованості об’єкту керування;

4) технічно легше реалізовується в порівнянні з розімкненими системами, де необхідний точний попередній розрахунок всіх параметрів, характеристик та сигналів, їх узгодження між собою, а також підлаштування параметрів в процесі роботи.

        Недоліки:

 1) у простих одноконтурних системах не можна досягти повної інваріантності;

2) для систем із зворотними зв’язками характерна проблема стійкості.

Застосування комбінованого регулювання по збуренню та відхиленню підвищує ефективність регулювання. Комбіновані регулятори поєднують переваги обох принципів – швидкість реакції на зміну збурення і точне регулювання незалежно від причини, що викликала відхилення.

2.2 Принцип керування за збуренням

Принцип керування за збуренням, або принцип компенсації збурень, полягає в тому, що керуючий вплив у системі виробляється в залежності від результатів вимірювання збурення, що діє на об'єкт. Іншими словами, в даних системах керуючий вплив є функцією збурюючого впливу.



Величина і знак керуючого впливу повинні бути такими, щоб повністю або значною мірою компенсувати вплив збурюючого впливу на об'єкт. Системи, побудовані за цим принципом, працюють за розімкненим колом, тобто не мають зворотного зв'язку.

На сьогодні принцип керування за збуренням у збагачувальній практиці застосовується рідко. Основна причина цього — складність, а часто і неможливість виміряти і врахувати всі збурення, що діють на об'єкт. Звичайно враховується дія лише одного або декількох найбільш істотних збурень, які вимірюються контролюючими пристроями.

Приклад реалізації САР за збуренням показано на рис. 1.

На представленій схемі не показані проміжні ланки — елемент порівняння і задаючий пристрій.

Принцип роботи схеми зрозумілий з рисунка. Особливість реалізації схеми — вибір каналу керування на об'єкті (Х(t)), здатного компенсувати вплив збурюючого впливу на вихідний параметр.

Основна перевага систем за збуренням — висока швидкодія кіл компенсації, оскільки система реагує безпосередньо на причину, а не на наслідок, тобто регулятор починає працювати в момент виникнення збурення на вході в об'єкт керування. Недолік розімкнутих САР — реакція тільки на основні збурення, які можна виміряти, і нереагування на завади (другорядні впливи).

При надходженні на об'єкт декількох основних збурень необхідно передбачати таке ж число локальних САР. Це суттєво ускладнює систему керування об'єктом. Тому розімкнуті системи застосовують у випадку наявності одного основного збурення і високого самовирівнювання об'єкта.

На стенді можливо реалізувати такі закони регулювання П , ПІ, ПІД.

Законом регулювання - називають залежність керуючого сигналу, що виробляється регулятором, від сигналу розузгодження у часі. Закон регулювання в загальному вигляді може бути записаний залежністю:

μ = (Δ, t)

       Структурна схема стабілізуючої САР: μ – вплив регулятора на регулюючий орган (РО) за допомогою виконавчого механізму (ВМ); Δ – сигнал розузгодження, виділений на елементі порівняння (ЕП) і рівний векторній різниці між поточним (yт) і заданим (yз) значеннями регульованої величини.

Формування закону регулювання здійснюється відповідно до алгоритму перетворення сигналу, що проходить через регулятор (корегувальний пристрій) в напрямі вхід — вихід. У ряді випадків у формуванні закону регулювання беруть участь сигнали різних зворотних зв'язків; «жорстких», якщо сигнал пропорційний регулюючій дії, і «гнучких», якщо в оператора входять похідні.

У реальних системах закон регулювання виконується з певними обмеженнями, які визначаються областю нормальних режимів роботи об'єкта, регулятора або корегувальних пристроїв, елементів системи. У системах промислової автоматики найбільшого поширення набули такі закони регулювання:

  1.  Пропорційний закон регулювання (П) , реалізується статичним або П-регулятором з параметром налаштування;
  2.  Інтегральний закон регулювання (І) , що реалізовується астатичним або І-регулятором з параметром налаштування K2;
  3.  Пропорційно-інтегральний закон регулювання (ПІ) , реалізовується ізодромним або ПІ-регулятором з параметрами налаштування K1 та
  4.  Пропорційно-інтегрально-диференціальний закон регулювання (ПІД) , що реалізовується ізодромним регулятором з передуванням або ПІД-регулятором з параметрами налаштування K1, , .
  5.  Пропорційно-диференціальний закон регулювання (ПД)

Для локального регулювання розглянемо ПІД закон регулювання:

2.3 Пропорціонально-інтегрально-диференціальний регулювання (автоматика) - найбільш складний алгоритм функціонування автоматичного регулятора, що включає вплив усіх розглянутих вище законів.

