Системы автоматического регулирования
На стенде представлен многоемкостный объект регулирования (рис. 18 ), который характеризуется наличием трех резервуаров бак В101, бак В192 и бак В103. Резервуары связаны между собой трубопроводами, на которых установлены вентили, создающие сопротивление препятствующее переходу вещества или энергии из одного резервуара в другой. В данной работе ставится цель исследовать гидравлическую модель двухем-костного объекта (рис. 19 ), в котором должен регулироваться уровень воды. В бак В102 подводится вода, вызывающая изменение уровня. Из бака В102 вода самотеком через сопротивление вентилей V101 и V110 перетекает в бак В101. Входным параметром объекта является приход воды, которая подается насосом, а выходным параметром является уровень воды в объекте. Емкость объекта характеризует его аккумулирующую способность. Чем больше емкость, тем меньше скорость изменения выходной величины при одном и том же изменении входной величины. Ультразвуковой уровнемер (LIC , B101)измеряет приток воды в бак В102 и передает электрический сигнал пропорциональный измеренному уровню воды в микропроцессорный контроллер. Контроллер сравнивает заданное значение уровня с измеренным и формирует команду управления в виде напряжения постоянного тока, которое поступает на электропривод (P101) центробежного насоса. И необходимое количество воды перекачивается из бака В101 в бак В102. Качество переходного процесса регулирования уровня зависит от свойств объекта и параметров настройки законов управления (П, ПИ, ПИД) формируемых контроллером.
Рис. 18 Системы автоматического регулирования многоемкостного объекта
В процессе выполнения лабораторной работы изучаются статические и динамические характеристики системы регулирования уровня. Наибольший практический интерес представляет исследование динамических свойств при возмущениях. При снятии временных характеристик существенным является определение величины возмущения. Качество процесса регулирования определяется характеристиками:
- устойчивость,
- динамическая погрешность,
- колебательность,
- длительность переходного процесса (быстродействие),
-статическая погрешность регулирования.
Рис. 19 Система регулирования уровня в баке В102
Порядок выполнения лабораторной работы
На рис.20 представлена схема соединения блоков управления лабораторной установки.
Рис.20 Схема соединения блоков управления лабораторной установки
1 – блок аналого-цифрового преобразователя «EasyPort USB», 2 – устройство связи с
контроллером «I/O terminal Syslink», 3 – кабель связи, 4 – блок передачи аналоговых
сигналов, 5 - кабель передачи аналоговых сигналов, 6 – блок питания «Power supply 24 V DC, 4,5 A», 7 – провода напряжения питания (красный и синий), 8 – кабель «USB» для связи с персональным компьютером.
Шаг 1. Включите тумблер пилота «НАПРЯЖЕНИЕ 220 В».
Шаг 2. Включите тумблер на системном блоке компьютера «ВКЛ».
Шаг 3. На экране компьютера нажмите кнопку «ОК» USER1.
Шаг 3. После загрузки ОС WINDOWS включите на стенде тумблер «POWER 24 V»
Шаг 4. На экране компьютера двойным нажатием левой клавиши мыши загрузите программу «FluidLab – PAV3.0 Compact Workstation».
Рис. 21 Меню программы «FluidLab - PA V3.0 Compact Workstation»
Шаг 5. Если в открывшемся меню программы «FluidLab - PA V3.0 Compact Workstation» имеется надпись « no communication EasyPort ». Необходимо присоеди-нить кабель «EasyPort USB» (белого цвета) к компьютеру и щелкнуть левой кнопкой мыши на кнопке «Initialize», мерцающие сигналы указывают, что устанавливается программное обеспечение блока «EasyPort» и появляется изображение блока.
Шаг 6. Если не появляется изображение блока «EasyPort» и имеется надпись
« no communication EasyPort », необходимо отсоединить кабель «EasyPort USB» от компьютера и снова повторить шаг 5.
Шаг 7. Если появилось изображение блока «EasyPort» и имеется надпись
«EasyPort USB», подведите курсор к кнопке «SETUP» и щелкните левую кнопку мыши.
Появится меню программы калибровки каналов измерения рис.22.
