1 Regulatory
Regulator jest urządzeniem zapewniającym zgodnośd przebiegu procesu z przebiegiem pożądanym, czyli
spełnienie podstawowego warunku regulacji.
W regulatorze następuje porównanie chwilowej wartości regulowanej (zmiennej kontrolowanej)  y z wartością
zadana  w .
Odchyłka regulacji  e (różnica miedzy  w i  y ) powoduje wytworzenie sygnału sterującego (wyjściowego)
 u , którego wartośd zależy od wielkości, czasu trwania oraz szybkości zmian odchyłki  e .
Zadaniem sygnału sterującego  u jest wywołanie zmian zmniejszających odchyłkę regulacji  e do wielkości
dopuszczalnej. Sygnał wyjściowy regulatora powinien mied postad dogodna do uruchomienia właściwych
urządzeo wykonawczych.
2 Podział regulatorów
Klasyfikacja regulatorów w układach automatycznej regulacji może odbywad sie według różnych kryteriów.
Najpowszechniejsze to:
1. Według wielkości regulowanej
2. Według energii pomocniczej wymaganej do pracy regulatora.
3. Według zachowania sie w czasie
2.1.1 Podział według wielkości regulowanych
Podział i nazewnictwo przeprowadza sie według wielkości fizycznej jaka dany regulator reguluje w danym
układzie (utrzymuje na stałym poziomie lub w zadanych granicach, zmienia ja według zadanego
programu lub dostosowuje do aktualnych potrzeb).
Na tej podstawie wyróżnia sie:
" regulatory temperatury (np. czynnika grzejnego)
" regulatory wilgotności (np. powietrza nawiewanego)
38
" regulatory ciśnienia (np. w przepompowni)
" regulatory ilości (np. strumienia masowego)
" i inne
2.1.2 Podział według energii pomocniczej
Podział i nazewnictwo przeprowadza sie według rodzaju energii pomocniczej z zewnętrznego z
ródła jakiej dany
regulator wymaga dla poprawnej pracy (zasilanie).
Na tej podstawie wyróżnia sie:
" regulatory bez energii pomocniczej (bezposredniego działania)
" regulatory elektryczne
" regulatory cyfrowe (mikroprocesorowe)
" regulatory pneumatyczne
" regulatory elektro-pneumatyczne
" i inne
Przykłady:
2.1.3 Podział według zachowania sie w czasie
Podział i nazewnictwo przeprowadza sie według zachowania sie w czasie regulatora. Czy funkcje regulacyjne są
ciągłe czy nie. Na tej podstawie wyróżnia sie:
" regulatory o działaniu nieciągłym  wielkośd wyjściowa jest funkcją nieciągłą, następuje tu przekaz
nikowe
przełączenie sygnału sterującego do dwu lub więcej wartości (0/1..)
" regulatory o działaniu ciągłym  funkcje ciągłe w z góry zadanym zakresie: P, PI, PID.
Czasowe zachowanie sie regulatorów jest najważniejsze dla wyboru regulatora. Jest ono niezależne od rodzaju
wielkości regulowanej i energii pomocniczej.
39
Poprawne działanie układu regulacji (regulowanie obiektem) zależy od doboru odpowiedniego TYPU regulatora
do konkretnego obiektu regulacji.
2.2 Rodzaje regulatorów
2.2.1 Regulator ciągły typu P
Charakterystyka skokowa regulatora typu P:
Sygnał wejściowy mnożony przez współczynnik wzmocnienia k.
Regulator posiada inercyjnośd o stałej czasowej T.
2.2.2 Regulator ciągły typu PI
Charakterystyka skokowa regulatora typu PI (P+I):
Czas zdwojenia Ti  czas po którym wielkośd wyjściowa osiąga wartośd dwa razy większą niż przyrost
początkowy.
40
2.2.3 Regulator ciągły typu PID
Charakterystyka skokowa regulatora typu PID (PI+D):
T  stała czasowa członu różniczkującego, Td  czas wyprzedzenia
41
2.3 Nastawy regulatorów ciągłych
Wielkości kp, Ti i Td noszą nazwę NASTAW REGULATORA.
Nastawy danego regulatora można nastawiad w pewnym przedziale wpływając na dynamiczne właściwości
pracy regulatora.
Zmieniając nastawy uzyskuje sie różne przebiegi wielkości regulowanej dla jednego regulatora! Dostosowuje sie
go bez konieczności jego wymiany. Rozszerza to zakres jego stosowania i funkcjonalnośd.
Zmieniając nastawy regulatora PID można uzyskad np. regulatory o mniej złożonej strukturze np. typu P (Td=0 i
Ti=H).
Odpowiednio dobrane nastawy umożliwiają uzyskanie minimalnej wartości wybranego wskaz
nika jakości
regulacji.
Istnieje cały dział nauki zajmujący sie doborem i optymalizacja nastaw regulatorów w funkcji technicznej i
ekonomicznej wydajności.
2.4 Działanie w czasie P, PI, PID
Odpowiedz regulatorów typu P, PI i PID na identyczne zakłócenie.
