
ТСА
.pdf
W ( p) = КвыхКвх × WWввывв = КвыхКвх × ZZоовв
Входной сигнал идет по двум параллельным цепочкам.
|
|
|
|
|
|
|
R7-УС-R12-R8-C1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R6-C2-C1-УС |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
R + |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W = |
Kвв |
× |
R8 |
|
= |
Kвв |
|
pС1R8 K |
= |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
æ |
|
ö |
|
|
1 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
8 |
|
|
pC1 |
|
|
R8 |
|
|
|
|
1 |
|
Квых |
|
|
|
|
Квых Tи |
|
|||||||||||
W1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
ç |
|
1 ÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
= |
|
|
+ |
|
|
|
= |
|
× |
+ |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ç1 |
|
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pCэCэ |
|
|
|
|
|
|||||||||
Кос |
|
R7 |
K |
вых × R7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
pC1R8 ø |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
æ |
|
|
1 |
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
× р |
× Квх × К ×Ти = Кп × р ×Тд, |
|
|||||||||||||
= Кп ×ç1 |
+ |
|
÷, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Квых |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
ç |
|
|
|
Ти × |
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
è |
|
|
|
р ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ти = R ×C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кп = |
|
|
, |
Тд = Квх ×Ти, |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
8 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Квых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cээк = К ×С, К » 0,5 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Переменный резистор R8 является органом настройки Ти. Резисторы R7 и R8 сделали спаренными для уменьшения взаимного влияния параметров настройки.
Орган настройки Кп – резистор R12. |
|
|||
|
æ |
|
1 |
ö |
W ( p) = W1 ( р) +W2 |
ç |
+ |
|
÷ |
|
||||
( р) = Кп ×ç1 |
Ти × р |
+ Тд × р÷ |
||
|
è |
|
ø |
Сопротивление R6 – орган настройки Тд, но Тд является долей Ти.
С помощью схемы в Р12 мы получаем ПИД-закон регулирования, при этом Кп и Ти независят друг от друга, Тд не влияет на Ти, Ти влияет на Тд.
Безударный переход с «автоматического» на «ручной» режим работы.
На входе разбалланс. На выходе ток по нагрузке. Необходимо перейти в ручной режим. В БУ12 два спаренных датчика токовых сигналов I”p и I’p. Пусть на выходе 3 мА. Устанавливаем на I”p и I’p 3 мА и переключаем. Наобороот. Реле Р замыкает контакты 3р и 2р и 1р. подготавливаем регулятор, т.е. ток идет через R13 – эквивалент нагрузке (3р).
Контакт 2р отключает все конденсаторы в цепочке от усилителя и на него поступает напряжение с R4 (с источника I”p). 3р и 2р, 1р превращают регулятор в пропорциональное звено, т.е. вход регулятора то, что на входе 5. Регулятор работает
41

в режиме «горячего резерва» для безударного перехода с «автоматического» на «ручной» режим работы.
Блок динамических преобразований Д.01
Д.01 представляет собой дифференцирующее звено. Его назначение формировать ПИД-закон регулирования вместе с Р.21. Это реализация третьей схемы формирования данного закона. Органы настройки при этом сильно взаимосвязаны.
В блоке Д.01 последовательно соединены звенья демпфера и реального дифференцирующего звена.
WД −01 |
= |
|
1 |
|
× |
Т |
Д |
× р |
|
× К |
Д |
|
Т ДМ |
× р +1 |
Т Д |
× |
р +1 |
||||||||
|
|
|
|
|
Клеммы 14 и 15 – вход по напряжению. Клеммы 15, 16 и 16,17 - токовые входы (0-5)мА. А,Б – контрольные гнезда.
Демпфер: R5 – переменное сопротивление и С1.
Орган настройки Тдм – это потенциометр R5.
Операционный усилитель УВ.22: выход – однополярный сигнал. Цепь обратной связи– R17; R21 – делитель выходного сигнала; на входе емкость и переменное сопротивление.
Орган настройки Кп – это сопротивление R21. Тд определяется переключателем В3 (от R17 до R14), В2 определяет диапазон.
На выходе контрольные гнезда В, Г.
Блоки управления: БУ21 и БУ12
Блок управления БУ21 работает с регулятором Р21, а БУ12 – с Р12.
БУ21 имеет три положения: «ручное», «автоматическое», «выключен». блок представляет собой переключатель группы контактов, в нем есть индикаторные лампы «больше» и «меньше», и кнопки «>» и «<». В автоматическом режиме БУ21 напрямую пропускает командные сигналы с клемм 7, 8, 9 с Р21.
В ручном режиме выход регулятора размыкается, а управление пускателем осуществляется от кнопок «>» и «<».
БУ12 предназначен для изменения режима работы системы с Р12 из «ручного» режима в «автомат» Для этого в нем должен быть токовый задатчик (0-5)мА,
42

