Первичные преобразователи и приборы автоматизации




1) Измерение расхода жидкости и газа

Дифманометр (1-1 и 1-2) - дифференциальный манометр, прибор для измерения разности (перепада) давлений; применяется для измерений уровня жидкостей и расхода жидкости, пара или газа по методу перепада давлений.

Рассмотрим принцип действия на примере мембранного дифманометра типа ДМ (ДМ3564, например, используется в реально существующей котельной установке ПТВМ-30М). Дифманометры мембранные типа ДМ (бесшкальные) служат для преобразования величины измеряемой разности давлений (перепада) в пропорциональный электрический сигнал, который передается на вторичный показывающий (самопишущий) прибор.

Принцип действия дифманометров типа ДМ основан на использовании деформации чувствительного элемента прибора, которым является мембранный блок, состоящий из двух мембранных коробок. Под воздействием разности давлений в плюсовой и минусовой камерах нижняя мембранная коробка сжимается и заполняющая ее жидкость перетекает в верхнюю коробку, вызывая перемещение сердечника дифференциального трансформатора.

2) Контроль пламени горелки

Устройство контроля пламени горелки состоит в общем случае из датчика пламени (2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6) и блока управления датчиком пламени (вторичного прибора). Датчик пламени преобразует световое излучение факела контролируемой горелки в электрический сигнал, а блок управления обрабатывает этот сигнал в соответствие с заложенной в него логикой и выдает двоичный сигнал о наличии / отсутствии пламени контролируемой горелки. Дополнительно блок управления датчиком пламени может выдавать сигнал интенсивности излучения пламени в виде 0/4 … 20 мА и двоичные сигналы о состоянии устройства контроля пламени и двоичные управляющие сигналы для системы автоматического управления горелкой / всем агрегатом.

3) Контроль температуры

Принцип действия термоэлектрических термометров (3-1) основан на свойстве двух разнородных проводников создавать термоэлектродвижущую силу при нагревании места их соединения - спая. Проводники в этом случае называются термоэлектродами, а все устройство - термопарой. Величина термоэлектродвижущей силы термопары зависит от материала термоэлектродов и разности температур горячего спая и холодных спаев.
Термопары являются первичными преобразователями температуры в термоэлектродвижущую силу - сигнал, удобный для дистанционной передачи. Поэтому в измерительную цепь за термопарой может быть сразу включен измерительный прибор для измерения термоэлектродвижущей силы термопары. Обычно применяют автоматические потенциометры.
Материалы термоэлектродов определяют предельное значение измеряемой температуры. Наиболее распространенные термоэлектродные пары образуют стандартные термопары: хромель-копель (предельная температура 600°С), хромель-алюмель (предельная температура 1000°С).

Регуляторы

Одной из целей лабораторной работы является настройка регулятора. В виртуальной модели используется классический ПИД регулятор. Перед тем как заниматься его настройкой, неплохо было бы разобраться, что же он из себя представляет. В данном разделе представлены общие теоретические сведения о законах регулирования, регуляторах, их использованию и настройке. Студенты, имеющие представления о законах регулирования могут пропустить данный раздел.

Итак, регулятором называется устройство, которое следит за функционированием объекта управления и, постоянно анализируя его состояние, вырабатывает определенное управляющее воздействие (сигнал управления). Очевидно, что сам по себе регулятор — это вещь бестолковая. Однако он начинает приносить пользу, когда его включают в контур регулирования и настраивают в соответствие с требуемыми характеристиками управления. В общем случае каждый контур регулирования можно рассматривать как некоторую систему, состоящую непосредственно из самого объекта регулирования и регулятора, который через исполнительное устройство может влиять на регулируемый параметр объекта. Работа регулятора осуществляется на основе постоянного анализа регулируемого параметра, характеризующего состояние объекта, для чего к входу регулятора подключают датчик. Информационная связь между датчиком, измеряющим регулируемый параметр, и входом регулятора называется обратной связью. Так образуется замкнутый контур управления, а сама система управления называется замкнутой.

Как же реализован регулятор в современных АСУ ТП? В современных АСУ ТП функции регулятора реализуются в рамках прикладной программы управления на уровне контроллера. Так один промышленный контроллер может программно реализовать до тысячи регуляторов. Это современный подход к построению систем управления; тем не менее, локальные регуляторы, выполненные в виде отдельных устройств, по сей день активно используются там, где не требуется столь мощного функционала.

Регуляторы бывают разные: предельные двухпозиционные регуляторы (on/off control), пропорциональные регуляторы (P-регуляторы), регуляторы с таймером или задержкой и т.д. Апофеозом развития регуляторов явилось появление пропорционально-интегро-дифференциального регулятора (ПИД-регулятора), который во многих случаях позволил достичь оптимального качества управления, и о котором далее пойдет речь. В современных АСУ ТП PID-регулирование является фундаментальным элементом управления непрерывными процессами, основой всех основ.

Как работает ПИД-регулятор? ПИД-регулятор — это звено в контуре управления с обратной связью, используемое для поддержания заданного значения измеряемого параметра. ПИД-регулятор измеряет отклонение стабилизируемой величины от заданного значения и генерирует управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально этому отклонению, второе пропорционально интегралу отклонения и третье пропорционально производной отклонения. Если какие-то из составляющих слагаемых не используются, то регулятор соответственно называют пропорционально-интегральным, пропорционально-дифференциальным, пропорциональным и т. п.

Назначение ПИД-регуляторазаключается в поддержании некоторой величины, в нашем случае Tout (температуры), на заданном уровне Ts с помощью изменения другой величины Fg (расход газа), где
Tout – измеряемый параметр; Ts – заданное значение измеряемого параметра; Разность (Ts-Tout) называется ошибкой или рассогласованием.

Выходной сигнал X определяется тремя слагаемыми:

 

X = P + DI + TI = KP * (Ts-Tout) + KDI * d(Ts-Tout)/dt + KTI * ∫(Ts-Tout)dt;

где KP, KDI, KTI – коэффициенты усиления соответственно пропорциональной, дифференциальной и интегральной составляющей.

Теперь разберем смысл каждой составляющей.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-03-31 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: