Файл: Боронихин А.С. Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов учеб. для техникумов.pdf

вается эффект обратной связи. Пределы пропорциональности мож­ но настраивать дросселем 6 от 10 до 250%.

Изодромное устройство работает следующим образом: если нет равенства давления воздуха, поступающего от измерительного при­ бора и задатчика, то воздух из линии обратной связи через регули­ руемый дроссель 9 поступает в глухую камеру М и прижимает мем­ брану 10 к соплу 8. Это приводит к повышению давления в камерах Л я К, что вызывает приближение стержня 3 к соплу 4, т. е. дей­ ствие, совпадающее с воздействием измерительного преобразователя и противоположное действию обратной связи. Настройкой дрос­ селя 9 можно изменять время изодрома от 6 с до бесконечности.

Пропорционально-интегральный регулятор ПР3.21 предназна­ чен для получения непрерывного регулирующего воздействия в виде давления сжатого воздуха, посылаемого к исполнительному механиз­ му с целью поддержания измеряемого параметра (расхода, давле­ ния, температуры и др.) на заданном уровне. По характеру регу­ лирующего воздействия он является изодромным (ПИ) с возмож­ ностью настройки зоны регулирования в пределах от 5 до 3000% и времени изодрома от 3 с до 100 мин. Регулятор может быть использо­ ван для работы с приборами, задатчиками или другими устройст­ вами, имеющими стандартные пневматические сигналы на выходе.

Регулятор ПР3.21 построен на элементах УСЭППА, которые монтируют на плате из органического стекла при помощи соедини­ тельных трубок. Связь между элементами осуществляется через от­ верстия в трубках и каналы в плате. Действие регулятора основано на принципе компенсации сил, при котором механические переме­ щения чувствительных элементов близки к нулю. Вследствие это­ го регулятор обладает высокой чувствительностью.

Сигналы рзд и рвх, поступающие от задатчика и от преобразова­ теля (рис. VIII.8) в виде давления сжатого воздуха, действуют на мембраны элементов сравнения / и I I I . Силы, развиваемые дейст­ вием давления на мембраны устройства сравнения, уравновешива­ ются силами, развиваемыми действием давления воздуха на мембра­ ны отрицательной и положительной обратных связей. Пропорцио­ нальная составляющая регулятора вводится путем воздействия на отрицательную обратную связь, интегральная составляющая — путем воздействия на положительную обратную связь. Степень воз­ действия этих составляющих настраивают регулируемыми дрос­ селями диапазона дросселирования ДД и времени изодрома II. Суммарное действие на выходное давление пропорциональной и ин­ тегральной составляющих отрабатывается элементом сравнения V.

Регулятор ПР3.21 состоит из пропорционального (элементы III, IV) и интегрального (элементы /, II) звеньев. Связь между звеньями осуществляется путем подачи воздуха с выхода элемента I в каме­

157

величине рассогласования между измеряемым параметром рвх и за­ данной величиной Рзд. Интегральное звено (/ и II) вырабатывает интеграл по времени в зависимости от величины рассогласования между измеряемым и заданным давлением. Коэффициент пропор­ циональности К настраивают изменением проводимости а регулируе­ мого дросселя Д Д сумматора IV. При закрытом дросселе коэффи­ циент К имеет минимальное значение, т. е. /(-> -О, а диапазон

настраивают дросселем II. Когда дроссель II закрыт, время изод­ рома достигает максимального значения, а регулятор при этом пре­ вращается в пропорциональный. Максимальное время изодрома со­ ответствует полностью открытому дросселю II.

Выходное давление регулятора поступает на вход усилителя мощности VI в камеру Гуі, затем через сопло большого диаметра Сх выключающего реле VII на выход прибора. Выключающее ре­ ле VII предназначено для отключения прибора при переходе на ручное управление путем подачи давления рвк в камеру Ауп. При этом реле VII закрывает сопло Сх и открывает сопло С2, которое соединяет выходную линию регулятора с камерами Дщ, Дѵ и Ві. Таким образом, в камерах положительной обратной связи при ручном управлении процессом сохраняется такое же давление, как и на исполнительном механизме, что обеспечивает плавный пере­ ход на ручное регулирование. Для гашения автоколебаний, возни­ кающих в системе, вводят две (положительную в камеру Ву и отри­ цательную в камеру Гу) обратные связи. Автоколебания, возни­ кающие в случае нарушения равновесия системы, затормаживают-

158

ся при помощи нерегулируемого дросселя ПД, включенного в ли­ нию положительной обратной связи (камера Ву).

На основе элементов УСЭППА создана система вторичных при­ боров и регуляторов, которые работают с преобразователями как пневматической ветви ГСП, так и с любыми приборами, имеющими унифицированный пневмовыход. В эту систему входят следующие основные приборы.

