Ніколаєнко А.М. Методичні вказівки до лабораторного практикуму
Подождите немного. Документ загружается.
41
Прилад працює в одному з трьох режимів:
- "Робота";
- "Установки";
- "Повірка".
Безпосередньо після включення прилад переходить у режім "Робота", в якому
можливі:
- перегляд результату виміру температури;
- вибір алгоритму керування об'єктом;
- перегляд заданої температури;
- зміна заданої температури при двопозиційному, трипозиційному і ПІД-
регулюванні;
- перегляд режиму роботи приладу (ручний/автоматичний);
- зміна вихідної потужності приладу в ручному режимі при ПІД-
регулюванні;
- перегляд і зміну номера програми при покроковому регулюванні за
програмою;
- перегляд часу, що залишився до закінчення виконання поточного кроку
при покроковому регулюванні за програмою;
- перегляд поточного номера кроку при покроковому регулюванні за
програмою.
Режим "Робота" складається з основної робочої сторінки і додаткових
сторінок, кількість і зміст яких залежить від алгоритму керування об'єктом.
Сторінки режиму "Робота" перебираються натисканням клавіші .
Основна робоча сторінка призначена для перегляду результату вимірювання
температури, перемикання алгоритму керування об’єктом, перегляду і зміні заданої
температури при двопозиційному, трипозиційному і ПІД-регулюванні.
На верхньому індикаторі відображається вимірювана температура у градусах
Цельсія, на середньому – задана температура, а на нижньому-умовна позначка
алгоритму керування.
Символи, що відображаються на нижньому індикаторі при різних алгоритмах
керування, показані в табл.2.
Таблиця 2 Індикація при різних алгоритмах керування
Символи на
нижньому індикаторі
Алгоритм керування об'єктом
2Р
Двопозиційний
3Р
Трипозиційний
PS
Стандартний ПІД-регулятор
Pt
Модифікований ПІД-регулятор
Pr
Покрокове регулювання за програмою
При двопозиційному, трипозиційному і ПІД-регулюванні задана
температура показується завжди і у будь-який момент часу може бути змінена
42
оператором, при покроковому регулюванні символи на середньому індикаторі
залежать від режиму роботи приладу.
При покроковому регулюванні в ручному режимі управління середній
індикатор не світиться. В автоматичному режимі управління в процесі
виконання програми на середньому індикаторі показується задана температура,
яка визначається номером програми і номером кроку програми. Після
завершення програми покрокового регулювання на середньому індикаторі
світяться символи «Endd» - ознака закінчення програми. При перемиканні
зовнішньої кнопки СК Р/А в стан «Ручний» прилад переходить в ручний режим,
і нижній індикатор знову перестає світитися.
Кількість і зміст додаткових робочих сторінок залежить від вибраного
алгоритму управління об'єктом.
При двопозиційному і трипозиційному алгоритмах регулювання додаткових
робочих сторінок немає.
При ПІД-регулюванні активізується сторінка «Перегляд і управління
вихідною потужністю».
При покроковому регулюванні за програмою активізуються сторінки
«Перегляд і зміна номера програми, перегляд часу, що залишився до закінчення
виконання поточного кроку, перегляд поточного номера кроку при покроковому
регулюванні за програмою» і «Перегляд вихідної потужності».
Перехід на сторінку «Перегляд і управління вихідною потужністю» при
вибраному алгоритмі ПІД-регулюванні відбувається з основної робочої сторінки
шляхом натиснення на кнопку . У цьому режимі на верхньому індикаторі
показується поточна вихідна потужність регулятора, а на середньому – режим
роботи приладу – ручний або автоматичний. У ручному режимі на нижньому
індикаторі висвічується напис «ru», в автоматичному –«Auto». Режим роботи
приладу визначається станом зовнішньої кнопки СК Р/А.
Повернення в основну робочу сторінку здійснюється натисненням на
кнопку .
