3 Изучение микропроцессорного регулятора температуры тп303

3.1 Цель работы

Изучение устройства и принципов работы микропроцессорного регулятора температуры лабораторной печи, получение навыков в настройке регулятора.

3.2 Основные теоретические положения

Микропроцессорные регуляторы (в дальнейшем регуляторы) предназначены для программного автоматического регулирования температуры по ПИД - закону в комплекте с однофазными или трехфазными тиристорными (симисторными) прерывателями и термоэлектрическими преобразователями (термопарами). В данном случае регулятор используется для управления работой лабораторной печи МПЛ-6. Принципиальная схема печи приведена на рисунке 3.1.

Обозначения на схеме:

А1 – терморегулятор ТП303,

В1 – термопреобразователь ТХА,

FV1 – автоматический выключатель, 25 А,

FV2 – вставка плавкая,

SB1 – выключатель,

КМ – пускатель магнитный,

VS1, VS2 – тиристор,

ЕК1, ЕК2 – электронагреватель,

SK1 – микровыключатель,

М1 – вентилятор.

Рисунок 3.1 – Принципиальная электрическая схема печи МПЛ-6.

На функциональной схеме (рисунок 3.2) изображены основные узлы регулятора.

Работа регулятора происходит следующим образом. Напряжение термопары усиливается и поступает на вход преобразователя напряжение-частота (ПНЧ), где суммируется с напряжением датчика температуры холодных концов термопары. Чувствительность датчика устанавливается микропроцессором (МП) в зависимости от типа термопары. Импульсы с частотой, пропорциональной суммарному напряжению, через устройство гальванического разделения (УГР) поступают на МП типа КР1816ВЕ39, который преобразует эту частоту в соответствующее значение температуры, формирует задающее и управляющее (ПИД) воздействия, вырабатывает необходимые выходные сигналы и управляет индикацией. Аппаратный сброс МП происходит при подаче питания и при переключении тумблера из положения "АВТ" в "РУЧ". Программа, управляющая МП, содержится в ПЗУ емкостью 2 килобайта. В РПЗУ (256 байт) хранятся вводимые и настроечные параметры.

Рисунок 3.2 – Функциональная схема регулятора

Импульсный блок питания формирует необходимые стабилизированные напряжения и импульсы частотой 100 Гц, синхронизирующие работу МП.

Оптронные и трансформаторные УГР обеспечивают высокую помехозащищенность регулятора.

В регуляторе происходит сравнение текущего значения температуры с заданным значением, преобразование отклонения температуры от заданной в соответствии с установленным законом регулирования в сигнал управления и выдача управляющего сигнала на тиристоры. Выход регулятора дозирует мощность, поступающую в объект регулирования. Объектом регулирования является муфельная электропечь. Температура в электропечи меняется по заданной программе в соответствии с режимом, установленным на регуляторе. Вся аппаратура расположена в блоке управления нагревом.

Диапазон задания параметров закона регулирования (ПИД - закона): - постоянной времени интегрирования "Т" - 10...2000 с. с шагом 1 с.; - коэффициент усиления "К" - 1...99 с шагом 1.

Внешний вид лицевой панели терморегулятора приведен на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – Лицевая панель терморегулятора ТП303

Ввод параметров настройки регулятора

а) установите тумблер в положение "РУЧ", подключите регулятор к сети. Одновременно нажмите кнопки "ВВОД" и : на индикаторе появятся следующие параметры (рисунок 3.4):

Рисунок 3.4 – Параметры настройки регулятора

б) нажмите кнопку ВВОД, мигают два левых разряда индикатора;

в) кнопками  или  (рисунок 3.3) установите требуемое значение, при этом кратковременное нажатие вызывает изменение числа на одну единицу, длительное нажатие - быстрое изменение числа;

г) повторяя действия по п.п. а) и б), установите остальные значения параметров; затем опять нажмите кнопку "ВВОД" - мигание индикатора прекратится;

д) нажмите два раза кнопку  - на индикаторе появляются текущие параметры.

Ввод термических программ.

Термическая программа состоит из участков. Участок - это часть программы, имеющая постоянную скорость изменения температуры В памяти регулятора может храниться до 48 участков, сгруппированных в 6 программ по 8 участков.

Регулятор выполняет программу последовательно, участок за участком, пока не обнаружит участок свободного охлаждения, после чего прекращает выполнение программы и отключает нагрузку. Таким образом, пользовательская термическая программа может содержать как меньше, так и больше восьми участков. В последнем случае после восьмого участка первой программы выполняется первый участок второй программы и т.д. Кроме того, пользователь может начинать выполнение программы с любого номера участка; тем самым обеспечивается большая гибкость в размещении требуемых программ.

Каждый участок характеризуется двумя параметрами: заданием и скоростью. Соответствие между видом участка и задаваемыми параметрами приведено в таблице3.1.

Таблица 3.1

Вид участка	Параметры участка
	Задание	Скорость, ºС/час
нагрев / охлаждение	конечная температура, ºС	скорость
выдержка	время выдержки, мин	0
бесконечная выдержка	0	0
охлаждение свободное (конец программы)	0	любое число кроме НУЛЯ

ВНИМАНИЕ ! Программа НЕ МОЖЕТ содержать подряд два участка выдержки. Последним участком программы ДОЛЖЕН БЫТЬ участок свободного охлаждения.

Необходимо учесть, что при подходе к выдержке регулятор автоматически снижает скорость нагрева (охлаждения) для исключения перебега температуры вследствие инерционности печи. Поэтому фактическая средняя скорость оказывается несколько ниже заданной. Переход на следующий участок происходит за 2°С до установленного значения.

Пример термической программы приведен на рисунке 3.5.

Табличное представление этой программы приведено в таблице 3.2.

Рисунок 3.5 – Графическое представление термической программы

Таблица 3.2 - Табличное представление термической программы

Номер участка	Тип участка	Задание	Скорость °С/час
1	нагрев	600 ºС	580
2	выдержка	30 мин	0
3	нагрев	800 °С	400
4	выдержка	60 мин	0
5	охлаждение	450 ºС	175
6	свободное охлаждение (конец программы)	0	1

Ввод программы осуществляется следующим образом:

а) установите тумблер в положение "РУЧ", подключите регулятор к сети; при этом на индикаторе появляется текущее значение температуры (слева) и надпись "РУЧ"(справа), мигает номер программы;

б) установите нужный номер программы кнопкой  (см. рисунк 3.3);

в) нажмите кнопку  - загорается светодиод "ЗАДАНИЕ, СКОРОСТЬ", мигает первый участок, на индикаторе его параметры;

г) нажмите кнопку "ВВОД" - мигают 2 левых разряда индикатора (тысячи и сотни параметров задания);

д) кнопками  и  установите их требуемое значение;

е) аналогично п.п. г), д) установите остальные разряды "ЗАДАНИЯ" и "СКОРОСТИ";

ж) нажмите кнопку - ВВОД" - мигание индикатора прекратилось, мигает номер участка "1";

з) кнопкой  установите следующий номер (2) участка и повторите п.п. г)...ж).

При работе в автоматическом режиме смена участка сопровождается коротким звуковым сигналом и обнулением времени. Если очередным участком является СВОБОДНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ, то выполнение программы заканчивается, нагрузка отключается; на индикаторе вместо времени мигает надпись "РУЧ".