ПВ4.2Э — вторичный прибор для непрерывной записи и пока­ зания величины одного параметра;

ПВ4.3Э— вторичной прибор для непрерывной записи на одной диаграмме величин двух параметров и показания их на двух шка­ лах;

ПВ10.1Э — вторичный прибор для непрерывной записи и пока­ зания величины регулируемого параметра, указания положения кон­ трольной точки и величины давления на исполнительном ме­ ханизме. В этом приборе и приборах ПВ4.2Э и ПВ4.3Э привод диа­ граммы осуществляется синхронным электродвигателем, а в при­ борах, имеющих индекс П, — пневматическим двигателем;

ПР1.5 — позиционный регулятор для получения дискретных пневматических сигналов 0 и 1 в результате повышения или пониже­ ния поступающего на вход регулятора давления сжатого воздуха, пропорционального величине регулируемого или измеряемого па­ раметра. Регулятор может быть использован в качестве сигнализа­ тора, если его выходное давление приводит в действие какое-либо сигнальное устройство;

ПР2.5 — пропорциональный П-регулятор для получения ре­ гулирующего воздействия на исполнительный механизм с целью поддержания параметра на заданном уровне. По характеру регули­ рующего воздействия регулятор является пропорциональным с воз­ можностью настройки зоны регулирования в пределах 5—3000%;

ПР3.21 — пропорционально-интегральный ПИ-регулятор для получения регулирующего воздействия на исполнительный меха­ низм с целью поддержания регулируемого параметра на заданном уровне. По характеру регулирующего воздействия регулятор явля­ ется изодромным с возможностью настройки зоны регулирования в пределах 5—3000% и времени изодрома от 3 с до 100 мин;

ПР3.22 — пропорционально-интегральный ПИ-регулятор с' местным задатчиком. Аналогичен регулятору ПР3.21. Задатчик встроен в прибор. Задание'устанавливают вручную;

ПР3.23 — пропорционально-интегральный ПИ-регулятор со­ отношения для непрерывного получения регулирующего воздей­ ствия в виде давления сжатого воздуха, посылаемого к исполнитель­ ному механизму с целью поддержания постоянства величины соот­ ношения двух параметров. По характеру регулирующего воздей­ ствия регулятор является изодромным с возможностью настрой­ ки зоны регулирования 5—3000% и времени изодрома от 3 с до 100 мин.

159

ПР3.24 — то же, что и ПР3.23, но с устройством для введения в величину соотношения автоматической коррекции по третьему параметру или для дистанционного управления величиной соот­ ношения;

ПР3.25 — пропорционально-интегрально-дифференциальный ПИД-регулятор для непрерывного получения регулирующего воз­ действия, посылаемого к исполнительному механизму системы регу­ лирования. По характеру регулирующего воздействия регулятор является изодромным с возможностью настройки зоны регулиро­ вания 5—3000% и времени изодрома от 3 с до 100 мин при времени предварения от 5 с до 100 мин;

?

Рис. VIII.9. Схема программного задатчика

ПФ1.1 — пневматический прибор простейших алгебраических операций;

ПФ2.1 — пневматический прибор прямого предварения; ПФ3.1 — пневматический прибор обратного предварения;

П3.1 — пневматический программный задатчик по времени. Рассмотрим программный задатчик П3.1, который предназна­

чен для автоматического изменения по заданной программе номи­ нального значения выходного сигнала в стандартном диапазоне 0,02—0,1 МПа (0,2—1 кгс/см2). Прибор рассчитан на работу в си­ стемах автоматического регулирования технологических процессов совместно со вторичными приборами и регуляторами. Программный задатчик обеспечивает: контроль регулируемого параметра, изме­ няющегося в стандартном диапазоне, и выходного сигнала по двух­ стрелочному манометру; пневматическую сигнализацию двух любых точек программы давлением 140 кПа (1,4 кгс/см2); возврат програм­ много диска в начальное положение из любого промежуточного как от внешнего пневматического сигнала, так и от сигнала с тумбле­ ра; ручные и дистанционные пуск и остановку программного диска.

160

Принцип действия прибора (рис. VIII.9) основан на преобразо­ вании линейных перемещений ролика 1 по ребру вращающегося с определенной скоростью программного диска 2 в пропорциональ­ ный пневматический сигнал. Перемещения ролика в пневматиче­ ский сигнал преобразуются изменением натяжения задающей пру­ жины 3 пневматического преобразователя 4 при помощи рычага 5. Изменение натяжения пружины вызывает изменение зазора между соплом 6 и концом подвижного рычага 7, перекрывающим данное сопло. Это приводит к изменению в линии сопла давления сжатого воздуха, поступающего в него через постоянный дроссель. Изме­ нение давления, усиленное пневматическим усилителем 8, по­ ступает на выход прибора. Таким образом, существует прямая за­ висимость между перемещением ролика по ребру программного дис­ ка и величиной пневматического выходного сигнала.

Привод программного диска задатчика осуществляется от син­ хронного электродвигателя 9 через многоступенчатый редуктор 10. Возврат программного диска в нулевое (начальное) положение производится подачей команд либо с пневматического тумблера, либо дистанционно. Программный диск можно остановить в любой точке программы либо вручную — выключением электри­ ческого тумблера, либо подачей дистанционной команды «Стоп», которая поступает в камеру пневмоэлектропреобразователя и разры­ вает цепь питания электродвигателя. Сигнализация двух любых точек программы осуществляется формированием на выходе команд давлением 140 кПа (1,4 кгс/см2) при помощи двух элементов сопло — заслонка и двух планок со штифтами, устанавливаемых на нуж­ ных отметках шкалы диска времени.