Перехід на сторінку «Перегляд і управління вихідною потужністю» при
покроковому регулюванні за програмою відбувається з основної робочої
сторінки натисненням на кнопку .
У цьому режимі на верхньому індикаторі відображається поточна вихідна
потужність регулятора, а на середньому – режим роботи приладу – ручний або
автоматичний. У ручному режимі на нижньому індикаторі висвічується напис
«Stop», в автоматичному –«Auto». Режим роботи приладу визначається станом
зовнішньої кнопки СК Р/А.
При покроковому регулюванні оператор не може змінити вихідну
потужність в ручному режимі.
Натиснувши кнопку відбувається вихід в режим «Робота».
Перехід на сторінку «Перегляд і зміна номера програми, перегляд часу, що
залишився до закінчення виконання поточного кроку, перегляд поточного
43
номера кроку при покроковому регулюванні за програмою» відбувається із
сторінки перегляду вихідної потужності натисненням кнопки .
На цій сторінці на верхньому індикаторі відображаються символи «PG» і
номер поточної програми.
Якщо прилад здійснює регулювання, на середньому індикаторі
відображається час, що залишився до закінчення процесу розгону або утримання
(години і хвилини розділені крапкою), на нижньому індикаторі – символ
«r»(розгін) або «u»(утримання) і номер поточного кроку.
В процесі виконання програми оператор може екстрено перейти до іншого
кроку програми за допомогою зовнішньої кнопки СК N.
Зміна номера програми може відбуватися тільки коли прилад знаходиться в
ручному режимі. Режим роботи приладу визначається станом зовнішньої кнопки
СК Р/А.
Для зміни номера програми слід натиснути кнопку . Цифри номера
програми починають мигати. Натискаючи цю кнопку, треба вибрати потрібну
програму і натиснути клавішу . Номер програми перестає мигати.
Після перемикання зовнішньої кнопки СК Р/А в стан «Автомат» прилад
почне регулювання за вибраною програмою.
Натиснення на кнопку переводить прилад на сторінку «Перегляд
вихідної потужності при покроковому регулюванні за програмою».
Для переходу у режим "Установки" необхідно на основній робочій сторінці
одночасно тривало натиснути кнопки і .
У цьому режимі за певними паролями встановлюються параметри
регулятора:
• коефіцієнт фільтрації для захисту від перешкод;
• тип датчика, нахил і зсув характеристики;
• зсув і нахил характеристики першого струмового виходу;
• зсув і нахил характеристики другого виходу;
• мінімальна і максимальна допустимі температури;
• параметри ПІД-регулятора;
• половина зони нечутливості, зона повернення, вихідні потужності;
• кількість кроків, зона нечутливості і період регулювання для кожної
програми;
• час розгону, час утримання, коефіцієнт пропорційності, час
інтегрування, час диференціювання для кожного кроку кожної
програми;
• мережна адреса приладу;
• поточний календарний час.
Режим "Повірка" необхідний для відключення компенсації холодного спаю
термопари.
44
Виконання лабораторної роботи
1. Ознайомитися з лабораторною установкою, теоретичними відомостями про
регулятор С-РТ«ТЕРА» , зрозуміти його фізичну структуру, основні принципи
роботи, а також методику роботи з регулятором.
2. Увімкнути напругу живлення лабораторної установки (здійснює викладач)
і вторинний прилад РП-160.
3. Дослідити покрокове регулювання за програмою.
Автоматичне настроювання покрокового регулювання
Перевести регулятор в ручний режим управління зовнішньою кнопкою СК
Р/А (кнопка зліва регулятора повинна бути відтиснута). На лицевій панелі
приладу натиснути кнопку , символи на нижньому індикаторі почнуть мигати.
Кнопкою вибрати програмний алгоритм управління об'єктом – Pr і
зафіксувати його кнопкою .
Робочий температурний діапазон (0-400град.) регулятора умовно поділити
на кроки програми з інтервалом 100 град. і для кожного кроку встановити
параметри.
