Ніколаєнко А.М. Методичні вказівки до лабораторного практикуму
Подождите немного. Документ загружается.
51
К1, К2, К3 – світяться при спрацьовуванні відповідного дискретного виходу;
«ПРОГРАММА» (1…3) – постійне свічення указує номер задіяної програми
технолога.
Зелені світлодіоди:
«ЗНАЧЕНИЕ» – світиться при відображенні на ЦІ виміряного значення;
°С – світиться при відображенні на ЦІ значення, виміряного термометром опору
або термопарою, а також при редагуванні уставки;
«УСТАВКА» – світиться при відображенні на ЦІ значення уставки;
«ВРЕМЯ РОСТА»– світиться при відображенні на ЦІ часу виходу на уставку;
«ВРЕМЯ ВИДЕРЖКИ»– світиться при відображенні на ЦІ часу витримки;
«ШАГ» (1…5) – безперервне свічення відповідного світлодіода вказує на
виконуваний крок в режимі РОБОТА або початковий крок
програми технолога в режимі СТОП;
– миготить в режимі ЗАВДАННЯ ПАРАМЕТРІВ ПРОГРАМИ
ТЕХНОЛОГА вказуючи на крок, в якому здійснюється зміна значень параметрів.
Кнопки на лицьовій панелі приладу призначені:
– для збільшення значення програмованого параметра і для переміщення по
меню;
– для зменшення значення програмованого параметра і для переміщення по
меню;
– для входу в режим ПРОГРАМУВАННЯ і режим ЗАВДАННЯ ПАРАМЕТРІВ
ПРОГРАМИ ТЕХНОЛОГА, для введення вказаного значення в пам'ять приладу;
– для запуску/останову програми технолога і виходу з різних режимів роботи
приладу;
– для вибору програми технолога.
«Крок» (1…5) – для вибору кроку програми технолога в режимі ЗАВДАННЯ
ПАРАМЕТРІВ ПРОГРАМИ ТЕХНОЛОГА;
– для вибору початкового кроку в режимі СТОП;
«УСТАВКА» – для виклику значення уставки;
– для виклику миттєвої уставки в режимі РОБОТА;
«ВРЕМЯ РОСТА» – для виклику значення параметра «час виходу на уставку» в
режимі ЗАВДАННЯ ПАРАМЕТРІВ ПРОГРАМИ ТЕХНОЛОГА;
– для виклику поточного значення часу зростання на даному
кроці в режимі РОБОТА;
«ВРЕМЯ ВИДЕРЖКИ» – для виклику значення параметра «час витримки» в
режимі ЗАВДАННЯ ПАРАМЕТРІВ ПРОГРАМИ ТЕХНОЛОГА;
– для виклику поточного значення часу витримки на
даному кроці в режимі РОБОТА.
Комбінації кнопок і їх призначення
– перехід із СТОП в режим АВТОНАСТРОЮВАННЯ ПІД-регулятора;
– перехід із СТОП в режим РУЧНЕ УПРАВЛІННЯ ВИХІДНОЮ
ПОТУЖНІСТЮ;
52
– перегляд значення виміряного параметра на вході 2
в режимі СТОП або РОБОТА;
– перехід із СТОП або критичної АВАРІЇ в режим ЮСТИРУВАННЯ.
Структурна схема ТРМ 251, рис.4.2, містить:
– два універсальні входи для підключення первинних перетворювачів
(датчиків) – основного і резервного;
– регулятор, призначений для підтримки заданого значення регульованої
величини;
– модуль сигналізації, призначений для формування аварійного сигналу;
– реєстратор, призначений для реєстрації виміряного значення;
– три вихідні елементи (ВЕ);
– програму технолога;
– комунікаційний інтерфейс RS-485.
Рис.4.2 Структурна схема ТРМ 251
Вимірювальні входи ТРМ 251 універсальні. До них можна підключити:
– термометри опору;
– термопари (перетворювачі термоелектричні);
– перетворювачі з вихідним аналоговим сигналом у вигляді постійної
напруги або струму.
