Ніколаєнко А.М. Методичні вказівки до лабораторного практикуму. Частина І

Подождите немного. Документ загружается.

1.6 Порядок виконання роботи

1 Вивчити призначення ,будову та принцип дії регулювального приладу

Р25.1.

2 Увімкнути лабораторну установку і прилади на неї.

3 Встановити нульові значення сигналу завдання і провести балансування

регулятора – потенціометр “Коректор”.

4 Виконати градуювання настройки коефіцієнта передачі К

. Для

цього при максимальному значенні інтегральній настройці Т

регулятора для

різних значень К

за допомогою задавача подавати ступінчастий вхідний сигнал

∆

Хвх і по вторинному приладу РП-160 фіксувати значення вихідної

величини

∆

Х вих. Побудувати графік залежності розрахованого К

від

настроювального , де К

∆

Х вих/

∆

Хвх при кожному значенні К

5. Виконати градуювання настройки часу ізодрому Т

. Встановити певне

значення К

і зняти динамічну характеристику регулятора при різних

значеннях Т

Для цього подати на вхід Р25.1 ступінчастий сигнал і

зафіксувати у часі зміну вихідної величини на діаграмі РП-160 . Швидкість

діаграмної стрічки потрібно вибирати такою , щоб характеристика була

розтягнутою і на неї добре було видно дії П і І частин закону регулювання.

Дослідження провести при різних значеннях К

і для кожного з них

побудувати графіки Т

), де T

- розрахований час ізодрому, який дорівнює

часу подвоєння ,за який вихідний сигнал пропорційної частини регулятора ,

подвоюється під впливом інтегрувальної складової ПІ- закону.

6 За отриманими даними встановити чи є взаємозв’язок між Тu та Kn .

7 Дослідити вплив ручки настройки “імпульс” на динамічну

характеристику регулятора і встановити наявність взаємозв’язку між

положенням ручки настройки “импульса” та величиною T

8 Встановити трипозиційний закон керування за допомогою відповідного

перемикача і визначити характер зміни вихідного сигналу регулятора при

наявності сигналу завдання різного знаку.

1.7 Зміст звіту

Звіт повинен мати назву роботи , схему регулювального приладу ,

результати досліджень у вигляді таблиць і графіків, а також висновки.

1.8 Питання для самоперевірки

1 Що собою уявляє регулятор Р25?

2 Як у регуляторі формуються закони регулювання ?

3 Яке призначення головного негативного та допоміжного позитивного

зворотних зв’язків?

4 Як визначаються розраховані К

і T

5 Настройки регулятора взаємозалежні чи ні?

6 Які зміни у схемі перетворюють ПІ-регулятор у три позиційний.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГОВОГО

РЕГУЛЮВАЛЬНОГО ПРИЛАДУ Р-133.

МЕТА РОБОТИ – вивчити конструкцію , принцип дії і правила

експлуатації регулювального приладу, дослідити його статичні і динамічні

характеристики, виконати градуювання настроювальних органів.

2.1.Загальні відомості .

Прилад регулювальний аналоговий Р-133 (у наступному прилад)

використовується у схемах прецизійного автоматичного регулювання

температури у електричних печах та інших об’єктах. Прилад працює у

комплекті з одним із термоелектричних термометрів типу ТХК, ТХА, ТПП,

ТПР, ТВР .Крім цього він має допоміжні входи для вмикання уніфікованих

електричних сигналів 0 – 5 мА, 0 – 10 В. Діапазон зміни вихідного сигналу

постійного струму складає : від 0 до 5 мА; від 0 до 20 мА; від 4 до 20 мА; від 0

до 10 В.

Функції приладу:

- введення завдання , формування і підсилення сигналів неузгодженості ;

- формування стандартних П-, ПІ-, ПД-, ПІД- законів регулювання ;

- ручне керування навантаженням і безударне перемикання з режиму

ручного керування на режим автоматичного і навпаки ;

- індикація сигналу неузгодження і вихідного сигналу;

- сигналізація граничних значень сигналів неузгодження ;

- демпфування сигналів відхилення;

- гальванічне роз’єднання вхідних і вихідних кіл.

2.2 Будова приладу.

Прилад складається із збірного шасі, передньої панелі і зварного корпусу.

