10.10.2 Регулюючий блок з аналоговим вихідним сигналом р12
Блок Р12 призначений для роботи в каскадних АСР в якості коригуючого регулятора або для роботи в комплекті з ВМ пропорційної дії для формування ПІД-закону
.
Випускається блок у трьох модифікаціях для регулювання повільних, середніх і швидкоплинних технологічних процесів.
Блок складається з (рисунок 10.22): 1 – вимірюючої вхідної ланки, на якій перетворюється в напругу 3 струмових сигнали і четвертий струмовий сигнал від блоку управління, виконується підсумовування всіх сигналів, 2, 4 – операційні підсилювачі прямої ланки, 3 – обмежувач вихідного сигналу, 5 – джерело живлення, 6 – реле для безпоштовхового переключення з ручного в автоматичний режим.
Робота блоку за принциповою схемою:
Вхідні сигнали надходять на клеми 14-18, вихідний сигнал від блоку И04 подається на клеми 14, 15. Входи 1, 2, 3 при відсутності сигналів від датчиків закорочуються перемичками.
Якщо не використовується вимірюючий блок И04, то клеми 14, 15 закорочують, вхідні сигнали будуть гальванічно зв’язані і при будь-якій їх несправності блок перестає працювати в цілому. Вхідний сигнал надходить на підсилювач 2, потім через обмежувач вихідного сигналу 3 на підсилювач 4. Така схема використана тому, що ВМ пропорційної дії не мають кінцевих та шляхових обмежувачів ходу, наприклад, електричний нагрівач (тен) не має обмежувачів потужності.
Оскільки обмежувач виконаний на пасивних елементах (діодно-функціональних перетворювачах), то він підключений до ОП 4 з великим вхідним опором, що працює в режимі повторювача з коефіцієнтом передачі, рівним одиниці.
Рисунок 10.22 – Функціональна схема блоку Р12
З теорії побудови АР (розділ 6) відомо, що для формування ПІД-закону в ланці ЗЗ повинна знаходитись інерційна ланка другого порядку. Схема складної RC-ланки другого порядку в ЗЗ не дозволяє розділити параметри налаштування КП, ТИ, ТДФ, тому блок Р12 має наступні органи налаштування, частина яких зв’язані між собою:
1. «КП» з множником ×1, ×10 – коефіцієнт пропорційності блоку;
2. «ТИ» – постійна часу інтегрування;
3. «ТД/ТИ» – постійна часу диференціювання;
4. «ТДФ/ТИ» – постійна часу демпфера;
5. «Обмеження max», «обмеження min».
В блоці реалізоване безпоштовхове перемикання з ручного в автоматичний режим роботи. Оскільки ВМ пропорційної дії є безінерційним, то можливі великі поштовхові впливи на об’єкт при переключенні блоку з ручного в автоматичний режим роботи в разі, якщо в момент переключення ε ≠ 0. для безпоштовхового переключення необхідно спочатку вручну встановити нульове значення сигналу неузгодження ε, а потім переключити режим роботи блоку з автоматичного в ручний.
Схема підключення регулюючого блока Р12 і блока управління БУ12 для безпоштовхового переключення режиму роботи наведена на рисунку 10.18.
.
рисунок 10.18 – підключення блоку БУ12 для безпоштовхового переключення
В автоматичному режимі вихідний струмовий сигнал блоку Р12 керує навантаженням RН за ПІД-законом, блок управління БУ12 лише пропускає через себе цей сигнал.
В ручному режимі в блоці БУ12 замикаються контакти реле К, надходить струм на обмотку реле 6 блока Р12 і його контактами блок переключається в режим повторення сигналу від першого задатчика блоку БУ12, а другий, синхронно працюючий з першим, ручний задатчик блоку БУ12 підключається до навантаження (ВМ) і управляє ним.
Реле 6 має три пари контактів:
– Перша пара контактів реле переключається і охоплює ОП жорстким ЗЗ (резистором), тобто блок перемикається в режим повторювача з КП = 1.
– Друга пара контактів реле закорочує високоомні резистори ланки ЗЗ для швидкого перезаряджання конденсаторів ланки ЗЗ і готовності блоку в будь-який момент при переключенні в автоматичний режим формувати ПІД-закон з початковими умовами на момент переключення, тобто безпоштовхово.
– Третя пара контактів реле підключає вихід операційного підсилювача 4 до резистора еквівалентного навантаження.
Оскільки при переході з ручного в автоматичний режим необхідно уникати поштовхові перехідні процеси, то спочатку вручну встановлюють нульове значення ε за індикатором В12 і лише після цього перемикають блок в автоматичний режим.
Вручну встановлювати нульове значення сигналу неузгодження ε досить важко, особливо для складних динамічних об’єктах, тому були розроблені схеми динамічного узгодження регулятора для його безпоштовхового включення з використанням блоків УКТС. Блоки УКТС дозволяють запам’ятати значення початкового неузгодження ε, відняти його від поточного значення, щоб при переключенні штучно створити ε(0) = 0 і потім плавно відновити сигнал неузгодження.