Файл: Чижов, А. А. Автоматическое регулирование и регуляторы в пищевой промышленности учебник.pdf

и им.

Рис. 182. Принципиальная схема программного регулятора РУ5-0ІМ.

результирующий сигнал подается на сетку усилителя напряже­ ния, собранного на левой половине лампы Л2 типа 6Н1П. На правой половине этой лампы собран выходной каскад. В первый полупериод он питается от первого выпрямителя, а во второй — от второго выпрямителя. В цепь каждого выпрямителя включе­ но реле.

В зависимости от фазы сигнала, поступающего на вход уси­ лителя, возрастает величина тока, протекающего через реле Р\ или Р2. Одно реле при этом срабатывает, а во втором реле сила тока уменьшается. Реле управляют исполнительным механиз­ мом. Для сглаживания пульсаций напряжения обмотки реле шунтированы конденсаторами С6 и С7. Кроме того, обмотка каж­ дого реле включена в анодную цепь через нормально закрытые контакты другого реле, благодаря чему обеспечивается четкая работа позиционного устройства.

На рис. 183 приведена принципиальная схема программного задающего устройства РУ5-02м. Устройство предназначено для программного регулирования при совместной работе с регуля­ тором РУ4-16А. Принцип действия устройства такой же, как у регулятора РУ5-0ІМ.

Рис 183. Принципиальная схема программного задающего устройства РУ5-02М.

254

ЭЛЕКТРОННАЯ АГРЕГАТНАЯ УНИФИЦИРОВАННАЯ СИСТЕМ А

РЕГУЛИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ Э А У С -У

Электронная агрегатная унифицированная система ЭАУС-У предназначена для автоматического контроля и регулирования различных производственных процессов. ЭАУС-У представляет собой совокупность взаимосочетающихся приборов и устройств, из которых могут быть составлены разнообразные схемы авто­ матического регулирования. В состав ЭАУС-У входят датчики II нормирующие преобразователи с унифицированным выход­ ным сигналом постоянного тока 0+5 мА, регуляторы, вторичные показывающие и самопишущие приборы, дополнительные при­ боры и устройства. Система позволяет осуществлять П-, ПИII ПИД-законы регулирования. Для работы электронных регу­ лирующих устройств с пневматическими исполнительными ме­ ханизмами в системе ЭАУС-У предусмотрены специальные электропневматические преобразователи.

Применяемые в системе регуляторы состоят из измеритель­ ного и электронного блоков. Существует несколько измеритель­ ных блоков. Укажем лишь некоторые из них: измерительный блок И-ТД предназначен для работы с термопарами ХК и ХА; И -СД—для работы с двумя термометрами сопротивления типа ТСП или ТСМ; И-УД — для суммирования сигналов постоянно­ го тока 0—5 мА (до четырех сигналов), сравнения суммарного сигнала с сигналом задания и для усиления сигнала рассогла­ сования.

Электронные регулирующие блоки системы ЭАУС-У выпуска­ ются двух типов: РПІ —импульсного действия и КП1 —непре­ рывного действия. Выходным сигналом блока РП1 являются по­ следовательные электрические импульсы постоянного тока на­ пряжением 24 В, выходным сигналом блока КП1 —унифициро­ ванный сигнал постоянного тока 0—5 мА.

Импульсные регуляторы типа РПІ. Импульсные регуляторы РП1 предназначены для алгебраического суммирования сигна­ лов датчиков с сигналом задатчика, выработки заданного зако­ на регулирования и соответствующего регулирующего воздей­ ствия. С регуляторами РПІ могут применяться электрические исполнительные механизмы ИМ,. МЭК, МЭО, которые управля­ ются через магнитный усилитель или магнитный пускатель.

Регулятор РПІ (рис. 184) состоит из измерительного и элек­ тронного блоков. Все модификации регулятора имеют унифици­ рованный электронный блок и различные измерительные блоки.

Первый каскад электронного усилителя собран на лампе Л типа 6Н1П, обе половины которой работают в режиме катодно­ го повторителя. Нагрузкой левой половины лампы Л являются сопротивление R3 и часть сопротивления Т?4, шунтированные кон­

255

256

Рис. 184. Принципиальная электрическая схема регулирующего блока РП1.

торы С3 и С4 служат для увеличения коэффициента усиления каскада и сглаживания пульсаций выходного напряжения. Пе­ ременное сопротивление R4 служит для балансировки первого каскада.

