71. Устройства регулирующие типа рп4 по "Промприбор" г. Чебоксары. Модификации, назначение, технические данные приборов. Блок-схема

Устройство регулирующее РП4-М1 (рис. 77.1) предназначено для формирования динамических свойств пропорциональных, пропорционально-интегральных, пропорционально-интегрально-дифференциальных законов регулирования автоматических регуляторов, содержащих ЭИМ постоянной скорости.

Устройства относятся к изделиям ГСП и применяются в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) в энергетической, металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Устройство регулирующее РП4-М1 конструктивно состоит из шасси и кожуха, рассчитанного на щитовой утопленный монтаж на вертикальной плоскости.

Технические характеристики приборов приведены в табл. 77.2. Устройства также работают при условиях:

• магнитного поля: постоянные или переменные 50 Гц напряжённостью до 400 А/м;

• вибрации частотой до 25 Гц амплитудой до 0,1 мм;

Рисунок 77.1 Внешний вид регулятора РП4-М1

Функциональная связь между входными сигналами каждого устройства и положением выходного органа исполнительного механизма имеет вид:

,

Таблица 77.1 Модификации прибора РП4-М1 "Промприбор"

Исполнение	Тип датчика	Входные сигналы
РП4-У-М1	Унифицированный, постоянного тока	Аналоговый, постоянного тока 0-5, 0-20, 4-20 мА;  аналоговый, постоянного напряжения 0-10 В;  дискретный, замыкание внешн.контактов 50 В, 0,03 А;  аналоговый, сигнал внешн.реостатного задатчика +5%
РП4-Т-М1	Преобразователи термоэлектрические (термопары) ТХК, ТХА, ТПП, ТПР, термопреобразователи сопротивления ТСМ, ТСП, унифицированный постоянного тока	Аналоговый, изменение сопротивления термометров сопротивления 0-20 Ом; аналоговый, ЭДС преобразователей термоэлектрических 0-50 мВ; дискретный, замыкание внешн.контактов 50 В, 0,03 А;  аналоговый, постоянного напряжения 0-10 В; аналоговый постоянный ток 0-5 мА; аналоговый, сигнал внешн.реостатного задатчика +5%
РП4-П-М1	Дифференциально-трансформаторные, ферродинамические ПФ2, ПФ4, индуктивные	Аналоговый, изменение взаимной индуктивности, напряжение переменного тока 10-0-10 мГн, 1-0-10-2 В;  дискретный, замыкание внешн.контактов 50 В, 0,03 А;  аналоговый, постоянного напряжения 0-10 В;  аналоговый, сигнал внешн.реостатного задатчика +5%

Таблица 77.2 Технические параметры прибора:

Исполнения	РП4-У-М1	РП4-Т-М1	РП4-П-М1
Тип датчика	Унифицированный постоянного тока	Термопары ТХК, ТХА, ТПП, ТПР;термопреобразователи сопротивления ТСМ, ТСП; унифицированный постоянного тока.	Дифференциально-трансформаторные, ферродинамические ПФ2, ПФ4, индуктивные, унифицированный - постоянного тока
Входные сигналы	Аналоговые постоянного тока 0–5 мА - немасштабируемый; 0–5, 0–20, 4–20 мА  асштабируемые; аналоговый, напряжение постоянного тока 0–10 В; дискретный — замыкание внешних контактов; аналоговый — сигнал внешнего реостатного задатчика ±5%.	Аналоговый — изменение сопротивления термометров сопротивления – 0–20 Ом: аналоговый — э.д.с. преобразователей термоэлектрических 0–50 мВ; дискретный — замыкание внешних контактов 50 В, 0,03 А; аналоговый – напряжение постоянного тока — 0–10 В; аналоговый – постоянный ток - 0–5 мА; аналоговый - сигнал внешнего реостатного задатчика ±5 %.	Аналоговый — изменение взаимной индуктивности 10-0-10 мГн, напряжение переменного тока 1- 0–1 В, 0–2 В; дискретный - замыкание внешних контактов 50 В, 0,03 А; аналоговый – напряжение постоянного тока 0–10 В; аналоговый — сигнал внешнего реостатного задатчика ±5 %.
Выходные сигналы	дискретный выход: номинальное напряжение- 0; 24 В, ток - до 0.3 А, вид - постоянный нестабилизированный ток; дискретный выход: логическое состояние бесконтактных ключей «замкнуто» («0»), «разомкнуто» («1»); аналоговый выход токового задатчика: - 0-5 мА постоянного тока - для РП4-У-М1, - 0-50 мВ постоянного напряжения - для РП4-Т-М1; аналоговый выход сигнала задания 0-50 мВ - для РП4-Т-М; аналоговый выход сигнала рассогласования - 0-10 В - для РП4-У-М1;
Потребляемая мощность	до 15 В.А		до 25 В.А
Масса	до 4,8 кг		до 5,5 кг
Габаритные размеры, не более	80х160х526 мм
Электрическое питание	220 (240) В, частота 50 или 60 Гц
Напряжение питания датчиков			12 В, 0.125 А постоянного
Исполнения	без дистанционной подстройки, с дискретной подстройкой, с аналоговой подстройкой
Номинальные диапазоны плавной установки	постоянной времени интегрирования — от 5 до 500 с, от 20 до 2000 с; постоянной времени демпфирования — от 0 до 10 с; минимальной длительности импульса – от 0,1 до 1 с.
Климатические исполнения	УХЛ4.2, О4.1 — для работы при температурах от 5 до 50 °С и относительной влажности воздуха при t=35 °C и ниже — до 80 % для исполнения УХЛ и до 98 % для исполнения О.