Реалізація цього закону пов’язана із застосуванням пружного зворотного зв’язку. На рис. 1 б подана перехідна функція ПІД-закону, де виділено області впливу складовими П, І і Д закону.

Регулятори з передуванням значно поліпшують якість регулювання, особливо якщо об’єкт володіє великим запізненням та інерційністю. Вид перехідного процесу відповідає кривим, показаним на рис. 1 б.

Рівняння ПІД-закону мають вигляд:

,

що реалізовується ізодромним регулятором з передуванням або ПІД регулятором з параметрами налаштування K1,   

 , .

Настроювальні параметри кр, Ті і Тр регулятора зумовлюють вид і якість перехідного процесу системи регулювання, як і динамічні властивості об’єкта.

2.3 АСР стабілізації рівня рідини  в резервуарі

Рис. 3.4. Схеми АСР рівнем: а – функціональна; б – структурна.

У нашому випадку рівень регулюється через зміну витрати стоку Fc. У цьому разі зміна витрати притоку Fn буде  збурення. Зазначимо, що в багатьох випадках перетворювачі первинний вимірювальний 1 і проміжний 2 поєднані (наприклад, рівнеміри буйкові, гідростатичні, п'єзометричні). У цьому разі їх розглядають як одну динамічну ланку.

Принцип роботи АСР полягає в наступному: В усталеному режимі роботи сигнал, який надходить із перетворювача 2 у1 і задавальний сигнал и збігаються, тобто розбіжність = 0 і вихідний сигнал , де l0 - номінальне значення рівня. У разі появи збурення або зміни завдання и  на регулятор 3 створюється сигнал розбіжності   0, який приведе до формування вихідного сигналу регулятора, додаткової дії на виконавчий механізм 4 і регулюючий орган 6. Останній змінить прохідний отвір так, щоб витрати Fc зменшилися при зниженні рівня, або навпаки.

Об'єкт керування при такому способі регулювання не має чистого запізнення.

Регулятор може мати П-, ПІ- або ПІД-закони регулювання. Первинний вимірювальний перетворювач являє собою підсилювальну ланку з передаточною функцією   W1(s) = K1. При

доброму демпфуванні проміжний перетворювач описується рівнянням аперіодичної ланки першого порядку.

2.4 АСР стабілізації витрат  рідини в резервуарі

Рис. 3.3 Схеми одноконтурної АСР витратами:

а - функціональна; б- структурна.

Мета такої системи регулювання - стабілізувати перепад тиску на діафрагмі, при зміні навантаження, тобто витрати F. Об'єктом регулювання є трубопровід 5 від діафрагми і до регулюючого органу 6 (включаючи останній).

АСР працює так: Відхилення витрати F від усталеного значення спричинить зміну перепаду тиску на діафрагмі. Останній сприйметься диференціальним манометром (дифманометром) 2 і призведе до появи неузгодженості між завданням и регулятора 3, який відпрацює цю зміну згідно із законом регулювання і на вході виконавчого механізму 4 з'явиться сигнал, унаслідок якого зміниться прохідний отвір регулюючого органу 6 так, щоб витрата F стала дорівнювати заданому значенню.

Аналіз системи регулювання показує, що об'єкт керування має достатньо малу сталу часу і характеризується часом чистого запізнення. Для рідинного потоку такий об'єкт можна вважати об'єктом ідеального витіснення і його ланкою – ланку чистого запізнення. Крім ОР до динамічних ланок належать дифманометр і виконавчий механізм. Якщо використовують дифманометр типу „Сапфір", то його можна ідентифікувати підсилювальною ланкою.

П-регулятори в таких системах, як правило, не використовують через залишкову похибку, можливість появи сильних коливальних перехідних процесів, і, як наслідок, вихід із ладу регулюючого органу.

