Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторна робота №2р
Тема: Дослідження автоматичної системи регулювання температури на базі регулятора двоканального Б-РТ-УНАВК-АТ02-RSM-2И
Мета: вивчити принципи побудови автоматичних систем регулювання (САР); вивчити будову і функціональні можливості приладів і універсального регулятора двоканального Б-РТ-УНАВК-АТ02-RSM-2И; дослідити перехідні процеси, отримані в результаті використання ПІ-закону регулювання.
1. Загальні відомості
У загальному випадку під час управління якимось технологічним процесом вручну людина виконує такі функції: стежить за допомогою вимірювальних приладів за зміною>параметра (що характеризує техно логічний процес або якість продукції та називається регульованою ве личиною або вихідним парамеігром еб’єкйа) і порівнює це дійсне зна чення регульованої величини із заданим значенням, яке слід підтримувати уданий момент за умовою оптимального проходження технологічного процесу; визначає значення і знак відхилення (розузгодження) дійсно го значення регульованої величини від заданого і, використовуючи органи управління технологічним процесом (вентилі, засувки, крани, дозато ри, реостати і т.и.), діє на технологічний процес так, щоб усунути це розузгодження.
При цьому технологічний процес або промислова установка (апа рат), в якій підтримується задане значення регульованої величини за допомогою організованих людиною або без її участі (автоматично) зовнішніх діянь, називається об’єктом регулювання ОР.
Діяння на ОР, що призводять до небажаних відхилень регульова ної величини, називаються осьми канальн діяннями, або збуреннями. Для компенсації збурень і з метою підтримки на заданому рівні значень регульованої величини на об’єкт подаються регулювальні діяння, що являють собою зміни кількості речовини (енергії), що надходить у об’єкт.
Для можливості реалізації управляючих діянь об’єкт регулювання обладнується регулювальним органом РО.
Сукупність Ор атоматичного управляючого пристрою, що взаємодіють, складає автоматичну систему регулювання Аср.
Структура системи автоматичного регулювання в якій використано принцип регулювання з відхиленням, зображена на рисунку 1.
Рис 1.
Під дією збурень Z регульвана величина Xд об’єкта регулювання ОР відхиляється від встановленого за допомогою задавача Зд заданого зна чення Хзд. Дійсне значення Хд контролюється осьми к(Д^який неперер вно вимірює регульовану величину і перетворює її іГсигнал, який мож ливо передавати на відстань іншим приладам. Якщо давач виробляє електричний сигнал, що відповідає Хд, а вторинний приладЦЕщ), який дає можливість візуально оцінити і записати значення регульовано! Ве личини Хд, і автоматичний регулятор АР є пневматичними, то для пере творення електричного сигналу у пневматичний використовується елек- тро-пневмоперетворювач ЕПП. Після ЕПП пневматичний сигнал, що відповідає Хд » надходить на вторинний прилад і автоматичний регуля тор АР. Автоматичний регулятор (АР^порівнює значення Хд із заданим значенням X що надходить від задавача Зд, і виробляє, управляючий сигнал ІІр , що діє на виконавчий механізм(доР. ВМ потрібен для пере творення сигналу від АР у відповідний крутний момент або інцщ зусил ля, потрібне для зміни положення регу^ювалжохо. Органа’ РО) який здійснює діяння на об’єкт регулювання шляхом зміни витрати речовини або енергії, що потрапляє в об’єкт. Нй л
У реальній АСР; побудованій нй базі конкретних промислових приладів та регуляторів, функції приладів та пристроїв можуть суміща тися в одному приладі й тоді структурна схема (див. рис 10.1) може змінюватись.
У харчовій промисловості широко застосовуються пневматичні регулятори, функціональні блоки і вторинні прилади, що входять у систему СТАРТ і побудовані на базі елементів Уніфікованої системи елементів промислової пневмоавтоматики УСЕППА. Пневматичні при лади живляться очищеним стисненим повітрям з тиском 140 ±14 кПа (1,4 ± 0,14 кгс/см2) і мають стандартні пневматичні вхідні та вихідні сигнали 20… 100 кПа (0,2.. . 1,0 кгс/см2). Загальна допустима похибка приладів не перевищує ± 1%. | |
Закон, за яким автоматичний регулятор АР виробляє регулюваль ний сигнал Up , називається законом регулювання. Тобто функщональна осьми кан між вихідною величиною регулятора ( розузгодженням) називається законом регулювання і має вигляд:
для пропорційного П регулятора:
для пропорційно-інтегрального ПІ регулятора:
де Кр — коефіцієнт передачі регулятора; Ті час інтегрування.