На лицевій панелі розмішені оперативні органи керування, настройки і

контролю: покажчик відхилення регулювального параметра від заданого

значення, індикатори нижнього /знизу/ і верхнього /зверху/ граничних

відхилень ; два органи змінювання сигналу завдання / “задание”/ /дискретна і

плавна ступені / ; кнопковий перемикач роду роботи / “А”- автоматичне, “ Р”-

ручне керування /”Р”/.

Неоперативні органи настройки розміщені на бокових панелях усередині

корпусу, з правої сторони шасі. Доступ до цих панелей відкривається при

висуванні шасі з корпусу. Для цього необхідно натиснути кнопку замка ,

розміщену у нижній частині передньої панелі і потягти шасі до себе .

На панелях усередині корпусу розміщені:

- коректор вимірювальної схеми / “коректор грубо”, “коректор точно”/

- органи змінювання нижнього та верхнього рівнів сигналізації межі

відхилення / α

, α

/ ;

- орган змінювання сталої часу демпфування , Т

дф

;

- орган плавної зміни коефіцієнта передачі, К

;

- комутаційні гнізда з перемичкою для дискретної зміни коефіцієнта

передачі / “ х1”, “х10”/ ;

- орган плавної зміни сталої часу інтегрування , Т

;

- комутаційні гнізда з перемичкою для дискретної зміни сталої часу

інтегрування і вимкнення інтегральної складової закону регулювання / “Выкл

.”, “х1”, “х10”/ ;

- орган плавної зміни сталої часу диференціювання, Т

- комутаційні гнізда з перемичкою для дискретної зміни сталої часу

диференціювання і вимкнення диференційної складової закону регулювання

/“Выкл .”, “х1”, “х10”/ ;

- органи зміни рівнів обмеження вихідного сигналу по мінімуму і

максимуму / “Ограничение мин. “, “Ограничение Макс.”/ .

2.3 Опис схеми приладу

Функціональна схема приладу Р-133 приведена на рис.4.

1- нормуючий підсилювач;

2- генератор прямокутних імпульсів;

3- сигналізатор межових відхилень;

4- вузол вихідних реле сигналізатора;

10- стабілізатори напруги;

11- коректор вимірювальної схеми;

12,13 -підсилювачи дискретного та плавного ступенів задавача.

На вході вимірювального модуля ИПТ відбувається складання сигналів

постійного струму від термоперетворювача, від джерела уніфікованого сигналу

0-5mA та 0-10В і від задавача. Через фільтр 2 сигнал надходить на підсилювач

постійного струму з перетворювачем, який має модулятор 3, підсилювач

постійного струму 4, демодулятор 5 і генератор прямокутних імпульсів 7,

комутуючий ключ модулятора і демодулятора. Потім сигнал нормується

вихідним пристроєм 6. Вихідна напруга останнього, яка являє собою

нормований сигнал відхилення регульованої величини від заданого значення,

надходить на вихід вимірювального модуля, на вказівник відхилення РІ і

сигналізатор межових відхилень 8. Останній уявляє собою трипозиційний

тригерний пристрій з регульованими порогами спрацьовування

(

)

вн

Выход

задатчика

Ккл.4МК

дляПР

Ккл.3 МКдля

ХХ; ХА; ВР; ПП

Общаяточка

входа

Термометр "-"

Термометр "+"

t°

26 24 25 64 9 8 5 14 23

"Отклонение"

15 17 16 18 20 21

О бщ а я то ч к а

Д л я П П , П Р

к к л е м е 4

6 8 10 28 26 30

С и г н а л и з а ц и я

в е р х н е г о

п р е д е л ь н о г о

о т к л ю ч е н и я

27 25 29

Тдф

Кп

Тд

Ти

Для0-2 мА

кклемме 11

Токовыйвыход

Общаяточка

выходов

Выход

0-10 В

Выходпром.

усилителя (0-10В)

10т

9т

15 9Б А8

В х о д Р А

В ы х о д И Т П

"З ем ля "

3 2 1

~220В

С и г н а ли з а ц и я

н и ж н ег о

п ре д е л ь н о го

от кл ю ч е н и я

Д л я Х А

к кл ем е 4

Д л я П П , П Р

к кл ем е 4

Вход 0-10В "-"

Вход 0-5мА "-"

Входусилителя

Вход 0-5мА "+"

Вход 0-10В "+"

Ккл.1 МК

Ккл.2 МК

Корр.

ОТ

+15В

ОТ -15В

-10В

Н В

ИПТ РА

КН

ОТ1

ОТ2

-15В

+15В

Р2"Выход"

a a`

б` б

в`

OT1

- Р1

Р А

Рис. 4. Функціональна схема приладу Р-133

Вихідні сигнали сигналізатора 8 надходять на індикатори межових

відхилень Н1, Н2 і на вузол вихідних реле. Вузол коректора 11 і дільника

задавача 12, 13 живляться від стабілізатора напруги 10.

Модуль 1 за допомогою мідного опору забезпечує компенсацію похибки

термоперетворювача, яка пояснюється зміною температури його вільних кінців.

Статична характеристика вимірювального модуля описується виразом:

(

)

[

]

одвхздвих

KKXXXX

⋅

−

де Х

вих

– вихідний сигнал модуля; Х

вх

– вхідний сигнал, що надходить від

термоперетворювача; Х

– доданий вхідний сигнал 0-5 mA чи 0-10 В постійного

струму; Х

зд

– сумарний сигнал дискретного і повільного ступенів задавача; К –

масштабний коефіцієнт, рівний 0,01 В/ mA і 0,005 для сигналу 0-10 В; К

–

коефіцієнт передачі вимірювального модулю, рівний 500.

Регулювальний модуль РА призначений для формування вихідного

сигналу приладу відповідно за заданим законом регулювання.

Модуль вміщує :

14- вхідний підсилювач;

15-інтегратор

16- диференціатор

17- суматор

18- проміжний підсилювач

19- вузол дискретної зміни коефіцієнта передачі К

20- обмежувач вихідного сигналу

21- вузол обмежування диференційної складової

22- вузол гальванічного роз’єднання

23- вихідний підсилювач

24- перемикач режимів керування

25- реле вузла ручного керування

26- джерело живлення.

На вхід модуля РА надходить сигнал з виходу вимірювального модуля, що

є нормованим сигналом відхилення регульованої величини від заданого

значення.

Цей сигнал перетворюється вхідним підсилювачем 14 за аперіодичним

законом з коефіцієнтом передачі К

і сталої часу Т

дф

Вихідний сигнал підсилювача 14 подається на вхід інтегратора 15, який

має сталу часу інтегрування Т

і на вхід диференціатора 16, який має сталу часу

диференціювання Т

Суматор 17 підсумовує вхідні сигнали вхідного підсилювача, інтегратора і

диференціатора. Вихідний сигнал суматора підсилюється проміжним

підсилювачем 18. Суматор і проміжний підсилювач охоплені негативним

зворотним зв'язком через вузол дискретної зміни коефіцієнта передачі 19.

Обмежування вихідного сигналу проміжного вихідного підсилювача по

мінімуму і по максимуму здійснюється обмежувачем 20. Вузол 21 обмежує

величину диференційної складової сигналу.

Вихідний сигнал проміжного підсилювача через вузол гальванічного

роз'єднання 22 надходить на вихідний підсилювач 23, а вихідний сигнал

останнього на виходи модуля по струму і напрузі, а також на покажчик

вихідного сигналу Р2 (“Вихід”). Вузли 22 і 23 здійснюють пропорційне

перетворення сигналів, що надходять на їх входи.

У вузлі ручного керування використані перемикач режимів керування 24,

реле 25 і потенціометр ручного керування R

(“Р”), підключений до вихідних

клем модуля (А, Б, В).

При переводі перемикача 24 у положення “Р” спрацьовує реле 25 і його

перекидний контакт вимикає вихід суматора 17 від входу проміжного

підсилювача 18 і замикає його на вхід інтегратора 15. Проміжний підсилювач, а

відповідно і вихідні ланцюги приладу у цілому, керуються у цьому режимі

сигналом, що знімається з середньої точки потенціометра ручного керування

. Сигнал, пропорційний вихідному сигналу проміжного підсилювача через

вузол дискретної зміни коефіцієнта пропорційності 19 подається на вхід

суматора 17, а з його виходу – на вхід інтегратора 15. Останній, таким чином,

відслідковує вихідний сигнал у режимі ручного керування, що забезпечує

безударність перемикання на режим автоматичного керування.

При вимкненні інтегральної складової безударність перемикання “Р” – “А”

не забезпечується.

Для безударного перемикання з режиму автоматичного керування у режим

ручного керування (“Р” – “А”) – необхідно завчасно встановити потенціометр

ручного керування у положення, відповідне вихідному сигналу приладу.

