Microsoft PowerPoint - 4Regulatory analogowe

Regulatory analogowe

Regulatory bezpo

średniego działania

Regulatorami bezpo

średniego działania są urządzenia zawierające

ład pomiarowy, właściwy regulator i organ wykonawczy, które do

dzia

łania nie potrzebują energii zasilającej, lecz pobierają ją z procesu

regulowanego za po

średnictwem układu pomiarowego. Regulatory te

wykonuje si

ę zarówno jako regulatory dwustawne (sygnał wyjściowy

regulatora przyjmuje tylko dwie warto

ści), jak i o działaniu ciągłym.

Dwustawnym regulatorem bezpo

średniego działania jest np. regulator

temperatury

żelazka; jego sygnałem wyjściowym jest zwarcie bądź

rozwarcie zestyków w obwodzie zasilania grza

łki.

Regulatorami o dzia

łaniu ciągłym są np. regulator odśrodkowy

ędkości obrotowej maszyny parowej, termostat układu chłodzenia

silnika samochodu (rys. 15a) i reduktor ci

śnienia gazu (rys. 15b).

Termostat w miar

ę wzrostu temperatury cieczy chłodzącej silnik

rozszerza si

ę, otwierając stopniowo zawór dławiący dopływ cieczy do

łodnicy, a tym samym zwiększając intensywność chłodzenia.

Reduktor utrzymuje na wyj

ściu ciśnienie gazu , które równoważy

nacisk spr

ężyny; przy zbyt małym ciśnieniu wyjściowym zawór otwiera

ę bardziej, umożliwiając dopływ większej ilości gazu o ciśnieniu

zasilania ; przy zbyt du

żym ciśnieniu zawór się zamyka.

Zasadniczymi cechami regulatorów bezpo

średniego działania (oprócz

braku

źródła oddzielnego zasilania) są: zwartość budowy i prostota

konstrukcji. Wi

ążą się z nimi z kolei takie cechy, jak: z jednej strony

ża niezawodność i dość mały koszt produkcji, z drugiej zaś mała

dok

ładność.

zas

Uniwersalne regulatory P, Pl, PD, PID

Na podstawie do

świadczeń zebranych podczas wprowadzania

automatyzacji do rozmaitych dziedzin techniki opracowano niewielk

liczb

ę odmian regulatorów, przystosowanych do rozległego zakresu

zastosowa

ń.

Wyró

żnia się trzy rodzaje członów formujących sygnał sterujący:

• cz

łon proporcjonalny,

• cz

łon całkujący,

• cz

łon różniczkujący.

Regulatory

przystosowane

przyjmowania

sygna

łów

wej

ściowych o określonym standardzie. Niekiedy wyposaża się je w

łady

wej

ściowe

umo

żliwiające

przyjmowanie

sygna

łów

pomiarowych

ró

żnych

standardach,

tak

że

sygna

łów

niestandardowych

pochodz

ących

bezpo

średnio

czujników

okre

ślonego rodzaju, np. z termoelementów. W tym ostatnim

przypadku regulatory zawieraj

ą przetworniki sygnału przekazywanego

przez czujnik, uk

łady kalibrujące, wzmacniacze itp. Sygnały wyjściowe

regulatorów s

ą z reguły standardowe. W regulatorach typu

oraz

żytkownik może do sygnału wyjściowego dodać składową stałą,

wyznaczaj

ącą punkt pracy układu przy zerowej wartości odchyłki

regulacji.

Sterowanie r

ęczne procesu

Regulatory stosuje si

ę do automatycznego sterowania procesów.

Regulator wytwarza sygna

ł sterujący (wyjściowy) przetwarzając sygnał

odchy

łki regulacji zgodnie ze swoim algorytmem działania, np.

proporcjonalno –

łkowym (PI). Przy odpowiednio dobranym

algorytmie dzia

łania i nastawach regulator może sterować procesem o

wiele lepiej ni

ż człowiek.

Nie jest on jednak tak uniwersalny jak cz

łowiek. Zazwyczaj

zapewnia dobre sterowanie w punkcie pracy, ale w okresie rozruchu i
odstawiania lub po wyst

ąpieniu dużych zakłóceń działanie regulacji

automatycznej ulega zachwianiu. Sterowanie procesu w okresie
rozruchu za pomoc

ą regulatora może być nawet szkodliwe lub

niebezpieczne.

sytuacjach

takich

nale

ży zrezygnować

automatycznego sterowania i przej

ść na sterowanie ręczne przez

operatora. Z wymienionych wzgl

ędów regulatory wyposaża się w

łady i elementy manipulacyjne.

