1tom204

8. AUTOMATYKA I ROBOTYKA

410

Regulatory pośredniego działania (wymagające specjalnego zasilania) dzieli się _na. regulatory hydrauliczne, pneumatyczne i elektryczne.

Regulatory hydrauliczne mają stosunkowo prostą budowę oraz dużą niezawodność i pewność pracy. Wzmacniaczem sygnałowym w regulatorach hydraulicznych jest rurka strumieniowa lub wzmacniacz suwakowy [8.7; 8.9; 8.31; 8.35; 8.37], Umożliwiają uzyskiwanie dużych sil w elementach wykonawczych. Mogą pracować w środowiskach wybuchowych. Ujemnymi ich cechami są: niezbyt duża stałość charakterystyk, związana ze zmianą lepkości oleju przy zmianach temperatury; kłopoty z realizacją działania różniczkowego; konieczność stosowania szczelnej wysokociśnieniowej instalacji olejowej

Regulator hydrauliczny (PI) z rurką strumieniową przedstawiono na rys. 8.8. Ciśnienie p_f reprezentuje wielkość regulowaną, a pozycja śruby p_K — wartość zadaną. Olej wypływający z rurki strumieniowej oddziałuje na tłok elementu dynamicznego sprzężenia zwrotnego o charakterze inercyjnym i zmienia położenie u wykonawczego siłownika tłokowego. Układ dźwigniowy, działający na zasadzie równoważenia przesunięć, ogranicza wychylenia rurki strumieniowej.

Rys. 8.8. Regulator hydrauliczny — schemat konstrukcyjny    Rys. 8.9. Regulator pneumatyczny PID

D dysza; P — przysłona; Dz — dźwignia    St — stabilizator ciśnienia

Regulatory pneumatyczne są zasilane sprężonym powietrzem o ciśnieniu 1,4 atn (ok. 140 kPa). Charakteryzują się prostą budową, dużą niezawodnością i całkowitym iskrobezpicczcństwem. Ich wadą jest konieczność starannego przygotowania sprężonego powietrza (kompresory, zbiorniki buforowe oraz instalacja oczyszczania powietrza z pyłu-oleju i pary) [8.7; 8.31; 8.35], Działają na zasadzie równoważenia przesunięć albo na zasadzie równoważenia sił.

Najczęściej są stosowane regulatory działające na zasadzie równoważenia sił, np-regulator mieszkowy TR-PID (rys. 8.9). Ma on 2 wzmacniacze pneumatyczne: kaskad? pneumatyczną składającą się z oporu zmiennego (dysza-przyslona) i oporu stałego Z drugim — wzmacniacz mocy W wzmacniający ciśnienie kaskady p_k. Ciśnienie wyjściowe wzmacniacza mocy P_u jest sygnałem wyjściowym regulatora. Mieszki 1 i 2 przetwarzają na siłę sygnały zadany i mierzony, a mieszki 3, 4 i 5 — ciśnienia sprzężeń zwrotnycn regulatora. Opór Z4 z komorą V_D i opór Z5 z komorą V, tworzą człony inercyjne (pat"-mikroprocesorów. Dzięki temu łatwo uzyskuje się dowolne wymagane właściwości dynamiczne i statyczne. Charakteryzują się one dużą pewnością działania, małym poborem mocy, łatwością przesyłania sygnałów na duże odległości i elastycznością współpracy z innymi regulatorami działającymi na różnych poziomach hierarchii. Regulatory elektroniczne są realizowane jako ciągłe, krokowe i impulsowe.

5:

Współczesne regulatory elektryczne są budowane ze wzmacniaczy operacyjnych lub

~Regulatory elektroniczne ciągle buduje się ze scalonych wzmacniaczy operacyjnych ze sprzężeniami zwrotnymi. Regulator ARC-21 (rys. 8.10) jest uniwersalnym regulatorem PID o szerokich zakresach nastaw, bez interakcji [8.14; 8.31; 8.35], Sygnały wejściowe

Rys. 8.10. Regulator ARC-21: a) struktura; b) sumator sygnałów mierzonych i człon różniczkujący; c) detektor błędu regulacji

i wyjściowe są prądowe (0-^5 mA), natomiast wewnętrzne — napięciowe. Blok całkujący stanowią: wzmacniacz Al, kondensator C„ rezystor R, oraz człon sumujący o wzmocnieniu /?. Prawo sterowania regulatora ARC-21

0

(8.4)

różni się nieco od prawa (8.1) tym, że sy'gnał zadany nie podlega różniczkowaniu. Dzięki temu szybkie zmiany sygnału zadanego nie powodują nasycania regulatora. Sygnał y jest wynikiem sumowania we wzmacniaczu A3 prądowych sygnałów' mierzonych y — y_Ł —y₂ (rys. 8.10b). Różniczkowanie sygnału y zrealizowano w członie ze wzmacniaczem operacyjnym /14. Detektor błędu regulacji (rys. 8.10c) sumuje sygnał napięciowy y z sygnałem prądowym w(t). Czas wyprzedzenia T_d = XC_dR_d, stała całkowania 7) = /?C,R_f, * wzmocnienie K_r = \/X , gdzie X — zakres proporcjonalności, przy czym: ■% e(30 — 300)%, 7] e (0,3 -t- 30) min, 7] e (0 — 10) min. Regulator współpracuje ze stacyjka operacyjną ADS-42 lub ANC-21 [8.35].

Stacyjki operacyjne umożliwiają: płynne przechodzenie zc sterowania ręcznego na nutomatycznc i odw'rotnie; obserwowanie sygnałów y, e i u na miernikach; przełączanie struktury układu sterowania; współpracę z komputerem sterującym i włączanie bezpiccz-nych sygnałów sterujących w przypadku wystąpienia awarii [8.7; 8.31; 8.35]. Stacyjka ANC-21 w porównaniu ze stacyjką ADS-42 umożliwia współpracę z komputerem .terującym zarówno w ramach bezpośredniego sterowania cyfrowego (DDC), jak nadrzędnego, kiedy komputer zadaje wartości w(t) regulatorowi analogowemu.

Analogowa regulatory krokowe może reprezentować regulator ARK-21 współpracujący ze stacyjką ADS-31 [8.14; 8.31], Jego parametry są zbliżone do parametrów ^regulatora ARC-21.