Розглянемо передаточні функції АСР. По каналу регулювання и→Y маємо:

Wр(s)= =                          (1)            

а по каналу збурення:

                            W3(s)= = .           (2)    

Із (1) і (2) випливає, що еквівалентний об'єкт регулювання

                          

Оскільки передаточні функції:

- діафрагми                           W1(s) = K1;                                                    

- дифманометра                                                            

- виконавчого механізму                                     

- трубопроводу                                                         

то передаточна функція еквівалентного об'єкта регулювання набере вигляду:                 

                         

2.5 АСР стабілізації температури теплообмінника 

Рис. 3.6. Схеми АСР температури: а - функціональна; б - структурна

Одна з особливостей регулювання температури продукту на виході з резервуару 1 полягає в тому, що по-перше, він описується диференціальним рівнянням другого порядку, по-друге, його перехідний процес може мати коливальний характер, по-третє, резервуар має досить великий час чистого запізнення. Ще одна особливість полягає в тому, що первинний вимірювальний перетворювач 2 (у більшості випадків термопара) має досить великі сталі часу.

Регулювання,  як  правило,  здійснюється  за рахунок зміни  витрат  теплоносія   FТ, в нашому випадку нагріта вода . Регулятор може мати ПІ- або ПІД-закони регулювання, оскільки в більшості випадків статична похибка не допускається. Приводом до регулюючого  органу  3  може  бути  як  пневматичний  мембранний  виконавчий  механізм,  так  і електродвигун. Принцип роботи АСР полягає в наступному: із підвищенням температури Т1 відносно заданого регулятором значення збільшується сигнал на виході перетворювача 2. Останній надходить на нормуючий перетворювач 4, в якому цей сигнал перетворюється на струм силою 0...5, 0...20 або 4...20 мА. Останній подається регулятор 5, який керує виконавчим механізмом 5. Це приведе до того, що регулюючий орган зменшить прохідний отвір, а відповідно й витрати теплоносія.

3. Перелік і технічна характеристика обладнання

КРТ-С перетворювач тиску високотемпературний

                                         Каст.        Цепь

1                     0                    +     + Uпит.(-Івых.)                                          (9.6-40) В

                                                                              

  •        - Uпит.(+Івых.)                                         (4-20) мА

                                                                   R                          

                                                          

                                                         (0-1,32) кОм


    Призначення: для пропорційного перетворення надлишкового тиску рідин, газів або пари в стандартний вихідний сигнал постійного струму.
  Застосовують в системах централізованого контролю та управління технологічними процесами на об'єктах електро-, тепло-, по-до-, нафто-і газорозподільних мереж, а також у локальних системах автоматизації гідропресах, випробувального обладнання, холодильних установок тощо

Siemens Sipart DR 21

Загальна частина  – основні поняття техніки автоматичного регулювання

“ТЕРА” задавач технологічний одноканальний

    Опис: дозволяють оперативно встановлювати задане значення для регуляторів і контролерів. Можуть використовуватися для дистанційного ручного керування виконавчими механізмами.

    Технічні характеристики
Типи аналогових входів струм                          (4 ... 20, 0 ... 20, 0 ... 5 мА)
                                                                              напруга (0 ... 10, 2 ... 10 В)
Напруга живлення                                               90 ... 242 В АС
Ступінь захисту передньої панелі корпусу       IP54
Габаритні розміри                                               96х96х28 мм (корпус Б)
   Функціональні можливості:
• масштабування індикованих величини
 опція - перемикання режимів "ручний" - "автоматичної"формуванням дискретного сигналу ОК (відкритий колектор 40В 30мА DC)

Для регулювання подачі води у  збірник  використаємо електропривід для заслінок

Belimo SM24A-SR

    +

 y               0..10B=

 u               2..10B=

1   2   3  5

      • Для керування заслінками площею прибл. до 4 м2

• Крутний момент 20 Нм

• Номінальна напруга 24 В ~ / =

• Управління: плавне регулювання 0 ... 10 В =, зворотній зв'язок 2 ... 10 В

Електропривід керується стандартним керуючим сигналом 0 ... 10 В .Він відкривається до положення, продиктованого сигналом. Вимірювана напруга U дозволяє відображати дійсний стан електропривіда електричним способом, а також керувати іншими електроприводами.Проста установка безпосередньо на вал заслінки за допомогою універсального захоплення, забезпечується фіксатором, запобігає обертання корпусу електропривіду. Можливо ручне управління за допомогою кнопки з самоповерненням (при натиснутій кнопці редуктор виводиться з зачеплення).Кут повороту налаштовується за допомогою механічних упорів. Електропривід захищений від перевантаження, не вимагає кінцевих вимикачів і зупиняється автоматично при досягненні кінцевих положень.


