Комплекс регулирующих и функциональных приборов на микроэлектронной базе "Каскад-2". Модификации, назначение, технические данные приборов
Электрические регуляторы аппаратного типа, применяемые в химической промышленности, строятся по агрегатному принципу и в основном входят в следующие комплексы регулирующих и функциональных блоков: «Каскад», «Каскад-2», «Контур», «Контур-2».
Комплекс "Каскад" образуется из групп измерительных, алгебраических, логических, нелинейных и регулирующих блоков, динамических преобразователей, задающих, усилительных и вспомогательных устройств. В комплекс входят также блоки управления БУ21 и БУ12, пусковые и усилительные устройства ПМРТ-69-1, ПМРТ-69-2, У21, У22, блок указателей В12 и исполнительные механизмы МЭОБ-21 и МЭОК-12. Блоки имеют унифицированную конструкцию, состоящую из сварного корпуса с рамой и выдвижного шасси с передней панелью. Корпус вставляется в вырез щита таким образом, что обрамление его размещается в вырез щита таким образом, что обрамление его размещается с наружной стороны, а рама с направляющей - с внутренней стороны.
Для установки заданных значений регулируемых параметров в комплексе «Каскад» имеются два типа задающих устройств: ЗУ05 — для формирования унифицированного сигнала постоянного тока 0...5 мА и ЗУ 11—для дистанционного изменения задания, подаваемого в измерительный блок И04.
К вспомогательным устройствам относятся защитное диодное устройство В01, предназначенное для защиты от разрыва токовой цепи, содержащей несколько отдельных потребителей, при отключении отдельных из них; блок согласующих приставок В21, предназначенный для согласования характеристик выходных цепей и нагрузок релейных блоков регулирования (до трех) при наличии в нагрузке индуктивной составляющей сопротивления.
Набор перечисленных автономных устройств комплекса «Каскад» позволяет строить различные структуры систем автоматического контроля и регулирования, которые выполняют типовые функции автоматизации.
На современной микроэлектронной базе создан комплекс регулирующих и функциональных блоков «Каскад-2», который является продолжением комплекса «Каскад». Комплекс обеспечивает управление технологическими процессами с использованием электрических исполнительных однооборотных механизмов МЭО. Блоки комплекса имеют унифицированную конструкцию и предназначены для утопленного щитового монтажа.
Аппаратура комплекса предназначена для решения задач АСУТП сложных промышленных объектов. В энергетике – для энергоблоков.
Рис. ()
Основные особенности:
массовое применение унифицированного сигнала (0-5) мА;
вся аппаратура построена по блочно-модульному принципу.
Свойства сигнала постоянного тока:
легко бороться с помехами в сигнале;
искажения, которые вносятся в линии передачи, отсутствуют;
менее чувствителен к сопротивлению проводов;
плохо поддается размножению.
В состав комплекса «Каскад-2» входят следующие блоки:
измерительные – И;
регулирующие – Р;
алгебраических операций – А;
логических операций – Л;
нелинейного преобразования – Н;
динамического преобразования – Д;
задатчики – ЗУ;
управления – БУ;
вспомогательных функций – В.
Аппаратура «Каскад-2» позволяет:
автоматическое регулирование некоторых технологических параметров на объекте;
осуществлять логическое управление и защиту частей оборудования;
построение многоконтурных систем регулирования;
выполнение всех основных алгебраических операций с сигналами (также интегрирование, сглаживание и т.д.); вывод информации в удобной для оператора форме.
И.04 – измерительный блок позволяет сформировать сигнал рассогласования. К нему может быть подключено от одного до четырех датчиков сигнала, все сигналы могут быть масштабированы. Далее эти сигналы сравниваются с сигналом от задатчика.
Р.12 – регулирующий блок с непрерывным выходным сигналом, формирует ПИД-закон регулирования.
Р.21 – регулирующий блок с импульсным выходным сигналом, формирует ПИ- закон регулирования вместе с исполнительным механизмом постоянной скорости.
БУ.12 – блок управления для Р12.
БУ.21 – блок управления для Р21.
А.04 – суммирование и масштабирование.
А.31 – операции умножения токовых сигналов.
А.32 – деление токовых сигналов.
А.33 – извлечение квадратного корня.
Л.01, Л.02 – выполнение логических операций.
Д.01 – реальное дифференцирующее звено.
Н.01 – аппроксимация любой нелинейной зависимости кусочно-линейными отрезками.
ЗУ.11 – реостатный задатчик.
ЗУ.05 – токовый задатчик.
В.01 – защитное устройство от обрыва измерительной цепи.
В.12 – блок индикаторов.
В.21 – блок согласующих приставок.
Рис. ()
Все блоки имеют унифицированные корпуса
Рис. ()
В системе «Каскад-2» используются операционные усилители.
Новое устройство выполняет ряд функций, которые ранее не могли быть реализованы комплексом "Каскад-1": размножение аналоговых сигналов с гальваническим разделением; кусочно-линейное воспроизведение функциональных зависимостей; интегрирование с большой постоянной времени и сохранением входного сигнала и ряд других функций. В качестве задающих устройств, блоков управления и вспомогательных устройств могут быть использованы те же, что и в комплексе "Каскад-1".
Основу комплекса «Каскад-2» составляют регулирующие аналоговые блоки с непрерывным выходным сигналом Р17 и с импульсным выходным сигналом Р27 и Р28.
