2.5. Конфигурирование контроллера.

Цель конфигурирования контроллера - набрать необходимые алгоритмы в соответствии с поставленной задачей.

На рис. 2.21 представлена структура каскадного импульсного регулятора с ручным задатчиком и средствами оперативного ручного управления.

Рис.2.21 Каскадный импульсный регулятор с ручным задатчиком и средствами оперативного ручного управления.

Сигнал задания поступает на вход алгоритма РАН, на второй вход этого алгоритма поступает сигнал от датчика (через алгоритм ВАМ), Выходной сигнал алгоритма РАН через алгоритм РУЧ и МАВ поступает на аналоговый выход контроллера.

При построении регулятора будут использоваться следующие алгоритмы:

ОКР - оперативный контроль контура регулирования и передача сигналов внутри ПЛК;

РАН - регулирование аналоговое;

РИМ – регулирование импульсное;

ЗДН - задание;

РУЧ - ручное управление;

ВАМ – модуль аналогового ввода;

МДВ – модуль дискретного вывода;

ЗДЛ – локальное задание в составе каскадного регулятора;

ФИВ – формирователь импульсного вывода;

1.Алгоритм ран.

На рис. 2.22, ниже представлена функциональная схема алгоритма РАН.

Рис 2.22 Структурная функциональная схема алгоритма РАН.

РАН (регулирование аналоговое) - Алгоритм используется при построении ПИД-регулятора, имеющего аналоговый выход. Алгоритм, как правило, сочетается с пропорциональным исполнительным механизмом (позиционером) либо используется в качестве ведущего в схеме каскадного регулирования.

Помимо формирования ПИД закона в алгоритме вычисляется сигнал рассогласования, этот сигнал фильтруется, вводится зона нечувствительности. Выходной сигнал алгоритма ограничивается по максимуму и минимуму.

Функциональная схема алгоритма содержит несколько звеньев (Рис.4.1). Звено, выделяющее сигнал рассогласования, суммирует два входных сигнала, при этом один из сигналов масштабируется, фильтруется и инвертируется. Сигнал рассогласования  на выходе этого звена (без учета фильтра) равен:

где Км  масштабный коэффициент.

Фильтр нижних частот первого порядка имеет передаточную функцию:

где Тф  постоянная времени фильтра.

Зона нечувствительности не пропускает на свой выход сигналы, значения которых находятся внутри установленного значения зоны. Сигнал 2 на выходе этого звена равен:

2= 0 при | | Х  /2;

2=(| | - Х /2)*sign  при | | >Х /2,

где Х  зона нечувствительности.

ПИД-звено выполняет пропорционально-интегрально-дифференциальное преобразование сигнала и имеет передаточную функцию:

,

где Кп, Ти, Кд  соответственно коэффициент пропорциональности, постоянная времени интегрирования и коэффициент времени дифференцирования, равный Кд=Тд/Ти (при Кд*Ти>819 значение Тд= ).

2. Алгоритм рим

На рис. 2.23 ниже представлена функциональная схема алгоритма РИМ.

Рис. 2.23 Функциональная схема алгоритма РИМ.

Алгоритм используется при построении ПИД-регулятора, работающего в комплекте с исполнительным механизмом постоянной скорости. Алгоритм, как правило, применяется в сочетании с алгоритмом импульсного вывода, который преобразует выходной аналоговый сигнал алгоритма РИМ в последовательность импульсов, управляющих исполнительным механизмом. Помимо формирования закона регулирования в алгоритме вычисляется сигнал рассогласования, этот сигнал фильтруется, вводится зона нечувствительности.

Звено, выделяющее сигнал рассогласования, суммирует два входных сигнала, при этом один из сигналов масштабируется, фильтруется и инвертируется. Сигнал рассогласования на выходе этого звена (без учета фильтра) равен:

где Км  масштабный коэффициент.

Фильтр нижних частот первого порядка имеет передаточную функцию:

, (4‑0)

где Тф  постоянная времени фильтра.

Зона нечувствительности не пропускает на свой выход сигналы, значения которых находятся внутри установленного значения зоны. Сигнал 2 на выходе этого звена равен:

2= 0 при | | Х /2;

2=(| | - Х /2)*sign  при | | >Х /2, где Х  зона нечувствительности.

ПДД2 звено имеет передаточную функцию:

где Тм  время полного перемещения исполнительного механизма, движущегося с максимальной скоростью.

В сочетании с интегрирующим исполнительным механизмом, имеющим передаточную функцию Wим(р) = 1/(Тм*р), общая передаточная функция регулятора с алгоритмом РИМ имеет вид:

,

где Кп, Ти, Кд  соответственно коэффициент пропорциональности, постоянная времени интегрирования и коэффициент времени дифференцирования, равный Кд=Тд/Ти (при Кд*Ти> 819 значение Тд=).

Алгоритм имеет 2 выхода. Выход Y  основной выход алгоритма. На выходе Y формируется отфильтрованный сигнал рассогласования.

4. Алгоритм ЗДН.

На рис. 2.24 ниже представлена функциональна схема алгоритма ЗДН.

Рис 2.24 Функциональна схема алгоритма ЗДН.

Алгоритм применяется для формирования сигнала ручного задания в контуре регулирования. Через этот алгоритм к регулятору подключаются также программные задатчики и сигнал внешнего задания.

Алгоритм содержит узел ручного задания, узел динамической балансировки, переключатель вида задания и переключатель программ.