управляющий исполнительным устройством. Он должен обеспечить это переключение безударно, для этого в его составе имеется два спаренных источников токового сигнала. Один из них: клеммы 17, 20; 17,14 или 17,18 – главный выход. Токовый задатчик построен на транзисторе Т2. Индикатор, показывает выходной сигнал , подключен к клеммам 21,22. Изменение токового сигнала осуществляется сопротивлением Rб4.
Точно такой же токовый задатчик на транзисторе Т1 предназначен для управления регулятором Р12 в режиме горячего резерва.
Реальные регуляторы и законы регулирования
Идеальным регулятором считается устройство, в точности соответствующее одному из стандартных законов регулирования: ПИД-закону регулирования и его частным случаям:
é |
1 |
t |
dx(t)ù |
|
|
u(t) = Kpêx(t) + |
|
x(t)dt + Тд |
|
ú |
+ y0 |
|
dt |
||||
ë |
Tи ò0 |
û |
|
Промышленные регуляторы реализуют эти законы с некоторыми отклонениями. Причины этого бывают различные:
Несовершенство отдельных звеньев (зазоры, люфты и т.д.); Нелинейность звеньев;
Структурная причина – неидеальные законы регулирования в рамках структуры. В теории свойства реальных регуляторов изучаются с помощью следующего
подхода.
Предполагают, что реальный регулятор можно представить в виде последовательного соединения двух звеньев:
WР_Р(р)= WИД(р) ×WБАЛ(р) WР_Р(р)= WИД(р) + WБАЛ(р)
Далее более подробно рассматривается WБАЛ(р), насколько оно отличается от 1.
& ½ АБАЛ(р)-1½=?
WБАЛ(р)=1
( ½ jБАЛ(р)-0½=?
Пригодность регулятора к использованию устанавливается по ГОСТу:
AP−P (ω )- A( ИД).P (ω) ×100 °° £ 10 °° ® ω1
AИД .P ω
Имеется диапазон, в котором это условие выполняется. Этот диапазон называется рабочим.
43

ϕP−P (ω)-ϕ( ИД).P (ω) ×100 °° £ 15 °° ® ω2
ϕИД.P ω
Имеется диапазон частот, в котором это условие выполняется. Этот диапазон называется диапазоном нормальной работы регулятора: 0£w£{w1, w2}.
Т.е. , от 0 до некоторого min {w1, w2} мы игнорируем наличие балластного звена. Структурная схема получения П-закона:
Wp− p |
( p) = |
|
|
|
Кус ×Wии ( р) |
|
|
= |
1 |
× |
|||
1 |
+ Кос × Кус ×Wии ( р) |
Кос |
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
WИД.Р ® Кр × |
1 |
|
, ТБ |
= |
|
ТИМ |
|
||||||
ТБ × Р +1 |
Кос × Кус |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Кус ×Wии ( р)
Кос1 + Кус ×Wии ( р)
|
|
Кус |
|
×Тим × Р |
|||
= Кр × |
Тим × |
Р |
|||||
|
|
, |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
Тим × Р |
+ Кус |
||||
|
|
Кус × Кос |
|||||
|
|
|
|
44