Вхід 1 призначений для підключення основного датчика, вхід 2
призначений для підключення резервного датчика. При несправності одного з
датчиків вимірювання здійснюється справним. Сигнали, одержані від датчиків,
прилад перетворює в поточні цифрові значення. Далі в процесі обробки сигналів
здійснюється:
53
– цифрова фільтрація сигналу від перешкод;
– корекція вимірювальної характеристики датчика;
– автоматична корекція показань приладу по температурі вільних кінців
ТП;
– масштабування шкали вимірювання (для датчиків з аналоговим
вихідним сигналом).
Регулятор – це програмний модуль, що відповідає за підтримку виміряної
величини на рівні, заданому уставкой. Регулятор порівнює виміряне значення з
уставкой і виробляє вихідний сигнал, направлений на зменшення їх неузгодження
Ei:
, (1)
Де:
Xp – смуга пропорційності;
Ei – різниця між завданим і поточним значеннями вимірюваної величини,
або неузгодження;
τд – постійна часу диференціювання;
Ei – різниця між двома сусідніми вимірами Ei і Ei–1;
tизм – час між двома сусідніми вимірами Ti і Ti–1;
τи – постійна часу інтегрування;
– накопічена сума неузгоджень.
З рівняння (1) видно, що при ПІД-регулюванні сигнал управління залежить
від:
1) різниці між поточним і заданим значенням вимірюваної величини Ei, яка
реагує на миттєву помилку регулювання. Відношення називається
пропорційною складовою вихідного сигналу;
2) швидкості зміни параметра , яка дозволяє поліпшити якість перехідного
процесу. Вираз називається диференціальною складовою вихідного
сигналу;
3) накопиченої помилки регулювання , яка забезпечує максимально
швидке досягнення значення уставки. Вираз характеризує
інтегральну складову вихідного сигналу.
Пристрій сигналізації – логічний пристрій, призначений для управління
зовнішнім сигнальним пристроєм (сиреною, лампою, блокувальним вимикачем,
54
блоком примусового (аварійного) охолоджування і т. п.) при аварійній ситуації.
Пристрій сигналізації спрацьовує при несправності датчика, при розриві контуру
регулювання (LBA-аварія) і при виході значення регульованого параметра за
задані межі. При цьому процес регулювання уривається або продовжується,
залежно від причини аварії.
Несправність датчика прилад визначає безпосередньо по відсутності сигналу
на своєму вході. В цьому випадку прилад автоматично перемикається на прийом
сигналів з резервного датчика.
Несправність контуру регулювання визначається за реакцією об'єкта
регулювання на управляючі дії. Якщо регульовані параметри об'єкту не
змінюються в установлених межах при регулюванні, тоді виконавчий механізм
несправний. Такий аналіз називається контролем LBA-аварии (Loop Brake Alarm).
При виході регульованого параметра за задану межу можливі два варіанти
логіки спрацьовування пристрою сигналізації:
1) якщо регульована величина стає вище за поріг – пряма логіка ;
2) при виході регульованої величини за задані межі – U-образна логіка.
Для логіки першого типу необхідно задати «верхній поріг спрацьовування» в
одиницях вимірювання цього параметра. Особливість цієї логіки спрацьовування
у тому, що для кожної програми технолога поріг спрацьовування сигналізації
всього один і не залежить від уставки.
Для логіки другого типу необхідно задати граничні відхилення від уставки
(«верхній поріг спрацьовування» і «нижній поріг спрацьовування», відповідно).
Ці межі задаються в одиницях вимірювання регульованого параметра. Прилад
обчислює верхній і нижній пороги спрацьовування, складаючи верхній поріг із
значенням уставки і, відповідно, віднімаючи нижній поріг із значення уставки.
Даний алгоритм розрахунку граничного відхилення від уставки
використовується як для стадії «нагрів» так і для стадії «витримка».
Логіку спрацьовування пристрою сигналізації, а також верхній і нижній
пороги спрацьовування, вибирають для кожної програми технолога.
ТРМ251 має три вбудованих вихідних елементи (ВЕ):
– ВЕ1 програмно прив'язаний до регулятора і використовується для
управління виконавчим механізмом;
– ВЕ2 спрацьовує при виході регульованої величини із заданого діапазону
– ВЕ3:
– постійно працює, якщо підключений до реєстратора;
– спрацьовує при несправності датчика (-ів) або розриві контуру
регулювання .
Вихідний елемент 1 може бути:
– дискретним (електромагнітне реле, транзисторна або симісторна оптопара,
вихід для управління твердотільним реле);
– аналоговим (цифроаналоговий перетворювач «параметр–струм 4...20 мА»).
