Изучение программно-технического комплекса «ОВЕН»

−Alt (тип логики работы компаратора при использовании сигнализации выхода регулируемой величины за заданные пределы). 0 – не используется;

−orEU (тип управления при регулировании). or-r – обратное управление задается при использовании системы нагрева;

−CP (период следования управляющих импульсов). 3 сек.

Рис. 20. Вкладка «Init2»

4. Переходим на вкладку Adv1 (рис. 21) и вносим изменения в параметры регулирования:

−vSP (скорость выхода температуры на уставку). 0 – параметр отключен;

−CntL (режим регулирования). onoF – двухпозиционный регулятор;

−HYSt (гистерезис при двухпозиционном регулировании). 0;

−onSt (состояние выхода в режиме «остановка регулирования»). oFF – выключен;

−onEr (состояние выхода в режиме «ошибка»). oFF – выключен.

31

Период опроса устанавливаем равный 2 секундам. Перед началом регистрации, нажатием кнопки «Выбрать файл», создаем файл для записи параметров. После чего запускаем процесс регулирования и нажимаем кнопку «Начать регистрацию». Для того чтобы запустить процесс регулирования, переходим на вкладку «Группа LvoP», меняем значение параметра r-S на rUn и нажимаем «Записать параметр». Далее следим за тем, чтобы в файл записались минимум 3 температурных пика (рис. 23) и останавливаем процесс регулирования и регистрации.

Рис. 23. График изменения температуры в печи при двухпозиционном регулировании

7.Теперь перейдем на вкладку Adv1 и изменим параметр HYSt (гистерезис при двухпозиционном регулировании) на произвольное значение в пределах от 3 до 8. Нажимаем кнопку «Записать изменения» из меню «Прибор» и повторяем действия приведенные в пункте 6. В результате мы получим 2 файла с параметрами изменения температуры в печи в процессе регулирования.

8.Используя данные файлов регистрации построить 2 графика изменения температуры в печи в одной системе координат (с использованием гистерезиса при двухпозиционном регулировании и без него) и сделать соответствующие выводы.

9.Оформить отчет.

33

2.3.Оформление отчета

Вотчете по лабораторной работе должно быть следующее;

1.Цель проведения работы.

2.Краткое описание оборудования.

3.Порядок выполнения работы.

4.Графики изменения температуры в печи.

5.Выводы по работе.

2.4.Контрольные вопросы

1.Какие функции выполняет прибор ТРМ210 в одноконтурной системе регулирования?

2.Назначение преобразователя АС3-М.

3.Назначение ВУ1 прибора ТРМ210.

4.Назначение ВУ2 прибора ТРМ210.

5.По каким типам логики может работать прибор ТРМ210 при двухпозиционном регулировании?

6.Назначение программы-конфигуратора.

7.Какие параметры позволяет записывать в файл функция регистрации про- граммы-конфигуратора.

8.На рис. 23 изображен график изменения температуры в печи при двухпозиционном регулировании. Чем обусловлено такое волнообразное изменение температуры (какие свойства объекта регулирования влияют на величину амплитуды колебания температуры)?

34

Практическая работа №3.

Изучение работы одноконтурной системы регулирования

сПИД-регулятором

3.1.Теоретическая информация

3.1.1.Одноконтурная система регулирования

На рис. 24 представлена структурная схема одноконтурной системы регулирования.

Рис. 24. Структурная схема одноконтурной системы регулирования

Объектом регулирования является печь со встроенным регулирующим органом (нагревательный элемент с сопротивлением нагрузки 65 Ом) и чувствительным элементом (термометр сопротивления платиновый градуировки 46П). Задатчик и регулятор совмещает в себе прибор ТРМ210 российской фирмы «ОВЕН». Регулятор может работать в режиме позиционного и ПИДрегулятора. Возмущающим воздействием является температура окружающей среды.

На рис. 25 представлена схема подключения приборов лабораторного стенда. АС3-М представляет собой устройство, предназначенное для двунаправленного обмена данными между интерфейсами RS232 и RS485 с автоматическим определением направления передачи данных. Этот преобразователь интерфейсов предназначен для связи измерителя-регулятора ТРМ210 с ПК.

В приборе ТРМ210 используется два выходных устройства (ВУ). Первое выходное устройство предназначено для управления твердотельным реле, ко-

35

торое используются для управления исполнительным механизмом при регулировании. ВУ имеет два состояния с низким и высоким уровнем напряжения.

Рис. 25. Схема подключения

В приборе используются выходы, выполненные на основе транзисторного ключа npn–типа (см. рис. 26), в которых низкий логический уровень соответствует напряжениям 0...1 В и высокий уровень – напряжениям 4...6 В. Используется твердотельное реле, рассчитанное на управление постоянным напряжением 4...6 В с током управления не более 100 мА. Внутри выходного элемента устанавливается ограничительный резистор Rогр номиналом 100 Ом. В режиме ПИД-регулирования осуществляется импульсное управление по принципу ши- ротно-импульсной модуляции (ШИМ) с периодом следования импульсов Tсл и

длительностью каждого импульса Di =Yi ×Tсл .

