Ирклиевский В.Д. Автоматизация горно-технологических процессов

Подождите немного. Документ загружается.

ЛЕКЦИЯ №5

5.1 Классификация и типовые структуры промышленных

автоматических регуляторов

Автоматические регуляторы характеризуются огромным разнообразием

по назначению, принципу действия, конструктивным особенностям, ввиду

используемой энергии, характеру изменения регулирующего воздействия и т.п.

По конструктивным признакам автоматические регуляторы

подразделяются на аппаратные, приборные, агрегатные и модульные.

Регуляторы аппаратного типа конструктивно представляют собой единое

целое со структурной схемой. Так как регуляторы аппаратного типа часто

используют как автономные средства автоматизации, то они могут иметь

встроенные измерительные приборы для контроля за действительным

значением регулируемой величины, комплектоваться первичными

измерительными преобразователями, задающими устройствами и т.п.

Регуляторы приборного типа работают только в комплекте с вторичными

измерительным приборами. Приборные регуляторы не имеют

непосредственной связи с первичными измерительным преобразователем.

Сигнал об отклонении регулируемой величины от заданного значения

(

)

tε

поступает на вход приборного регулятора от вторичного измерительного

прибора. Для этого измерительный прибор имеет задающее устройство, на

котором вручную устанавливается требуемое заданное значение в приборе

сравнивается с действительным значением

(

)

tx регулируемой величины,

определяемым положением подвижной системы измерения прибора, и разность

(

)

(

)

(

)

txtt −=δε подается на вход регулятора. Достоинством регуляторов

приборного типа является то, что они не требуют установки дополнительных

первичных измерительных преобразователей и прокладки от них до

регуляторов линий связи.

Автоматические регуляторы, построены по агрегатному принципу,

состоят из отдельных унифицированных блоков, выполняющих отдельные

функции. Входные и выходные сигналы этих блоков унифицированы.. Это

позволяет проектировать из блоков различные автоматические регуляторы

широкого функционального назначения.

Автоматические регуляторы, построенные по модульному принципу,

состоят из отдельных модулей, выполняющих простейшие операции. Входные

и выходные сигналы модулей унифицированы. Это позволяет, как и в случае

агрегатных регуляторов, собирать автоматические регуляторы различного

функционального назначения.

Следует отметить, что четкой границы между агрегатными и модульными

регуляторами нет, но в общем случае простейшие модули позволяют

реализовать большое число и сочетаний, а следовательно и большее количество

регуляторов с различными функциональными особенностями.

По энергетическим признакам автоматические регуляторы

подразделяются на регуляторы прямого действия и регуляторы непрямого

действия.

В регуляторах прямого действия одновременно с измерением

регулируемой величины от объекта регулирования отбирается часть энергии,

которая используется для работы регулятора и воздействия на исполнительный

механизм, перемещающий регулирующий орган объекта регулирования. Таким

образом, к автоматической системе «объект-регулятор» энергия из вне не

подводится.

В автоматических регуляторах непрямого действия для работы

регулятора и воздействия на его исполнительный механизм подводится энергия

из вне. В зависимости от вида используемой энергии регулятора непрямого

действия подразделяются на электрические, электромеханические,

электронные, пневматические, гидравлические и комбинированные.

По характеру изменения регулирующего воздействия автоматические

регуляторы подразделяютя на регуляторы с линейным и нелинейным законами

регулирования.

За последние годы для автоматизации производственных процессов стали

применять многоканальные самонастраивающиеся и оптимальные регуляторы,

а также цифровые регуляторы, реализующие режим управления

технологическим процессом с помощью ЭВМ микро- или мини-ЭВМ.

Структурные схемы промышленных регуляторов.

Идеальные автоматические регуляторы реализуют типовые законы

регулирования. Однако при реализации реальных автоматических регуляторов

не всегда удается обеспечить тот или иной типовой закон регулирования.

Это объясняется прежде всего, инерционностью исполнительных

механизмов, а в случае реализации дифференциальной составляющей закона

регулирования – невозможностью практического формирования идеального

дифференцирующего закона; в связи с этим важно определить степень

погрешности в формировании законов регулирования промышленными

регуляторами.

Рассмотрим общий принцип построения структуры автоматических

регуляторов. При подключении к какому-либо участку схемы с передаточной

функцией W

у.с.