Вихідний елемент 2 – електромагнітне реле.
Вихідний елемент 3 – аналоговий (ЦАП «параметр – струм 4…20 мА») або
дискретний.
55
Реєстратор перетворює значення виміряної або обчисленої величини в
пропорційний йому струм 4…20 мА. Для роботи реєстратора задаються два
порогові значення, відповідні вихідному струму 4 і 20 мА. Порогові значення
задаються в тих же одиницях вимірювання, що і обчислена величина.
Програма технолога – це послідовність етапів технологічного процесу, а
кожен етап – крок програми технолога. ТРМ251 призначений для покрокового
управління технологічним процесом, який може включати наступні стадії (на
прикладі регулювання температури):
• нагрів до заданого значення температури;
• підтримка заданого значення (уставки) температури протягом заданого
часу.
У ТРМ251 можна задати не більше трьох незалежних програм технолога по
п'ять кроків кожна.
Параметри кроку програми технолога задає користувач, виходячи з
необхідного технологічного процесу. Для кожного кроку програми технолога
задаються наступні параметри, рис.4.3:
• уставка для регульованої величини;
• час виходу на уставку;
• час, протягом якого регульований параметр підтримується на рівні
уставки.
Рис.4.3 Параметри корку програми
Крок програми технолога пропускається, якщо значення «Час зростання» і
«Час витримки» встановити рівними 0.
Початок відліку часу витримки починається після досягнення фізичною
величиною заданої уставки.
Перехід на наступний крок в ТРМ251 відбувається після закінчення заданого
часу витримки, тобто часу, протягом якого регульований параметр підтримується
на рівні уставки.
У програмах технолога можна встановити масштаб часу, вибрати одиниці, в
яких задаватимуться тривалості в програмах: «години/хвилини» або
«хвилини/секунди».
ТРМ251 має вбудований мережний інтерфейс RS-485, який надає наступні
основні можливості:
56
– дистанційний запуск/останов програми технолога;
– програмування приладу по мережі;
– реєстрація на ПК параметрів поточного стану.
Для роботи приладу в мережі RS-485 необхідно встановити його мережні
настройки. У одній мережі можуть знаходитися декілька приладів, підключених до
одного комп'ютера. Для забезпечення коректної роботи, в цьому випадку, мережні
параметри всіх приладів однієї мережі повинні бути однакові (за винятком
унікальної базової адреси).
Програмування регулятора
Програмування приладу здійснюється за допомогою програми
«Конфігуратор ТРМ251» або за допомогою меню, кнопками на лицевій панелі
приладу.
При роботі в головному меню і при виборі теки або параметра необхідно
користуватися кнопками и ( ). Зроблений вибір підтверджується
натисненням кнопки .
Перехід на попередній рівень здійснюється кнопкою .
Вхід у режим ПРОГРАМУВАННЯ здійснюється з режимів СТОП або
Критична АВАРІЯ. Необхідно натиснути кнопку і утримувати 3 с. На
цифровому індикаторі (ЦІ) висвітлюється ім’я теки Головного меню, рис.4.3, де
згруповані параметри. Кнопками і вибрати потрібну папку и натиснути
.
Щоб змінити значення параметра, рис. 4.4-4.6, необхідно вибрати його в
теці і натиснути . На ЦІ миготливо засвітиться значення параметра, що
зберігалося у памяті приладу. Кнопками і виставити необхідне значення.
Якщо параметр символьний, то при натиснені кнопок і можливі значення
параметра послідовно виводяться на ЦІ. Якщо параметр числовий, то кнопка
збільшує, а кнопка зменшує значення параметра. Якщо натиснути кнопку
або і утримувати її, то зміна значення прискориться. Коли значення задане,
натиснути , щоб запам’ятати його (для скасування нового значення і виходу
натиснути ).
Для редагування положення десяткової точки натиснути і утримувати
кнопку . Через деякий час почнеться циклічний зсув десяткової точки на ЦІ:
«8.974» «89.74» «897.4» «8974» «8.974» ... Коли десяткова точка займе потрібне
місце, кнопку відпустити. Після цього можна редагувати значення параметра.
57
Рис. 4.4 Головне меню регулятора
Рис.4.5 Схема встановлення параметрів Автонастроювання
58
Рис. 4.6 Схема встановлення параметрів регулятора
59
Автоматичне настроювання ПІД-регуляторів
Задачею автонастроювання ПІД-регулятора (АНР) є визначення за короткий
час приблизних параметрів настройки регулятора, які використовуються в
подальшому процесі регулювання.
За допомогою програми «Конфігуратор» або кнопок на лицевій панелі
приладу встановлюються значення параметрів Y0 і YdoP. В процесі
автонастроювання регульована величина коливатиметься біля уставки Y0.
Параметр YdoP визначає момент перемикання вихідної потужності
двопозиційного регулятора. Перемикання відбувається після досягнення
регульованим параметром значення Y0 – 0,2ЧYdop. і Y0 + 0,2ЧYdop з невеликим
запізненням за часом, рис.4.6
Рис.4.6 Приклад процесу автонастройки
При регулюванні температури рекомендоване значення YdoP знаходиться в
діапазоні 5...30 °С, оптимальне значення параметра користувач підбирає виходячи
з характеристик об'єкту. Максимальне значення регульованого параметра під час
автонастроювання може перевищити Y0 + Ydop, що не є помилкою алгоритму
АНР.
Виконання лабораторної роботи
1. Подати напругу на лабораторний стенд і нагрівальну пічь (здійснює викладач).
2. Повернути УП у ліве положення, щоб увімкнути регулятор. Переконатися, що
регулятор знаходиться у режимі СТОП (світлодіод “Работа» не горить).
3. Натиснути кнопку і утримувати 3с. На ЦІ мигає ім’я теки Головного меню
регулятора.
4. Кнопкою або вибрати теку автонастроювання Anr.P.
5. Натиснути кнопку , на ЦІ з’явится мигатливе ім’я параметра Yo.
6. Для редагування значення Yo повторно натиснути .
60
7. Кнопкою або встановити значення Yo (не нижче160 град.), наприклад
Yo=180 град. і ввести його в память кнопкою .
8. Кнопкою або вибрати другий параметр автонастроювання YdoP,
натиснути .
9. Кнопкою або встановити значення YdoP в інтервалі 5…30град. і
натиснути .
10. Увійти в теку автонастроювання Anr.P тривалим натисненнямм кнопки .
11. Перейти в режим СТОП, натиснувши кнопку .
12. Увійти в режим АВТОНАСТРОЮВАННЯ, одночасно натиснувши кнопки
і (порядок натиснення важливий). На ЦІ з’явиться «Anr.».
13. Підтвердити початок автонастроювання кнопкою . Засвітиться світлодіод
«Настр. ПИД». При необхідності скасування запуску АНР натиснути .
14. Спостерігати за процесом зміни регульованої величини по ЦІ. Прилад
працюватиме в режимі двопозиційного регулювання, а на ЦІ відображається
вимірювана величина.
15.Дочекатися завершення автонастроювання, на що вкаже повідомлення «donE».
16. Натиснути , щоб прилад повернувся з режиму АВТОНАСТРОЮВАННЯ в
режим СТОП.
17. Кнопкою вибрати по світлодіодам номер програми технолога.
18. Натисненням відповідної кнопки (1…5) групи «ШАГ» вибрати номер кроку
програми технолога, з якого почнеться виконання програми (початковий
крок). Засвітиться відповідний світлодіод групи «ШАГ».
19. Натиснути і регулятор перейде в режим ЗАВДАННЯ ПАРАМЕТРІВ
ПРОГРАМИ ТЕХНОЛОГА.
20. Активізувати відповідною кнопкою на лицевій панелі параметр «УСТАВКА».
21. Натиснути кнопку для редагувания параметра. Редаговане значення на ЦІ
почне мигати.
22. Кнопкою встановити, наприклад 180 градусів (не нижче160 град.), і
занести в пам’ять, натиснувши .
Для скасування встановленого и повернення до попереднього значення
натиснути .
23. Активізувати відповідною кнопкою на лицевій панелі параметр «ВРЕМЯ
РОСТА».
24. Натиснути кнопку для редагування параметра. Редаговане значення на ЦІ
почне мигати.
25. Кнопкою встановити 5 хвилин і занести в пам’ять, натиснувши .
26. Активізувати відповідною кнопкою на лицевій панелі параметр «ВРЕМЯ