L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente -...

57
112 L7. Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente 1. Obiectul lucrării îl constituie studiul construcţiei şi funcţionării unor regulatoare electronice pentru procese lente şi anume: regulatoarele continue unificate ELC 113, din seria ε - line şi ELC 1131 ... 4, din seria SEROM, precum şi regulatoarele cu acţiune discontinuă unificate ELC 132 şi ELC 1324. 2. Regulatoare electronice continue unificate Regulatorul are menirea de a prelucra informaţia privind evoluţia eroriiε într-un sistem automat, cauzată, fie de variaţia mărimii de referinţă r fie de variaţia mărimii de ieşire văzută la ieşirea traductorului principal de reacţie r x şi de a elabora mărimea de comandă c x . Această dependenţă a mărimii de comandă c x de abaterea ε poartă denumirea de legea reglării: ) t , ( f ) t ( x c ε = (1) Materializarea legilor de reglare dorite (P, PI, PID) se poate obţine prin utilizarea unui amplificator A (electronic, pneumatic sau hidraulic) prevăzut cu un circuit de reacţie locală negativă CR, conform schemei prezentată în figura 1. CR A _ x c EC r - + x r (y m ) ε de la T (y) Fig. 1 Principiul de realizare al regulatoarelor

Transcript of L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente -...

Page 1: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

112

L7. Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente

1. Obiectul lucrării îl constituie studiul construcţiei şi funcţionării unor regulatoare electronice pentru procese lente şi anume: regulatoarele continue unificate ELC 113, din seria ε - line şi ELC 1131 ... 4, din seria SEROM, precum şi regulatoarele cu acţiune discontinuă unificate ELC 132 şi ELC 1324. 2. Regulatoare electronice continue unificate Regulatorul are menirea de a prelucra informaţia privind evoluţia eroriiε într-un sistem automat, cauzată, fie de variaţia mărimii de referinţă r fie de variaţia mărimii de ieşire văzută la ieşirea traductorului principal de reacţie rx şi de a elabora mărimea de comandă cx .

Această dependenţă a mărimii de comandă cx de abaterea ε poartă denumirea de legea reglării:

)t,(f)t(xc ε= (1) Materializarea legilor de reglare dorite (P, PI, PID) se poate obţine prin utilizarea unui amplificator A (electronic, pneumatic sau hidraulic) prevăzut cu un circuit de reacţie locală negativă CR, conform schemei prezentată în figura 1.

CR

A_ xc

ECr

-

+

x r (ym )

ε

de la T (y)

Fig. 1 Principiul de realizare al regulatoarelor

Page 2: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

113

Notând cu AK factorul de amplificare al amplificatorului A, atunci

funcţia de transfer a amplificatorului A este AA K)s(G = . Dacă se notează cu )s(GCR funcţia de transfer a circuitului de

reacţie CR, pentru funcţia de transfer a regulatorului )s(GR se obţine expresia:

)s(GK1

1)s(GK1

K)s()s(X)s(G

CRA

CRA

AcR

+=

+==

ε (1)

Dacă în relaţia de mai sus factorul de amplificare 1K A >> , rezultă

)s(G1)s(G

CRR ≈ (2)

adică funcţia de transfer a regulatorului )s(GR se obţine din inversa funcţiei de transfer )s(GCR a circuitului de reacţie CR. În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate două probleme: - asigurarea unui factor mare de amplificare cu deriva cât mai redusă şi - realizarea de constante de timpi mari.

În vederea soluţionării acestor cerinţe pentru echipamentele de automatizare fabricate în România au fost implementate două soluţii: - în echipamentul unificat din seria ε, de licenţă japoneză, se foloseşte un amplificator cu modulare - amplificare în c.a. - demodulare - amplificare în c.c., realizat cu elemente magnetice şi semiconductoare; - în echipamentul unificat din seria SEROM, de concepţie românească, se foloseşte un amplificator cu circuite integrate, specializat, cu curenţi de intrare de ordinul picoamperilor (deci cu impedanţă mare de intrare) şi cu o derivă extrem de redusă.

Page 3: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

114

2.1. Regulatorul continuu unificat ELC 113 Schema bloc a regulatorului ELC 113 este prezentată în figura 2.

CR

A_ xc

EC+ =

M ~ ~A~ DM = A=

0

r-

xr (ym)

ε

Fig. 2 Schema bloc a regulatorului ELC 113 Regulatorul ELC 113 este o parte componentă a echipamentului unificat electronic de reglare automată "ε" destinat reglărilor automate din procesele lente. Din această categorie de procese, caracterizate de constante de timp mari (de ordinul zecilor de secunde sau minute) fac parte: reglările de temperatură, de presiune, debit, nivel, concentraţie, pH, umiditate etc.

Schema electrică detailată a regulatorului ELC 113 este prezentată în figura 3. În cadrul echipamentului unificat "ε", blocurile componente ale regulatoarelor (adaptoarelor, traductoarelor etc.), de tipul celor menţionate în figura 3, au simboluri specifice, de regulă cu iniţiala H (H21, H31, H51, etc.) • Elementul de comparaţie EC este format din cele două rezistenţe de 200Ω de la bornele pentru măsură (Măsură) şi referinţă externă (Referinţă), prin care circulă, în sensuri opuse, curenţi proporţionali respectiv cu mărimea reglată şi măsurată ( ri ) şi cu mărimea de referinţă (i), aceştia fiind semnale unificate în curent în gama (2...10 mA c.c.).

Abaterea )ii(200 r−⋅=ε (V), este indicată de aparatul 1M . Pentru referinţa internă (locală) se foloseşte potenţiometrul tip buton

1P , comutatorul 1K fiind pe poziţia (Local). Valoarea mărimii de referinţă este obţinută în acest caz de la sursa de curent constant H51.

Page 4: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

115

Fig. 3 Regulatorul ELC 113 • Blocul de modulare M serveşte atât pentru transformarea semnalului continuu în semnal alternativ cât şi pentru realizarea reacţiei locale negative din circuitul de reacţie CR (vezi figura 1 şi figura 2).

În cazul regulatorului ELC 113 se foloseşte drept modulator un amplificator magnetic, care transformă semnalul continuu într-un semnal alternativ cu frecvenţa purtătoare de 1000 Hz (prin dublarea frecvenţei de 500 Hz de la oscilatorul H 31), iar reacţia negativă este o reacţie magnetică externă. • Amplificarea semnalului, cu frecvenţa purtătoare de 1000 Hz, este asigurată de un amplificator de c.a. asimetric cu mai multe etaje • Demodularea semnalui amplificat (transformarea în semnal continuu) este realizată cu ajutorul demodulatorului DM, sincron cu frecvenţa purtătoarei, datorită oscilatorului O (H 31). • Amplificatorul final conţine două etaje ( 1T , 2T ), din care ultimul este utilizat şi cu rol de convertor tensiune - curent, pentru a asigura la ieşire

Page 5: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

116

semnalul unificat de curent 2...10 mA, (indicat de aparatul 2M ). Comanda manuală a ieşirii se face folosind comutatorul 2K şi

potenţiometrul 2P . • Blocul PID din figura 3 reprezintă circuitul de reacţie locală. Realizat cu elemente pasive, fiind deci un cuadripol pasiv, el permite obţinerea următorilor parametri ajustabili ai regulatorului:

- banda de proporţionalitate pK/100%BP = ( pK - coeficient de amplificare) variabilă în gama: (0,5 - 200)%, în 24 trepte;

- timpul de integrare iT = 10 sec -30 min, în 24 trepte; - timpul de derivare dT = 0 sec -10 min, în 24 trepte.

Pentru alte variante ale regulatorului, parametrii de mai sus pot fi modificaţi şi între alte game. • Sursele de alimentare conţin: transformatorul de alimentare, punţile de redresare şi filtrele necesare obţinerii tensiunilor continue de alimentare ale blocurilor electronice. • Din punct de vedere constructiv, ansamblul funcţional al regulatorului ELC 113 este montat pe un şasiu glisant, prevăzut cu panou frontal şi un conector mobil. Pe panoul frontal se găsesc următoarele componente:

- comutatorul 2K pentru funcţionarea în cele două regimuri, automat - manual (A - M);

- comutatorul tip buton cu revenire pentru echilibrarea automat - manual;

- comutatorul 1K pentru fixarea referinţei (Local -Extern); - un comutator tip buton cu revenire pentru echilibrarea celor

două referinţe; - potenţiometrul 1P pentru modificarea manuală a valorii

referinţei interne (locală); - un comutator tip buton cu revenire ( 10× ) pentru multiplicarea

cu zece a indicaţiei aparatului indicator de deviaţie (abatere); - aparat indicator de deviaţie (abatere) 1M cu scala de la

-15% la +15%; - scala referinţei interne în % din plaja de variţie a mărimii reglate.

Page 6: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

117

Pe şasiul interior se mai află un comutator ( 1I ) DIRECT - INVERS, folosit pentru a fixa modul de acţionare direct sau invers al regulatorului; în primul caz semnalul de ieşire din regulator variază în acelaşi sens (creşte sau scade ) cu semnalul de intrare.

Analiza comportării practice a regulatorului unificat ELC 113 cu funcţia de transfer tip PID:

)1Ts

sTsT

11(K)s(G d

ipR +

++= (3)

se poate face pe baza răspunsului acestuia la semnale de intrare tip treaptă.

În relaţia (3) pK este factorul de amplificare (de proporţionalitate);

iT - timpul de integrare; dT - timpul de derivare; T - constanta de timp parazită a blocului de derivare. În figura 4 se prezintă răspunsul regulatorului ELC 113 la modificarea în treaptă a semnalului de eroare ε .

În figură sunt reprezentate mărimile caracteristice ce pot fi identificate experimental.

Fig. 4 Comportarea regulatorului ELC 113 de tip PID

Page 7: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

118

2.2. Regulatorul continuu unificat ELC 1134 Regulatorul ELC 1134 face parte din sistemul unificat SEROM pentru procese lente, fiind realizat cu amplificatoare operaţionale cu circuite integrate cu performanţe ridicate (impedanţă mare de intrare şi derivă foarte mică) permiţând realizarea de constante de timp mari (pâna la 30 minute) şi factori mari de amplificare, deci legi de reglare apropiate de cele idealizate.

Este, de asemenea, un echipament modular, blocurile componente fiind simbolizate prin Fxxx. Se fabrică în patru variante (ELC 1131...4), fiind perfect compatibil cu varianta ELC 113, diferind de acesta ca structură de principiu şi soluţie constructivă. Regulatorul continuu ELC 1134 acceptă la intrare semnale analogice unificate multiple, în curent continuu sau tensiune continuă şi furnizează la ieşire un semnal analogic unificat în curent sau tensiune continuă.

Între modulele componente ale regulatorului se transmit semnale în gama 1...5 V c.c. Regulatorul este destinat proceselor lente şi are următoarele game de variaţie pentru parametrii de acord: BP% = 2%....500%; iT = K (6s...200s); dT = K (5s...80s), unde K poate fi 0,1; 1; sau 10. Principalele module ale regulatorului ELC 1131...4 sunt: modulul adaptor de intrare (F807), modulul derivativ D (F926), modulul P +PI (F929), modulul convertor tensiune/curent (F506) şi blocul de interfaţă I. Schema de conectare a acestor module este reprezentată în figura 5. Se observă că pe canalul erorii ε se realizează o lege de reglare PI, iar pe canalul mărimii măsurate din proces my se realizează o lege de reglare PID, pentru a evita şocurile provocate de componenta derivativă asupra procesului.

Pentru a elimina interinfluienţa acordării parametrilor RK , iT , dT , în sistemul SEROM s-a adoptat soluţia implementării separate a componentelor P, D şi PI.

Page 8: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

119

Fig. 5 Regulatorul ELC 1134

Gamele mari de variaţie a parametrilor din legea de reglare s-au realizat pe de o parte prin aplicarea unor pulsuri de frecvenţă variabilă pe poarta unui tranzistor cu efect de câmp (TEC), care se prezintă în acest fel ca o rezistenţă modulată de valoare ridicată şi pe de altă parte prin modificarea în trepte a frecvenţelor de excitaţie a TEC-ului. Pentru limitarea efectelor zgomotelor pe canalul componentei D s-au prevăzut filtre cu elemente de avans - întârziere şi cu elemente de întârziere de ordinul I cu constanta de timp foarte mică. 2.2.1. Modulul adaptor de intrare (F807) Modulul de intrare F807 are funcţie de comparator, amplificator, amplificator de eroare şi filtru, având schema de principiu din figura 6. Amplificatorul A1realizează la iaşire tensiunea:

Ym2U 1A = (4)

iar amplificatorul A2 tensiunea:

1A2A Ur2U −= , (5)

care datorită circuitelor de corecţie devine:

Page 9: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

120

. RsC1

1Ym2RsC1

2/RsC1r2U1111

112A +

−+

+=

(6)

Fig. 6 Schema de principiu a modulul de intrare F 807

Referinţa r este filtrată cu un element de avans întârziere la care predomină întârzierea prin constanta de timp ms50CRT 111 == .

Rezultă la ieşirea lui 2A o tensiune proporţională cu eroarea )yr(K m−=ε . Amplificatorul 3A , cu factorul de amplificare ajustabil din

2R , furnizează semnalul ε ′ pentru aparatul indicator de eroare de pe panoul frontal. Mărimea măsurată my este filtrată, de asemenea, cu un element de avans -întârziere, realizat cu amplificatorul 4A , ce are funcţia de transfer:

,sCR1

sC)RR(1R

RR)s(G11

151

5

154A +

++=

(7)

rezultând pentru blocul derivativ mărimea my′ . Şi aici predomină întârzierea prin constanta de timp ms50CRT 111 == .

Page 10: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

121

2.2.2. Modulul de derivare D (F 926). Realizarea constantelor de timpi mari. Modulul F 926 are schema de principiu prezentată în figura 7.

Fig. 7 Schema de principiu a modulului D (F926)

Componenta mDy a mărimii măsurate my′ se realizează prin intermediul amplificatoarelor A1 şi A2. Amplificatorul A1 este în montaj diferenţial şi considerând potenţialele la intrările neinversoare egale

)VV( ii−+ = rezultă relaţia:

.

CR1RR

Ry

CsR1RR

CsR1R

yRR

RU

12

11

1mD

12

11

12

1

m21

22A

++

+

++

+′=+

(8)

Introducând notaţia (R1|| R2)C1 = T şi efectuând calculele, relaţia (8) devine:

Page 11: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

122

. )]sT1(Uy[RR

Ry 2Am21

2mD +−′

+−=

(9)

Amplificatorul A2 realizează operaţia de integrare:

,y

sT1U mDD

2A −= (10)

unde Td = Rd C2, iar Rd este rezistenţa echivalentă a tranzistorului cu efect de câmp (TEC) T1 obţinută prin modulare.

Din (9) şi (10) rezultă:

,y

)R/TRT(s1sTy m

2d1

dmD ′

++−=

(11)

iar f.d.t. a modulului D va fi:

d

dD Ts1

sT)s(G′+

= (12)

unde:

. T

RRTT d

2

1d +=′

(13)

Din (12) se constată că D realizează o componentă derivativă cu filtrare printr-un element de întârziere de ordinul I cu o constantă de timp:

T'd < Td, (deoarece T= 0,13ms şi (R1/R2) < 1). (14) Rezistenţa echivalentă Rd, de valoare ridicată, se obţine prin aplicarea unei tensiuni în impulsuri pe poarta T tranzistorului cu efect de câmp T1, obţinută cu ajutorul amplificatoarelor A3 şi A4.

Page 12: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

123

În acest fel tranzistorul cu efect de câmp T1 se comportă ca o rezistenţă modulată a cărei valoare medie este funcţie de frecvenţă. La aplicarea unei tensiuni la intrarea amplificatorului A3, aceasta începe să integreze. Când tensiunea de ieşire a depăşit un anumit prag, determinat de o tensiune de referinţă refU fixată iniţial la intrarea comparatorului A4, tensiunea de ieşire a comparatorului devine negativă şi deschide tranzistorul T2, scurtcircuitând capacitatea de integrare C3.

Această situaţie se menţine până când capacitatea C4 se încarcă astfel încât potenţialul de la intrarea neinversoare a lui A4 să permită bascularea comparatorului spre limita pozitivă. Valoarea pozitivă a lui UA4 blochează tranzistorul T2 şi ciclul se repetă. Formele de undă ale tensiunilor de ieşire UA3 şi UA4 sunt reprezentate în figura 8.

Fig. 8. Formele de undă ale tensiunilor 3AU şi 4AU Pe poarta TEC-ului se aplică impulsuri a căror frecvenţă este variabilă cu tensiunea aplicată la intrarea lui UA3, modificabilă cu potenţiometrul Td. Datorită frecvenţei ridicate a tensiunii UA4, comparativ cu timpul de derivare Td = Rd(echiv.)C2, integratorul A2 simte rezistenţa Rd echivalentă ca pe o valoare continuă. Cu potenţiometrul Td se realizează timpi de derivare de 5s...80s, iar prin modificarea discretă a capacităţii C3, această gamă de variaţie se poate înmulţi cu 0,1 sau 10.

Page 13: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

124

2.2.3. Modulul P+PI (F929)

Modulul P+PI a cărui schemă este reprezentată în figura 9, realizează componenta proporţională cu amplificatorul A1 şi componenta PI cu A2.

Fig. 9 Schema de principiu a modulului P+PI (F929) În regim automat (contactele d1şi d2 ale releului d pe poziţia A) tensiunea la ieşirea lui A1 este:

UA1 = -KR(ε+YmD), (15)

unde KR este factorul de proporţionalitate şi poate fi modificat prin potenţiometrul R3. Considerând Ri rezistenţa echivalentă a tranzistorul cu

Page 14: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

125

efect de câmp T1 şi a rezistenţei R5, din suma curenţilor la intrarea inversoare a amplificatorului A2 rezultă:

. 0=

sC11

RU

sC1R

U

1i

1A

16

1A +++

(16) Din relaţia (16) se obţine f.d.t. GA2(s) aferentă subansamblului realizat cu A2:

. sCR1

1RsC

1)s(U

)s(U)s(G16i11A

2A ++==

(17) Se introduc notaţiile:

Ti = C1Ri, T1= R6C1 (18)

Constanta de timp T1=10-2s, realizează o filtrare slabă a componentei proporţionale, şi poate fi neglijată obţinându-se pentru GA2(s) forma:

,sT11)s(G

i2A +=

(19)

deci o funcţie de transfer PI cu factorul de proporţionalitate unitar. Parametrul KR al legii de reglare este asigurat de circuitul realizat cu A1. Timpul de integrare Ti, de valoare ridicată, se obţine similar cu Td, prin modularea rezistenţei tranzistorul cu efect de câmp T1.

Cu ajutorul potenţiometrului R15 se realizează pentru Ti gama 6s ... 200s iar prin modificarea lui C2 se poate înmulţi gama cu 0,1 sau 10. Amplificatoarele A3 şi A4 realizează un dispozitiv antisaturaţie, pentru integratorul constituit în jurul lui A2. Cu ajutorul potenţiometrelor R7 şi R8 se fixează limitele (pozitivă şi negativă) pentru U.