Высокоточный регулятор температуры ВРТ
Регулятор построен на такой же модульной базе, как и Каскад. Предназначен для формирования ПИД закона. Область применения в первую очередь объекты .где надо регулировать температуру с высокой точностью: небольшие промышленные печи для обработки изделий в электронной промышленности(микросхемы. кристаллы), для обжига металлокерамических изделий, порошковой металлургии. В частности, Броварской завод порошковой металлургии.
Электропечи. Характерная особенность-нагрев осуществляется электрическим током. На выходе унифицированный токовый сигнал через тиристорный усилитель управляет подачей энергии.
Регулятор состоит из 2 блоков:
Хд |
|
|
ВРТ |
|
|
|
|
I |
|
|
|
|||
|
|
Х |
|
|
|
0,5 мА |
|
|
|
|
|
|
||
Хзд |
И 102 |
Р-111 |
|
У-252 |
|
|
ОУ |
|||||||
Другое применение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0…5 мА |
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
ИМ |
|
|
|
|
|
|
|||||
… |
|
I |
|
|
пневмат. |
|
|
|
РО |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хд — сигнал от любой стандартной термопары. Выход формирующего блока —
0…5мА.
Далее только пропорциональное звено. Изготовитель: ”Киевприбор” и Московский завод.
Измерительный блок И102
Вего составе имеются модули: М342-модуль-задатчик
Вего составе:
МД01 и МД02-для формирования сигнала задания, чтобы с высокой точностью и постоянностью установить сигнал (мВ).
ИП3-модуль питания
x(t) |
Сигнал датчика — к клеммам 15,16 |
МК01-для компенсации изменения t0 в зоне свободных |
|
t |
концов (содержит медные сопротивления R23 R24). Сигнал |
Х(t)=Хзд-Хтп(t) можно измерить на клеммах 12,16. |
|
x(t) |
Верхняя часть схемы — для преобразования разносного |
сигнала. мВ преобразователя проходя через фильтр, |
который выделяет низкочастотные помехи (дроссель
tнизкой частоты ,компенсатор и сопротивления). Вибропреобразователь: сигнал постоянного тока
преобразуется в сигнал переменного тока. Сигнал Х(t) накапливаться на несущую частоту.
(Для гальванического разделения входных и выходных сигналов служит трансформатор). Далее идёт трансформатор и усилитель переменного тока УВ-3. УВ3В-выпрямитель (демодулятор) — преобразует в сигнал постоянного тока. На выходе +1.25В; -1.25В.
Конденсатор подавляет помехи после выпрямителя
U(t)=Х(t)-[Xзд-Xтп(t)]Kус
45

МД02-имеет несколько составляющих:
Переключатель П1— в сигнал задания вводиться 0,10мВ
Сопротивления R40-R49 — декадный переключатель добавляет сигнал задания h*1mv
0,10мВ+n*1mv+0,1mv*m+0,01mv*p (R50..R59) (R60)
Сигнал можно установить с точностью до сотых в диапазоне 0..21,1мВ МД01 — обеспечивает стабильным питанием Д16,Д17,Д18 — стабилитроны Транзистор Т4 и нагреватель Р69
Ч.Э.-R67 — полупроводниковый датчик
Такой регулятор обеспечивает постоянный нагрев жидкости, в которой находятся Д16-Д18
ИП-03-источник питания.
Формирующий блок Р111
Формирование ПИД закона с выходным непрерывным сигналом(5-я схема). УВ1-усилитель постоянного тока (2-х полярный)
ИП2-модуль питания Форммрующая ОС:
Имеется переключатель режимов работы, который обеспечивает безударное переключение с автоматического на ручное; задатчик выходной величины, используемый в дистанционном режиме.
U(t)
П2
П3
Отличие от Р12-точка спаяна ниже (по этому каналу появляется дополнительный множитель 0,5мА). На транзисторе Т4 собран задатчик выходной величины. Органами настройки являться R40.ИндикаторА2 (миллиамперметр)
П6-переключатель режима работы П6а и П6б переключает выходную цепь П6g-режим работы stand by
Сопротивление нагрузки не должно влиять на токовый сигнал клеммы 9,10-до 1кОм клеммы 8,10-1-2кОм клеммы 7,10-1-3кОм
Комплекс технических средств ’’КАСКАД-2’’
Для построения больших сложных систем автоматического управления ответственными техническими процессами (тепловые и атомные станции). Отличия от КАСКАД1
1)новые функциональные возможности:
1.рецензионное интегрирование аналоговых и дискретных сигналов с большими постоянными времени и не разрешаемой памятью;
2.нелинейное преобразование сигнала (статическое);
3.размножение с гальваническим разделением;
46