Схема підключення датчику рівня КРТ-С та електроприводу для заслінок Belimo SM24A-SR до регулятора Siemens Sipart DR 21

4.Опис роботи лабораторної установки

                                  

Обєктом дослідження є накопичувальний резервуар 6.

Вода в накопичувальний резервуар 6 надходить з напірного бака 1, розташованого вище. Вода проходить через витратомір 2 марки Kobold і далі проходить через проточний нагрівач 3 марки  ATMOR IN-LINE”. Нагріта вода проходить через поворотну заслінку 5 типу «Батерфляй» з електроприводом марки Belimo, яким регулюється зміна припливу води в резервуар 6.

Заслінка відкривається під час повороту кулачка проти годинникової стрілки. Рівень в накопичувальному резервуарі 6 показує регулятор 9 типу Siemens Sipart DRT 21  до якого підімкнений перетворювач тиску 7 типу КРТ-С, який в свою чергу встановлений на виході з резервуару 6.

Вода з накопичувального резервуару 6 проходить через поворотну заслінку 8 типу «Батерфляй» з електроприводом марки Belimo та надходить в напірний бак 1 за допомогою двох насосів 10 та 11.

Рівень регулюється регулятором 9, в якому встановлюється задане значення рівню, та настройки закону регулювання.

Тобто коли рівень становиться більшим за задане значення, регулятор 9 відкриває поворотну заслінку 8 до тих пір, поки рівень не зрівняється з заданим значенням рівня, встановленим в регуляторі 9. Так само регулює, я кщо рівень став меншим за задане значення, але регулятор 9 не відкриває , а закріває поворотну заслонку 8, до тих пір, поки рівень не зрівняеться з заданим значенням.

4.1 Реалізація одноконтурного  управління на базі регулятора SIMENS

      Автоматична стабілізація параметра, К-регулятор Регульована величина через двопровідний вимірювальний перетворювач.

Регульована величина х подається на аналоговий вхід АЕ1 регулятора; живлення вимірювального перетворювача здійснюється через ті ж лінії. Розмах вхідного сигналу і такого, що видаване, що управляє дію регулятора складають 4 до 20 мА

4.2 Рівень  конфігурації структурний перемикач StrS 

Структурні перемикачі є перемикачами програмного забезпечення, які  визначають  функцію  і  структуру  регулятора. Їх установка здійснюється в режимі “оф-лайн (ofPa)

Установка структурних перемикачів :

S 1 = 0

S 2 = 0

S 4 = 2

S56 = 4

Щоб зайти на рівень конфігурацій необхідно затиснути (близько 3 сек) клавішу  входу на рівень вибору (6)         та обрати конфігурацію StrS

Вона буде відображатися на цифровій  індикації w/x)  (3)

Після натиснення (близько 3 сек) клавіші Enter (11)           на рівні конфігурації StrS в перший раз після включення мережі з'являється структурний перемикач S1 на у-індикації (9)         з його актуальною установкою на w/x -индикации (3)                   . В іншому випадку останній

вибраний при останньому виході з режиму StrS структурний перемикач. З

допомогою клавіш Δу (7), (8)                    змінюється номер перемикача.

Якщо вибрати при  допомозі однієї з клавіш Δу (7)          напрям перестановки, то за допомогою одночасного натиснення іншої клавіші Δу    

           ,здійснюються скачки лічильника на 10 одиниць. З допомогою клавіш Δw (14), (15)                    здійснюється установка відповідного перемикача

                                 

Рис.2 Елементи управління і індикації на рівні конфігурації StrS

1) Регульована величина х

2) Фольговий зразок Ідентифікація "оф-лайн"

3) Індикація позиції структурного перемикача

4,5) LED регулятора : без функцій

C73000 - B7400 - C143 185

SIPART DR21

6) Клавіша перемикання : без функцій

7,8)Перестановка номерів структурних перемикачів зі швидким ходом

9) Номерів структурних перемикачів 1.91 миготливих

11) Клавіша Enter : без функцій

12) Hand LED : вкл. (ручний режим)

13) Enter LED : викл.

14,15) Перестановка позиції структурних перемикачів

16) Клавіша Exit : зворотний стрибок на рівень вибору після StrS

17) Intern LED : актуальний стан

18) Exit LED : блимає

19) LED адаптації : викл.

Список структурних перемикачів  []- заводська установка

Структур.