Рис. 26. Выходное устройство 1

Выходное устройство 2 аналогового типа. Используется для выдачи сигналов на устройство, регистрирующее контролируемую величину в течение

36

процесса регулирования. ВУ аналогового типа в приборе ТРМ210 – это цифроаналоговый преобразователь, который формирует токовую петлю 4…20 мА. Для работы ЦАП 4…20 мА используется внешний источник питания постоянного тока (рис. 27.).

Рис. 27. Выходное устройство 2

3.1.2.ПИД-регулятор

На выходе регулятора вырабатывается управляющий (выходной) сигнал Yi, действие которого направлено на уменьшение отклонения Ei:

Из формулы (1) видно, что при ПИД-регулировании сигнал управления зависит от:

1) разницы между текущим параметром Ti и заданным значением Tуст из-

37

меряемой величины Ei, которая реагирует на мгновенную ошибку регулирова-

2) скорости изменения параметра ∆Ei , которая позволяет улучшить ка-

∆tизм

чество переходного процесса; выражение называется дифференциальной составляющей выходного сигнала;

3) накопленной ошибки регулирования, которая позволяет добиться максимально быстрого достижения температуры уставки; выражение называется интегральной составляющей выходного сигнала.

Для эффективной работы ПИД-регулятора необходимо установить правильные (для конкретного объекта регулирования) значения коэффициентов Xi , τд и τи , которые пользователь может определить либо в режимах АВТО-

НАСТРОЙКА, или РУЧНАЯ НАСТРОЙКА. Значение параметра P (коэффици-

ент Xi ) устанавливается в единицах измерения входной величины в диапазоне от 0,1 до 999,9 для температурных датчиков (ТСП, ТСМ и термопар) и 0,001...9999 для аналоговых. Значение параметра i (коэффициент τи ) устанав-

ливается в секундах (диапазон – от 0 до 3999 с). При i = 0 прибор работает как ПД-регулятор. Значение параметра d (коэффициент τд ) устанавливается в се-

кундах (диапазон – от 0 до 3999 с). При d = 0 прибор работает как ПИрегулятор. При i = 0 и d = 0 прибор работает как П-регулятор.

При использовании ПИД-регулятора с выходным устройством ключевого типа необходимо установить период управляющих импульсов. Более высокая частота обеспечивает быстроту реакции регулятора на внешние возмущения. В идеале частота импульсов управления должна совпадать с частотой опроса датчика. Увеличение периода следования управляющих импульсов позволяет при использовании электромагнитных реле или пускателя продлить срок службы силовых контактов, но может ухудшить качество регулирования.

38

3.1.3.Автонастройка

Автоматическая настройка предназначена для оптимальной настройки системы регулирования непосредственно на объекте. Для запуска автонастройки необходимо осуществить следующие действия:

1). задать уставку регулятора, значение которой должно составлять 0,75 – 0,85 от максимально допустимого значения регулируемой величины для данного технологического процесса;

2). задать параметру «r-S» значение «rUn»;

3). запустить настройку заданием параметру «At» значения «rUn». При запуске автонастройки загорается светодиод АН.

При автонастройке прибор работает как двухпозиционный регулятор. Система осуществляет колебания, вид которых приведен на рис. 28.

Рис. 28. Колебания температуры системы при автонастройке

В результате автонастройки прибор вычисляет оптимальные значения коэффициентов ПИД-регулятора ( X р , τд , τи ) для данной системы. Кроме того,

происходит определение постоянной времени входного сглаживающего фильтра τф , периода следования управляющих импульсов Тсл и рекомендуемое зна-

чение параметра «ramP» (режима быстрого выхода на уставку).

После окончания автонастройки светодиод АН гаснет, прибор автоматически переходит в режим РАБОТА. При сбое в процессе автонастройки ее вы-

39

полнение сразу прекращается, светодиод АН мигает. Поэтому при выполнении автонастройки особое внимание надо уделить защите прибора от различных внешних воздействий и электромагнитных помех и устранить нежелательные внешние возмущения на объекте регулирования.

3.1.4.Программа-конфигуратор

Конфигуратор служит для удаленного (по сети RS-485) программирования прибора с помощью ПК. Программа позволяет, как считывать из памяти, так и записывать в память прибора различные конфигурации. Кроме того конфигурации можно сохранять в файл. Это намного упрощает и ускоряет работу с прибором.

Рис. 29. Вкладка «Рабочие параметры прибора»

Окно конфигуратора имеет несколько вкладок, на которых определенные параметры объединены в группы (рис. 29). Необходимо отметить, что окна редактирования параметров имеют различные цвета:

Желтый – такой цвет окно редактирования параметров приобретает при считывании параметра из прибора.

40