Работа 3. Исследование промышленной автоматической системы регулирования температуры в объекте

1. Цель работы

Овладение навыками синтеза и анализа автоматических систем регулирования, исследование переходных процессов.

2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка представляет собой систему автоматического регулирования температуры в объекте с электронагревательным элементом с помощью электронного регулятора типа РПИБ-Т. Принципиальная схема лабораторной установки приведена на рис. 9. Нагревательный элемент объекта 1 получает питание от автотрансформатора 6. Параллельно в цепь питания включен вольтметр 5. Температура в объекте двумя термоэлектрическими преобразователями типа ХА 2 и 3, термоЭДС которых подается соответственно на контрольно-измерительный прибор 4 и на вход регулятора 12. При отклонении температуры от заданного значения регулятор посредством магнитного пускателя 9 включает исполнительный механизм 8, который перемещает движок автотрансформатора 6 в сторону, необходимую для возвращения регулируемой величины к заданному значению. Кроме автоматического регулирования в схеме имеется возможность дистанционного управления регулирующим органом (движком автотрансформатора). Для этого в схеме предусмотрены переключатель «Автоматика – Дистанционно» 10 и ключ дистанционного управления 11. При установке переключателя 10 в положение дистанционного управления возможно поворотом ключа 11 управлять перемещением ИМ в ту ил другую сторону. Контроль за положением движка автотрансформатора 6 осуществляется с помощью указателя положения регулирующего органа 7.

Рис. 9

3. Технические характеристики используемого в работе оборудования и метрологические характеристики средств измерений

1. Объект регулирования – электронагревательный элемент.

2. Чувствительный элемент – термоэлектрический преобразователь типа ТХА, градуировка ХА-98.

3. -//-

4. Контрольно-измерительный прибор – автоматический потенциометр типа КСП4, диапазон измерения 0…800ºС, цена деления 10 ºС. Класс точности 0,5.

5. Вольтметр типа Э 30. диапазон измерения 0…250 В, цена деления 10 В, класс точности 1,5.

6. регулирующий орган – автотрансформатор типа РНО-250

7. -//-

8. Исполнительный механизм типа МЭО, номинальный крутящий момент 1,6 кгс/м. Время полного хода 25 с, полный ход вала 0,25 оборота, напряжение питания 220 В, мощность электродвигателя 10 Вт.

9. Магнитный пускатель типа ПЭМ.

10. Переключатель «Дистанционно», «Включено», «Автоматически».

11. Ключ дистанционного управления «Убавить», «Прибавить».

12. Регулятор типа Р25.3.2.

13. Указатель положения – милливольтметр типа М4202, диапазон измерения 0…100%, цена деления 5, класс точности 2,5.

Порядок проведения экспериментов

Определение статических и динамических параметров объекта.

а) Подать на стенд напряжение, установить переключатель «Автомат» - «Дистанционно» и переключатель «Убавить» - «Прибавить» перевести РО в крайнее левое положение, при этом УП покажет 0, сделать временную задержку до состояния теплового равновесия ОГ с окружающей средой, записать первоначальное установившееся значение регулируемого параметра.

б) Ключом «Убавить» - «Прибавить» переместить РО на 24% по УП.

Данные эксперимента – таблица 5.

Таблица 5

τ, с	0	15	30	45	60	75	90	105	120	180	240	300	600	900
Θ, ºС	128	130	133	137	140	142	145	148	150	160	170	178	199	209

Возмущающее воздействие ∆Х_вх=24%.

По данным эксперимента построить динамическую характеристику

Коэффициент передачи

Время запаздывания Т_з=10 с

Постоянная времениТ_б=450 с

ПИ – закон регулирования.

Строим статическую характеристику регулирующего органа. Для этого с помощью ключа «Убавить» - «Прибавить» РО последовательно переместить и установить на каждой цифровой отметке шкалы по УП. Для каждого положения отсчитать показания вольтметра 5.

Данные эксперимента и результаты вычислений занесены в таблицу №6.

Таблица 6

nут, %	0	20	40	60	80	100
U, В	50	65	89	111	132	140
ν	0,13	0,22	0,4	0,63	0,89	1

Статическая характеристика РО

По полученной статической характеристики определяем коэффициент передачи

Определяем скорость перемещения регулирующего органа, для этого:

а) С помощью ключа «Убавить-Прибавить» устанавливаем регулирующий орган в одно из крайних положений до его остановки концевым выключателем.

б) Повернули ключ в другую сторону, время прохождения регулирующего органа

∆τ=39с (от 0% до 90%)

в) Скорость перемещения

Произвести анализ АСР, для этого:

а) Подаем питание 220В на стенд, ручку переключателя 10 устанавливаем в положение «Автомат», делаем временную выдержку

б) Переключатель 10 переводим в положение «Дистанционно», перемещаем регулирующий орган дополнительно на 25%, переключатель 10 – в положение «Автомат» через каждые 15с, отсчитываем показания потенциометра до установившегося значения

Таблица 7

τ, с	0	15	30	45	60	75	90	105	120	135	150	165
Θ, ºС	410	410	415	420	425	430	434	438	440	440	441	446

Продолжение таблицы 2

180	195	210	225	240	255	270	285	300	315	330	345
448	448	448	445	443	443	443	443	443	444	443	446

По результатам эксперимента построена кривая регулирования при возмущающем воздействии

Показатели качества регулирования

1. Время регулирования Тр=240 с

2. Максимальное динамическое отключение параметра Хр=3ºС

3. Статическая ошибка δ=2 ºС