перемикач

позиція

Функція

S1

[0]

1

2

3

4

Тип регулятора

Що стабілізує-/трьохімпульсний регулятор/регулятор з

2 внутрішніми заданими величинами що Стежить-/синфазний-/SPC -регулятор DDC -регулятор

Регулятор співвідношення

Блок управління/індикатор процесу

S2

[0]

1

2

3

Вихідна структура

К-выход

S -выход: двопозиційний регулятор з 2 виходами нагріваючи/охолодження

S -выход: трипозиційний регулятор періодичної дії для моторних приводів, внутрішній зворотний зв'язок

S -выход: трипозиційний регулятор періодичного действиядля моторних приводів, зовнішній зворотний зв'язок

S3

[0]

1

Пригнічення  мережевої  частоти50 Гц

60 Гц

S4

[0]

1

2

3

Вхідний сигнал  АЕ1 і сигналізація перешкод вимірювального

Перетворювача

0…20 мА  без MUF

0…20 мА  с MUF

4…20 мА  без MUF

4…20 мА  с MUF

S56

[0]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Розподіл регульованих величин на аналоговий вихідy                           0 до 20 мА

y                           4 до 20 мА

w                          0 до 20 мА

w                          4 до 20 мА

x                           0 до 20 мА

x                           4 до 20 мА

x1                         0 до 20 мА

x1                         4 до 20 мА

xd + 50%              0 до 20 мА xd + 50%              4 до 20 мА


5. Налаштування локального регулятора SIPARD DR21  

5.1 Опис функціональних клавіш і елементів індикації

1.Аналогова індикація фактичної величини х

2. Аналогова індикація заданої величини w

3. Цифрова індикація w/x,(можлива індикація наступних величин)

4. Сигнальна лампочка w – горить при індикації w

5. Сигнальна лампа х - горить при індикації х

6.  Клавіша перемикання для

цифрової індикації w/x,клавіша підтвердження для світлової сигналізації після повернення мережі  й клавіша входу на рівень вибору

Зміна керуючого впливу

7.  Клавіша зміни керуючого впливу - закрити (відкрити)

8.  Клавіша зміни керуючого впливу - відкрити (закрити)

9.  Цифрова індикація Y

10. Сигнальна лампа двійкових виходів  S-Регулятора

11. Клавіша перемикання режимів ручний/автоматичний  і клавіша «Enter» (Уведення) з рівня вибору в рівень конфігурації

12. Сигнальна лампа ручного режиму

13. Сигнальна лампа режиму y-extern

Зміна заданої величини

14. Клавіша заданої величини зменшення

15. Клавіша заданої величини збільшення

16. Клавіша перемикання заданої величини внутрішня/зовнішня й клавіша «Exit» (Вихід) з рівня конфігурації й вибору урівень обслуговування процесу

17. Сигнальна лампа внутрішньої заданої величини

18. Сигнальна лампа відключення компютера

Параметри регулювання для оптимального регулювання устаткування в цьому випадку ще невідомі. Для утримання регулюючого контуру в стабільному стані є наступні заводські установки:

     

П-регулятор (сигнал  управління Р = high)

- Встановити  бажану  задану  величину  і  в     ручному  режимі  встановити розузгодження регулювання на нуль.

- Необхідна для розузгодження регулювання нуль робоча точка в ручному режимі при Yo = AUto встановлюється автоматично (заводська установка). Робоча точка може бути також задана вручну, для чого необхідно встановити параметр "он-лайн" Yo на бажану робочу точку.

- Перемкнутися на автоматичний режим.

- Повільно збільшувати Кр  доки регулюючий контур через малі зміни заданої величини не почне хилитися до коливань.

- Трохи зменшувати Кр доки коливання не будуть усунені. 

     ПД-регулятор (сигнал  управління Р = high)

-  Встановити  бажану  задану  величину  і  в     ручному  режимі  встановити розузгодження регулювання на нуль.

-  Необхідна для розузгодження регулювання нуль робоча точка в ручному режимі при Yo = AUto встановлюється автоматично (заводська установка). Робоча  точка  може  бути  також  задана  вручну,  для чого необхідно встановити параметр "он-лайн" Yo на бажану робочу точку.

-  Перемкнутися на автоматичний режим.

-  Повільно збільшувати  Кр  доки регулюючий контур через малі зміни заданої величини не почне хилитися до коливань.

-  Перемкнути Tv з oFF на 1 сек.

-  Збільшувати Tv до тих пір, поки коливання не будуть усунені.

-  Повільно збільшувати Кр до тих пір, поки знову не з'являться коливання.