Для установлення початкових параметрів самонастроювання необхідно
увійти в режим "установка" (одночасне тривале натиснення кнопок і ) і
ввести пароль входу - 1441.
Для введення пароля одночасно натиснути кнопки і і утримувати їх
в натиснутому стані протягом п'яти секунд до появи на середньому індикаторі
«PSSd». При введенні числового значення пароля кнопка забезпечує вибір
знакомісця, в якому буде змінена цифра, а кнопка - циклічну зміну цифр на
вибраному знакомісці. Для запам’ятовування пароля натиснути клавішу .
Установлення початкових параметрів самонастроювання здійснюється
послідовно кнопками і . Кнопкою вибирають редаговане знакомісце, а
кнопкою – змінюють його значення. Для запам’ятовування редагованого
параметра і переходу до наступного параметру необхідно натиснути кнопку .
Початкові параметри самонастроювання в порядку надходження:
- Номер програми. На верхньому індикаторі - номер редагованої програми,
на середньому – «PrGn» ( вибрати програму 01 для регулювання двох заданих
температур 100град. і 200 град.).
- Кількість кроків програми. На верхньому індикаторі - кількість кроків
програми (встановити 02, оскільки однією програмою регулюватимуться дві
температури ), на середньому – «S» і номер програми.
- Половина зони нечутливості регулятора. На верхньому індикаторі -
значення зони нечутливості в градусах Цельсія (встановити в межах 0 – 10), на
середньому – «U» і номер програми.
- Період регулювання. На верхньому індикаторі - значення періоду
регулювання в секундах (встановити 70с), на середньому – «P» і номер програми.
45
Після перегляду або редагування останнього параметра натиснення
кнопки призводить до запам’ятовування зроблених уставок і вибору
наступного номера програми.
Вихід з цього режиму здійснюється одночасним тривалим натисненням
кнопок і при перегляду будь-якого з параметрів.
Для установлення основних параметрів самонастроювання необхідно увійти
в режим "установки" (одночасне тривале натискання кнопок і ) і ввести
пароль входу - 1445.
Після входу на верхньому індикаторі висвічується номер програми, на
середньому - напис "PrGn".
Після натиснення кнопки на панелі регулятора почне мигати номер
програми. Натиснути кнопку , вибрати номер програми «01» і кнопкою
запам’ятати його. Цифра на верхньому індикаторі перестає мигати.
Після натиснення кнопки на верхньому індикаторі висвічується номер
кроку програми, на середньому - "StEP", нижній індикатор не світиться.
Після натиснення кнопки номер кроку починає мигати. Кнопкю
вибрати номер кроку «01» програми, який буде редагуватися. Після натиснення
кнопки вибраний номер кроку запам'ятовується і цифра на верхньому
індикаторі перестає мигати.
Натискання кнопки забезпечує послідовний увід в пам'ять параметрів
перехідного процесу для обраного кроку регулювання. Редагування значень
параметрів виконується кнопками і . Кнопкою вибирається знакомісце,
що редагується, кнопкою – змінюється його значення. Для редагування
наступного параметра необхідно натиснути кнопку .
Основні параметри в порядку їх проходження:
- Характеристика перехідних процесів. На нижньому індикаторі -
висвічується "Ac". При розгоні з фіксованою швидкістю керуючого впливу на
верхньому індикаторі висвічується "dt", при розгоні за заданий час регулювання
висвічується "tі", при розгоні за мінімальний час регулювання висвічується напис
"Uo", при самонастроюванні висвічується "tu". Оскільки виконується
самонастроювання, то вибрати "tu".
Задане значення температури на вибраному кроці. На верхньому індикаторі
задане значення в градусах Цельсія, на нижньому – «Su» (для кроку 01 – 100град.,
а для кроку 02 – 200 град).
