3.3.Развитие систем управления
Системы управления прошли свой путь непрерывного развития от ранних пневмосистем до современных автоматизированных систем управления. В этом процессе важную роль сыграли компьютеры, которые сначала использовались в качестве устройств регистрации данных, выполняя функции диспетчерского и прямого цифрового управления, а позже - в распределенных системах управления.
3.3.1. Контур управления
Автоматическое управление технологическим процессом в разных формах используется в промышленности с середины 30-х годов прошлого века. Главным образом данный тип управления основан на принципе замкнутого контура или обратной связи, как показано на РИС. 1.
Регул.
действие
РИС. 2.1.
Процесс обычно - Давление
- Уровень
- Расход
- Температура
Управляющее действие - Коэф. усиления (пропорциональное регулирование)
- Сброс (интегральное)
- Отношение (производная)
TX – Датчик (с передающим устройством)
PV – Технологическая переменная
LSP – Локальная уставка
E – Сигнал ошибки (LSP - PV)
V – Выходной сигнал (на клапан) регулятора
V = E. (Управляющее действие)
CV – Регулирующий клапан
Кроме самого технологического процесса, система управления с замкнутым контуром содержит в себе следующие основные элементы:
датчик
регулятор
регулирующий клапан.
Регулятор получает сигнал, отражающий фактическое значение техпроцесса, называемый технологической переменной (PV), который сравнивается с необходимым значением техпроцесса, подаваемым на регулятор оператором в виде локальной уставки (LSP). Любое отклонение между PV и LSP приводит к сигналу ошибки, который после обработки преобразуется в управляющее действие и подается в виде сигнала управления на регулирующий клапан для того, чтобы значение PV пришло в соответствие с LSP.
Сначала регуляторы и их конечные элементы, датчики и регулирующие клапаны были в основном пневматическими. На сегодняшний день регуляторы бывают:
пневматическими
электрическими
жидкостными
электронными (аналоговые)
электронными (цифровые)
микропроцессорными
компьютерными.
Для того чтобы регулятор мог осуществлять эффективное управление заданным техпроцессом, его необходимо настроить для корректной реакции на изменение сигнала технологической переменной от датчика или сигнала уставки. Такая настройка выполняется установкой регулирующих действий, связанных с регулятором, среди которых наиболее часто встречаются:
коэффициент усиления
постоянная интегрирования
постоянная дифференцирования.
На выходе регулятора будет генерироваться сигнал, являющийся функцией ошибки между технологической переменной и уставкой, который определяется регулирующими действиями, установленными в процессе настройки.
коэффициент усиления
постоянная интегрирования
постоянная дифференцирования.
На выходе регулятора будет генерироваться сигнал, являющийся функцией ошибки между технологической переменной и уставкой, который определяется регулирующими действиями, установленными в процессе настройки.
1 до 5 В отображает диапазон технологической переменной), для полевых приборов обычно принято использовать токовые сигналы, где диапазон 4-20 мА отражает заданный диапазон технологической переменной.
При необходимости полевой токовый сигнал можно поменять на сигнал с уровнем напряжения при помощи включения в цепь резистора 250 Ом.