5. Электрические устройства

Электрические устройства контроля и управления выпускаются в виде нескольких комплексов технических средств (КТС).

Комплекс технических средств «Контур». КТС «Контур» применяют для регулирования непрерывных технологических процессов, если количество регулируемых величин не превышает 100. Функционально законченными элементами комплекса являются субблоки, из которых комплектуют приборы. Различают измерительные, регулирующие и функциональные субблоки.

Измерительные субблоки (предназначены для формирования сигнала рассогласования ε суммированием входных сигналов от измерительных преобразователей с сигналом задания. Они состоят из сумматора, операционного усилителя, обеспечивающего нормирование выходного сигнала постоянного тока ε в диапазоне 0±10 В, и стабилизирующего источника питания. Для введения корректирующих воздействий субблоки имеют входы для подключения унифицированных сигналов 0—5 мА, 0—20 мА, 0—10 В.

Субблок Р 013 предназначен для работы в комплекте с термоэлектрическими преобразователями ТЭП стандартных градуировок. Сигнал и_т от ТЭП, сигнал задатчика и_зд и унифи­цированный сигнал и, масштабируемый с коэффициентом k, суммируются в субблоке, преобразовываются и нормируются. Задатчик субблока обеспечивает дискретное и плавное измене­ние сигнала задания в пределах 50 мВ. Рассогласование на выходе ε определяется по равенству (в В): ε = [2,5 (и_т + и_зд) + kи] 10.

Регулирующий субблок Р 011 (рис. 22) реализует ПИ-закон регулирования в комплекте с электрическим испол­нительным механизмом ЭИМ постоянной скорости. Сигнал рас­согласования ε с измерительного субблока для сглаживания пульсаций проходит через демпфирующее устройство (RC — це­почку), которое предотвращает срабатывание ЭИМ при крат­ковременных изменениях ε.

Рис. 14. Электрическая схема регулирующего субблока Р 011

Сигнал и₁ поступает на вход суммирующего усилителя, вы­полненного на интегральной микросхеме ИМС1 и имеющего коэффициент усиления, равный 10. На второй его вход посту­пает сигнал обратной связи и_ос. Выходной сигнал сумматора и₂ подается па релейное устройство с регулируемым порогом срабатывания, состоящее из двух релейных элементов, постро­енных на триггерах. Зона нечувствительности Δ_н релейного устройства настраивается резистором R₃ «Зона». В зависимо­сти от знака сигнала и₂ один из релейных элементов cpaбатывает и на его выходе появляется ступенчатый сигнал и₃ (или и'_з). Эти сигналы поступают на тиристорные выходные ключи «Больше» (или «Меньше») и на инвертор-повторитель ИМС2, который инвертирует сигнал и₃ и не инвертирует сигнал и'₃.Его выходной сигнал равен и₄ = -и₃ (или и'₃).

Агрегатный комплекс электрических средств регулировани АКЭСР. Технические средства АКЭСР функционально делятся на блоки кондуктивного разделения, функциональные блоки, регулирующие блоки и блоки оперативного управления. Они выполнены на основе интегральных микросхем.

Блоки кондуктивного разделения БКР предназначены дл ввода-вывода информации. Они осуществляют преобразование унифицированного входного токового сигнала в сигнал напряжения постоянного тока 0—10 В, гальванического разделения входных и выходных цепей, демпфирования или дифференцирования сигнала. Блок БКР-1 выполняет эти функции по одному каналу, блок БКР-2 по двум независимым каналам. Блок БКР-1 дополнительно выполняет операции алгебраического суммирования трех сигналов с масштабированием двух из них и операции преобразования сигнала напряжения в унифицированный токовый сигнал при необходимости вывода его из системы. Блок БКР-3 обеспечивает дополнительно двухпредельную сигнализацию и имеет контактный выход для подключения устройств сигнализации.

Рис. 15. Упрощенная функциональная схема блока РБИ

Функциональные блоки включают в себя блоки вычислительных операций БВО, блоки селектирования БСЛ, блоки сигнализации БСГ, блоки нелинейных преобразователей БКП, блоки прецизионного интегрирования БПИ, блоки динамических преобразователей БДП. Блок БВО предназначен для выполнения операций перемножения двух сигналов, возведения сигнала в квадрат, деления двух сигналов, извлечения квадратного корня и других операций. Блок БСЛ позволяет получить четыре линейные комбинации из двенадцати однополярных входных сигналов, выделить максимальный или минимальны сигнал из четырех (трех) линейных комбинаций входных сигналов с сигнализацией выделенного сигнала, обеспечить воспроизведение простейших нелинейностей («ограничение», «зон нечувствительности» и др.).

Регулирующие блоки служат для формирования ПИ- и ПИД-законов регулирования. В комплекс входят импульсные РБИ и аналоговые РБА блоки.

Блок РБИ формирует ПИ-закон регулирования в комплекте с исполнительным механизмом постоянной скорости. Работа блока РБИ во многом повторяет работу регулирующего суб­блока Р 011 комплекса «Контур». Блок РБИ включает узел формирования сигнала рассогласова­ния ФСР, демпфирующее устройство ДМ, сумматор СМ, релей­ный элемент РЭ, усилитель мощности УМ в линии прямой свя­зи, а в линии обратной связи — узел формирования напряжения ФН, узел функциональной обратной связи ФОС (на рисунке не показан) и потенциометр положительной обратной связи ПОС.

На вход узла ФСР подается сигнал и_вх, пропорциональный значению регулируемой величины, и сигнал задания и_зд. Сиг­нал рассогласования ε = и_вх - и_зд проходит через демпфер ДМ и направляется на сумматор СМ, который суммирует сигналы рассогласования ε, функциональной обратной связи ФОС, поло­жительной обратной связи ПОС и при необходимости коррек­тирующий сигнал и_к. Релейный элемент РЭ имеет трехпозиционную статическую характеристику с регулируемыми зоной нечувствительности Δ_н и зоной возврата Δ_в. Выход релейного эле­мента РЭ, направляется на узлы ФОС и ФН, а также в усили­тель мощности УМ.

В комплекте с блоком РБИ используются тиристорный пус­катель ПБР (пускатель бесконтактный реверсивный) и испол­нительный механизм МЭО (механизм электрический однооборотный). Направление перемещения исполнительного механизма определяется направлением срабатывания релейного элемента.

Регулирующий аналоговый блок РБА предназначен для рабо­ты с пропорциональным исполнительным устройством. Текущее значение регулируемой величины и_вх и ее заданное значение и_зд поступа­ет на сумматор ∑₁, на выходе которого формируется сигнал рас­согласования ε = и_вх—и_зд. Сигнал ε направляется на вход сум­матора ∑₂, на дифференциатор и интегратор. Сигнал и_д с выхода дифференциатора и сигнал рас­согласования ε подаются на сумматор ∑₂, выход которого и_пд = ε + и_д в свою очередь направляется на сумматор ∑₃ и че­рез демпфирующую RС-цепочку, состоящую из резистора R_ф и конденсатора С_ф на вход усилителя Y₁.

Блоки оперативного управления — это задатчики и блоки ручного управления. Ручной задатчик РЗД служит для установки задания регулирующим устройствам. Блоки ручного управления БРУ-У и БРУ-3К предназначены для перевода управления исполнительными механизмами с ручного на автоматическое и обратно, а также для управления исполнительными механизмами в режиме ручного управления. Блок БРУ-У имеет дополнительно индикатор выходного сигнала РБА, положения рабочего органа исполнительного механизма или других унифицированных сигналов.