- Час досягнення заданого значення. На верхньому індикаторі час
досягнення заданого значення в годинах і хвилинах (розділені крапкою), на
нижньому – «Ht» (для кожного кроку встановити 3 хвилини).
- Час утримання заданого значення. На верхньому індикаторі час
утримання заданого значення в годинах і хвилинах (розділені крапкою), на
нижньому – «HP» (для кожного кроку встановити приблизно 5 – 10 хв.).
46
- Коефіцієнт пропорційності. На верхньому індикаторі висвічується
коефіцієнт пропорційності ПІД-регулятора, на нижньому – «Pr» (для кожного
кроку встановити 0,1).
- Постійна часу інтегрування. На верхньому індикаторі висвічується
постійна часу інтегрування ПІД-регулятора, на нижньому – «In» ( для кожного
кроку встановити 0).
- Постійна часу диференціювання. На верхньому індикаторі висвічується
постійна часу диференціювання ПІД-регулятора, на нижньому – «dF» (для
кожного кроку встановити 0).
Після перегляду або введення параметрів регулятор повертається до вибору
номера програми і кроку (номер програми залишається 01, а номер кроку змінити
на 02 і встановити усі параметри для цього кроку за аналогією з кроком 01).
Вихід з цього режиму відбувається після одночасного тривалого натискання
на кнопки і (при перегляді кожного з параметрів).
Перед запуском програми самонастроювання необхідно переконатися, що
вимірювана температура стабільна.
Зовнішньою кнопкою СК А/Р перевести регулятор в автоматичний режим
регулювання (кнопка відтиснута). Результат виміру температури, на верхньому
індикаторі, почне мигати. Вихід регулятора буде включений доти, поки
вимірювана температура не досягне середини між початковою і заданою
температурою, потім вихідний сигнал зникне, але температура буде
продовжувати збільшуватися за рахунок власної теплової інерції об'єкта. Коли
температура об'єкта почне зменшуватися, прилад обчислить параметри
регулювання, збереже їх у пам'яті і продовжить вихід на задану температуру з
новими параметрами регулятора. Верхній індикатор перестане мигати.
Час утримання температури при самонастроюванні відраховується з
моменту досягнення заданої температури. За час утримання коливання
температури повинні цілком заспокоїтися. Вручну переходити на наступний крок
не рекомендується.
Уся програма самонастроювання буде виконуватися автоматично для
кожного кроку, регулятор виключиться після виконання настроювання
останнього кроку.
Після закінчення самонастроювання у всьому діапазоні температур отримані
коефіцієнти регулятора можна переглянути для кожного кроку програми
(одночасно довгостроково утримувати кнопки і , після чого в режимі
установок увести пароль входу - 1445).
Запуск програми регулювання здійснюється в автоматичному режимі
шляхом відтиснення зовнішньої кнопки "Руч./Авт.", підключеної до входу СК
P/A.
Оператор має можливість почати виконання програми регулювання і
перервати її в будь-який момент часу.
У процесі виконання програми оператор може в будь-який момент
переключити прилад з одного кроку програми на іншій за допомогою зовнішньої
кнопки "Крок+", підключеної до входу СК N.
47
Програма вважається завершеною після виконання всіх запрограмованих
кроків.
При необхідності зміни номеру виконуваної програми варто перевести
регулятор у стан "Стоп" (натисканням кнопки СК А/Р на панелі лабораторної
установки) і потім вибрати програму в режимі установок (одночасно натиснути
кнопки і , і ввести пароль входу - 1441).
Спостерігати за ходом регулювання можна безпосередньо з дисплея
регулятора. Знімаючи показання з приладу через декілька секунд, побудувати
графік перехідного процесу. Аналізуючи графік зробити висновки про якість
регулювання при досліджених настройках регулятора і при необхідності
відкоригувати їх з лицевій панелі регулятора.
Стандартне і модифіковане ПІД-регулювання
ПІД-регулювання є одним з основних алгоритмів регулювання
досліджуваного регулятора.