,

,

где y - текущее значение выходного сигнала, Y - начальное значение выходного сигнала, x_i - текущее значение сигнала информации о фактическом значении регулируемой величины, X - задание, α_i - коэффициента масштабирования по входу, K_п - коэффициент пропорциональности регулятора, α_п - коэффициент передачи регулирующего механизма, T_ф - постоянная времени демпфирования, τ_и - постоянная времени интегрирования.

Входные и выходные сигналы в формуле выражены в процентах от диапазонов их изменений. Связь между x и x_i дана для скачкообразного изменения x_i.

Функциональные схемы и принцип действия устройств на базе РП4-М1

Устройства выполнены по единообразной функциональной схеме.

На рисунке 77.2 приведена функциональная схема устройства РП4-У-М1.

Схема содержит:

1 — входной сумматор; 2 — демпфер; 3 — операционный усилитель-сумматор; 4 — трехпозиционный нуль-орган; 5 — инерционное звено отрицательной обратной связи; 6 — источник питания;7 — задатчик.

Схема работает следующим образом. Сигналы регулируемого параметра и задания поступают на входы сумматора 1, в котором происходит их алгебраическое суммирование и формируется сигнал рассогласования Е.

Рисунок 77.2 Функциональная схема устройства РП4-У-М1

Сигнал рассогласования поступает на демпфер 2, представляющий собой инерционное RC-звено с регулируемой постоянной времени Тф.

С выхода демпфера 2 сигнал рассогласования поступает на вход операционного усилителя-сумматора 3, с выхода которого поступает на вход трехпозиционного нуль-органа 4, имеющего регулируемую зону нечувствительности “Δ». При сигнале рассогласования, превышающем порог срабатывания устройства регулирующего, нуль-орган срабатывает и скачком подает сигнал в цепь отрицательной обратной связи, представляющей активное инерционное RC-звено 5, и на выходные ключи, коммутирующие цепь внешней нагрузки. При срабатывании соответствующей полярности сигнала рассогласования ключа на выходе появляется напряжение. При отключенной цепи отрицательной обратной связи устройство представляет собой трехпозиционный нуль-орган с гистерезисом. При включенной цепи отрицательной обратной связи и сработанном состоянии нуль-органа 4 сигнал отрицательной обратной связи на выходе инерционного звена 5 начинает плавно увеличиваться и компенсировать сигнал рассогласования на входе операционного усилителя-сумматора 3. Сигнал на входе нуль-органа 4 плавно уменьшается до порога отпускания, после чего нуль-орган отключается, сигналы на выходе устройства и на входе отрицательной обратной связи скачком уменьшается до нуля. Сигнал отрицательной обратной связи на выходе инерционного звена 5 начинает плавно уменьшаться, а сигнал на входе нуль-органа 4 возрастать до порога срабатывания σ ср, после чего нуль-орган срабатывает, включает выходные ключи и подает сигнал в цепь отрицательной обратной связи. При сохранении сигнала рассогласования цикл повторяется. Таким образом, устройство регулирующее РП4-М1 формирует на своем выходе импульсы, чередующиеся паузами. Интегрирование этих импульсов при помощи исполнительного механизма постоянной скорости позволяет получить пропорционально-интегральный ПИ-закон регулирования.