Page 15: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

126

2.2.4. Algoritmii de reglare realizaţi Pe canalul erorii ε se obţine o lege de reglare PI (figura 5) asigurată de modulul P + PI:

. sT11K)s(G

iR ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛+=ε

(20)

Mărimea măsurată my ajunge la sumatorul blocului P + PI pe două căi: pe un circuit cu funcţia de transfer egală cu unitatea (canalul erorii) şi prin blocul D cu f.d.t. (12). Prin urmare, mărimea măsurată my este prelucrată după o lege PD, corespunzătoare funcţiei de transfer:

Dmy G1)s(G +=′ (21)

Considerând şi modulul P+PI. mărimea măsurată my este pe ansamblu prelucrată după o lege PID, corespunzătoare f.d.t.:

. Ts1

sT1sT

11K(s)Gd

d

iRmy ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛′+

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=′

(22) Datorită însumării, realizată la intrarea blocului P + PI, factorul de proporţionalitate KR multiplică întreaga f.d.t., după cum rezultă şi din relaţia (22). 2.2.5. Convertorul tensiune - curent unificat (F 506) Convertorul serveşte pentru transformarea semnalului U, sub formă de tensiune, obţinut la ieşirea blocului P + PI, într-un semnal unificat de c.c. sau tensiune continuă. Schema de principiu a convertorului tensiune - curent unificat este dată în figura 10. Curentul de ieşire unificat parcurge rezistenţa R10, iar tensiunea UA este:

s10A iRV24U −= . (23)

Page 16: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

127

Fig. 10. Schema de principiu a convertorului U/I

Considerând amplificatorul A1 ideal şi curentul de bază al tranzistorului T2 neglijabil în raport cu is, suma curenţilor din modul de la intrarea neinversoare este:

,RV

RVV15

RVU

RVU

6

i

3

i

5

iA

2

i++++

=−

+−

+− (24)

iar Vi- are expresia:

. 141

i RRR

V24V+

=−

(25) Din egalitatea Vi+ = Vi- rezultă:

,

RKU

RKi

10210

1s +=

(26) unde coeficienţii K1 şi K2 depind de alegerea rezistenţelor schemei, astfel încât, la o variaţie U = (1 ÷ 5)V a semnalului de intrare să se obţină o variaţie de curent Δis = (4...20) mA.

Page 17: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

128

Valoarea de început a domeniului de variaţie a curentului de ieşire (zero fals, de exemplu 4mA) s-a obţinut prin aplicarea unei tensiuni de polarizare la intrarea amplificatorului A1.

Etajul final este de tip Darlington realizat cu tranzistoarele complementare T2 şi T3. 2.2.6. Interfaţa utilizator (I) În afara modulelor principale regulatorul mai conţine o serie de elemente necesare interfaţării cu alte echipamente de automatizare şi cu operatorul tehnolog. Schema conexiunilor acestor elemente, împreună cu panoul frontal sunt reprezentate în figura 11.

Fig. 11. Schema bloc a interfeţei I

Blocul I îndeplineşte următoarele funcţii: - Comutarea "intern" (I) - "extern" (E) a referinţei r prin comutatorul I/E.

Pe poziţia I referinţa este furnizată de la potenţiometrul rint, valoarea ei

Page 18: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

129

putând fi vizualizată pe indicatorul rint, iar pe poziţia E referinţa poate proveni din exterior (rext).

- Afişarea erorii ε prin intermediul miliampermetrului M1 atunci când K1 realizează contactele 1-2 şi 4-5.

- Echilibrarea referinţelor rint şi rext pentru a putea face trecerea I/E fără şocuri. Se acţionează butonul K1 (Balance) care realizează contactele 1-3 şi 4-6 şi se poate măsura în acest fel cu aparatul M1, diferenţa dintre referinţa internă rint şi cea externă rext.

- Afişarea mărimii de ieşire is prin intermediul miliampermetrului M2. - Comutarea automat - manual (A/M).

Pe poziţia (A) a comutatorului K2, bobina releului d (blocul F929) nu este alimentată şi contactele d1şi d2 (pe poziţia A) asigură realizarea legii de reglare P + PI.

Pe poziţia manual (M) bobina va fi alimentată iar contactele d1 şi d2 trec pe M, permiţând prin două butoane (creşte, scade) aplicarea unei tensiuni de +15V sau -15V la intrarea inversoare a amplificatorului A2 din blocul F929. Prin aceasta se realizează comanda manuală a tensiunii de ieşire U în segmente de rampă crescătoare sau descrescătoare.

Comutarea automat - manual şi invers se face fără salturi ale tensiunii U datorită condensatorului C1 de pe reacţia amplificatorului A2 din blocul F929. Regulatorul mai conţine modulul sursă de alimentare F417, transformatorul de reţea, puntea redresoare şi filtru de netezire. 2.3. Chestiuni de studiat. - construcţia şi funcţionarea regulatoarelor ELC 113 şi ELC 1134; - modul de cuplare cu alte elemente ale sistemului unificat; - răspunsurile la semnale treaptă ale regulatoarelor ELC 113 şi ELC 1134. 2.4. Modul de lucru. Schema instalaţiei folosită pentru incercarea în laborator a regulatoarelor ELC 113 şi ELC 1134 este prezentată in figura 12.

Page 19: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

130

+

+

+ +

+

_

_

_

__

ELZ101

ELC-113ELC1134

MAS.Ref.

Penita 1.

Penita2

ELT 162 Rez. indecadeRd.6.1

+-

+

mA

Inregistrator ELR 45

Iesire

Fig. 12 Schema instalaţiei de încercare 2.4.1. Încercarea regulatorului ELC 113 a. Se studiază mai întâi construcţia regulatorului ELC 113 şi se identifică elementele componente de pe panoul frontal şi de pe şasiu; de asemenea, se urmăresc legăturile de cuplare ale regulatorului cu alte elemente (înregistrator, adaptor, convertor) din sistemul unificat; b. Pentru experimentarea regulatorului ELC 113 cu referinţa locală se procedează astfel: - se conecteaza bornele de la ieşirea regulatorului la bornele corespunzătoare pentru peniţa 1 ale înregistratorului ELR 45; - se introduce rezistenţa decadică Rd 6.1. la bornele de intrare ale adaptorului ELT 162 şi se leagă bornele de la ieşire ale adaptorului în serie cu bornele de măsură ale regulatorului ELC113 şi cu bornele pentru peniţa 2 ale înregistratorului ELR 45; - se trece comutatorul K1 de pe panoul frontal pe poziţia LOCAL, iar I1 din interior pe poziţia DIRECT; - se trece iniţial comutatorul K2 pe poziţia MANUAL şi se alimentează echipamentele utilizate de pe stand; - din potenţiometrul tip buton P2 se modifică manual semnalul de ieşire, verificându-se limitele de variaţie în acest caz; - se realizează, succesiv, diferite structuri cu legi de reglare P, PI, PD

Page 20: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

131

şi PID, prin fixarea corespunzătoare a comutatoarelor BP%, Ti şi Td; - din cutia decadică Rd. 6.1. se fixează o rezistenţă de intrare care să asigure un curent unificat la ieşirea adaptorului în mijlocul intervalului de funcţionare (cca. 6 mA); - se realizează echilibrarea manual -automat şi în situaţia de echilibru se trece K2 pe poziţia AUTOMAT; - cu ajutorul potenţiometrului referinţei locale se aplică semnale tip treaptă şi se înregistrează răspunsul regulatorului pentru diverse valori Ti, Td şi BP, fixate în banda acestora; - pentru o referinţă fixată se aplică, de asemenea, semnale treaptă pe calea de măsură (reacţie) cu ajutorul rezistenţei decadice şi se înregistrează ieşirea din regulator; - operaţiile se repetă pentru fiecare structură realizată. c. Pentru experimentarea regulatorului ELC 113 cu referinţă externă se procedează analog ca la punctul b., după ce în prealabil s-a introdus sursa de semnal unificat ELZ 101 la bornele "Ref.", iar K1 s-a trecut pe poziţia EXTERN, semnalele treaptă se vor aplica din comutatoarele sursei de semnal unificat. 2.4.2. Încercarea regulatorului ELC 1134 a. Se studiază construcţia regulatorului ELC 1134 şi se identifică elementele componente ale acestuia de pe panoul frontal şi de pe şasiu. Regulatorul ELC 1134 poate fi utilizat doar în varianta cu referinţă internă. Pe stand sunt accesibile doar bornele pentru "măsură" şi "ieşire" ale regulatorului ELC 1134. b. Pentru încercarea regulatorului ELC 1134 cu referinţă internă se procedează astfel: - se conectează bornele de ieşire ale regulatorului la bornele pentru peniţa 1 ale înregistratorului ELR45. - se conectează sursa de semnale unificate ELZ 101 în serie cu bornele pentru măsură ale regulatorului şi cu bornele pentru peniţa 2 ale înregistratorului ELR 45; - se trece circuitul A -M pe poziţia M (manual) şi comutatorul E -I, pe poziţia E (ieşire).

Page 21: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

132

- se alimentează echipamentele utilizate de pe stand ; - cu ajutorul butoanelor "IEªIRE" se modifică manual semnalul de ieşire verificându-se limitele de variaţie în acest caz; - se trece comutatorul E-I pe poziţia I (intrare) şi comutatorul A-M pe poziţia A (automat); - cu ajutorul butoanelor "Referinţă" se fixează o mărime de referinţă; - se aleg valori pentru parametrii Ti, Td, şi BP cu ajutorul potenţiometrelor aflate în interiorul regulatorului ELC 1134, realizându-se, succesiv, legile de reglare P, PI, PD şi PID. - pentru o referinţă fixă se aplică semnalele de tip treaptă pe calea de reacţie (măsură) cu ajutorul sursei de semnale unificate ELZ 101 şi se înregistrează ieşirea din regulator. - pentru reacţia fixă se modifică referinţa în treaptă şi se înregistrează ieşirea regulatorului. 2.5. Preluarea şi analiza datelor obţinute Pe baza înregistrărilor efectuate se vor determina conform figurii 5, mărimile caracteristice şi se vor face comparaţii cu valorile fixate la regulatorul ELC 113 şi la regulatorul ELC 1134.

3. Regulatoare electronice unificate cu ieşiri discontinue şi legi de reglare PID

3.1. Regulatorul tripoziţional ELC 132.

3.1.1. Destinaţie şi caracteristici principale Regulatorul ELC 132 se utilizează în dispozitivele de automatizare care folosesc ca elemente de execuţie servomotoare sau contactoare electrice (reglări de temperatură, debit, nivel etc). Se poate utiliza şi în situaţiile în care se cere amplasarea în spaţii diferite a regulatorului şi a elementelor de stabilire a mărimii de referinţă şi de comandă manuală a ieşirii regulatorului. Regulatoarele funcţionează împreună cu produsele: - bloc de referinţă cu motor (BRM), care primeşte la intrare impulsuri de c.c. de durată variabilă (contacte acţionate de un operator,

Page 22: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

133

regulator sau un calculator) şi furnizează la ieşire semnale continue unificate în tensiune sau în curent; - bloc pentru comandă la distanţă (BCD) care se conectează la ieşirea regulatorului, şi permite realizarea comenzii manuale a circuitului de reglare. O schemă de utilizare a regulatoarului ELC 132 este prezentată în figura 13.

Fig. 13 Schema de utilizare a regulatoarelor ELC 132

Regulatoarele ELC 132 primesc la intrarea de măsură semnale unificate de la traductoare, înregistratoare sau alte aparate secundare şi furnizează la ieşire contacte de releu pentru acţionarea servomotoarelor sau contactoarelor electrice. Regulatorul a fost relizat şi se află în exploatare în variantele ELC 132A (PID); ELC 132B (PI) şi ELC132C (PI). În prezent se fabrică şi se utilizează varianta SEROM ELC 1320. 3.1.2. Schema bloc, construcţia şi funcţionarea regulatorului

ELC 132 A. Schema bloc principială a unui regulator ELC 132A, varianta PID, este prezentată în figura 14. Se observă faptul că circuitul de reacţie locală (CR) conţine aici numai blocul PI, blocul de derivare D fiind introdus pe calea directă, la intrare; la variantele ELC132B şi C, de tip PI, acest bloc lipseşte.

Page 23: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

134

Fig. 14 Schema bloc a regulatorului ELC 132 A Blocurile funcţionale, evidenţiate în figura 14, sunt realizate constructiv cu cablaj imprimat şi sunt montate în interiorul carcasei, pe un saşiu glisant. Legăturile între blocuri se realizează prin cleme de contact şi borne-ştift, montate pe circuitul de bază iar cele dintre relee şi conectorul fix, cu fire izolate. Semnalul de intrare unificat este în curent (2...10 mA c.c) sau în tensiune (0,4...2V c.c). Regulatorul poate funcţiona fie cu abaterea de reglare ε furnizată din exterior (cazul a),fie cu valoarea prescrisă din exterior (cazul b). Considerăm cazul a pentru regulatorul de tip PI, deci când semnalul de intrare, proporţional cu abaterea ε, se aplică în punctul P (figura 14).

Acest semnal, atenuat prin potenţiometrul de sensibilitate S şi întârziat (pentru temporizare) prin circuitul RTCT, ajunge la una din cele două intrări ale modulatorului cu diode varicap M; la ieşirea acestuia se obţine un semnal alternativ, de amplitudine proporţională cu abaterea şi de fază dependentă de polaritatea abaterii. Semnalul de la ieşirea modulatorului este amplificat în blocul A şi aplicat apoi detectorului DS, care realizează atât detecţia cât şi separarea semnalelor de polarităţi diferite. Amplificate în blocurile AF, aceste semnale acţionează releele de ieşire RE.

Page 24: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

135

Releele comandă elementul de execuţie de tip servomotor şi, în acelaşi timp, aplică o tensiune circuitului de reacţie locală-blocului PI.

Semnalul de reacţie x'r de la ieşirea acestui circuit este în opoziţie de fază cu semnalul de abatere de la intrarea modulatorului. Din interacţiunea dintre aceste semnale se obţin la ieşire trenuri de impulsuri realizate de contactele releelor dI şi dII. Se consideră impulsuri pozitive cele date de închiderea contactelor releului dI (care produc creşterea mărimii de execuţie xm), închiderea contactelor releului dII realizând astfel impulsuri negative (producând scăderea mărimii de execuţie). Rezultă în final că: polaritatea, durata şi frecvenţa impulsurilor sunt determinate de polaritatea, mărimea abaterii de reglare şi parametrii de acord ai regulatorului. În figura 15, sunt prezentate curbele de răspuns ale regulatorului de tip PI, respectiv PID la semnale de intrare ε tip treaptă.

Fig. 15 Răspunsul regulatorului ELC 132 cu organ de acţionare servomotor electric

Page 25: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

136

În figura 15 sunt date şi relaţiile de calcul pentru parametrii de acord (BP, Ti, Td); prin ε, ta0 şi td aceşti parametri depind de mărimea abaterii de reglare ε, astfel că, final, regulatorul are o comportare neliniară.

Întrucât la abateri mici BP şi Ti sunt mici în comparaţie cu valorile nominale, iar la abateri mari sunt mari, rezultă că regulatorul corectează mai repede abaterile mari şi mai încet pe cele mici. O astfel de comportare reduce posibilitatea de intrare în oscilaţie a circuitului de reglare.

Specific acestui regulator este faptul că o comportare de tip PI (sau PID) se obţine numai în combinaţie cu servomotorul de execuţie, respectiv la ieşirea acestuia (xm). Trenurile de impulsuri de la ieşirea regulatorului (xc) reprezintă semnale cu o comportare PD. Dacă prin aceste semnale se comandă un servomotor electric, acţiunea de integrare a acestuia transformă comportarea PD în PI sau PID (vezi figura 15.c şi 15.d). Răspunsul regulatorului este deci considerat ca fiind reprezentat de valoarea medie a deplasărilor mx ale servomotorului (curba mx din fig. 15.d). Obţinerea componentei D în răspunsul regulatorului se realizează folosind la intrare blocul de derivare D (figura 14). Ca şi la celelalte regulatoare cu ieşirea discontinuă, funcţionarea regulatorului ELC 132 are loc numai dacă abaterea de reglare depăşeşte o anumită valoare limită εa, denumită "prag de anclanşare", reglabil între 0,3% şi 6% din domeniul de variaţie a semnalului de referinţă.

De asemenea, temporizarea la anclanşare a regulatorului (circuitul RTCT), reglabilă între 0,1...2 sec., asigură nefuncţionarea regulatorului la perturbaţii întâmplătoare de scurtă durată. 3.2 Schema bloc, construcţia şi funcţionarea regulatorului unificat ELC 1320 Regulatoarele ELC 1320 sunt regulatoare cu ieşire discontinuă, tripoziţionale şi fac parte din sistemul SEROM. Ca urmare au o serie de module comune cu regulatoarele continue SEROM prezentate în cadrul punctului 2.2. Sunt destinate în special proceselor energetice, când elementul de execuţie este un servomotor reversibil, cu reductor, având durata de parcurgere a unei curse complete de 60 de secunde.

Page 26: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

137

Se fabrică în două variante de bază, cu elemente modulare: cu lege de reglare discontinuă de tipul PI şi lege de reglare discontinuă de tipul PID. Schema bloc principială a regulatorului ELC 1320 este prezentată în figura 16.

Fig. 16 Schema bloc a regulatorului ELC 1320 Principalele module componente sunt: - F 807 - modulul de intrare - identic cu cel utilizat în regulatoarele ELC

1130; - F 926 - modulul de derivare (idem); - F 514 - bloc neliniar, cu caracteristica statică de tip releu tripoziţional; - F515 - blocul de relee; - F 927 - modulul cu circuitul de reacţie locală. În afara acestor module, pe placa de bază se mai află sursele de alimentare (transformator, redresor, filtre). După cum se poate constata din figura 16 blocurile F 807 şi F 926 furnizează blocului F 514 ( cu caracteristica de tip releu ) semnalul erorii ε şi derivata mărimii de reacţie mDy , ca şi în cazul regulatoarelor ELC 1130.

Blocul F 514 mai primeşte semnalul de reacţie Xcr, de la circuitul de reacţie locală F 927 şi furnizează tensiunile de comandă 1CU şi 2CU , cu valori discrete 0 V sau + 15 V, în funcţie de valoarea tensiunii SU . Tensiunile 1CU şi 2CU comandă releele 1d sau 2d din modulul F 515 şi comutatoarele electronice 1C şi 2C din modulul de reacţie F 927,

Page 27: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

138

aplicând la intrarea amplificatorului operaţional, ce realizează funcţia de transfer:

sT1K)s(G

crcr +

= (27)

tensiunile +U sau -U.

Variantele 1321...4 diferă între ele după posibilităţile de fixare a referinţei (extern, intern) şi de afişare a acestora. Modulele F 807 şi F 926 sunt identice cu cele folosite în regulatoarele ELC 1130. Modulul F 514 are schema principială prezentată în figura 17.

Fig. 17 Modulul F 514 Acesta cuprinde un amplificator sumator A1 şi două circuite de comutare, cu histerezis, realizate cu amplificatoarele operaţionale A2 şi A3.

Acestea din urmă au reacţie pozitivă şi o polarizare iniţială de la sursa + 15 V.

Page 28: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

139

Rolul potenţiometrului S este acela de a elimina posibilitatea basculării la tensiuni SU mici, deci de a fixa o zonă de insensibilitate în raportul 20:1. Modulul F 515, de relee, este prezentat în figura 18.

Fig. 18 Modulul F 515 Acesta conţine cele două relee electromecanice d1 şi d2, comandate de tranzistoarele T1 şi T2, respectiv o sursă de stabilizare locală, realizată cu tranzistorul T3. Comanda releelor se realizează cu tensiunile 1CU şi 2CU pozitive, furnizate de F 514, dar care nu pot fi simultan pozitive. Modulul de reacţie locală F 927 are schema principială prezentată în figura 19. În această schemă amplificatorul operaţional AO modelează comportarea precizată prin relaţia (27), cu posibilităţi de ajustare a parametrilor K şi Tcr. Ponderea reacţiei negative se modifică cu ajutorul potenţiometrului BP. După cum se poate constata schema celor două comutatoare C1 şi C2 este destul de complicată.