Po zmianie trybu sterowania sygna

ł wyjściowy regulatora

oddzia

łuje nadal na te same elementy i regulator otrzymuje sygnały

pomiarowe tych samych wielko

ści. Jednakże sygnał wyjściowy

regulatora przy sterowaniu r

ęcznym nie zależy już od jego sygnałów

wej

ściowych (odchyłki regulacji). Wartość sygnału wyjściowego jest

zadawana przez operatora i zale

ży wyłącznie od niego. Sprzężenie

zwrotne od wyj

ścia procesu do wejścia poprzez regulator przy

sterowaniu r

ęcznym jest przerwane i pozostaje jedynie możliwość

sterowania procesu w uk

ładzie otwartym.

Prze

łączenie regulatora ze sterowania ręcznego na automatyczne

ądź odwrotnie może spowodować skokową zmianę sygnału

wyj

ściowego, szkodliwą dla elementów wykonawczych i nastawczych,

niepo

żądaną ze względu na zakłócenia przebiegu procesu. W tym celu

stosuje

specjalne

łady

prze

łączania

bezzak

łóceniowego

(bezuderzeniowego).

Sygnalizacja i zabezpieczenia

Nowoczesne regulatory zawieraj

ą rozmaite układy sygnalizacji i

zabezpiecze

ń, które informują operatora o przekroczeniu zadanego

przedzia

łu przez wielkość regulowaną lub odchyłkę regulacji, oraz

wykrywaj

ą niektóre awarie, (np. uszkodzenie czujnika pomiarowego).

Do zapewnienia bezpiecznej pracy w przypadku stwierdzenia awarii

łużą

łady rezerwy

, b

ędące odmianą układów sterowania

ęcznego. Układy te nadają

sygna

łowi wyjściowemu wartość

niezale

żną od przebiegu odchyłki regulacji.

łady sterowania ręcznego nadają sygnałowi wyjściowemu taką

warto

ść, jaką miał on przed przełączeniem, a więc w pewnym sensie

przypadkow

ą,

natomiast

łady

rezerwy

nadaj

sygna

łowi

wyj

ściowemu określoną nastawioną wcześniej wartość. Dochodzenie

do tej warto

ści trwa pewien czas (w celu uniknięcia skokowych zmian

sygna

łu wyjściowego).

Tryb pracy regulatora, w którym warto

ść sygnału wyjściowego jest

okre

ślana przez układy rezerwy, nazywa się

trybem pracy

awaryjnej.

Wska

źniki i elementy manipulacyjne

Regulatory buduje si

ę w wersji aparatowej i modułowej. Regulator

w wersji

aparatowej

stanowi samodzielne urz

ądzenie, zawierające

oprócz uk

ładu elektronicznego elementy manipulacyjne i wskaźniki

przystosowane do zamocowania na tablicy przyrz

ądowej.

W wersji

modu

łowej

żytkownik ma do dyspozycji moduły

zawieraj

ące poszczególne układy elektroniczne (np. moduł sumatora,

regulatora

i modu

ł różniczkowania) oraz wskaźniki i elementy

manipulacyjne (np. nastawnik warto

ści zadanej). Z modułów tych

żna złożyć

rozmaite regulatory.

Wska

źniki i elementy manipulacyjne regulatorów analogowych

omówimy na przyk

ładzie regulatora Eftronik w wersji aparatowej

produkowanego w Polsce na licencji firmy Honeywell. Regulator taki
ma kszta

łt wydłużonego prostopadłościanu. Płyta czołowa ma

niewielkie wymiary (5 x 15 cm), natomiast d

ługość (głębokość)

regulatora wynosi kilkadziesi

ąt centymetrów. Wskaźniki i podstawowe

elementy do nastawiania warto

ści zadanej, przełączania trybu pracy i

sterowania r

ęcznego są umieszczone na płycie czołowej (rys. 17), a

potencjometry i prze

łączniki służące do nastawiania parametrów

regulatorów (

) — zazwyczaj na

ścianie bocznej regulatora.

Niekiedy wska

źniki regulatora, układy do nastawiania trybu pracy,

nastawiania warto

ści bezpiecznych i zadanych oraz przyciski do

sterowania r

ęcznego umieszcza się w oddzielnej obudowie. Tworzą

one ca

łość razem z "właściwym" regulatorem, ale w trybie awaryjnym

mog

ą pracować samodzielnie, służąc do sterowania elementów

wykonawczych.

Regulatory analogowe mog

ą być przystosowane do otrzymywania z

zewn

ątrz sygnału o wartości zadanej (np. z innego regulatora).

Wówczas maj

ą one dodatkowe tryby pracy. Produkuje się też

przyrz

ądy o wyglądzie podobnym do regulatorów. Zawierają one

wska

źniki i elementy manipulacyjne, nie zawierają jednak właściwego

ładu realizującego algorytm działania. Przyrządy takie, zwane

stacyjkam

i, stosuje si

ę przede wszystkim do sterowania ręcznego.

Zarówno regulatory, jak i stacyjki mog

ą być przystosowane do

wspó

łpracy z komputerem

, który przekazuje sygna

ł wartości

zadanej (do regulatora) lub bezpo

średnio sygnał sterujący (do

regulatora lub stacyjki).