Передаточна функція регулювального приладу описується виразом:

()

;pT

1pT

іздф













⋅+

⋅

+⋅

де

(

)

пp

KfK

– коефіцієнт передачі регулятора;

дф

– стала часу демпфування;

іnіз

TKT

⋅

– час ізодрому для випадку залежних настроєк K

і Т

;

– час інтегрування;

nдв

K/ТT

– час випередження для випадку залежних настроєк K

і Т

;

– час диференціювання.

Коефіцієнт передачі регулятора K

–це відношення приросту вихідної

величини до відхилення вхідної

Час ізодрому T

із

–це час , за який під впливом інтегрувальної частини

регулятора подвоюється вихідний сигнал пропорційної складової закону

регулювання .

Тут

вх

–вхідна величина регулятора ;

вих

- вихідна величина регулятора ;

под

- час подвоєння .

Час випередження Т

оцінюється за допомогою дотичної на графіці

вихідної характеристики регулятора, отриманої при певній настройці D-

складової.

2.4 Опис лабораторної установки

Досліджуваний регулювальний прилад Р133 установлений на щиті КВП.

Прилад має вмонтовану станцію керування ,що дозволяє перемикати режим

роботи з автоматичного керування на ручне і навпаки, а також керувати

величиною вихідного сигналу у режимі ручного керування .У приладі -

струмовий вихід , який контролюється вторинним приладом РП-160, що на

щиті поряд з Р133. Універсальний перемикач під регулювальним приладом

знаходиться у горизонтальному положенні.

2.5 Порядок виконання роботи.

Перед вмиканням приладу необхідно :

1 Встановити нульове значення сигналу завдання . Для цього на лицевій

панелі потрібно відтиснути кнопки дискретної зміни завдання , а ручку плавної

зміни завдання установити у крайнє ліве положення . Перемикач роду роботи

установити у положення “Р” , що відповідає ручному керуванню , а ручку

ручного керування – у крайнє ліве положення.

Висунути прилад з корпусу і на боковій панелі РА ручки Т

дф

, K

“Ограничение мин.”, “Ограничение Макс.” встановити у крайнє ліве

положення. Перемикач дискретного завдання коефіцієнта передачі встановити

у положення “х1”, перемикачі дискретної зміни T

і T

– положення “Выкл.”.

На боковій панелі ИПТ приладу ручки α

і α

встановити у крайнє праве

положення .

2 Провести балансування приладу .

Прилад балансується коректорами “Коректор грубо” і “Коректор точно” по

індикатору відхилення , стрілка якого повинна зупинитись напроти нульової

позначки.

3 Побудувати статичну характеристику пристрою ручного керування .

Увімкнути вторинний прилад РП-160 , який контролює вихід Р133.

Змінюючи на регуляторі ручку ручного керування зняти значення

вихідного сигналу .

4 Виконати градуювання настройки коефіцієнта передачі регулятора.

Вимкнути настройки інтегральній та диференціальній частин регулятора.

При кожному значенні настройки К

подати на вхід Р133 ступінчастий сигнал ,а

вихідний фіксувати по шкалі вторинного приладу. За отриманими даними

побудувати графік залежності розрахованого коефіцієнта передачі К

від

положення настройки К

5 Виконати градуювання часу інтегрування .

Для трьох – чотирьох значень К

і вимкнутій настройці Д- складової зняти

вихідну характеристику регулятора при різних Т

, подаючи на вхід регулятора

ступінчастий сигнал і фіксуючи зміну вихідної величини на діаграмі РП-160 .

При цьому необхідно , щоб на часовій характеристиці регулятора було чітко

видно дії П і І – складових закону регулювання. Це досягається підбором

швидкості діаграми вторинного приладу. Дійсні значення Т

встановити по

знайденому із графіків часу ізодром Т

із

=Т

под

і встановленому при цьому

коефіцієнту передачі К

Тут Т

із

- розрахований час ізодрому, який дорівнює

часу подвоєння Т

под

,за який вихідний сигнал пропорційної частини регулятора,

подвоюється під впливом інтегрувальної складової ПІ- закону.

Перед кожним дослідженням Р133 перевести у режим ручного керування і

встановити нові значення органів настройки при нульовому сигналі .

Після цього прилад перевести у режим автоматичного керування і подати

ступінчастий вхідний сигнал.