Soluţia permite eliminarea unor efecte nedorite datorate: constantei de timp proprii a condensatorului, curenţilor de fugă în cablajul imprimat (rezistenţe finite), curenţilor de polarizare ai AO etc. La apariţia tensiunii Uc1 (Uc1>0), tranzistoareleT1 şi T2 se saturează, iar la intrarea AO se aplică semnalul U+ prin intermediul unui tranzistor cu efect de câmp T3.

Page 29: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

140

Fig. 19 Modulul F 927 La apariţia semnalului 2CU ( 2CU >0), prin saturarea tranzistoarelor T4 şi T5 se aplică tensiunea negativă prin tranzistorul cu efect se câmp T6. Pe baza celor menţionate rezultă că blocurile F 514 şi F 927 modelează de fapt o comportare PD.

Prin combinarea acestor acţiuni PD cu acţiunea integratoare a servomotorului, în raport cu axul de ieşire al acestuia, ansamblul capătă o comportare PID. 3.3. Chestiuni de studiat. - construcţia pe blocuri şi funcţionarea regulatorului ELC 132 A;

- construcţia pe blocuri şi funcţionarea regulatorului ELC 1320; - răspunsul la semnal treaptă al regulatorului ELC 132 A; - răspunsul la semnal treaptă al regulatorului ELC 1320.

Page 30: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

141

3.4. Modul de lucru. 3.4.1. Studiul regulatorului ELC 132. a. Se identifică amplasarea modulelor componente şi apoi modul corect de realizare al acestora. b. Se realizează montajul din figura 20 în care drept servomotor de execuţie cuplat la ieşirea regulatorului, se foloseşte cel existent în blocul BRM2.

Fig. 20 Încercarea regulatorului ELC 132

Mărimea de ieşire din regulator va fi urmărită prin indicaţia aparatului din BRM2 şi eventual prin înregistrarea tensiunii Uies., obţinută la bornele "Ref." ale blocului.

Pe figură nu s-au marcat bornele nefolosite şi ale căror legături, dacă există, se desfac. c. Prin sursa de semnal unificat ELZ 101, se fixează valoarea mărimii măsurate la mijlocul domeniului (6 mA).

Cu Ti la valoarea maximă (189 s) şi BP% la valori variabile (0...500%) se testează comanda regulatorului ELC 132 prin blocul de referinţă cu motor BRM1.

Se va constata schimbarea sensului de rotaţie a servomotorului de execuţie BRM2 odată cu cea a semnului abaterii, măsurată cu V2. d. Se ajustează prin K1 şi K2 o referinţă adecvată astfel ca abaterea să fie 0 şi se fixează BP%, Ti , sensibilitatea S şi temporizarea la anclanşare ta în gamă; se variază în treaptă (± 10%) semnalul de măsură şi se

Page 31: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

142

înregistrează răspunsul regulatorului cu ajutorul unui inscriptor X - Y conectat la ieşirea blocului BRM 2. e. Se determină performanţele şi caracteristicile legilor de reglare pe baza curbelor înregistrate şi se compară cu cele fixate (BP%, Ti, S şi ta). 3.4.2. Studiul regulatorului ELC 1324. a. Se identifică amplasarea modulelor componente şi apoi modul concret de realizare a acestora în comparaţie cu blocurile regulatorului ELC 132. b. În continuare se repetă operaţiile b, c, d, şi e de la punctul 3.4.1. 3.5. Prelucrarea şi analiza datelor obţinute Pe baza înregistrărilor efectuate se vor determina, conform figurii 15 mărimile caracteristice ale legilor de reglare selectate pentru ambele tipuri de regulatoare studiate. Se vor face aprecieri privind precizia de realizare a legilor de reglare selectate.

3.6. Regulatorul electronic unificat cu ieşire discontinuă SIPART DR20

3.6.1 Destinaţie şi caracteristici principale.

Regulatorul SIPART DR20 este un regulator unificat, cu ieşire

discontinuă, tripoziţional, cu comportare de tip PID. Regulatorul poate fi utilizat pentru un spectru larg de aplicaţii.

În acest scop regulatorul SIPART poate fi configurat pentru a funcţiona în diverse structuri de reglare cu posibilitatea acordării parametrilor de reglare în limite largi de valori.

În figura 21 este prezentat regulatorul unificat SIPART DR20. Setările iniţiale, din fabrică, ale regulatorului sunt în general pe “0”.

Astfel, în versiunea K, regulatorul SIPART poate fi utilizat ca regulator cu referinţă fixată, cu intrare în curent unificat 4...20 mA c.c., domeniu de măsură 0÷100% şi ieşire în curent unificat 4...20 mA c.c.

Page 32: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

143

Fig. 21. Regulatorul SIPART DR20

Pentru varianta S, cu ieşire pe contacte de relee, sunt necesare

reglaje suplimentare ale regulatorului SIPART înainte de instalarea în proces.

În figura 22 este prezentată schema generală a regulatorului SIPART. Configuraţia de bază a regulatorului SIPART DR20 este alcătuită din:

• o intrare analogică AE1, fără izolare electrică, pentru 0/4÷20mA pe o rezistenţă de 249Ω (S4);

• o intrare analogică AE2, fără izolare electrică, pentru 0/4÷20mA pe o rezistenţă de 249Ω (S5);

• o intrare binară BE (0/24 V) pentru diverse funcţii (S15 şi S16); • o ieşire binară BA (0/24 V) pentru diverse funcţii (S34 şi S35); • o ieşire variabilă unificată Iy, pe 0/4÷20mA, în varianta K • o ieşire ±Δy, pe două relee (max. 250V, 5A), în varianta S (S32,

S33, S40).

Page 33: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

144

Fig. 22 Configuraţia de bază a regulatorului SIPART DR20

Page 34: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

145

În plus, pentru extinderea funcţiilor, pot fi introduse module adiţionale opţionale, în conectorii aflaţi pe panoul din spate.

Sunt 4 astfel de conectori, prezentaţi în figura 22, fiecare acceptând anumite module (cartele) opţionale. Tipurile de conectori utilizaţi, pot fi: • conector 1 AE3 (S6)

modul intrare tip 6DR2800-8J cu rol de adaptor de semnal unificat cu izolare electrică, pentru 4÷20 mA;

sau modul intrare tip 6DR2800-8R pentru senzor rezistiv, cu valoare nominală de la 100 la 1000 Ω, pentru adaptor de curent fără izolare galvanică;

sau modul intrare tip 6DR2800-8P pentru termorezistenţe Pt100, în montaje cu 2, 3 sau 4 fire;

sau modul intrare tip 6DR2800-8T pentru termocuple; • conector 2 AE4 (S7)

componente la fel ca pentru conectorul AE3 în limita posibilităţilor;

• conector 3 GW (S36) modul ieşire tip 6DR2801-8D cu 2 contacte pentru semnalizare de alarmă a unei variabile de proces (S22, S23, S24);

sau modul ieşire tip 6DR2801-8B cu 4 ieşiri binare pentru semnalizarea A1 şi A2 a unei variabile de proces (S22, S23, S24) şi a variabilei de ieşire ±Δy pentru regulator tip S;

• conector 4 SES modul de interfaţă tip 6DR2803-8A pentru transfer serial cu sisteme de conducere de nivel superior (S42 ÷ S48).

Regulatorul SIPART poate procesa maximum trei semnale analogice la intrare. Alocarea intrărilor analogice AE1…AE4 la posibile semnale de intrare 1x , 2x / Ew şi Ny / Ry se poate realiza prin comutatoarele de configurare (structurare) S8, S9 şi S10. Se recomandă ca liniile de semnal să fie pozate la distanţă faţă de traseele de putere, în vederea evitării interferenţelor; altfel se impune ecranarea lor şi legarea ecranului la masa M a regulatorului (aflat pe panoul din spate).

Page 35: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

146

Toate semnalele de intrare şi de ieşire au ca referinţă potenţialul punctului M, conform figurii 22.

3.6.2 Nivele de operare ale regulatorului SIPART DR20 În figura 23 este prezentat panoul frontal al regulatorului SIPART DR20 cu toate butoanele şi indicatoarele aferente.

Fig. 23 Panoul frontal al regulatorului SIPART DR20 Regulatorul SIPART DR20 poate funcţiona în trei variante de bază configurabile prin setarea butoanelor de pe panoul frontal.

Cele trei modalităti pentru operare sunt: ►Funcţionare în proces Funcţionarea regulatorului în proces se explică de la sine datorită

configurării corespunzătoare a panoului frontal şi ţinând sema de funcţionarea componentelor individuale din schema de reglare.

15

1

11

2

3.2 4

5.1 5.2

7.1 6

8

10

7.2

14 13

12.1

12.2

9.2

3.1

9.1

Page 36: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

147

►Parametrizare Parametrii de acordare ai regulatorului, la procesul propriu-zis, sunt

apelabili şi setabili cu aparatul în bucla de reglare, deci în regim de funcţionare “on -line”, prin intermediul a 29 de parametri ajustabili, prezentaţi în tabelul 1.

►Structurare Pentru controlul eficient al diverselor procese industriale, sunt

incluse în memoria regulatorului, un număr mare de funcţii şi structuri de reglare în care poate fi inclus regulatorul).

Structurarea regulatorului are loc regim de funcţionare “off-line” cu selectarea funcţiilor dorite prin intermediul a 48 de comutatoare pentru structurare, notate de la S1 ... S48 – şi prezentate în paragraful 3.6.4.