Величини Кр і Ті – параметри настроювання регуляторів, значен ня яких визначаються, виходячи з властивостей ОР і потрібної якості процесу регулювання.
Перехідний процес — це зміна в часі вихідної регульованої вели чини об’єкта в АСР від моменту нанесення осьми канальн або задаваль- ного діяння на систему до моменту, коли в об’єкті під дією регулятора настає стац рівноваги.
Перехідні процеси у АСР відбуваються за зміни завдання (рис. 2, а) або за дії на ОР збурення (рис. 2, б).
Для кількісної^оцінки якості перехідного процесу використовують такі показники:
динамічна помилка регулювання Щ —| максимальне відхилення регульованої величини у перехідному процесі від заданого значення;
статична помилка регулювання ХСТ — різниця між усталеним і заданим значеннями регульованої величини;
час регулювання р — час від моменту здійснення діяння (^іна завдання або збурення) до моменту встановлення нового значення регу льованої величини (в межах допустимого значення);
ступінь затухання Ψ визначається за виразом
перерегудювання. Х2 – максимальне відхилення регульованої ве личини протилежного до X знака. :4,.
Загальний вигляд і якість перехідних процесів визначаються влас тивостями ОР, типом АР і значенням його параметрів настроювання.
Рис. 2. Лабораторний стенд
1,2,3 – давач температури термометр опору ТСП 1-3-100П межі вимірювання від -50 … +500;
4 – труба;
5 – реміконт Р-130;
6 – мікропроцесорний контролер МІК-51;
7 – монітор;
8 – персональний комп’ютер;
9 – нагрівний елемент, що розміщений у трубі;
10 – вентилятор;
11 – регулятор одноканальний РТ;
12 – регулятор двоканальний РТ;
13,14,15,16,17 – вимикачі;
18 – ЛАТР.
3. Теоретичні відомості про регулятор
двоканальний Б-РТ-УНАВК-АТ02-RSM-2И
Регулятор двоканальний Б-РТ-УНАВК-АТ02-RSM-2И (рис. 3) – це компактний регулюючий пристрій, що працює за ПІ-законом регулювання, призначений для:
Рис. 3. Узагальнена функціональна схема регулятора двоканального Б-РТ-УНАВК-АТ02-RSM-2И
Узагальнена схема приладу зображена на рис. 3. Сигнал з первинного перетворювача (давача) через комутатор підключається до підсилювача сигнала. Підсилений сигнал поступає на мікроконтролер, де перетворюється в цифровий, переводиться в одиниці контролера для подальшої обробки, порівнюється із заданим значенням, виводиться на індикацію. При появі сигналу розузгодження (різниці між заданим і виміряним значеннями) регулюємого параметру регулятор на основі ПІ- або ПІД-закону регулювання формує керуючу дію, направлену на ліквідацію розузгодження. Сигнал керування перетворюється в мікроконтролері в уніфікований струмовий сигнал 0-20 мА, який подається на виконавчий механізм.
Через окремий вхід підмикається давач зворотного зв’язку від керованого пристрою (клапана).
Мікроконтролер контролює справність первинного перетворювача та відповідність виміряних параметрів заданому користувачем допустимому діапазону. Вихід з ладу давача або обрив сигнального проводу індикується у вигляді напису «ErrS» на верхньому індикаторі і загоранням відповідного світлодіодного індикатора. Мікроконтролер порівнює поточне положення виконавчого механізму з обчисленим і в залежності від результату порівняння дає команду на його відкриття або закриття. Прилад перестає рухати виконавчий механізм, коли його поточне положення дорівнює розрахованому. При роботі мікроконтролера в ручному режимі відкриття/закриття клапана проводиться з клавіатури приладу.
Рис. 4. Передня панель приладу
Прилад виконаний в пластмасовому корпусі. На лицьовій панелі приладу (рис. 4) розташовані два семисегментних чотирирозрядних індикатора, призначених для відображення символьно-цифрової інформації, три одиничних світлодіодних індикатора і чотири кнопки управління:
- перегляд результатів вимірювання або встановлених параметрів;
і - зміна значень параметрів приладу;
- збереження встановлених параметрів.