За результатами досліджень побудувати графік залежності розрахованого

часу інтегрування Т

із

від значення настройки Т

при різних К

6 Виконати градуювання часу диференціювання Т

При трьох – чотирьох значеннях К

і вимкнутій інтегрувальній частині

Р133 зняти вихідну характеристику регулятора при різних Т

., падаючі на вхід

ступінчастий сигнал і фіксуючі зміни вихідної величини на діаграмі РП-160 .

Швидкість діаграми вторинного приладу повинна забезпечити отримання

розтягнутої у часі вихідної характеристики. Дійсне значення Т

встановлюється

по знайденому з графіків часу Т

і встановленому при цьому коефіцієнту

передачі К

n..

За результатами досліджень побудувати графік залежності розрахованого

часу диференціювання T

від значення настройки Т

, а також графік впливу

величини К

n..

на T

Послідовність дій при проведенні досліджень аналогічна діям при

дослідженні Т

7 Перевірити зміни вихідного сигналу при переході з режиму ручного

керування на автоматичний і навпаки .

Для цього при ПІД –законі регулювання і вхідному нульовому сигналі

приладу перемикач керування перевести у режим “Р” . Органом ручного

керування “РУ” встановити будь – яке значення вихідного сигналу , після чого

за 3...5 с перемикач повернути у положення “А” і зафіксувати зміну вихідного

сигналу, якщо вона є . Потім перемикач режиму роботи перевести у положення

“Р” і знову зафіксувати зміну вихідного сигналу, якщо вона є.

Надати пояснення отриманому.

2.6 Зміст звіту

Звіт повинен містити назву роботи , функціональну схему регулятора ,

результати досліджень і градуйовані характеристики настроювальних

параметрів , а також висновки по виконаній роботі.

2.7 Питання для самоперевірки

1 Як працює регулювальний прилад?

2 Взаємозалежні настройки регулятора чи ні?

3 Чим відрізняється час випередження від часу диференціювання?

4 Що таке час ізодрому?

5 Як градуюється настройка часу диференціювання?

6 Як здійснюється безударний перехід з ручного на автоматичне

керування?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛЮВАЛЬНОГО

ПРИСТРОЮ РП-4 КОМПЛЕКСА ТЕХНІЧНИХ ЗАХОДІВ “АКЭСР-2”

МЕТА РОБОТИ – вивчити конструкцію , принцип дії і правила

експлуатації регулювального пристрою, дослідити його статичну та динамічну

характеристики, виконати градуювання настроювальних приладів.

3.1 Загальні відомості.

Регулювальний пристрій РП-4 призначений для формування

динамічних властивостей П-, ПІ- законів ,а з зовнішнім диференціатором –ПІД-

закону регулювання разом з електричним виконавчим механізмом сталої

швидкості. Випускаються три модифікації приладу: РП4-У, РП4-Т, РП4-П, які

різняться між собою габаритними розмірами , видом та величиною вхідних і

вихідних сигналів, сталою часу інтегрування, типом вхідних перетворювачів.

У лабораторній роботі використовується прилад РП4-Т, у якому в якості

первинного вимірювального перетворювача може бути термометр опору або

термопара.

3.2 Будова приладу

РП-4 конструктивно складається з кожуха розрахованого на щитовий

утоплений монтаж, і висувного шасі . Органи настройки пристрою розміщені на

бокових панелях управління у передній частині шасі:

- ручка “∆”- призначена для установлення потрібного значення зони

нечутливості;

- ручка “α

”- для установлення коефіцієнта передачі;

- ручка “T

”- для установлення сталої часу інтегрування ;

- ручка “Т

”- для установлення сталої часу демпфування;

- ручка “t

”- для установлення тривалості інтегруючих імпульсів;

- ручка “α

∑

”- для масштабування сигналів відхилення;

- ручка “α

” “α

”, “α

”- для масштабування вхідних сигналів;

- ручка “корректор”- для балансування приладу.

На передній панелі пристрою розміщені світові індикатори для

контролю його роботи по напрямам.

3.3 Опис схеми пристроїв

Функціональна схема РП-4 приведена на рис 5.Схема має :

вхідний суматор1, демпфер 2 , операційний підсилювач-суматор 3,

трипозиційний нуль-орган 4, інерційну ланку негативного зворотного зв’язку 5,

джерело живлення 6, задавач 7.