(р), состоящему из нескольких звеньев, с отрицательной

обратной связью W

о.с.

(р) получим передаточную функцию такого соединения:

()

() ()

...

рWрW

сосу

су

⋅+

или

()

При W

о.с.

(р)>>

()

pcy

Выражение можно представить в виде

()

pco

≈

Условие W

о.с.

(р)>>

()

pcy

действительно для статических режимов при

больших коэффициентах передачи участка схемы с

(

)

рW

су ..

(прямой канал

связи) и цепи обратной связи (обратный канал схемы). При этом в переходных

режимах условие W

о.с.

(р)>>

()

pcy

соблюдается тем больше, чем меньше

инерционность обратного канала схемы по сравнению с инерционностью

прямого канала. При одинаковой инерционности прямого и обратного каналов

погрешность замены передаточной функции

()

() ()

...

рWрW

сосу

су

⋅+

в виде

()

pco

Одинакова как в установившемся так и переходном режимах.

При обеспечении условия W

о.с.

(р)>>

()

pcy

возможность представления

схемы в виде передаточной функции

()

pco

Дает важный практический результат, заключающийся в том, что

динамические свойства схемы, описываемой передаточной функцией

()

() ()

...

рWрW

сосу

су

⋅+

Или участка схемы с обратной связью не зависит от динамических

свойств элементов прямого участка и определяются только свойствами

условного звена с передаточной функцией, равной обратной передаточной

функции канала обратной связи. Эта идея широко используется на практике

при разработке структурных схем регуляторов, а также для улучшения

динамических свойств автоматических систем регулирования, ликвидация

отрицательного влияния на динамические свойства системы тех или иных ее

звеньев и элементов.

5.2 Серийный промышленный регулятор «Уран-1М»

Регулятор нагрузки и скорости подачи УРАН предназначен для добычных

комбайнов со встроенной гидравлической подающей частью типа

1Г-405.

Регулятор имеет повышенную точность регулирования нагрузки и

большее быстродействие, чем у ранее выпускавшихся регуляторов.

Быстродействие обеспечивается непрерывной отработкой рассогласования по

скорости и сочетанием непрерывного и импульсного способов отработки по

нагрузке.

Регулятор нагрузки УРАН выполняет следующие функции:

1. Устанавливает заданную скорость и направление подачи.

2. Контролирует нагрузку электропривода комбайна.

3. Стабилизирует нагрузку электропривода комбайна на заданном

уровне.

4. Снижает скорость подачи до нуля при запуске комбайна.

5. Снижает скорость подачи до нуля при длительных технологических

перегрузках электропривода комбайна.

6. Дополнительное оснащение регулятора УРАН аппаратами защиты

КОРД1 или ЗОНД позволяют отключать комбайн при опрокидывании

двигателя или затянувшемся запуске.

7. Обеспечивает световую индикацию работы, наличия напряжения

питания регулятора и электрораспределителя.

8. Контроль цепей управления комбайном.

Функциональная схема регулятора УРАН-1М

Регулятор имеет два канала:

1. Канал регулирования по скорости подачи.

2. Канал регулирования по нагрузке.

К каналу регулирования скорости относятся: БКС – блок канала скорости,

задатчик скорости и направления подачи ЗС, датчик скорости и направления

подачи ДС и БВУ – блок выходных усилителей.

К каналу нагрузки относятся: блок канала нагрузки БКН, датчик тока ДТ,

задатчик установок нагрузки ЗТ и задатчик длительности импульсов.

Канал регулирования по нагрузке воздействует на скорость подачи

комбайна через канал регулирования по скорости посредством выходных

напряжений релейно-импульсного элемента U

и U

В канале по нагрузке осуществляется опрос ДТ, ЗТ, ДН – датчик

номинального напряжения тока сети, на схеме не показан, устанавливается в

новых типах регулятора – УРАН-1М с блоком микропроцессора.

В блоке канала скорости производится сравнение напряжений,

пропорциональных значениям уставки скорости подачи v

, задаваемой ЗС и

фактической скорости подачи с ДС. В случае их рассогласования БКС выдает

соответствующие сигналы в БВУ, где вырабатываются сигналы на включение

сервопривода, обеспечивающего увеличение или уменьшение фактической

скорости подачи и приведение ее в соответствие с заданием.