În timpul operaţiei de structurare regulatorul îşi blochează ieşirile. Pe panoul frontal al regulatorului SIPART sunt următoarele butoane

şi indicatoare conform figurii 23: 1. Indicator; indică eroarea xwxd −= unde, w – referinţa x – măsura (vezi comutatorul S26); 2. Scară gradată, pentru abatere; 3.1. LED semnalizare alarmă depăşire A1 (vezi S22, S23, S24); 3.2. LED semnalizare alarmă depăşire A2 (vezi S22, S23, S24); 4. Afişaj pentru SP-PV-A2-A1-SH, schimbarea realizându-se cu cheia 8

(vezi S20, S21). SH apare doar în structura cu S1=5,10 şi S18=1 5.1 Buton pentru ajustarea în modul “manual” a mărimii de comandă

(spre 0%); sensul acţionării depinde de S33. 5.2 Buton pentru ajustarea în modul “manual” a mărimii de comandă

(spre 100%); sensul acţionării depinde de S33. 6. Afişaj pentru variabila reglată de la –9 la 109 %. Numerele 100 până la

109 sunt afişate ca h0 până la h9 (vezi S32). De asemenea, arată “A1”, “A2” şi posibil “SH” dacă valorile lor sunt arătate în afişajul 4.

Page 37: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

148

7.1. Afişaj prin punct luminos atunci când este conectat -Δy (la regulatorul

tip S. 7.2. Afişaj prin punct luminos atunci când este conectat +Δy (la

regulatorul tip S. 8. Buton pentru schimbarea variabilei urmărite în afişajul 4. Comutarea

pentru variabila următoare este realizată când butonul este eliberat. Dacă este neapăsat mai mult de 5 s, apare o verificare a lămpii. Dacă este apăsat în acelaşi timp şi butonul 13, declanşarea programului este afişată de indicatorul 4. Confirmarea semnalelor defecte şi pălpăirea afişajului după revenirea tensiunii operaţionale printr-o singură apăsare.

9.1. LED care luminează când este afişată variabila SP (set point -

referinţa); 9.2. LED care luminează când este afişată variabila PV (process value –

variabila măsurată); 10. Buton pentru schimbarea modului automat/manual, fără şocuri; 11. LED ce luminează în modul manual şi pâlpâie atunci când au loc acţiuni

externe (N şi BI); 12.1. Buton pentru ajustarea referinţei interne prin incrementare (numai

dacă LED-urile 9.1 şi 14 sunt aprinse); 12.2. Buton pentru ajustarea referinţei interne prin decrementare (numai

dacă LED-urile 9.1 şi 14 sunt aprinse); 13. Buton pentru schimbarea referinţei intern/extern, SPC sau DDC,

(posibilitate asigurată prin intermediul comutatorului S1); 14. LED ce luminează când referinţa este internă şi pâlpâie în modurile

SPC şi DDC 15. Folie de acoperire cu posibilitate de schimbare pentru altă scală

Page 38: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

149

3.6.3 Schimbarea parametrilor sau a structurii regulatorului

SIPART DR20

Trecerea de la modul funcţionare în proces la setarea parametrilor sau a structurii se face în condiţii de siguranţă, în câţiva paşi. Aceşti paşi trebuie să fie efectuaţi în cel mult 20 de secunde, altfel are loc revenirea automată la modul funcţionare în proces.

Pentru trecerea la parametrizare sau structurare se ţine apăsat butonul 8 până când apar, în display-ul cu doi digiţi 6, literele “PS”. La eliberarea butonului afişajul rămâne aprins.

● Pentru modul parametrizare, cu “PS” afişat, se apasă butonul

12.1, de câteva ori, până când apar, în display-ul 4 de 4 digiţi, literele “PAr”. La apăsarea butoanelor 5.1 sau 5.2 apare ultimul parametru selectat cu numele în afişajul 6 şi valoarea în afişajul 4 (conform tabelul 1).

Indicatorul 1 va arăta în continuare valoarea erorii de reglare. Selectarea parametrilor se face cu butoanele 5.1 şi 5.2, iar valoarea parametrilor se poate modifica cu ajutorul butoanelor 12.1 şi 12.2.

Revenirea la modul funcţionare în proces se poate face oricând prin apăsarea butonului 8.

● Pentru trecerea în modul structurare, cu literele “PS” afişate în

display-ul 6, butonul 12.1 se apasă de câteva ori, până când apar în display-ul 4 literele “Str” (ele apar după literele “PAr”).

Cu butoanele 5.1 sau 5.2 apăsate o dată, va apare ultimul comutator de structură selectat, cu numele lui în afişajul 6 (S1 ... S48, conform comutatoarelor de structurare prezentate în 3.6.4) şi valoarea fixată în afişajul 4 (0, 1, …etc.). Ieşirile regulatorului sunt acum blocate.

La fel ca la parametrizare, cu butoanele 5.1 şi 5.2 se alege comutatorul de structură, iar cu butoanele 12.1 şi 12.2 se modifică valoarea comutatorului selectat.

Regulatorul poate reveni oricând în proces prin apăsarea butonului 8 de două ori. Revenirea are loc întotdeauna în regimul manual.

Dacă se apasă doar o dată butonul 8, se intră în parametrizare.

Page 39: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

150

Tabelul 1 Parametrii regulatorului SIPART DR20

PARAMETRII AFIŞAJ MIN MAX SETARE FABRICĂ

Câştig acţiune derivativă Vv “uu” 1.00 10.0 5.000 Câştig proporţional KP “cP” 0.100 100.0 0.100 Timp resetare (integrare) (s) Tn “tn” 1.00 9984 9984

Punct de lucru (%) Yo “Yo” Auto 0.0 99.5 Auto

Timp acţiune derivativă (s) Tv “tu” OFF 1.00 1000 OFF

Constanta de timp a filtrului pentru xd (s) TF “tF” OFF

1.00 1000 OFF

Rampa referinţei (s) Tw “tS” OFF 1.00

9984 100 OFF

Timpul poziţionării vanei/ Perioada +y (s)

Ty T+ “ty” 1.00 1000 60.00

Com

porta

rea

regu

lato

rulu

i

Perioada –y (s) T- “t-“ 1.00 1000 60.00

Începutul de scală LA “LA” -1999 9999 0.0

Vârful 1/8=12.5% L1 “L1” -1999 9999 0.0

Vârful 2/8=25% L2 “L2” -1999 9999 0.0

Vârful 3/8=37.5% L3 “L3” -1999 9999 0.0

Vârful 4/8=50% L4 “L4” -1999 9999 0.0

Vârful 5/8=62.5% L5 “L5” -1999 9999 0.0

Vârful 6/8=75% L6 “L6” -1999 9999 0.0

Vârful 7/8=87.5% L7 “L7” -1999 9999 0.0

Dom

eniu

l ind

icat

iei,

linia

rizar

e

Capăt de scală 100% LE “LE” -1999 9999 100

Limitare referinţă, început wa wva “SA” -1999 9999 -5.0

Limitare referinţă, sfârşit we wve “SE” -1999 9999 105.0

Ref

erin

ta

Referinţă de protecţie ws “SH” -1999 9999 0.0

Valoare limită minimă a2 “A2” -1999 9999 -5.0

Lim

ite

Valoare limită maximă a1 “A1” -1999 9999 5.0

Page 40: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

151

Răspuns de prag la xd (%) A “A” 0.0 10.0 0.0

Limitare, începutul lui yA (%) ya “yA” -10.0 110.0 -5.0

Limitare, sfârşitul lui yA (%) ye “yE” -10.0 110.0 105.0

Mar

imea

de

co

man

da

Valoarea sigură (%) ys “yS” -10.0 110.0 0.0

Constanta 1 (zero) (%) c1 “c1” -199.9 199.9 0.0

Con

stan

te Constanta 2 (factor) (%) c2 “c2” -199.9 199.9 0.0

3.6.4 Comutatoare de structurare

Setările de structură (încadrarea într-o anumită structură de reglare) şi alegerea funcţiilor regulatorului se fac cu ajutorul comutatoarelor S1-S48, a căror semnificaţie este prezentată în cele ce urmează. Pentru fiecare comutator se vor arăta poziţiile (valorile) posibile pe care le poate lua şi semnificaţia acestora în structura regulatorului.

Poziţiile de bază S1 Scheme de structurare (vezi tabelul 2) 0 regulator cu referinţă internă;

1 regulator cu referinţă internă şi reacţie după perturbaţie la intrare;

2 regulator cu referinţă interna şi reacţie după perturbaţie la ieşire;

3 regulator cu referinţă internă, în regim de rezervă pentru cazul conducerii numerice directe cu calculator a proceselor (CND) ;

4 regulator secundar (slave), în regim de prescriere externă a referinţei, fără comutare intern/extern (pentru reglări în cascadă etc.);

5 regulator secundar (slave), pentru cazul conducerii numerice directe a proceselor (CND), cu comutare intern/extern şi SPC prin interfaţă serială;

6 regulator cu referinţă externă, fără comutare intern/extern;

Page 41: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

152

7 regulator de raport (proporţional); 8 staţie de raport (numai în versiunea K); 9 staţie control manual/automat şi aparat control manual,

aparat control manual pentru CDN; 10 indicator de proces pentru versiunea K, având ieşirea

valoarea mărimii de referintă sau indicator de proces pentru versiunea S, cu monitorizarea celei de-a doua limite;

S2 Structurarea ieşirii (vezi tabelul 3) 0 ieşire tip K (0/4÷20mA) 1 ieşire tip S, regulator bipoziţional, cu două ieşiri pentru

încălzire-răcire; 2 ieşire tip S, regulator tripoziţional pentru elemente de

execuţie cu servomotor şi reacţie internă de poziţie; 3 ieşire tip S, regulator tripoziţional pentru elemente de

execuţie cu servomotor şi reacţie de poziţie externă; S3 domeniul principal de frecvenţă

0 50Hz 1 60Hz

Intrările analogice

S4 semnal intrare din AE1 0 0÷20mA 1 4÷20mA

S5 semnal intrare din AE2 0 0÷20mA 1 4÷20mA

S6 semnal intrare din AE3 0 0÷20mA sau U,R,P,T (module specializate) 1 4÷20mA

S7 semnal intrare din AE4 0 0÷20mA sau U,R,P,T 1 4÷20mA

S8 alocarea intrărilor analogice la variabila controlată principală x1

0 AE1 (0/4÷20mA fără izolare electrică)

Page 42: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

153

1 AE3 (opţiune pentru I/U, R, P, T) S9 alocarea intrărilor analogice la reacţia de poziţie yR sau poziţia de

urmărire yN 0 AE2 (0/4÷20mA fără izolare electrică) 2 AE4 (opţiune pentru I/U, R, P, T)