Постоянное выходное напряжение первого каскада, снимае­ мое с конденсатора С2, подается на модулятор, собранный на полупроводниковых триодах Т\ и Т2, который преобразует его в переменное напряжение. Фаза переменного напряжения зави­ сит от полярности входного (для модулятора) сигнала. Нагруз­ кой модулятора служит трансформатор Тр\, который является входным элементом усилителя переменного тока, собранного на полупроводниковом триоде Г3. Цепь, состоящая из сопротивле­ ния Rg и диода Ms, служит для стабилизации режима работы усилителя. Переменное сопротивление Ru служит для регули­ ровки зоны нечувствительности регулирующего блока. Нагруз­

зочувствительным усилителем с раздельным выходом на транс­ форматоры Трі и Тр5. В зависимости от фазы входного напря­ жения ток протекает через первичную обмотку одного из этих трансформаторов. Выходное напряжение каскада, выпрямлен­ ное и сглаженное соответственно диодами Д ]3—Дів и конденса­ торами Сп- и Сі8, управляет триодами Т5 и Г6, работающими в триггерном режиме. Нагрузками триодов Ts и Т6 являются об­ мотки управления оконечного магнитного усилителя или катуш­ ки магнитного пускателя.

Для получения триггерной характеристики в усилитель вво­ дится положительная обратная связь, охватывающая первые три каскада. Напряжение обратной связи снимается с сопротив­ лений Rsо, R29 и через конденсатор С9 и защитное сопротивление R7 подается на правую сетку лампы Л.

Формирование ПИ-закона регулирования осуществляется с помощью отрицательной обратной связи, подаваемой с выхода третьего каскада усиления через конденсатор С7 и сменное со­ противление R і3 на вход правого триода лампы Л. ПИД-закон регулирования можно осуществить введением Д-составляющей при помощи специальных электронных устройств-дифференциа­ торов, построенных на базе RC-контура.

Регуляторы типа КП1. Эти регуляторы предназначены для суммирования входных сигналов с сигналами задатчика и фор­ мирования заданного закона регулирующего воздействия. Они преобразуют суммарный сигнал в непрерывный выходной сиг­ нал постоянного тока 0—5 мА и в пищевой промышленности применяются в схемах каскадного регулирования с пневматиче­ скими исполнительными механизмами (например, при каскад­ ном регулировании давления в ректификационной колонне, при регулировании качества отбираемого из колонны ректификата

И Т . д . ) .

257

Регулирующие приборы К.П1, так же как и регуляторы РП1, состоят из двух блоков: измерительного и электронного. Изме­ рительные блоки типа И для регулятора КП1 такие же, как и для РП1. При помощи регулирующего прибора КП1 можно формировать ГІ-, ПИ-законы регулирования, а при использова­ нии дополнительных устройств — ПИД-закон.

На рис. 185 приведена принципиальная схема регулирующе­ го блока КП1. Первый каскад электронного усилителя собран на лампе Л\ (6Н1П), обе половины которой работают в режи­ ме катодного повторителя. Этот каскад является балансным и фазочувствительным и алгебраически суммирует сигналы по­ стоянного и переменного напряжений. Сигнал постояннаго на­ пряжения с выхода измерительного блока поступает через со­ противления R\ и R2 на сетку левого триода лампы Дь'Сюда же через конденсатор Сі поступает сигнал переменного напряже­ ния от устройства динамической обратной связи. Динамическая обратная связь в регуляторах КП1 осуществляется вспомога­ тельным устройством ДС. Оно предназначено для формирова­ ния динамических связей между регуляторами в системах кас­ кадного регулирования.

Полученное с первого каскада постоянное напряжение сни­ мается с конденсатора С4 и преобразуется в переменное при по­ мощи модулятора, собранного на транзисторах Т\ и Т2. Нагруз­ кой модулятора является первичная обмотка резонансного трансформатора Трі. Переменное напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора Три усиливается усилите­ лем переменного тока, собранного на транзисторе Т3. Питание второго каскада осуществляется стабилизированным напряже­ нием через выпрямитель от обмотки трансформатора Тр4. На­ грузкой каскада является первичная обмотка резонансного трансформатора Тр2. Дальнейшее усиление сигнала осуществля­ ется усилителем мощности, который выполнен по двухтактной схеме на двух транзисторах Г4 и Т5. Питание третьего каскада осуществляется от обмотки трансформатора Тр$ через диоды

Де, Дэ и конденсатор Сп.

Нагрузкой двухтактного каскада служит первичная обмотка трансформатора Трг. Напряжение со вторичной обмотки этого трансформатора выпрямляется двухтактным мостовым демоду­ лятором, собранным на диодах Д ц —Д\в. Полученный сигнал подается на выход прибора КП1. Сигнал обратной связи, пода­ ваемый на вход, снимается с сопротивлений R ш—R22. Перемен­ ным сопротивлением Rig осуществляется регулировка коэффи­ циента усиления регулятора. Напряжение обратной связи по­ дается на сетку правого триода лампы Л\ через конденсатор Сю и сменное сопротивление Ra, чем достигается ПИ-закон регулиро­

вания.