При стандартному ПІД-регулюванні вихідна потужність Y(%) змінюється за
формулою:
Y = ( Х + Td * dХ / Tr + SumХ / Tі ) / Тp * 100,
де :
Х - поточна помилка регулювання;
Тd - постійна часу диференціювання;
dХ - диференціал похибки регулювання;
Tr - період спрацьовування регулятора
SumХ - інтеграл відхилень від заданого значення;
Tі- постійна часу інтегрування;
Tp - коефіцієнт пропорційності.
Модифіковане ПІД-регулювання відрізняється від стандартного рядом
алгоритмічних рішень, спрямованих на зменшення величини перерегулювання
без істотного збільшення часу досягнення заданої температури.
Автоматичне настроювання стандартного і модифікованого ПІД-регуляторів
● Перевести регулятор в ручний режим управління зовнішньою кнопкою
СК Р/А (кнопка зліва регулятора повинна бути відтиснута). На лицевій панелі
приладу натиснути кнопку , символи на нижньому індикаторі почнуть мигати.
Кнопкою вибрати програмний алгоритм управління об'єктом – PS або Pt і
зафіксувати його кнопкою .
Стандартний і модифікований ПІД-регулятори використовують у своїх
обчисленнях параметри регулювання, які необхідно установити для першого
кроку програми.
● Для установлення цих параметрів самонастроювання необхідно увійти в
режим "установка" (одночасне тривале натиснення кнопок і ) і ввести
пароль входу - 1431.
Установлення параметрів виконується послідовно. Редагування значень
параметрів здійснюється кнопками і . Кнопкою вибирається
48
знакомісце, що редагується, а кнопкою змінюється його значення. Для
редагування наступного параметра необхідно натиснути кнопку .
Параметри приведені в порядку їхнього проходження:
- Половина зони нечутливості регулятора. На верхньому індикаторі
відображається значення зони нечутливості в градусах Цельсія (установити
«0,5»), на середньому - "U...P".
- Коефіцієнт пропорційності. На верхньому індикаторі відображається
значення пропорційного коефіцієнта ПІД-регулятора (установити «0.1»), на
середньому - "Pr".
- Постійна часу інтегрування. На верхньому індикаторі відображається
значення часу інтегрування ПІД-регулятора (установити «0»), на середньому -
"Іn..P".
- Постійна часу диференціювання. На верхньому індикаторі відображається
значення часу диференціювання ПІД-регулятора (установити «0»), на середньому
- "d..P".
- Період регулювання. На верхньому індикаторі відображається значення
періоду регулювання в секундах (установити «25с»), на середньому - "P...P".
При натисканні кнопки відбувається вихід у режим "Робота".
● Установити довільну задану температуру.
● Установити вихідний сигнал у ручному режимі 0%. Перехід на цю сторінку
відбувається з основної робочої сторінки натисканням на кнопку за умови, що
обрано алгоритм ПІД-регулювання.
У цьому режимі на верхньому індикаторі висвічується поточна вихідна
потужність регулятора, а на середньому - режим роботи приладу - ручний чи
автоматичний. У ручному режимі на нижньому індикаторі висвічується напис
"ru", в автоматичному - "Auto". У ручному режимі роботи приладу після
натискання кнопки одна з цифр на верхньому індикаторі починає мигати,
потрібно увести вихідну потужність і натиснути клавішу . Верхній індикатор
перестає мигати, вихідна потужність у ручному режимі запам'ятовується.
Повернення в основну робочу сторінку здійснюється натисканням кнопки
.
● Дочекатися стабілізації температури.
● Одночасно натиснути кнопки і і в режимі установок увести пароль
входу - 5555. Після входу на верхньому індикаторі висвічується вимірювана
температура, на середньому - "Atun".
При натисканні кнопки починається процедура автоматичного
настроювання, напис "Atun" мигає.