S10 alocarea intrărilor analogice la variabila controlată secundară x2 / variabila de comandă x2 (regulator de raport) sau referinţă externă wE

-2 AE1 (0/4÷20mA fără izolare electrică) -1 AE2 (0/4÷20mA fără izolare electrică)

0 AE3 (opţiune pentru I/U, R, P, T) 1 AE4 (opţiune pentru I/U, R, P, T)

S11 monitorizare adaptor 0 fără 1 x1 - - 2 - x2/wE - 3 x1 x2/wE - 4 - - yR/yN 5 x1 - yR/yN 6 - x2/wE yR/yN 7 x1 x2/wE yR/yN

S12 extragere de rădăcină pătratică din variabila principală controlată x1 0 nu 1 da

S13 extragere de rădăcină pătratică din variabila x2 0 nu 1 da

S14 liniarizare pentru variabila controlată principală x1 0 nu 1 da

Intrarea binară

S15 funcţii ale intrării binare BE

0 BL blocarea ieşirii 1 Si valoarea sigură a variabilei conduse y=yS

Page 43: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

154

conducere cu calculator (CB) fără confirmare

conducere cu calculator (CB) cu confirmare

2 N urmărirea ieşirii y=yN 3 CB semnal de sincronizare cu calculator; 4 BE pe interfaţa serială 5 BLPS blocarea parametrizării/structurării 6 BL blocarea ieşirii 7 Si valoarea sigură a variabilei conduse y=yS 8 N urmărirea ieşirii y=yN 9 CB semnal de sincronizare cu

calculator; 10 BE pe interfaţa serială 11 BLPS blocarea parametrizării/structurării

S16 sensul intrării binare BE

0 nivelul logic 1: între 13V şi 30V 1 nivelul logic 1: pe 0V

Controlul referinţei

S17 urmărirea variabilei x (w=x, wv=xv) în modurile H, N, DDC(CND), BI şi Si

0 nu 1 da

S18 referinţa w în cazul defectării modului CB

0 referinţă internă w 1 referinţa de siguranţă wS

S19 urmărirea referinţei interne wi către referinţa efectivă w

0 da 1 nu

Afişaj

S20 punctul zecimal în afişajul 4 pentru SP-PV-A2-A1-SH (ineficient cu

S1=7 şi 8) -1 fără

0 0.1

Page 44: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

155

1 0.01 2 0.001

S21 rata de repetare a afişajului digital -3 0.1 s -2 0.2 s -1 0.5 s

0 1 s 1 2 s 2 5 s OFF afişajul 4 este închis, afişajul 6 are rata de 0.1 s

Semnalizarea de alarmă

S22 intrări pentru limite de monitorizare S1=0-6,9,10 7,8 0 xd(f)/xW(f) wV-xV/xV-wV 1 x xV 2 w wV S23 funcţionarea valorilor de limită A1 şi A2 A1 A2 0 max. min. 1 min. min. dacă A2 este mai mare, A1 devine mai mic 2 max. max. dacă A1 este mai mare, A2 devine mai mic 3 max. min. 4 min. min. dacă A2 este mai mare, A1 nu se modifică 5 max. max. dacă A1 este mai mare, A2 nu se modifică S24 setarea limitelor monitorizate

0 numai în nivelul de parametrizare 1 şi la nivelul operării în proces

Indicatorul abaterii xd

S25 domeniul de afişare al indicatorului 1 -2 ±2.5% ⎞ -1 ±5% ⎟

0 ±10% ⎬ xd=w-x 1 ±20% ⎟

Page 45: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

156

2 ±40% ⎠ OFF afişajul este oprit 3 ±40% ⎞ 4 ±20% ⎥ 5 ±10% ⎬ xw=x-w 6 ±5% ⎟ 7 ±2.5% ⎠ Algoritmul de reglare

S26 sensul de acţionare al regulatorului pe sistemul controlat (se

referă la abaterea xd=w-x – direct- invers) 0 normal (KP>0) 1 inversat (KP<0)

S27 intrarea elementului derivativ D 0 xd(f) 1 x 1 x2/wE (r) cu direcţia de acţiune opusă lui x 2 x2/wE (r) cu direcţia de acţiune a lui x

S28 algoritmul de reglare 0 PI (D) 1 P (D)

Comutarea ieşirii

S29 prioritatea modurilor N (DDC=CND), BL sau H

0 N (DDC), BL 1 H

S30 modul manual cu adaptor defect (S11)

0 schimbarea nu are loc către modul manual 1 pornirea cu ultima variabilă controlată 2 pornirea cu variabila controlată de siguranţă

S31 blocarea trecerii manual/automat 0 nu 1 numai operare automată, fără posibilitate de schimbare la

modul manual

Page 46: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

157

2 numai operare manuală cu interblocare (facilitatea de reajustare poate fi blocată prin 10, LED-ul 11 fiind stins atunci)

Afişarea comenzii y

S32 afişarea variabilei de comandă

0 ieşirea controlată y 1 semnalul de reacţie yR OFF fără afişare 2 descompunerea domeniului y+, y-

S33 sensul afişării poziţiei pe sistemul controlat 0 normal (mărimea afişată este y sau yR) 1 invers (mărimea afişată este 100% -y sau 100% -yR)

Ieşirea binară

S34 funcţiile ieşirii binare BA 0 CR regulatorul nu este în modul computer

1 H regulatorul este în modul manual 2 BR regulatorul nu este în modul de aşteptare computer 3 MuSt adaptor defect 4 BA este activat pe interfaţa serială

S35 sensul ieşirii binare BA 0 nivelul logic 1: pe 24V 1 nivelul logic 1: pe 0V

Componentele de alarmare GW

S36 componente furnizate cu modulul opţional GW

0 ieşiri limitate; regulator cu modulul 6DR2801-8D cu 2 relee pentru A1/A2 sau modulul nu este utilizat

1 regulator cu modulul 6DR2801-8B cu 4 ieşiri binare pentru A1, A2 şi ±Δy, şi o intrare binară pentru blocarea operaţiei de parametrizare şi structurare (ieşirile releelor ±Δy din configuraţia de bază nu au utilizare)

Page 47: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

158

Regulatorul K

S37 curentul de ieşire Iy al regulatorului tip K (numai cu S2=0)

0 0÷20mA 1 4÷20mA

S38 Iy oprit în operarea DDC (=CND) (numai cu S2=0 şi S1=3 sau 9)

0 nu 1 da

Regulatorul S

S39 lungimea minimă a impulsului de control te ⎫ numai cu S40 durata minimă a pauzei dintre impulsuri ta ⎭ S2=2 sau 3 -9 20 ms -8 40 ms -7 60 ms

….................... -1 180 ms

0 200 ms 1 220 ms …...................... 8 360 ms 9 380 ms 10 400 ms

Condiţii de pornire

S41 condiţii de repornire după revenirea tensiunii de alimentare şi autoresetare

0 în modul automat, extern cu ultima referinţă w sau wv; y începe cu valoarea yS, la regulatoarele S cu S2=2 sau 3 cu ultima poziţie

1 în modul automat, intern cu w=wS sau wV=wVS; y în aceleaşi condiţii ca mai sus cu pâlpâirea afişajului 4

Page 48: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

159

2 în modul manual, extern cu ultima referinţă w sau wV şi y=yS, cu regulator tip S, cu S2=2 sau 3 cu ultima poziţie

3 în modul manual, intern cu w=wS sau wV=wVS cu y la fel ca la S41=2

4 în modul automat, extern cu ultima referinţă w sau wv; y începe cu valoarea yS, la regulatoarele S cu S2=2 sau 3 cu ultima poziţie;

5 în modul automat, intern cu w=wS sau wV=wVS; y în aceleaşi condiţii ca mai sus fără pâlpâirea afişajului 4

6 în modul manual, extern cu ultima referinţă w sau wV şi y=yS, cu regulator tip S cu S2=2 sau 3 cu ultima poziţie

7 în modul manual, intern cu w=wS sau wV=wVS,cu y la fel ca la S41=2

Interfaţa serială (SES)

S42 transmisia datelor

0 regulatorul transmite toate variabilele şi nu primeşte nimic 1 regulatorul transmite toate variabilele şi primeşte parametrii

şi structura 2 regulatorul transmite toate variabilele, primeşte parametrii şi

structura ca şi variabilele de proces şi registrul de stare (CBES şi CBBE sunt conectate prin funcţia SAU)

3 regulatorul transmite toate variabilele, primeşte parametrii şi structura ca şi variabilele de proces şi registrul de stare (CBES şi CBBE sunt conectate prin funcţia ŞI)

S43 rata de transmisie a datelor 0 9600 bit/s 1 4800 bit/s 2 2400 bit/s 3 1200 bit/s 4 600 bit/s 5 300 bit/s

S44 paritatea verticală 0 pară

Page 49: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

160

1 impară

S45 poziţia parităţii longitudinale 0 fără 1 după ETX 2 înainte de ETX

S46 paritate longitudinală 0 normal 1 inversat

S47 numărul staţiei (adresa) 0 0 1 1 …................ 31 31

S48 timpul de monitorizare CBES 0 fără 1 1 s 2 2 s …................... 24 24 s 25 25 s

Page 50: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

161

Tabelul 2 – Scheme de structurare

S1 Schema bloc a structurii. Celelalte comutatoare de

structurare pe "o"

S1 = 0 Regulator cu referinţă internă

S1 = 1 Regulator cu referinţă internă şi reacţie după perturbaţie la intrare

S1 = 2 Regulator cu referinţă internă şi reacţie după perturbaţie la ieşire

S1 = 3 Regulator cu referinţă internă în regim de rezervă pentru conducerea numerică directă a proceselor (CND)

