Керування режимами роботи ВУ з допомогою

 контролера ТРМ10а

    Зовнішній вигляд регулятора:

Рисунок 16 – Зовнішній вигляд ТРМ10

    Позначення ТРМ-10а:

Рисунок 17 – Функціональне позначення регулятора

        Діапазон напруги живлення:

А – живлення приладу 187...242 В змінного струму частотою 50±5 Гц;

Б – живлення приладу 90...245 В змінного струму з частотою 47...63 Гц або постійного струму.

        Конструктивне виконання:

Н – корпус настінного кріплення з розмірами 130x105x65мм і мірою захисту корпусу IP44;

Щ1 – корпус щитового кріплення з розмірами 96x96x70мм і мірою захисту з боку передньої панелі IP54;

Щ2 – корпус щитового кріплення з розмірами 96x48x100мм і мірою захисту з боку передньої панелі IP54;

Д – корпус для кріплення на DIN –рейку з розмірами88x72x54 мм і мірою захисту з боку лицьової панелі IP20.

    Тип вхідного пристрою:

ТС – для приладів, працюючих з термоперетворювачами опору по НСХ : 50М, 100М, 50П, 100П і гр. 23;

ТП1 – для приладів, працюючих з термопарами по НСХ :XK(L) - хромель-копель,

ХА(К) - хромель-алюмель;

ТП2 – для приладів, працюючих з термопарами по НСХ :НН(М) - нікросил-нісил і XK(J) - залізо-константан;

ТВП – для приладів, працюючих з термопарами по НСХ :ПП(5) - платина-платина-родій і ПП(R) - платина-платина-родій;

AT – для приладів, працюючих з уніфікованими сигналами постійного струму : 0...5 мА, 0...20 мА і 4...20 мА;

АН – для приладів, працюючих з уніфікованими сигналами напруги постійного струму 0...1 В.

    Тип вбудованого вихідного облаштування (ВП) ПІД-регулятора :

Р – реле електромагнітне;

К – транзисторна оптопара структури n-р-n-типа;

С – симісторна оптопара;

І - цифро-аналоговий перетворювач "параметр - струм4...20 мА";

СЗ- три симісторних оптопари для управління трифазним навантаженням.

Обробка вхідного сигналу

    Сигнал, отриманий з датчика, перетворюється в цифрове значення вимірюваної величини (температури, тиску, витрати і т. д). При роботі з датчиками, що формують на виході уніфікований сигнал струму або напруги (модифікації AT і АН), можна довільно задавати шкалу виміру. Для цього встановлюються наступні параметри роботи приладу : "нижня" і "верхня межа шкали виміру" і "положення десяткової точки". Параметр "нижня межа шкали виміру" визначає, яке значення вимірюваної величини виводитиметься на індикатор при мінімальному рівні сигналу з датчика (наприклад, 4 мА для датчика з вихідним сигналом струму4...20 мА). Параметр "верхня межа шкали виміру" визначає, яке значення вимірюваної величини виводитиметься на індикатор при максимальному рівні сигналу з датчика(наприклад, 20 мА для датчика з вихідним сигналом струму 4...20 мА або 1 В для датчика з вихідним сигналом напруги 0...1 В).

    Параметр "положення десяткової точки" визначає кількість знаків після коми, яке виводитиметься на індикатор.

    Корекція вимірів :

     Перетворені значення можуть бути відкориговані з метою усунення початкової погрішності перетворення вхідних датчиків. Ці погрішності виявляються після проведення метрологічних випробувань і усуваються шляхом введення корегуючого значення δ, встановлюваного в параметрі "зрушення характеристики". До кожного обчисленого значення виміряної величини Т_вим додається значення цього параметра, і тоді на індикатор виводиться значення Т_і.

    Корекція "зрушення характеристики" використовується для компенсації погрішностей, що вносяться опором дротів (при підключенні термоперетворювачів опору за двопровідною схемою), що підводять, а також при відхиленні у термоперетворювача опору значення R_O від стандартного.

Рисунок 18 – Приклад наведення корекції

    Цифрова фільтрація вимірів

    Для поліпшення експлуатаційних якостей приладу у блок обробки даних введений цифровий фільтр, що дозволяє зменшити вплив випадкових перешкод на вимір контрольованих величин.

    Робота фільтру описується параметром "глибина цифрового фільтру" N, що визначає кількість останніх N-вимірів, для яких прилад обчислює середнє арифметичне. Отримана величина поступає на входи ПІД-регулятора і пристрій порівняння.

