2 Что такое технология систем с замкнутым контуром?
Переменные процесса, такие как температура, давление, расход часто используются при дизайне таких систем и их установленное значение не должно меняться, если возникают внешние возмущения. Эти задачи выполняет контроллер (PLC) в замкнутом контуре. Система управления должна справляться со всеми проблемами, возникающими при соединении в систему отдельных элементов.
Управляемая величина (PV) измеряется первой, преобразуется в электрический сигнал, подаваемый в PLC, для управления этой величиной. Эта (PV) затем сравнивается с желаемой величиной (SP), если эта уставка – постоянна, или с желаемым изменением этой величины, например, по известной кривой изменения (SP).
Результат этого сравнения определяет действие, которое необходимо сделать, т.е. определить (CO) – выход PLC. В системе должно быть выбрано место (точка), где управляемая величина может быть изменена, например, исполнительный механизм нагревательного элемента., вентиль насоса.
Технология систем с замкнутым контуром управления – «generic», т. к. должна быть применена к различным технологиям. Описание систем часто выполняются с помощью математики. В этой главе – минимально математики, эксперимент.
Определения
В системе с замкнутым контуром управления задача – сохранить управляемую величину (PV) как желаемую величину (SP) – reference variable , если эта уставка – постоянна, или с желаемым изменением этой величины по определённому закону. (PV), process variable, controlled variable. Такая проблема возникает во многих технологических процессах и машинах. Величина, представляющая собой предмет управления, называется управляемой величиной.
Примеры управляемых величин:
Давление в пневматическом аккумуляторе
Давление в гидравлическом прессе
Температура в гальванической ванне
Расход охлаждающей жидкости в теплообменнике
Скорость вращения в оборудовании с электроприводом.
Переменная процесса может быть измненена (на неё необходимо влиять). Это влияние позволяет ей меняться в соответствии с желаемой величиной (SP). Величина, изменяемая таким образом, называется выходной управляющей величиной – manipulated variable. Это может быть выход PLC – (СО).
Примеры:
Позиция пневматического клапана (вентиля)
Напряжение, прикладываемое к электрическому нагревателю в гальванической ванне
Позиция управляющего клапана (вентиля) в охлаждающей линии
Позиция управляющего клапана (вентиля) в линии подачи реагента
Напряжение на арматуре двигателя постоянного тока.
Существует, таким образом, комплекс отношений между выходной управляющей выходной величиной (СО) и управляемым параметром – (PV). Эти отношения возникают из внутренних физических связей в системе. Часть теории управления, которая описывает физические процессы, называется система управления – управляемая система (controlled system).
Что такое управляемая система?
Управляемая система имеет входную переменную и выходную переменную. «Ответ» системы (response) описывается зависимостью выходной переменной от входной. Зависимость между одной или многими входными и выходными переменными могут быть записаны в виде математических уравнений, основанных на физических законах. Физические законы могут быть определены экспериментально.
Пример.
Рис. 1 Управляемая система с входной и выходной переменной.
Резервуар с водой должен быть установлен при постоянной температуре. Вода нагревается паром, протекающем ро трубе. Скорость потока пара может устанавливаться вентилем.
Задача реализуется в управляемой системе с входным параметром «температура в резервуаре» и выходным параметром «позиция управляемого вентиля». перемещения вентиля и температуры.