В комплект регуляторов РП1 и КП1 входят также вторич­ ные приборы со станциями управления. В системе ЭАУС-У при-

258

меняются два типа вторичных приборов: показывающий типа 1ПЭ-63М и регистрирующий типа КЭ-42А. Вторичный малога­ баритный регистрирующий прибор типа 1КЭ-42А предназначен для непрерывной записи одного регулируемого или контроли­ руемого параметра. Прибор состоит из механоэлектрического преобразователя Э-2ДМ, узла механизма пера и лентопротяж­ ного механизма.

Из дополнительных приборов и устройств в системе ЭАУС-У применяются дифференциаторы Д-П, Д-Т и Д-У, обес­ печивающие работу регуляторов по ПИД-закону; дистанцион­ ный указатель положения регулирующего органа ДУП, ручной задатчик ЭД-21; программные задатчики ПД-44П и ПД-44У.

МАШИНЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

ИДЕНТИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ

При комплексной автоматизации сложного производства с большим количеством точек регулирования идентичных пара­ метров применение одиночных регулирующих типовых прибо­ ров и регуляторов нецелесообразно, так как делает систему ав­ томатического регулирования весьма громоздкой и сложной в эксплуатации. Отечественной промышленностью выпускаются для контроля и регулирования идентичных параметров много­ точечные машины типов «Марс», «Зенит», «Амур», «Мир» и др. Действие этих машин основано на принципе обегания (сканиро­ вания) контролируемых точек. В пищевой промышленности по­ лучили применение машины типов «Марс-200Р» и «Мир».

Машина типа «Марс-200Р». Эта машина предназначена для централизованного контроля и позиционного регулирования температуры в 200 точках с цифровой регистрацией ее отклоне­ ния от заданной величины. Машина может работать в комплек­ те с термопарами типа ХК, ХА и ПИ.

При отклонении температуры в любой контролируемой точ­ ке от заданного значения машина осуществляет световую сигна­ лизацию по каждой точке в отдельности, цифровую регистрацию красным цветом на бланке печатающего устройства времени отклонения, номера точки и фактического значения температу­ ры, а при необходимости также включает в действие схему бло­ кировки. Заданное значение температуры обеспечивается уста­ новкой регулирования (для каждой точки в отдельности неза­ висимо от других точек). Время обегания каждой контролируемой

точки 0,3 с.

При возвращении отклонившейся точки к заданному значе­ нию выключаются схема блокировки и световая сигнализация. Установка верхнего и нижнего предельных допусков произво­ дится независимо друг от друга. При регистрации температуры остановка обегающего устройства не превышает 6 с. В случае выхода из строя устройства регулирования в машине преду­

260

смотрено аварийное автоматическое устройство, обеспечиваю­ щее периодическое включение и выключение всех исполнитель­ ных реле примерно через 2 мин. Система регулирования—двух­ позиционная.

Машина многоканального импульсного регулирования «Мир». Эта машина предназначена для автоматического трех­ позиционного импульсного регулирования различных техноло­ гических параметров и работает по принципу последовательного непрерывного обегания контролируемых точек. Машина может регулировать до 25 параметров. Время цикла обегания 2,5— 25 мин ±20% . Время цикла регулирования 6—60 с ±20%- Ма­ шина может применяться для регулирования параметров в объ­ ектах, обладающих свойством самовыравнивания и относитель­ но большой инерционностью.

§ 7. ВЫБОР И НАСТРОЙКА РЕГУЛЯТОРА

Процесс автоматического регулирования определяется дина­ мическими свойствами объекта регулирования, характером воз­ мущающих воздействий, типом автоматического регулятора и ве­ личинами его настроечных параметров.

Весьма важным моментом является правильный выбор типа регулятора и правильная его настройка.

В пищевой промышленности динамические свойства объектов регулирования очень сложно описываются математически, по­ этому, как правило, они определяются экспериментально по ча­ стотным характеристикам. На основе анализа работы объекта выбирается регулируемая величина и место приложения регули­ рующего воздействия. Как было показано выше, в каждом объ­ екте имеется одна или несколько физических величин, характери­ зующих ход данного технологического процесса. Эти величины принимаются в качестве регулируемых. Регулирующий орган обычно устанавливается на линиях, по которым проходят потоки энергии или вещества, изменением которых осуществляется ручное регулирование процесса.

Например, регулируемой величиной в топке хлебопекарной печи БН-50, рассматриваемой как объект регулирования, будет температура дымовых газов 0Д.Г. Местом приложения регули­ рующего воздействия, несмотря на три входные величины, мо­ жет быть только трубопровод, по которому поступает топливо к форсункам топки. Все возмущения, действующие на входе топ­ ки, оказывают влияние на температуру дымовых газов (выход­ ную величину) и все они могут быть компенсированы изменением подачи топлива.

Большинство объектов регулирования в пищевой промышлен­ ности обладают самовыравниванием и с достаточной для прак­ тики точностью рассматриваются как апериодические звенья первого порядка с запаздыванием. По экспериментально полу­

261