Призначення світлодіодних індикаторів, розташованих на передній панелі приладу, наведено в таблиці 1.
Таблиця 1. - Призначення світлодіодних індикаторів
|
Умовне позначення |
Колір індикатора |
Функціональне призначення |
|
Червоний |
Індикація несправності первинного перетворювача або виходу вимірюваного параметра за встановлені межі |
|
|
- |
У даній модифікації не використовується |
|
|
- |
У даній модифікації не використовується |
|
|
Зелений |
Індикація спрацювання керуючого реле |
|
|
Зелений |
Зв'язок з ПЕОМ |
На задній панелі приладу розміщені клемні гвинтові з'єднувачі для підключення датчика, виконавчого пристрою, мережі живлення і RS485.
Прилад працює в трьох режимах:
- Режим «Робота»;
- Режим «Установка»;
- Автоматична настройка ПІД-регулятора;
Режим «Робота» є основним експлуатаційним режимом. Він автоматично завантажується при ввімкнені живлення. На верхньому індикаторі відображається виміряне значення регулює мого параметра, на нижньому – задане значення.
В даному режимі доступні наступні опції:
- Перегляд і редагування заданого значення;
- Перегляд мінімально і максимально допустимих значень виміру;
- Контроль сигналу зворотного зв'язку від виконавчого пристрою;
- Перемикання з ручного режиму регулювання в автоматичний і назад;
В режимі «Установка» встановлюються:
- точність вимірювання поточного значення;
- діапазон допустимих значень вимірювальної величини;
- параметри ПІД регулятора та ін.
В режимі «Автоматичне налаштування ПІД (ПІ)- регулятора» відбувається самоналаштування регулятора, тобто автоматичне визначення коефіцієнтів ПІД-регулятора. Для цього регулює мий параметр повинен бути незмінним протягом певного часу.
4. Опис лабораторної установки
Об’єктом регулювання є тепловий об’єкт, що являє собою трубу 4, з розміщеним в середині нагрівним елементом 9. Вентилятором 10 в трубу подається повітря. Регулюємим параметром є температура повітря в трубі, керуюча дія – зміна напруги, що подається на нагрівний елемент 9., збурююча дія – зміна витрати повітря, яка пропорційна частоті обертів вентилятора. Напруга живлення нагрівного елемента змінюється
Температура в трубі вимірюється за допомогою термометра опору 2 з нього сигнал потрапляє на регулятор Б-РТ-УНАВК-АТ02-RSM-2И, де попередньо перетворюється в цифрову форму; порівнюється із заданим значенням і в разі наявності розузгодження формує керуючу дію; керуючий сигнал перетворюється в аналоговий уніфікований струмовий сигнал 4-20 мА. Струмовий сигнал поступає на електро-електро перетворювач (ЕЕП) де перетворюється в сигнал напруги, що подається на нагрівний елемент 9.
5. Завдання на виконання роботи
1. Вивчити загальну структуру системи автоматичного регулювання.
2. Вивчити основні принципи регулювання.
3. Ознайомитися з будовою і роботою приладів і регулятора температури двоканального Б-РТ-УНАВК-АТ02-RSM-2И, що входять до складу САР.
4. Зняти перехідний процес зміни температури в тепловому об’єкті і оцінити його якість.
5. Оформити протокол, скласти звіт і зробити висновки про виконану роботу.
6. Методика виконання роботи
Методика дослідження САР з ПІ-регулятором полягає в оцінці якості перехідних процесів за різних значень налаштувань () за умов зміни завдання.
7. Порядок виконання роботи
1. Вивчити будову лабораторного стенду і розміщення основних приладів і засобів автоматизації, основні режими роботи системи.
2. Подати електричне живлення на стенд тумблером
3. Визначити перехідні процеси при змінні завдання за різних значень налаштувань ПІ-регулятора () (за вказівкою викладача). Для цього змінюють завдання після встановлення в системі усталеного режиму.
4. Одержані перехідні процеси регулювання занести до протоколу, визначити показники якості: динамічну і статичну похибки, час регулювання, степінь затухання, пере регулювання.
5. Зробити висновки.