В блоке канала нагрузки сравниваются напряжения, пропорциональное

фактической нагрузке приводного электродвигателя комбайна I

, полученное

от ДТ и пропорциональное уставке нагрузке I

c ЗТ. В том случае когда

рассогласование находится в пределах

I (зона нечувствительности

регулятора) (по каналу нагрузки), сигнал на изменение скорости подачи не

выдается.

При перегрузке двигателя, когда сигнал рассогласования находится в

пределах 5…25% (I

больше I

) выдается сигнал U

из БКН в БКС на

импульсное уменьшение скорости подачи. Импульсы на снижение подаются до

тех пор, пока нагрузка не будет превышать 5%I

. Если рассогласование

превышает 25%I

, то БКН выдает в БКС непрерывный сигнал (не импульсный)

на изменение скорости.

ЛЕКЦИЯ №6

6.1 Регулятор нагрузки и скорости для очистных комбайнов с

вынесенной системой подачи

Комбайны с вынесенной системой подачи ВСП, как правило входят в

состав добычного комплекса. В настоящее время существуют два комбайна

К103 и К80 у которых вынесенная структура системы подачи. Эти комбайны

предназначены для разработки тонких угольных пластов мощностью от 0,65 до

1,2м. Малогабаритность машин, несмотря на наличие двух мощных приводов

позволяет удобно разместить их в лаве. Это достигнуто, прежде всего, за счет

вынесения на штрек системы подачи.

Вынесенная система подачи – двухприводная, устанавливается на верхней

и нижней головках забойного конвейера. Оба привода работают на одну

тяговую цепь. Электрооборудование комбайнов, выполненное во

взрывобезопасном исполнении, обеспечивает управление электродвигателями

комбайна, вынесенной системы подачи, предохранительной лебедки и насосной

установки.

Система регулирования нагрузки и скорости комбайнов с ВСП

В систему регулирования нагрузки и скорости входят: регулятор нагрузки

и скорости РНС, блоки контроля двигателей комбайна БКД-К, блоки контроля

двигателей подачи БКД-П, датчики скорости ДС1 и ДС2. Датчики скорости

измеряют частоту вращения тяговой звезды комбайновой цепи. Он

располагается в ведомой части электромагнитной муфты скольжения, измеряя

частоту вращения выходного вала муфты.

Блоки контроля двигателей представляют собой датчики тока и аппараты

защиты типа «корд».

Регулятор нагрузки и скорости РНС состоит из двух блоков: регулятора

нагрузки и скорости РНС и блока выходных усилителей БВУ.В корпусе РНС

размещены источники питания постоянного тока с искробезопасным выходом,

разъединитель и выемной блок. На выемной панели регулятора размещены

блоки индикации БИ. На двух откидных боковых панелях имеются блоки

переключателей и фильтров БПФ, блок задатчика скорости БЗС, блок контроля

скорости БКС, блок управления скорости БУС, блок датчика скорости БДС,

блок регулятора нагрузки БРН, блок согласования БС, блок реле БР1.

Описание работы регулятора нагрузки и скорости

В основу работы вынесенной системы подачи ВСП заложен принцип,

когда регулируется ток тянущей электромагнитной муфты скольжения. Вторая

электромагнитная муфта работает в режиме подтяжки незагруженной ветви

цепи. Сила тока возбуждения в ней устанавливается постоянной при настройке

системы в шахте.

Регулятор работает в двух режимах:

- в автоматическом, когда поддерживается заданная скорость подачи с

контролем нагрузки двигателей комбайна, а также двигателей вынесенной

системы подачи и снижением скорости при их перегрузке;

- в дистанционном, когда поддерживается заданная скорость с отсечкой

по нагрузке двигателей комбайна и вынесенной системы подачи.

Для выполнения вспомогательных работ: монтажа, натяжения тяговой

цепи предусмотрен ручной режим работы, когда сила тока в электромагнитной

муфте скольжения, тяговое усилие и скорость задаются непосредственно

переключателе минуя регулятор.

В канале управления скоростью используются задатчики скорости ЗС,

датчики скорости ДС1 и ДС2, блок датчика скорости БДС, блок управления