4.аналоговая и дискретная автоподстройка параметров регулятора;
5.выделение мах и мin сигнала из нескольких мах (мin) значений у одного переменного сигнала.
2)расширенная номенклатура
В КАСКАДе2 расширенный набор информационных сигналов: к унифицированным сигналам относятся сигнал постоянного напряжения 0,10 В, плюс подключения естественных сигналов от датчиков(1)сигнал от термопары;2)от термосопротивления;3) от датчиков переменного тока типа ДТ)
3)применение укрупнённых функциональных модулей:
Которые выполняют новые завершённые алгоритмы функции. В каждом блоке стоит 2 укрупнённых функциональных модуля.(в результате этого насыщенность в 2 раза выше); больше применены интегральные схемы; исполнение отдельных модулей.
4)конструктивное исполнение:
Все конструктивные решения унифицируются: одинаковые корпуса, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
размеры ;в каждом приборе 2 укрупнённых функциональных модуля и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
источник питания (2*УФМ+ИП); клеммник на 30 клемм. Рассчитаны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
на широкие диапазоны до 500С во внешней среде и высокой влажности |
160 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
до 90% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Все модули делятся: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
510 |
||||||
1. регулирующие(формируют закон); |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
60 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
2.формирующие сигнал рассогласования ;
3.модули статического и динамического преобразования;
4.источники питания;
ВКАСКАДе-2 есть ещё блоки оперативного управления (с ними взаимодействуют оператор БУ (режим управления), указатель положения, ЗД (токовые, потенциометрические)). Всего в КАСКАДе-2 есть 11 блоков в стандартной комплектации. В исполнительную часть. В КАСКАД-2 могут применяться все стандартные исполнительные усилители или свой тиристорный усилитель У23.
Регулирующие УФМ (унифицированные модули)
N |
Наименование |
Тип |
УФМ |
||
блока |
Алгебраический |
Математический |
|||
|
|
модуль |
модуль |
||
|
|
|
|||
1 |
Блок регулирующий с |
Р17,Р17.1 |
И001,ИД001 |
Р017 |
|
непрерывным выходом |
Р17.2,Р17.3 |
ИС001,ИТ002 |
|||
|
|
||||
2 |
Блок регулирующий с |
Р27,Р27.1 |
И001,ИД001 |
Р027 |
|
дискретным (импульсным) |
|||||
Р27.2,Р27.3 |
ИС001,ИТ002 |
||||
|
выходом |
|
|||
|
|
|
|
||
3 |
Блок регулирующий с |
Р28 |
И001 |
Р028 |
|
импульсным выходом, АП |
|||||
|
(автоподстройка) |
|
|
|
|
4 |
Блок суммирования и |
А05 |
И001 |
А005 |
|
ограничения сигналов |
|||||
|
|
|
|
||
5 |
Блок размножения и |
А06 |
А005 |
Ф003 |
|
ограничения |
|||||
|
|
|
|
||
6 |
Блок вычислительных |
А35 |
А035 |
А035 |
|
операций |
|||||
|
|
|
|
||
7 |
Блок аналого-релейного |
Л03,Л03.1 |
А001,ИД001 |
Л003 |
|
преобразования |
Л03.3 |
ИТ002 |
|||
|
|
||||
8 |
Блок нелинейного |
Н05 |
А001 |
Н005 |
|
преобразования |
|||||
|
|
|
|
47

9 |
Блок динамических |
Д05,Д05.1 |
А001,ИД001 |
Д005 |
|
преобразований |
Д05.3 |
ИТ002 |
|||
|
|
||||
10 |
Блок динамических |
Д06 |
А001 |
Д006 |
|
преобразований с |
|||||
|
автоподстройкой(БДП с АП) |
|
|
|
|
11 |
Блок интегрирования |
Д07 |
Ф001 |
Д007 |
Регулирующие модули
Р027
Р027 функции:
1.формирование ПИ закона вместе с ИМ у′=const
2.формирует 3-х позиционное регулирование
3.демпфирование входного сигнала
4.гальваническое разделение входного и выходного сигналов
5.введение сигнала запрета на управление нагрузкой Передаточная функция:
КП |
|
*(1 |
+ |
1 |
+ Т Д * Р) * Р = WР027 |
(Р) |
|
Т ДФ* р +1 |
ТИ Р |
||||||
|
|
|
|
Р017
Функции:
Формирование ПИД-закона с непрерывным выходом; введение сигнала демпфирования; ограничения по min и max;преобразование напряжения в ток. В регуляторе на выходе :либо унифицированный сигнал 0-10В,либо токовый 0-5мА, 0/4-20мА. Вход: сигнал по напряжению; дополнительный вход для безударного переключения.
Органы настройки: αверхнее; αнижнее, Тдр, Ти, Тд.
Р028
Функции:
1. формирование ПИ закона совместно с ИМ у’=const. Выход :импульсы 0,±24В;0,±10В.
Передаточная функция:
100αп |
(1+ |
1 |
) * Р |
Тдф * Р +1 |
Т И * Р |
2. реализует демпфирование сигналов;
КР |
КП КП-63 |
|
|
Зона |
|
|
|
|
|
αП VСВ пропорцио |
|
3. запрет на управление; |
нальности |
|
|
4.гальваническое разделение входа и выхода;
5.устройство непрерывной(дискретной)3-х позиционной автоматической подстройки;
6.имееться командный сигнал 0..±10В(который говорит.что надо подстроить α П и
ТИ).
48