-  Повторювати установки відповідно до двох попередніх кроків доти,

поки коливання вже не можуть бути усунені.

-  Трохи зменшувати Tv і Кр доки коливання не будуть усунені.

-     Пі-регулятор (сигнал  управління Р = Low)

- Встановити  бажану  задану  величину  і  в     ручному  режимі  встановити розузгодження регулювання на нуль.

- Перемкнутися на автоматичний режим.

- Повільно збільшувати Кр  доки регулюючий контур через малі зміни заданої величини не почне хилитися до коливань.

-  Трохи зменшувати Кр доки коливання не будуть усунені.

-  Зменшувати Tn до тих пір, поки регулюючий контур знову не почне    хилитися до коливань

- Повільно збільшувати Tn до тих доки ухил до коливань не буде усунений

- ПІД-регулятор (сигнал  управління Р = Low)

-  Встановити  бажану  задану  величину  і  в  ручному  режимі  встановити розузгодження регулювання на нуль. 

-  Перемкнутися на автоматичний режим.

-  Повільно збільшувати Кр  доки регулюючий контур через малі зміни заданої величини не почне хилитися до коливань.

-  Перемкнути Tv з oFF на 1 сек.

-  Збільшувати Tv до тих пір, поки коливання не будуть усунені.

-  Повільно збільшувати Кр доти поки знову не з'являться коливання.

-  Повторювати установки відповідно до двох попередніх кроків доти, поки коливання вже не можуть бути усунені.

-  Трохи зменшувати Tv і Кр доки коливання не припиняться.

-  Зменшувати Tn доти доки регулюючий контур знову не почне хилитися до коливань

-  Повільно збільшувати Tn до тих доки ухил до коливань не буде усуненийРівні  управління

Всі рівні  керування SIPART DR21 здійснюється через клавіші управління фронтального модуля. Для цього функція фронту керування може перемикатися між трьома наступними головними рівнями:

5.1 Настройка значення Kp:

для цього необхідно затиснути клавішу  входу на рівень вибору (6)

приблизно 3 с. після чого обрати рівень onPa (параметри он-лайн) за допомогою клавіш задавання (14,15)                     та          

назва параметру відображається на дисплеї (цифрова індикація w/x)  (3)

                    Після чого натиснути клавішу «Enter» (Уведення) з рівня

вибору в рівень конфігурації (11)                для конфігурації вибрати

параметр із списка  onPa для коефіцієнта пропорційності Kp відповідає назва

параметру  cP, обрати за допомогою клавіш (7,8)

параметр відображається на цифровій у-індикації (9)

на w/x- індикації                     задається параметр за допомогою

клавіш  задавання (14,15)                      в діапазоні від мінімального значення 0.100 до максимального 100.00

         Після конфігурування параметру Kp натиснути клавішу«Exit» (Вихід) з рівня конфігурації й вибору рівня обслуговування процесу (16)

5.2 Настройка часу інтегрування Ti

для цього необхідно затиснути клавішу  входу на рівень вибору (6)

приблизно 3 с. після чого обрати рівень onPa (параметри он-лайн) за допомогою клавіш задавання (14,15)                     та          

назва параметру відображається на дисплеї (цифрова індикація w/x)  (3)

                    Після чого натиснути клавішу «Enter» (Уведення) з рівня

вибору в рівень конфігурації (11)               для конфігурації вибрати

параметр із списка  onPa для коефіцієнта пропорційності Ti відповідає назва

параметру  tn ,обрати за допомогою клавіш (7,8)

параметр відображається на цифровій у-індикації (9)

на w/x- індикації                     задається параметр за допомогою

клавіш  задавання (14,15)                      в діапазоні від мінімального значення 1.000 до максимального 9984 сек.

         Після конфігурування параметру Ti натиснути клавішу«Exit» (Вихід) з рівня конфігурації й вибору рівня обслуговування процесу (16)

5.3 Настройка диференціальної складової Td

для цього необхідно затиснути клавішу  входу на рівень вибору (6)

приблизно 3 с. після чого обрати рівень onPa (параметри он-лайн) за допомогою клавіш задавання (14,15)                     та          

назва параметру відображається на дисплеї (цифрова індикація w/x)  (3)

                    Після чого натиснути клавішу «Enter» (Уведення) з рівня

вибору в рівень конфігурації (11)               для конфігурації вибрати

параметр із списка  onPa для коефіцієнта пропорційності Ti відповідає назва

параметру  tv ,обрати за допомогою клавіш (7,8)