§ ѴІІІ.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Электрическая токовая ветвь автоматического регулирования и контроля ГСП представляет собой группу взаимосочетающихся приборов и устройств, при помощи которых решается большая часть практических задач по автоматическому регулированию и контролю технологических процессов в различных отраслях промышленности. Универсальность системы заключается в возможности использова­ ния .большого числа приборов и устройств, как специально разра­ ботанных, так и серийно выпускаемых различными заводами. Си­ стема имеет высокую надежность за счет простоты схем и конструк­ ции и применения элементов бесконтактного исполнения с преиму­ щественным использованием полупроводниковых и магнитных эле­ ментов.

Электрическая токовая унифицированная система включает па­ раметрические преобразователи с унифицированным выходным сиг­ налом 0—5 или 0—20 мА, регулирующие приборы, магнитные уси­ лители, исполнительные механизмы, а также дополнительные при­ боры (задатчики, дистанционные указатели положения регулиру­ ющего органа, дифференциаторы и программные задатчики).

Первичные приборы. Принцип действия параметрических преоб­ разователей основан на электрической силовой компенсации. В уни­ фицированном электросиловом преобразователе (см. рис. 1.8) изме­ ряемый параметр воздействует на чувствительный элемент изме­ рительного блока и преобразуется в усилие, которое через рычаж­ ную систему электросилового преобразователя уравновешивается усилием магнитоэлектрического устройства обратной связи. Рас­ стояние передачи сигнала может достигать 5—10 км, так как сопро­ тивление внешней цепи (преобразователь — вторичный прибор) мо­ жет быть до 2500 Ом.

Токовые параметрические преобразователи ГСП для измерения технологических параметров имеют те же пределы измерений, что и пневматические (стр. 152). В обозначении токового преобразова­ теля ставится индекс «Э» вместо индекса «П» у преобразователя с пневмовыходом. Например, MC—П — сильфонный манометр с пневматическим выходом, а MC—Э — то же, с электрическим то­ ковым выходом.

К группе первичных приборов также относятся: преобразователь сигнала от первичного прибора переменного напряжения в унифи­ цированный сигнал постоянного тока 0—5 или 0—20 мА и преобра­ зователь сигнала термопары в унифицированный сигнал постоянно­ го тока.

Вторичные приборы для токовых преобразователей выпуска­ ют показывающими и регистрирующими. В качестве вторичных при­ боров используют автоматические компенсаторы, которые для токо­ вых преобразователей имеют индекс «У», например, самопишущий компенсатор будет иметь обозначение КСУ, а показывающий КПУ.

1S2

Эти компенсаторы, как указывалось выше, имеют класс точности 0,25 и 0,5.

Автоматические регуляторы. Универсальный регулятор РП-2 (рис. VIII. 10) может работать с различными параметрическими то­ ковыми, а также с дифференциально-трансформаторными, ферро­ динамическими и температурными (термопары и термометры со­ противления) преобразователями. Регулирующие приборы РП-2 применяют для автоматизации технологических процессов в хими­ ческой, строительной, стекольной, пищевой, металлургической, энергетической и других областях промышленности. Они предна­ значены для работы во взрыво- и пожаробезопасных помещениях, а также в среде, не содержащей агрессивных паров и газов.

Выпускают модификации прибора РП-2—РП2-П2, РП2-С2, РП2-Т2, РП2-У2 (см. таблицу). Они являются бесконтактными ре­ гулирующими приборами с импульсным управлением исполнитель ным устройством. Приборы выполнены на полупроводниковых эле­ ментах, имеют высокую надежность, соответствуют современным требованиям. Приборы работают совместно с исполнительными механизмами МЭО и МЭП.

Модификации регуляторов РП-2

Приборы позволяют формировать ПИ- и ПИД-законы регули­ рования: ПИ-закон при помощи действующей внутри прибора отри­ цательной обратной связи, ПИД-закон при работе с дифференциато­ ром, выполненным в виде отдельного блока. Кроме того, ими мож­ но осуществлять П- и ПД-законы регулирования.

Регулирующий прибор функционально разделяют на измеритель­ ный и электронный блоки. Измерительный блок является устройст­ вом, служащим для алгебраического суммирования входных сигна­ лов преобразователей, сравнения их с сигналом задатчика, усиле­ ния и выдачи сигнала ошибки в виде напряжения на электронный блок. Электронный блок служит для усиления и преобразованиясигнала, поступающего от измерительного блока, и формирования совместно с исполнительным механизмом заданного закона регули­ рования.

На вход регулирующего прибора 1 (рис. VIII. 11) поступают сиг­ налы с первичного прибора 2 и задатчика 3. Разность сигналов (сиг­ нал ошибки) усиливается и после соответствующего преобразова­ ния с выхода регулирующего прибора в форме импульсов постоян-