Если надо грубую 3-х позиционную подстройку,то разбивают на 3 части,где закладывают α П i ТИ i.В зависимости от командного сигнала,реализуют те или иные значения α П i ТИ i.
I |
β1 II β2 |
III |
0 |
|
10 |
Для каждого диапазона задается αПi и ТИi.
Измерительные блоки
И001
Функции:
1.суммирования;
2.гальваническое разделение
3.масштабирование (умножение на константу).
Входы:0…±5мА,0/4…±20мА,0±10В,0±1В
(Х1 *1+ Х 2 *α 2 + Х 3 *α3 + Х 4 *α4 ) − (α ЗУ * Х Зд − Х КОРР ) = ε
ИД001
Воспринимает от 1 до 3 сигналов ДТ, а также сигналы постоянного тока по напряжению 0..±10В (Х1 *1+ Х 2 *α 2 + Х 3 *α3 + Х 4 *α4 ) − (α ЗУ * Х Зд − Х КОРР ) = ε
ИС001
Воспринимает 1-2 сигнала от ТС, до 2-х сигналов постоянного тока, формирует сигнал рассогласования
(Х1 *1+ Х 2 *α 2 + Х 3 *α3 + Х 4 *α4 ) − (α ЗУ * Х Зд − Х КОРР ) = ε
ИТ002
Допускает подключение одного термоэлектрического термометра любой стандартной градуировки; подключение до 2-х сигналов постоянного тока.
Модули статического преобразования информации
А001
Входит в состав блока ЛО3,Д05,Д06.
Функции:
1.гальваническое разделение сигналов по 2-м независимым каналам (на выходе — непрерывный сигнал 0-10В)
2.масштабирование и суммирование 3-х сигналов.
Коэффициент К3 в диапазоне (0,2-5); α 31,α 32 в пределах (0-1) — можно устанавливать самим.
А005
Входит в состав А05,А06.
49

Функции:
1.суммирование и масштабирование 3-х унифицированных сигналов;
2.α β и αн — регулируемые ограничения сигнала 0-10В по верхнему и нижнему пределу;
3.преобразование напряжения в ток.
А035
Для выполнения алгебраических операций. Содержит 2-е одинаковые части. Функции:
1.умножение, деление, извлечение корня, возведение в квадрат;
2.суммирование и масштабирование;
3.гальваническое разделение 1-го из 2-х сигналов, подвергающихся умножению или делению.
Л003
Входит в состав блоков Л03,Л03-1,Л03-3. Функция:
1. аналого-релейное преобразование разности 2-х непрерывных сигналов. Один из них может быть промасштабирован, другой продемпфирован.
Выход (0;24) В или через модуль гальванического разделения может управляться сухой контакт ’’0’’,’’1’’-логический.
Н005
Сигнал на входе и выходе меняется во времени, но по-разному в статической зависимости входного сигнала на выходе. Мгновенное значение выходного сигнала зависит только от значения на входе (не зависит от предисловия и последействия) учётом. В динамическом преобразовании входного сигнала на выходе зависит от внутренней функции. В состав блока входит Н05
Функции:
1.кусочно-линейная аппроксимация на 6-ти участках произвольной нелинейной функцией одной переменной.
Используется 1 вход 0,10В; может быть преобразован 6-тью участками в нелинейную, либо используется 3 входа, каждая нелинейная зависимость может аппроксимироваться 2-мя участками или 1 прямая-6-ю участками. Каждый нелинейный участок задаёться модулями αОi — начальная ордината и βOi — тангенс угла наклона.
2.определяет наибольший и наименьший из 3-х входных сигналов (не нарисовано);
3.(-1)-инвертирующий модуль;
4.преобразует напряжение в ток;
5.к выходному сигналу можно добавить const у0-для сдвига координаты вверх или вниз
Ф001
Функции:
1.преобразует сигнал по напряжению в частоту;
2.гальваническое разделение входа и выхода:1/Т-переменная характеристика
частоты; Т-период, с которым осуществляется гальваническое разделение;
3.Х
50