Автоматизация заводской котельной установки (стр. 3 из 4)
При измерении разности давлений (ДД) положительное и отрицательное давления подаются в камеры «+» и «–» соответственно.
Давление (разность давлений) рабочей среды воздействует на мембраны (мембраны соединены между собой центральным штоком, который связан с концом рычага тензопреобразователя) и через жидкость воздействует на мембрану тензопреобразователя.
В датчиках Метран-22 моделей 2151, 2161, 2171, 2351, 2051, 2061 давление рабочей среды воздействует непосредственно на мембрану тензопреобразователя.
Чувствительный элемент – пластина монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя. Тензорезисторы соединены в мостовую схему. Деформация измерительной мембраны (деформация мембраны тензопреобразователя) приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензорезисторов и разбалансу мостовой схемы. Электрический сигнал с выхода мостовой схемы датчиков с АП поступает в электронный блок, где преобразуется в унифицированный токовый сигнал.
Микропроцессорный электронный преобразователь датчиков с МП, МП1 принимает аналоговый сигнал от преобразователя давления и преобразовывает его в цифровой код.
Микроконтроллер принимает цифровой сигнал, производит коррекцию и линеаризацию характеристики преобразователя давления, передает цифровой сигнал в цифро-аналоговый преобразователь, который преобразует его в выходной токовый.
Энергонезависимая память АЦП предназначена для хранения коэффициентов коррекции характеристик преобразователя давления.
Блок регулирования и установки параметров предназначен для изменения параметров датчика.
Применение микропроцессорной электроники обеспечило возможность самодиагностики, контроля и настройки параметров датчиков непосредственно на месте эксплуатации.
Контроль и настройка параметров датчика осуществляются с помощью трехкнопочного переключателя и индикаторного устройства (жидкокристаллический индикатор ЖКИ).
Кнопки 1 и 2 переключателя используются для:
– контроля настройки параметров датчика;
– установки нуля;
– настройки единиц измерения;
– настройки времени установления выходного сигнала (демпфирования).
Кнопка 3 используется при:
– настройке диапазона измерений;
– установке «смещенного» начального значения выходного сигнала;
– выборе прямой или инверсной характеристики;
– выборе системы единиц измерения;
– калибровке датчика.
Измеритель-регулятор микропроцессорный программируемый типа ТРМ12-PIC совместно с датчиком предназначен для измерения входного параметра и импульсного управления электроприводом запорно-регулирующих и трехходовых клапанов по пропорционально-интегрально-дифференциальному (ПИД) закону. Прибор позволяет обеспечить высокую точность поддержания значения измеряемого параметра для объектов с большой инерционностью и с малым запаздыванием.
Прибор, оснащенный по желанию заказчика платой расширения ПР-01, формирует стандартный ток, пропорциональный измеряемому значению для регистрирующего устройства, например самописца, а также обеспечивает работу под управлением ЭВМ с регистрацией на ней измеряемого значения. Подключение прибора к ЭВМ производится через адаптер сети АС2, выпускаемого предприятием-изготовителем данного прибора.
Прибор предназначен для автоматизации систем отопления, горячего водоснабжения, а также управления технологическими процессами в пищевой и медицинской промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве.
