7.2 Описание лабораторного стенда
Функциональная схема системы регулирования температуры, собранной на лабораторном стенде, приведена на рисунке 7.5. Объектом регулирования является калорифер 1, оснащенный греющей камерой, в который посредством вентилятора 2 подается воздух. Регулируемой величиной является температура воздуха в греющей камере. Эта температура измеряется термометром сопротивления (поз. 1а), который подключен к измерителю-регулятору Сосна 002 (поз. 1б). Измеритель-регулятор через бесконтактный пускатель (поз. 1д) управляет регулирующим клапаном, оснащенным электрическим исполнительным механизмом (поз. 1е). Значение температуры контролируется по цифровому табло измерителя-регулятора и выводится для отображения и регистрации на ЭВМ через интерфейс RS 232. Степень открытия клапана контролируется посредством дистанционного указателя положения ДУП (поз. 2б). Величина напряжения, подводимого к спирали калорифера, контролируется по вольтметру (поз. 3а).
Возмущающие воздействия могут наноситься путем изменения задания регулятору (возмущения по каналу управления), изменением напряжения питания калорифера и изменением расхода воздуха через калорифер шаровым краном 3. Установлены следующие параметры настройки ПИД-регулятора: зона пропорциональности – 5°С, время дифференцирования − 23 с, время интегрирования − 0,1 мин.
Рисунок 7.5 – Функциональная схема системы регулирования температуры:
1 – калорифер, 2 – вентилятор, 3 – шаровой кран
7.3 Задание на выполнение работы
1) Ознакомится с основными элементами лабораторного стенда (рисунок 7.6) и принципом работы АСР температуры.
2) Экспериментально исследовать систему автоматического регулирования температуры.
7.4 Методика выполнения работы
Методика выполнения работы заключается в нанесении возмущающих воздействий в АСР по каналу управления для снятия кривой переходного процесса и оценки показателей качества регулирования.
7.5 Порядок выполнения работы
Подайте напряжение на стенд выключателем 19 (положение «вкл.»). Ручкой автотрансформатора установите напряжение 70 В на калорифере. Величину напряжения контролируйте по показаниям вольтметра 11. Включите вентилятор выключателем 17. Следите за показаниями измерителя-регулятора 13. Установите задание измерителю-регулятору (38 оС). Когда температура достигнет значения 35 °С, включите автоматическое регулирование температуры выключателем 18. Дождитесь окончания переходного процесса (около 10 минут) и убедитесь, что регулятор автоматически поддерживает заданное значение температуры 380С.
Нанесите возмущающее воздействие по каналу управления, для чего измените задание регулятору с 380С на 400С. Для этого нажимайте на кнопку 4 (рисунок 7.7), пока на табло 2 не появится значение температуры 400С. Включите секундомер выключателем 15 и начинайте отсчет времени. С интервалом в 15 или 30 с (либо с другим интервалом по указанию преподавателя) записывайте значения температуры по показаниям измерителя-регулятора в таблицу 7.1. Сверьте полученные вами показания и показания на дисплее ЭВМ.
Когда переходной процесс закончится (значение температуры установится равным 400С и практически не будет изменяться), отключите регулятор выключателем 18, обнулите показания секундомера кнопкой 14, установите ручкой автотрансформатора напряжение на 0 В, отключите вентилятор выключателем 17 (положение «выкл.»), отключите стенд выключателем 19 (положение «выкл.»).
Рисунок 7.6 – Схема лабораторного стенда:
1− исполнительный механизм (ИМ) с регулирующим органом (РО),
2 − калорифер, 3 – термометр сопротивления, 4 – трубопровод,
5 – нагреватель, 6, 7 – лампы сигнализации положения ИМ,
8 – указатель положения РО, 9, 10 – кнопки для ручного управления ИМ, 11 – вольтметр, 12 – автотрансформатор, 13 –измеритель-регулятор Сосна 002 14– кнопка сброса секундомера, 15 – пуска секундомера,
16 – секундомер, 17 – выключатель вентилятора, 18 – выключатель автоматического регулирования, 19 – выключатель питания стенда,
20 – вентилятор, 21 −ЭВМ
Рисунок 7.7 – Лицевая панель измерителя-регулятора Сосна 002:
1 – цифровое табло, 2 – текстовое табло, 3 – сенсорная кнопка «меньше», 4 – сенсорная кнопка «больше», 5 – сенсорная кнопка выбора меню
По данным опыта постройте кривую переходного процесса – зависимость температуры в греющей камере от времени.
По полученному графику переходного процесса и формулам (7.3) и (7.4) определите показатели качества АСР и занесите их в таблицу 7.2.
Таблица 7.1 − Результаты измерений
t, с |
0 |
30 |
60 |
90… |
Y, 0С |
|
|
|
|
Таблица 7.2 – Показатели качества переходного процесса
Статическая ошибка |
Максимальная динамическая ошибка |
Перерегулирование |
Время регулирования |
Yс, 0С |
Yд, 0С |
σ, % |
Тр, с |
|
|
|
|