параметр відображається на цифровій у-індикації (9)

на w/x- індикації                     задається параметр за допомогою

клавіш  задавання (14,15)                      в діапазоні від мінімального значення off/1.000 до максимального 2992  

         Після конфігурування параметру Td натиснути клавішу«Exit» (Вихід) з рівня конфігурації й вибору рівня обслуговування процесу (16)

                                            

    Рис.1    Елементи управління і індикації на рівні конфігурації onPa

 Пояснення до рис.1

1)   Регульована величина х

2)   Задаюча дія w

3)   Величина параметра

6)   Клавіша перемикання : без функцій

7)   і 8)  Вибір імені параметра

9)  Ім'я параметра : tF, vv.c1.c7, блимає

11) Клавіша Enter : без функцій

12) Hand LED : актуальний стан

13) Enter LED : викл.

Список  параметров «он-лайн» onPa

Параметр

у-

індикація

w/x-індикація

Оди-ниця

Вимі-ру

Назва

Параме-тру

Мін.

Макс.

Заводська установ-ка

Константа часу фільтру для фільтру xd (адаптивна) Посилення попередження

Vv 

Пропорційна величина                          Кр

Час ізодрому  Tn

Час упередження                                   Tv

Поріг спрацьовування

Робоча точка

tF

                uu 

              cP

              tn                                             

tv

 AH 

 YO

off/1.000

0.100

0.100

1.000   off/1.000

              0.0

Auto/0.0

1000

10.00

100.00

9984

2992

10.0

100.0

1.000

5.000

0.100

9984 off

0.0

Auto

s

1

1 s s

%

%

Початок керуючої дії (YA YE) Кінець керуючоїдії

Час установки у вкл/період нагріву

Час установки у выкл/період охолодження

YA YE

tP

tM

-10.0

-10.0 off/0.100 off/0.100

110.0

110.0

1000

1000

-5.0

105.0

1.000

1.000

%

% s s

Пауза перестановочного імпульсу

Довжина перестановочного імпульсу

   tA

   tE

20

20

1) 600

1) 600

200

200

ms ms

Час фільтру АЕ1

Час фільтру АЕ2

Час фільтру АЕ3

Час фільтру АЕ4

 t1

 t2

 t3

 t4

off/0.100 off/0.100 off/0.100 off/0.100

1000

1000

1000

1000

1.000

1.000

1.000

1.000

s s s s

Константа с1

Константа с2

Константа с3

Константа с4

Константа с5

Константа с6

Константа с7

 c1

          c2

          c3                        

           c4  

c5

c6

c7

-1.999

-1.999

-1.999

-1.999

-1.999

-9.99

+1.000

9.999

9.999

9.999

9.999

9.999

9.99

9.999

0.000

0.000

0.000

1.000

0.000

0.00

1.000

Частота повторення індикації

dr

0.100

9.900

1.000

s

  1.  
    Порівняння перехідних процесів при різних настройках АСР.

Час перехідного процесу в каскадної АСР з основним ПІ-регулятором менше на 40 с, інтегральний квадратичний критерій якості менше на 11,184.

 

Час перехідного процесу в каскадної АСР з основним ПІД-регулятором менше на 100 с, інтегральний квадратичний критерій якості менше на 6,087.


    АР

    ВМ

  ОР

    ВП

   ПП1

    ПП2

Zu

U

X

Y1

Y

-

Y1’

а

б

2

5

Fc

L

 

LC

 

LE

 

LY

1

3

4

6

 W3

 W2

 W1

 W4

 W5

Z

     y

U

Wz

Y1

 W3

 W2

 W1

 W4

 W5

Z

Wz   y

U

Пара

(електричний струм)

FY

 

 

FC

 

FE

1

2

3

U

5

4

6

F

а

б

TC

Y1

а

б

Пара

(електричний струм)

 

TE

 

 

 W3

 W2

 W1

 W4

 W5

     y

U

1

2

3

Т1

4

5

6

+ Uпит.(-Івых.)

R

(0-1,32) кОм

Siemens

КРТ

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

4..20 mA

N

L

БП

+       - -

220 В

1

2

10

12

11

3

4

5

6

7

8

9

-

+

Uпит.(+Івых.)

Цепь

Каст.