    Вид перехідних характеристик для різних N показаний на рисунку 19. При значенні параметра рівному 0 або 1,фільтр вимкнений. Зменшення значення N призводить до швидшої реакції приладу на стрибкоподібні зміни контрольованої величини, але знижує завадо захищеність вимірювального тракту. Збільшення значення N призводить до поліпшення завадозахищеності, але разом з цим підвищує інерційність приладу.

Рисунок 19 – Вид перехідних характеристик для N-вимірів

ПІД-регулятор пристрою

    Основні параметри роботи ПІД-регулятора

    На виході регулятора виробляється керуючий сигнал (вихід на потужність), дія якого спрямована на зменшення відхилення поточного значення контрольованої величини від заданого : (Е_і)

   (1)

    Де:

Х_р - смуга пропорціональності;

Е_і - різниця між заданим Т_уст і поточним Т значенням вимірюваної величини, або розузгодження;

τ_д - постійна часу диференціювання;

ΔЕ_s - різниця між двома сусідніми розузгодженнями Е_i і Е_{i - 1};

Δt_вим = 1,5с - час між двома сусідніми вимірами Т_i і Т_i-1;

τ_і - постійна часу інтегрування;

ΣЕ_і - накопичена сума розузгоджень.

З формули (1) видно, що при ПІД-регулюванні сигнал управління залежить від:

1 ) Е - різниці між поточним значенням вимірюваної величини Т_і і заданим значенням параметра Т_уст.

Відношення Е_і/Х_р - називається пропорційною складовою вихідного сигналу;

2) накопичених помилок регулювання ΣЕ_і Δt_вим, яка є додатковим джерелом вихідної потужності і дозволяє добитися максимальної швидкості досягнення температури уставки за відсутності перерегулювання; вираз

 називається інтегральною складовою вихідного сигналу;

3) швидкості зміни параметра ΔЕ_і/Δt_вим, що викликає реакцію регулятора на різку зміну вимірюваного параметра, що виникла, наприклад,в результаті зовнішньої збурюючої дії;  вираз називається диференціальною складовою вихідного сигналу.

    Для ефективної роботи ПІД-регулятора необхідно встановити правильні для конкретного об'єкту регулювання значення коефіцієнтів ПІД-регулятора Х_р, τ_д і τ_і.

    Для аналогового управління вихідний сигнал ПІД-регулятора перетвориться в пропорційний йому струм 4. .20 мА. Для імпульсного управління вихідний сигнал перетвориться в послідовність імпульсів, що управляють,з періодом дотримання Т_сл і тривалістю кожного імпульсу D, яка визначається по формулі:

.

    Тип зовнішнього виконавчого пристрою (тип управління)необхідно вказати в програмованому параметрі "Тип вихідного сигналу".

При використанні електромагнітного реле цей параметр задають рівним 0, а при використанні безконтактних ключів (тиристорів, твердотілих реле і тому подібне) -рівним 1. Мінімальні значення тривалості імпульсів управління, що формуються при цьому приладом ТРМ10приведені в таблиці 1.

    Таблиця 1 - Значення тривалості імпульсів управління

    При використанні аналогового виходу цей параметр встановлюють рівним 2.

Значення параметра "Період дотримання імпульсу" (Т_сл)впливає на частоту вихідного сигналу ПІД-регулятора. Для ефективнішої роботи ПІД-регулятор повинен мати миттєву реакцію на зміни регульованої величини, тому частота вихідного сигналу має бути приблизно рівній частоті опитування вхідного датчика.

    Тому слід встановлювати значення Т_сл, рівним 1...2с, що можливо тільки при використанні безконтактних ключів(тиристорів, симісторів). Збільшення періоду дотримання керуючих імпульсів дозволяє при використанні як виконавчий пристрій електромагнітного реле або пускача подовжити термін служби силових контактів, але може погіршити якість регулювання.

    Додаткові параметри ПІД-регулятора

    Для правильного формування вихідного сигналу ПІД-регулятора необхідно задати "тип виконавчого пристрою": нагрівач або холодильник.

    Нагрівачем умовно називають пристрій, при включенні якого збільшується значення вимірюваного параметра. Холодильником називають пристрій, при включенні якого зменшується значення вимірюваного параметра.

    Для виключення зайвих спрацьовувань регулятора при невеликому значенні розузгодження Е_і для обчислення значень У по формулі (1) використовується уточнене значення Е_р, обчислене відповідно до умов :

якщо |E_i|<X_d,            то Е_Р=0;

якщо E_i>X_d,            то Е_Р=E_i-X_d;

якщо E_i< - X_d,          то Е_Р= E_i+X_d;

де X_d - зона чутливості (рис. 20).

Рисунок 20 – Зона нечутливості

    Значення зони нечутливості задається в параметрі "зона нечутливості".