Технические характеристики
| Напряжение питания | 220 В 50 Гц | |
| Допустимое отклонение напряжения питания | -15…+10% | |
| Потребляемая мощность | не более 6 ВА | |
| Диапазон контроля при использовании на входе прибора (в скобках указана разрешающая способность) ТСМ | -50…+200 °С (0,1 °С) | |
| Предел допустимой основной приведенной погрешности измерения входного параметра (без учета погрешности датчика) | ±0,25 или ±0,5% в зависимости от класса точности прибора | |
| Максимально допустимый ток нагрузки | электромагнитных реле | 8 А при напряжении 220 В и cos ф>0,4 |
| транзисторных n-p-n ключей | 0,2 А при напряжении +30 В | |
| Длительность шага регулирования | 4 сек | |
| Число шагов s, при котором длительность регулирующих импульсов остается неизменной | 1…99 | |
| Способ отображения контролируемой величины | цифровой | |
| Количество разрядов цифрового индикатора | 4 | |
| Интерфейс связи с ЭВМ через адаптер сети * | RS-232 | |
| Длина линии связи прибора с адаптером сети * | не более 1000 м | |
| Диапазон тока регистрации на нагрузке 200…1000 Ом* | 4…20 мА или 0…20 мА | |
| Предельно-допустимая основная приведенная погрешность сигнала регистрации на нагрузке 400 Ом относительно измеренного значения | не более 0,5% | |
| Допустимая температура воздуха, окружающего корпус прибора | +5… +50 °С | |
| Атмосферное давление | 86…107 кПа | |
| Относительная влажность воздуха | 30…80% | |
| Степень защиты корпуса (щитовой / настенный) | IP20/IP44 | |
| Габаритные размеры прибора (щитовой / настенный) | 96х96х160 мм/105х115х65 мм | |
| Масса прибора не более | 1,2 кг | |
5. Построение и описание обобщённой функциональной и структурной схем системы автоматизации
Обобщенная функциональная схема системы стабилизации разрежения сушильного барабана
На схеме приняты следующие обозначения: УМ–усилитель мощности; ИМ–исполнительный механизм; РУ–регулирующее устройство; РО–регулирующий орган; ОУ–объект управления; ДТ–датчик температуры.
РО, КД и ДТ образуют объект регулирования. Блоки БФЗР, УМ, ИМ составляют регулирующее устройство.
В соответствии с исходными данными для проектирования РУ должно быть ПИ-регулятором. ПИ-закон регулирования формируется блоком БФЗР.
На схеме приняты следующие обозначения: З – задатчик; ВФЗР – блок формирования закона регулирования; РП – регулятор положения; УМ – усилитель мощности; ИМ – исполнительный механизм; ДП – датчик положения; РУ – регулирующее устройство; РО – регулирующий орган; ОУ – объект управления (сушильный барабан); ДР – датчик разрежения; х – регулируемая величина; у – регулирующая величина; g – задающее воздействие; ε = g – х – отклонение регулируемой величины от задающего воздействия.
РО, КД и ДР образуют объект регулирования. Блоки БФЗР, РП, УМ, ИМ, ДП составляют регулирующее устройство.
РУ в соответствии с заданием на проектирование должно обеспечить ПИ-закон регулирования. Формирователем ПИ-закона является БФЗР. Для исключения искажения закона регулирования все последующие после БФЗР блоки РУ должны быть в динамическом отношении усилительными звеньями.
Это условие выполняется для УМ. Блок ИМ в динамическом отношении является интегрирующим звеном с передаточной функцией
где ТИМ – постоянная времени исполнительного механизма.
Для «превращения» ИМ из интегрирующего в усилительное звено и исключения вносимых им искажений в закон регулирования исполнительный механизм вместе с УМ охвачены отрицательной обратной связью. Причем, в цепи обратной связи включен датчик положения вала ИМ, а в прямой ветви – пропорциональный регулятор положения. Структурная схема ИМ, охваченного жесткой обратной связью, приведена на рис. 3.
Датчик и регулятор положения являются усилительными звеньями с передаточными функциями WДП(р) = КДП и WРП(р) = КРП соответственно.
Поскольку на практике, как правило, выполняется условие
> 
, (14)то динамические свойства рассматриваемого (см. рис. 5) встречно-параллельного соединения определяются только усилительным звеном обратной связи, а передаточная функция ИМ, охваченного жесткой обработкой связью будет равна
. (15)  |
Рис. 3. Структурная схема исполнительного механизма, охваченного жесткой отрицательной обратной связью
Для улучшения выполнения условия (14) обратной связью охватывают также РП и УМ.
Динамические свойства датчика разрежения регулирующего органа характеризуются усилительным звеном, а объекта управления – апериодическим звеном с запаздыванием (см. исходные данные на проектирование).
С учетом вышеизложенного структурная схема системы автоматизации, реализующей Пи-закон регулирования, принимает вид, показанный на рис. 4, на котором обозначено:
– передаточная функция (ПФ)усилительного звена БФЗР;
– ПФ интегрирующего звена БФЗР; 
– передаточная функциярегулятора положения;
– ПФ усилителя мощности; (16)