Belimo SM24A

0..10 В

-

+

13

7

8

5

6

10

9

12

14

2

1

4

11

3

FC

FE

LC

 

LE

TE

TC

Пара

(електричний струм)

w

Привід

 

 

та

та

та


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1768. Концепт скука в прозаическом тексте И.А. Гончарова 1.42 MB
  Концепт скука в прозаическом тексте И.А. Гончарова. Метапоэтические данные о скуке и скучающем герое в рефлексии И.А. Гончарова: термины и понятия. Особенности речевого поведения скучающего героя. Особенности языковой личности скучающего героя.
1769. МЕСТНЫЕ ОРГАНЫ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ВЛАСТИ И МЕСТНОЕ САМОУПРАВЛЕНИЕ В КАЛМЫКИИ В СЕРЕДИНЕ XIX-XX ВВ. (ИСТОРИКО-ПРАВОВОЙ АНАЛИЗ) 1.42 MB
  ФОРМИРОВАНИЕ МЕСТНЫХ ОРГАНОВ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ВЛАСТИ В КАЛМЫКИИ В СЕРЕДИНЕ ХIХ – НАЧАЛЕ ХХ ВЕКОВ. МЕСТНЫЕ ОРГАНЫ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ВЛАСТИ И МЕСТНОЕ САМОУПРАВЛЕНИЕ В КАЛМЫКИИ В ХХ ВЕКЕ.
1770. MooTools Essentials The Official MooTools Reference for JavaScript and Ajax Development 1.41 MB
  A Note on the Code Formatting in This Book. Why You Should Use a JavaScript Framework. Anonymous Methods vs. Named Functions. Adding and Removing Element Events. Writing Flexible Classes.
1771. Разработка методики оценки качества цифровой печати 1.4 MB
  Современное состояние и перспективы развития индустрии цифровой печати, проблемы качества и стандартизации. Методика объективной оценки качества печати. Определение ситуации оценивания и построение дерева свойств. Изучение влияния настроек цифровой печатной машины на качество печати. Перспектива использования комплексной оценки качества цифровой печати .
1772. Технология виртуальной реальности как феномен культуры конца XX – начала XXI веков 1.4 MB
  СЕМАНТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ТЕРМИНА ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ. ОБЛАСТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ. СОЦИОКУЛЬТУРНЫЕ СВОЙСТВА КОМПЬЮТЕРНОЙ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ. ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ КАК СРЕДСТВО РЕПРЕЗЕНТАЦИИ ВОЕННЫХ ДЕЙСТВИЙ. ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ДРУГИМИ ФЕНОМЕНАМИ КУЛЬТУРЫ.
1773. ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА В ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПСИХОЛОГИИ 1.39 MB
  Реконструкция истории системного подхода в отечественной психологии как методологическая проблема. Периодизация развития идеи системного подхода в отечественной психологии. Десятилетие 80-х гг. ХХ века в истории системного подхода в отечественной психологии – бум системности. Итоги анализа и будущее идеи системного подхода в психологии.
1774. УЧЕБНАЯ АКТИВНОСТЬ В СТРУКТУРЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ИНДИВИДУАЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ В СВЯЗИ СО СПЕЦИАЛИЗАЦИЕЙ И ЭТАПАМИ ОБУЧЕНИЯ 1.39 MB
  Основные положения теории интегральной индивидуальности. Активность и ее роль в структуре интегральной индивидуальности. Методика исследования свойств личности. Особенности учебной активности студентов в связи со специализацией и этапами обучения. Учебная активность в структуре интегральной индивидуальности студентов в связи со специализацией и этапами обучения.
1775. НАРОДЫ КАВКАЗА В ВООРУЖЕННЫХ СИЛАХ СССР В ГОДЫ ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ 1.39 MB
  Состояние и использование людских ресурсов Кавказа в первые годы войны. Приостановки мобилизации и призыва у закавказских народов осенью 1943 г. Воинские части с участием кавказцев в начальный период войны (1941 – ноябрь 1942 г.). Идеология патриотизма и национальный вопрос. Деятельность армейских политических органов и командиров по воспитанию личного состава кавказских национальностей.
1776. Право на жизнь и смертная казнь: проблемы конституционно-правовой регламентации в Российской Федерации 1.38 MB
  Понятие права на жизнь по международному и российскому законодательству. Смертная казнь в системе мер, направленных на защиту естественного права на жизнь. Международно-правовые и внутригосударственные ограничения применения смертной казни. Аспекты совершенствования правовой регламентации смертной казни в соответствии с обязательствами Российской Федерации перед Советом Европы.