S1 = 4 Regulator în regim de prescriere externă a referinţei fără comutare intern/extern (reglare în cascadă)

Wi

0000 yH

PID x1

SP-W PV-Xxd+

_ yA

y

Wi

0000 yH

PID x1

SP-W PV-Xxd+

_ yA

y

x2 x1+c2x2+c

Wi

0000 yH

PID x1

SP-W PV-Xxd+

_ yA'

y

x2

yA'+c2x yA

Wi

0000 yH

PID x1

SP-W PV-Xxd +

_ yA

y

yES

CB-

Wi 0000 yH

PID x1

SP-W PV-Xxd+

_ yA

y wE CB-Int(S1=5)CB-(S1=4)1)

Page 51: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

162

S1 = 5 Regulator în regim de conducere numerică directă (CND) cu prescri-erea referinţei de la calculator şi comu-tare intern/extern prin interfaţa serială

S1 = 6 Regulator cu referinţă externă, fără comutare intern/extern

S1 = 7 Regulator de raport

S1 = 8 Staţie de raport (numai pentru versiunea K) K:6DR2004 S 25 = off

Wi 0000

yH

PID

x1

SP-W PV-X

xd+ _ yA

y x2wv+(±c1

1

11x

)c(x ±−

x2

Wi 0000

yH

x1

SP-W PV-Xy=wE

x2wv+(±c1

1

11x

)c(x ±−

x2 w

xv

Wi 0000

PID x1

SP-W PV-Xxd+

_ CB-Int(S1=5)

yH

yA

y

yES

N wES

c2wE+

0000 yH

PID x1

SP-W PV-Xxd +

_ yA

y

wE

Page 52: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

163

S1 = 9 Staţie de control manual/automat şi aparat. control manual; aparat CND. S2=1; S15=3; S16=1; S25=0ff; S29=1; S34=1

S1 = 9 Idem S2≠2; S25=off; S42 = off; S29=1

S1=10 Indicator de proces în versiunea K; cu referinţa la mărimile de ieşire. S2=0; S25=off; S36=0,1; Opţiunea GW

S1 = 10 Indicator de proces în versiunea S: cu monitorizare secundară a limitei

YES

0000 SP-W PV-X

Wi

x1

yH y H

CB-Int

Wi 0000 SP-W PV-X

GW A1

A2

Y

CB-Int x2/wE

00 x1 yR/yn

Wi 0000 SP-W PV-X

GW A1

A2

Y

CB-Int x2/wE

00

x1 yR/yn

A1,

max ye ya,ye

min ya yR/yN

+Δy -Δy

0000 SP-W PV-X

Wi

x1

yH y H

CB-Int yN

BA H

Page 53: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

164

Tabelul 3 – Structurarea ieșirii Structura ieşirii S2 Regulator Aparatură de câmp

S2 = 0 Ieşire

K(0/4÷20mA)

S2 = 1 Ieşire versiunea S, regulator bipoziţional cu două ieşiri pentru încălzire/răcire

S2 = 2 Ieşire versiu-nea S, regulator tripoziţional cu reacţie internă de poziţie, pentru comanda elementelor de execuţie cu servomotor

S2 = 3 Ieşire versiune S, regulator tripoziţional, cu reacţie externă de poziţie, pentru comanda elementelor de execuţie cu servomotor

00 U

II

P y Iy 0/4÷20m

S32=0

00

ye

ya

S32=0

00 S32=2

T=

T-=

f(ya,ye) ya,ye y

-y +y

-y

+y

00 S32=1

Ty

y + -

+Δy

-Δy

yRAE2/AE4

Ty

E α

M

ta,.te

00 S32=1

y + -

+Δy

-Δy

yRAE2/AE4

Ty

E α

M

ta,.te

Page 54: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

165

3.6.5. Chestiuni de studiat

- Construcţia, parametrizarea şi structurarea regulatorului SIPART; - Influenţa parametrizării şi structurării asupra răspunsului regulatorului la semnal de intrare tip treaptă; fără element de execuţie şi cu element de execuţie.

3.6.6. Modul de lucru

a. Se identifică butoanele şi indicatoarele aflate pe panoul frontal al aparatului (figura 23), respectiv modul de manipulare şi de citire a acestora; b. Se studiază modalitatea de fixare (setare) a parametrilor de acord (proces de parametrizare), pe baza indicaţiilor de la §3.6.3 şi tabelul 1; c. Se studiază modalitatea de fixare a structurii (proces de structurare), pe baza indicaţiilor de la §3.6.4 și tabelele 2 şi 3. Avându-se în vedere faptul că, regulatorul studiat este în versiune 6DR2001, pentru structurare se vor folosi numai comutatoarele corespunzătoare (de exemplu S1=1, S2=2, etc.). In acest caz, regulatorul furnizează la ieşirile 8, 9 şi 10, contacte de relee (vezi figura 2), pentru comanda unor elemente de execuţie cu servomotoare electrice reversibile. d. Se studiază comportarea regulatorului în bucla deschisă, cu ieşire pe contacte de relee, la variaţia în treaptă a erorii: - În acest scop, comutatorul K1, de pe panoul de automatizare se poziţionează pe “Studiu SIPART”, iar comutatorul K2, pe “Bucla SIPART”; - Pe bornele inferioare 11 şi 12, ale panoului de automatizare, vor rezulta salturi de tensiune, pozitive sau negative, în funcţie de contactele acţionate +Δy sau – Δy, conform figurii 4.a; - Bornele 11 şi 12 se conectează la intrarea unui înregistrator X – Y, în funcţionare normală; - Pentru anumite seturi de valori ale parametrilor de acord Vv, Kp, Tn, Tv şi Tf, respectiv pentru algoritmi de reglare posibili (vezi S28), se înregistrează impulsurile rezultate pe rezistorul R, din figura 24.a;

Page 55: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

166

- In vederea obţinerii corecte a acestor impulsuri se va asigura plecarea din aceleaşi condiţii iniţiale; în acest scop, după fixarea parametrilor şi a tipului de lege de reglare, respectiv a unei referinţe fixe, regulatorul se deconectează de la alimentare, prin intermediul comutatorului b3, de pe panoul de automatizare, după care se reconectează, având grija ca după reconectare regulatorul să funcţioneze pe referinţă internă (deci Led-ul 14 aprins). e. Se studiază comportarea regulatorului în bucla deschisă, dar cuplat cu servomotorul reversibil al elementului de execuţie (în cazul de faţă un bloc de referinţă cu motor –BRM- prezentat în lucrarea 8), la variaţia în treaptă a erorii. - In acest scop, comutatorul K1, de pe panoul de automatizare, se comută pe poziţia “Bucla reglare SIPART”, iar K2 rămâne pe poziţia anterioară; - De pe bornele superioare 11 şi 12 se culege, în acest caz, o tensiune continuă, practic liniar variabilă, cu poziţia acului indicator al BRM-ului (0 – 7,3 Vcc, figura 24 b ); - Bornele superioare 11 şi 12 se conectează la un înregistrator X – Y, în stare de funcţionare; - Pentru anumite seturi de valori ale parametrilor de acord Vv, Kp, Tn, Tv, Tf şi respectiv pentru legile de reglare posibile, se înregistrează evoluţia în timp a tensiunii de la ieşirea BRM-ului, în cazul variaţiei în treaptă a erorii; - Se au în vedere precizările de la ultimul aliniat al punctului d; f. Pe baza înregistrărilor obţinute se fac aprecieri în legătura cu influenţa principalilor parametrii de acord, respectiv a algoritmilor de reglare selectaţi, asupra comportării regulatorului studiat.

Page 56: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

167

Fig. 24 Scheme pentru studiul funcţionării regulatorului SIPART DR20

+Δy

-Δy

K2 R1

R2

-15V

+15V

R1

R2 R

11 12

SIPART

a

10

9

8

11 12

+Δy

-Δy

SIPART 10

9

8

H

C

L

C3

C4

b

BRM

Page 57: L07 - Studiul regulatoarelor unificate pentru procese lente - 112-168lmastacan/wp-content/uploads/L... · 2014-05-19 · În cazul regulatoarelor pentru procese lente trebuie rezolvate

168

Tabelul 4 - Date tehnice ale regulatorului SIPART DR20

Temperatura de lucru 0-50°C

Alimentare - plaja de variaţie:

- Frecvenţa - Puterea aparentă/activă - adaptor L+ - tensiunea nominală faţă de M - curentul maxim de încărcare

230V; 187-276 Vc.a. (număr de cod 6DR201 S), 47-63 Hz 21 VA/ 13 W 20 – 26 Vcc 60 mA

Intrările analogice AE1 şi AE2 - semnal intrare - pe intrare

0/4÷20 mA 249Ω ± 0.1 %

Intrarea binară BE - semnal 0 faţă de M - semnal 1 faţă de M - rezistenţa de intrare

- 35V până la + 4.5 V sau deschis + 13V până la + 35 V ≥27 kΩ

Ieşirea binară BA - semnal 0 faţă de M (≤ 50 μA) - semnal 1 faţă de M - curent max. absorbit

≤1.5 V sau deschis +19 V până la 26 V ≤30mA, cu protecţie de scurtcircuit

Variabila de comandă ±Δy, regulator S, cu relee

- materialul contactelor - încărcare contacte

argint nichel c.a. ≤250 V ≤5 A ≤1250 VA c.c. ≤250 V (≤50 W) ≤24 V (≤100 W) ≤5 A

Bibliografie 1. Călin S., Regulatoare automate. Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti,

1976. 2. Nitu C., Matlac I., Feştilă C. Echipamente electrice şi electronice de

automatizare. Ed. Did. şi Ped., Bucureşti, 1983. 3. Dumitrache I., ş.a. Automatizări electronice. Ed. Did. şi Ped., Bucureşti,

1993.