42
2.5 Dobór typu regulatora o działaniu ciągłym
W literaturze istnieje wiele wytycznych dotyczących właściwego wyboru typu regulatora dla danego typu
obiektu. Przykładowo:
2.6 Regulator nieciągły dwustawny
Sygnał wyjściowy  u regulatora dwustawnego może przyjmowad tylko dwie wartości: maksymalna i minimalna
(np. załącz/wyłącz).
Charakterystyka statyczna regulatora dwustawnego:
43
Przykład: Charakterystyka statyczna dwustawnego regulatora temperatury w pomieszczeniu.
Przebieg wielkości regulowanej dwustawnie (temperatura). Zwiększenie jakości regulacji powoduje częstsze
przełączanie.
1. Układy oparte na regulatorze dwustawnym cechują periodyczne zmiany wielkości regulowanej, co jest
ograniczeniem ich stosowania (np.  falowanie temperatury w pomieszczeniu).
2. Regulatory te są prostej konstrukcji i są przez to tanie, co sprzyja ich rozpowszechnieniu.
3. Najczęściej stosowane są jako regulatory temperatury lub poziomu.
4. W procesie regulacji wymagają podania wartości zadanej  w i jej dopuszczalnej odchyłki  e (lub histerezy
 H ).
44
5. Nadają się do sterowania urządzeo dwustanowych: załącz/wyłącz (np. pompy, nagrzewnice i grzejniki
elektryczne).
2.7 Regulator nieciągły trój stawny
Charakterystyka statyczna regulatora trójstawnego:
N - strefa nieczułości, H - strefa histerezy, w - wartośd zadana
Np. regulacja temperatury z wykorzystaniem procesu ogrzewania i chłodzenia.
3 Regulatory cyfrowe
Stanowią najliczniej stosowana grupę regulatorów w nowoczesnych UAR.
Realizują dowolne procesy regulacji i sterowania.
Wykorzystują technologie mikroprocesorowa (procesor, pamięd, zegar, wejścia, wyjścia).
Obsługują zarówno sygnały analogowe jak i cyfrowe poprzez dedykowane wejścia i wyjścia.
Zawierają gotowe aplikacje regulacyjne lub są swobodnie programowalne.
Potrafią przeprowadzad procesy optymalizujące i adaptacyjne.
Realizują liczne funkcje pomocnicze (archiwizacja danych, alarmowanie, praca w sieci, itp.).
3.1 Budowa regulatora cyfrowego
Regulator cyfrowy zbudowany jest
jak prosty komputer PC:
" Procesor (CPU)
" Pamięd RAM i ROM (EPROM)
45
" Zegar czasu rzeczywistego
" Interfejs wejśd i wyjśd cyfrowych (DI, DO)
" Przetworniki wejśd i wyjśd analogowych (AI, AO)
" Wyświetlacz
" Klawiatura
3.2 Dobór regulatora cyfrowego
Należy uwzględnid kryteria zarówno techniczne jak i ekonomiczne.
Poprawnie dobrany do obiektu regulacji regulator powinien posiadad:
1. Odpowiednie właściwości statyczne i dynamiczne.
2. Możliwośd przyłączenia niezbędnej ilości sygnałów wejściowych i wyjściowych I/O.
3. Możliwośd realizacji wszystkich niezbędnych funkcji z zakresu regulacji i sterowania obiektu.
4. Dogodny sposób zabudowy i określone dopuszczalne parametry klimatu w otoczeniu regulatora.
5. Możliwośd współpracy w sieci z innymi regulatorami.
6. Możliwośd obsługi z panelu operatorskiego.
7. Niezawodnośd pracy i dostępny autoryzowany serwis.
4 Typy regulatorów cyfrowych
Przyjmując jako kryterium podziału rodzaj oprogramowania regulatorów cyfrowych można wyróżnid:
1. Regulatory fabrycznie zaprogramowane  realizują one tylko jeden algorytm regulacji, nadają się tylko do
dedykowanych zastosowao; brak możliwości zmian.
2. Regulatory z fabryczna biblioteka aplikacji  możliwośd wyboru spośród gotowych aplikacji regulacyjnych
przygotowanych przez producenta; brak możliwości zmian.
3. Swobodnie programowalne regulatory  można je dowolnie zaprogramowad, aplikacją regulacyjną tworzy się
dla konkretnego układu i można ją zmieniad. Mogą realizowad dowolnie założone algorytmy działao.
4.1 Regulatory swobodnie programowalne
Ze względu na budowę, liczbę I/O i możliwośd rozbudowy rozróżnia się następujące grupy RSP:
1. KOMPAKTOWE  zawarte w jednej obudowie.
2. ROZSZERZALNE  z możliwością rozbudowy o moduły rozszerzalne.
3. MODUA
OWE  złożone z modułów zestawianych i łączonych wg potrzeb.
4. Z MODUA
AMI ROZPROSZONYMI  z możliwością rozbudowy poprzez podłączenie modułów.
46
4.2 Podsumowanie - regulatory cyfrowe
5 Szafa sterowniczo-zasilająca UAR
- Węzeł ciepłowniczy
- Produkcja paliw  brykieciarka
- Przepompowanie ścieków
- y
ródła ciepła, kotłownie
- Oczyszczalnie ścieków
- Układy chłodzące
47