Рис.22 Меню «SETUP»
1-каналы измерения, 2- выходной сигнал (В), 3- коэффициент усиления, 4- смещение, 5- фильтр, 6 – расчетное значение, 7 – размерность, 8 –максимальное значение, 9 – световая сигнализация, 10 – тумблеры, 11 – движок потенциометра, 12 – регулирование
напряжения.
Рис.23 Тумблеры и световая сигнализация
Шаг 8. Для калибровки ультразвукового уровнемера по каналу измерения высоты уровня жидкости в баке 102 необходимо вентиль V101 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ». Подведите курсор к тумблеру 3 (рис.22) и щелкните левой клавишей мыши. Включится насос и вода будет перекачиваться из нижней емкости в верхнюю. Когда вода в верней емкости достигнет отметки 10 мм., вентиль V101 «ЗАКРЫТЬ», тумблер 3 выключить, для этого подведите курсор к тумблеру 3 (рис.22 п.10) и щелкните левой клавишей мыши.
Шаг 9. Необходимо с помощью вентиля V110 (открывая и закрывая шаровой орган вентиля) сбросить воду из верхнего бака 102 в нижний бак 101 и установить уровень воды в верхнем баке102 на отметке 0 мм.. Записать выходной сигнал уровнемера Umin в вольтах, который соответствует минимальному уровню воды Lmin=0 мм.
Шаг 10. Вентиль V101 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ». Подведите курсор к тумблеру 3 (рис.22 п.10) и щелкните левой клавишей мыши. Включится насос и вода будет перекачиваться из нижней емкости в верхнюю. Когда вода в верхней емкости достигнет отметки 300 мм., вентиль V101 «ЗАКРЫТЬ», тумблер 3 выключить, для этого подведите курсор к тумблеру 3 (рис.22 п.10) и щелкните левой клавишей мыши.
Шаг 11. Необходимо с помощью вентиля V110 (открывая и закрывая шаровой орган вентиля) сбросить воду из верхнего бака 102 в нижний бак 101 и установить уровень воды в верхнем баке102 на отметке Lmax.= 293 мм. Записать выходной сигнал уровнемера Umax=10(±0,01) в вольтах, который соответствует зоне уверенного приема сигнала, и записать Lmаx в миллиметрах в окно рис.22 (п.8).
Шаг 12. Необходимо решить уравнения:
Lmin = КL Umin + bL (1)
Lmax = КL Umax + bL (2)
Определить (Factor) коэффициент усиления КL и (Offset) смещение bL и подставить их значения в соответствующие окна меню рис.22 (п.3, п.4).
Шаг 13. Для калибровки турбинного расходомера необходимо вентиль V101 «ОТКРЫТЬ» все остальные вентили «ЗАКРЫТЬ». Записать выходной сигнал турбинного расходомера Umin в вольтах рис.22 (п.2), который соответствует минимальному расходу воды Fmin=0 л/мин.
Шаг 14. Подведите курсор к движку потенциометра рис.22 (п.12), нажмите и удерживая левую клавишу мыши продвигайте движок потенциометра до отметки по напряжению Uу = 10 В.
Шаг 15. Подведите курсор к тумблеру 3 (рис.22 п.10) и щелкните левой клавишей мыши. Включится насос и вода будет перекачиваться из нижней емкости в верхнюю. На передней стенке емкостей нанесены указатели (риски) величины объема в литрах Когда вода в верхней емкости достигнет отметки (риски) объема воды в емкости, включите секундомер, когда вода заполнит объем емкости на три литра больше от первоначальной отметки (риски) остановите секундомер и зафиксируйте напряжение на выходе расходомера. Тумблер 3 выключить, для этого подведите курсор к тумблеру 3 (рис.22 п.10) и щелкните левой клавишей мыши.
Шаг 16. Необходимо с помощью вентиля V110 (открывая и закрывая шаровой орган вентиля) сбросить воду из верхнего бака 102 до отметки 4 литра. Вентиль V110 «ЗАКРЫТЬ», а вентиль V101«ОТКРЫТЬ». Повторить шаг 10 и шаг 11 три раза. Записать в таблицу выходной сигнал турбинного расходомера, U в вольтах, t время в секундах,