Регулирующий блок Р17 и его модификации Р17.1, Р17.2 и Р17.3 обеспечивают формирование выходного непрерывного электрического сигнала в соответствии с одним из следующих законов регулирования: П, ПД, ПИ, ПИД. Все блоки выполняют следующие функции: введение информации об отклонении значения регулируемой величины от заданного, в комплекте с внешним блоком управления ручное управление и безударное переключение с режима ручного управления на режим автоматического управления, ограничение выходного сигнала по минимуму и по максимуму, масштабирование входных сигналов, демпфирование сигнала отклонения, гальваническое разделение входных цепей одну от другой и от выходных цепей. Выходные сигналы: 0... 5, 0... 20, 4... 20 мА и 0... 10 В постоянного тока.
Рис. (73.1). Пример использования комплекса приборов и устройств "Каскад-2" для управления дополнительным механизмом (цифры на рисунке - номера клемм).
Блок Р17 выполняет, кроме того, алгебраическое суммирование до четырёх исходных унифицированных сигналов постоянного тока, блок Р17.1 - суммирование до трёх сигналов дифференциально-трансформаторных датчиков, блок Р17.2 - суммирование двух сигналов постоянного тока и четырёх термометров сопротивления градуировок, Р17.3 - два сигнала постоянного тока и до пяти сигналов термопар градуировок.
Регулирующий аналоговый блок с импульсным выходным сигналом Р27 предназначен для регулирования давления, расхода, разрежения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока. Унифицированные датчики постоянного тока Р27 суммируют до трёх сигналов постоянного тока, дифференциально-трансформаторные датчики Р27.1 - до двух сигналов постоянного тока, а также изменение взаимоиндуктивности дифференциально-трансформаторных преобразователей на 10 мГн в пределах от -10 до +10 мГн (три входа); термометры сопротивления Р27.2 обрабатывают до четырёх входных сигналов термометров сопротивления градуировок и до двух сигналов постоянного тока, Р27.3 - суммируют до пяти входных сигналов термопар градуировок и до двух сигналов постоянного тока. Выходные сигналы датчиков серии Р27: импульсы двухполупериодного напряжения постоянного тока - 24 В, изменение состояния одного из двух выходных ключей.
Регулирующий аналоговый блок Р28 с импульсным выходным сигналом и с автоподстройкой параметров предназначен для регулирования давления, расхода, разрежения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут выть преобразованы в сигналы постоянного тока.
Блок суммирования и ограничения сигналов АО5 предназначен для регулирования давления, расхода, разрежения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока.
Блок ограничения и размножения сигналов АО6 предназначен для регулирования давления, расхода, разрежения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока.
Блок вычислительных операций А35 используется для регулирования давления, расхода, разрежения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока.
Блок аналого-релейного преобразования ЛО3 предназначен для регулирования давления, расхода, разрежения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока. При этом обрабатывает до трёх сигналов постоянного тока. Блок ЛО3.1 обрабатывает до трёх сигналов изменения взаимоиндуктивности дифференциально-трансформаторных преобразователей на 10 мГн и до двух сигналов постоянного тока, блок ЛО3.3 - до пяти входных сигналов термопар градуировок и до двух сигналов постоянного тока.
Блок динамических преобразований ДО5. Назначение: регулировка давления, расхода, разрежения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока. Входные сигналы: до трёх сигналов постоянного тока. Блок ДО5.1 обрабатывает до трёх сигналов изменения взаимоиндуктивности дифференциально-трансформаторных преобразователей на 10 мГн и до двух сигналов постоянного тока, блок ДО5.3 - до четырёх сигналов термопар градуировок и одного сигнала постоянного тока.
Блок динамического преобразования с автоподстройкой ДО6 предназначен для регулирования давления, расхода, разрежения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока. Входные сигналы: до трёх сигналов постоянного тока и дополнительный вход - напряжения пульсирующего тока. Выходной сигнал: постоянного тока.
Блок интегрирования ДО7. Назначение: для регулирования давления, расхода, разрежения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока. Входные сигналы: до трёх сигналов постоянного тока; импульсные, постоянного или пульсирующего постоянного тока; изменение состояния контактных или бесконтактных ключей. Выходные сигналы: при выполнении функции интегрирования и функций сигнализации граничных значений - постоянного тока, при выполнении функций суммирования - изменение состояния выходных контактов.
Блок нелинейных преобразований НО5. Назначение: для регулирования давления, расхода, разрежения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока. Входные и выходные сигналы - постоянного тока.
Тиристорный трёхпозиционный усилитель У23, предназначен для применения в качестве бесконтактного устройства управления трёхфазными асинхронными электродвигателями электрических исполнительных механизмов постоянной скорости.
Пример подключения регулирующего блока Р28 в комплекте с блоком управления БУ21, усилителем мощности У23, задающим устройством ЗУ11 и блоком указателей В12 показан на рисунке 73.1. Для визуального контроля тока нагрузки блока Р28, положения исполнительного механизма МЭО (механизм исполнительный электрический однооборотный), сигнала рассогласования на входе в регулирующий блок служит блок указателей положения В12. Задающее потенциометрическое устройство ЗУ11 используется в схеме в качестве ручного потенциометрического задатчика. Для ручного переключения управления с автоматического А на ручное Р или внешнее В и для коммутации цепей ручного управления в схеме используется блок управления релейного регулятора БУ21. Усилитель У23 выдаёт сигнал управления исполнительному механизму МЭО, который передвигает регулирующий орган в нужном направлении на необходимую величину.