Регулятор працюватиме доки вимірювана температура не досягне середини
між початковою і заданою температурою, потім вихідний сигнал зникне, але
температура буде продовжувати рости за рахунок власної теплової інерції об'єкта.
49
Коли температура об'єкта почне зменшуватися, прилад обчислить
параметри регулювання і збереже їх у пам'яті програм. Верхній індикатор
перестане мигати.
Якщо потрібно, щоб після самонастроювання прилад вийшов на задану
температуру, переведіть тумблер "Руч./Авт.", рис.3.1, у стан "Авт.".
Після завершення автоматичного настроювання прилад переходить в
основну робочу сторінку. Ознакою того, що автоматичне настроювання зроблене
успішно, є зміна коефіцієнта пропорційності, постійної часу інтегрування і
диференціювання для першого кроку програми.
Користувач у будь-який момент може перервати автоматичне
настроювання натисканням клавіші . Прилад перейде в основну робочу
сторінку, режим роботи приладу буде визначатися станом тумблера "Руч./Авт.".
Коефіцієнт пропорційності, постійна часу інтегрування і диференціювання для
першого кроку першої програми залишаться без змін.
Спостерігати за ходом регулювання можна безпосередньо з дисплея
регулятора. Знімаючи показання з приладу один раз у кілька секунд, побудувати
графік перехідного процесу. По цьому графіку зробити висновки про якість
регулювання при поточних настройках регулятора і при необхідності змінити їх з
панелі регулятора.
Зміст звіту
Звіт по проведеній роботі повинен містити короткі теоретичні відомості про
досліджуваний прилад С-РТ «ТЭРА», результати досліджувань кожного з
алгоритмів регулювання (графіки перехідних процесів) і висновки про якість
регулювання і пропозиції щодо поліпшення її.
Контрольні запитання
1. Для чого призначений регулятор С-РТ«ТЭРА» і які має можливості?
2. Який вигляд має функціональна схема регулятора С-РТ«ТЭРА»?
3. Які режими роботи має регулятор і, як здійснюється перехід з режиму на
режим?
4. Які алгоритми керування реалізує регулятор С-РТ«ТЭРА», які переваги і
недоліки має кожний з них?
5. Як працювати з лицевою панеллю регулятора?
50
Лабораторна робота №4
Конфігурування і дослідження роботи цифрового програмного регулятора
ТРМ 251
Регулятор ТРМ251
Регулятор ТРМ251, виробництва ОВЕН м. Москва, призначений для
побудови автоматичних систем контролю і управління виробничими
технологічними процесами в різних областях промисловості. ТРМ251 є
одноканальним регулятором, який може працювати в режимі ПІД або
двопозиційного (ON/OFF) регулювання за програмою технолога.
Регулятор виконаний в пластмасовому корпусі, призначеному для щитового
кріплення. Для з'єднання з первинними перетворювачами, джерелом живлення і
зовнішніми пристроями прилад на тильній стороні оснащений клемником з
кріпленням «під гвинт».
Зовнішній вигляд лицевої панелі ТРМ 251 приведений на рис. 4.1.
Рис 4.1. Лицева панель ТРМ 251
На лицевій панелі ТРМ251 розташовані елементи індикації і управління:
Цифровий індикатор відображає:
- виміряне значення;
- уставки, час виходу на уставку, час витримки;
-значення програмованого параметра;
-значення груп параметрів і самих параметрів в режимі ПРОГРАМУВАННЯ;
– повідомлення.
Червоні світлодіоди:
«РАБОТА» – безперервно світиться в режимі РОБОТА і миготить в режимі
РУЧНОГО УПРАВЛІННЯ ВИХІДНИЙ ПОТУЖНІСТЮ;
«НАСТР. ПИД» – безперервно світиться в режимі АВТОНАСТРОЮВАННЯ;
«АВАРИЯ» – безперервно світиться при критичній АВАРІЇ,