3.3 Выбор и расчет измерительного комплекта для контроля температуры в ванне.

Для измерения температуры можно использовать манометрический термометр или электрический термометр с вторичным прибором, или термометр сопротивления с вторичным прибором.

Наибольшее применение для измерения небольшого диапазона температур (0–100С) нашли термометры сопротивления.

На примере ванны нанесения сплава проведем расчет платинового термометра. Существует три класса точности платиновых термометров А, В и С. Определим абсолютную погрешность для термометра С класса при измерении температуры равной 25 ºС:

 =  (0,60 + 8,010^-3Т) ^оС; (3.1)

 =  (0,60 + 8,010^-3 · Т)^оС = (0,60 + 8,010^-3  25)^оС =  0,8^оС.

В качестве вторичных приборов в комплекте с ТС выбираем «Сосна 002» с классом точности 0,25 ( =  0,25%).

Абсолютная погрешность при Т_max = 100С:

Δ_М = γ · Т_max / 100, (3.2)

Δ_М =  0,25 · 100 / 100 =  0,25С.

Процесс измерения относится к случайным явлениям, поэтому абсолютную ошибку измерительного комплекса необходимо определить как сумму независимых случайных величин по формуле:

 = 1,1 · , (3.3)

Определим абсолютную ошибку измерительного комплекта, в который входит платиновый ТС, «Сосна 002» при температуре 25С для класса С.

 = 1,1 · ≈ 0,9С.

По произведенному расчету видно, что выбранный комплект измерительных приборов обеспечивает выполнение технологического процесса в соответствии с вышеуказанными требованиями, даже при использовании ТС класса С.

3.4 Выбор регулятора температуры

Основным параметром регулирования является температура электролита в гальванических ваннах.

Проведем выбор регулятора температуры в ванне совмещённого обезжиривания-травления при следующих исходных данных: допустимое значение статической ошибки 3°С (у_{ст.доп .}= 0,03), динамической ошибки 5°С (y_{дин.доп .}= 0,05), время регулирования Т_р.доп. = 10 мин, переходной процесс с 20%-ным перерегулированием, коэффициент передачи объекта k_o = 0,9, постоянная времени Т_о = 4 мин, время запаздывания τ = 1 мин, максимальное возмущение x_в = 0,12.

В процессе обработки необходимо поддерживать температуру электролита 60°С. Характер действия регулятора определяем по величине отношения времени запаздывания объекта к его постоянной времени

Поскольку 0,25 < τ/Т₀<1,0, то необходим регулятор непрерывного действия.

Динамический коэффициент регулирования R_д характеризует степень воздействия регулятора на объект. Он определяется по формуле

(3.4)

где y_о – максимальное отклонение регулируемой величины при внесении возмущающего воздействия.

y_o = k_o ∙ x_в = 0,9 ∙ 0,12 = 0,108,

Рисунок 3.1 − График для определения динамического коэффициента регулирования

Из рисунка 3.1 видим, что подходят П-, ПИ- и ПИД-регуляторы.

Проверяем ПИ и ПИД- регуляторы. по времени регулирования Т_р по условию:

Т_р<_.Т_р.доп.

По графику 3.2 определим время регулирования

Рисунок 3.2 − График для определения времени регулирования (для переходного процесса с 20%-ным перерегулированием)

Т_р= 12 ∙ 1 = 12 мин >10 мин. (для ПИ-регулятора)

Т_р= 8 ∙ 1 = 8 мин <10 мин. (для ПИД-регулятора)

Таким образом, можно сделать вывод о том, что по времени регулирования ПИ-регулятор не подходит.

Для регулирования выбираем регулятор с ПИД- законом регулирования. Определяем оптимальные значения параметров настройки ПИД- регулятора:

1) коэффициент передачи регулятора k_р = 6,2/0,9 = 6,89 мин;

2) время интегрирования Т_и = 2 ∙ 1 = 2 мин;

3) время дифференцирования Т_д = 0,4 ∙ 1 = 0,4.