Układy i urządzenia automatyki
Regulacja stałowartościowa przepływu FQIC 005
1.Rafał Celiński
2.Grzegorz Chycki
3.Arkadiusz Dąbek
1. Wstęp.
EFTRONIK X jest uniwersalnym dwukanałowym (a w pewnych aplikacjach czterokanałowym ) regulatorem cyfrowym przeznaczonym do stosowania w układach pomiarów, sterowania i regulacji przemysłowych procesów ciągłych.
Główne dziedziny zastosowań to:
- przemysł przetwórczy,
- energetyka,
- ochrona środowiska, itp.
Regulator może pracować jako przyrząd autonomiczny lub jako urządzenie sterujące najniższego poziomu w systemach komputerowych.
Regulator EFTRONIK X umożliwia :
- budowę układów automatycznej regulacji z regulatorami o sygnale wyjściowym: ciągłym, dwustawnym, trójstawnym, trójstawnym z zewnętrznym sprzężeniem zwrotnym oraz trójstawnym z wewnętrznym sprzężeniem zwrotnym zwanym regulatorem “krokowym" ;
- realizację podstawowych struktur układów regulacji:
układ jednoobwodowy stałowartoœciowy lub nadążny,
układ regulacji stosunku, kaskadowy układ regulacji,
kaskadowy układ regulacji stosunku, itp.
- filtracje sygnałów pomiarowych
- przetwarzanie statyczne sygnałów
- sterowanie licznikiem z bloku integratora (do pomiarów np. przepływów )
- uzyskanie sygnałów alarmowych i realizacje prostych układów sygnalizacji i blokad
- wykorzystanie bezpoœrednie sygnałów z termometrów oporowych i termoelementów bez stosowania
przetworników
- wykorzystanie bezpoœrednie sygnałów pneumatycznych
- linearyzację charakterystyki termometru PT 100
- wykorzystanie w systemach z komputerem nadrzędnym .
Płyta czołowa regulatora EFTRONIK X.
1. Wyświetlacz wielkości mierzonej
2. Wyświetlacz wielkości zadanej SP, wyjściowej OUT, kodu alarmów ERR
3. Wyświetlacz numeru kanał CHAN NO
4. Wskaźnik diodowy odchyłki regulacji d
5. Wskaźnik diodowy sygnału wyjściowego
6.1. Wskaźnik alarmu odchyłki MAX
6.2. Wskaźnik alarmu odchyłki MIN
7. Wskaźnik wystąpienia alarmu ALARM
8. Sygnalizacja wskazań na wyœwietlaczu poz. 2, SP lub kod alarmu ERR
9. Sygnalizacja reżimu pracy: M - sterowanie ręczne, A - sterowanie automatyczne, C -komputer,
CAS - wartość zadająca zdalna
10. Przełącznik kanałów, kwitowanie alarmów
11. Przywoływanie na dolny wyœwietlacz dla obu kanałów wielkości
- zadającej SP
- kodu alarmów
- wyjœciowej OUT
- oraz do nastawiania okreœlonej wartoœci SP
12. Zmiana reżimu pracy
13.1 Zwiêkszanie wartości wielkoœci mierzonej
13.2 Zmniejszanie wartości wielkoœci mierzonej
14.1 Kieszonka na tabliczkę “Wielkości fizyczne”
14.2 Kieszonka na tabliczkę “Symbol obwodu”
2. Tryby pracy regulatora EFTRONIK X.
Regulator EFTRONIK X może realizować dwa tryby działania:
- PRACA
- PROGRAMOWANIE .
Tryb PRACA możliwy jest do realizacji po zakończeniu programowania tzn. wpisania odpowiedniej struktury funkcjonalnej oraz wszystkich parametrów występujących w użytych algorytmach.
Regulator EFTRONIK X będzie realizował określone działania jeżeli do przyrządu wpisano program opracowany w oparciu o tablice konfiguracyjne i wcześniej zaprojektowany dla określonego obwodu strukturę funkcjonalną. Przejście do trybu PROGRAMOWANIE wykonujemy wciskając przycisk MODE na czas wiêkszy niż 3 s. W polu wyœwietlacza 3 (Rys. 1) pojawia się litera P.
Jeżeli jest to programowanie przyrządu, w którym nie użyto hasła blokującego dostęp do programu dla osób nieupoważnionych wówczas na górnym wyświetlaczu pojawi się pierwszy adres programu tzn. 0101, a na dolnym wyświetlaczu wartość 0000. Hasłem może być dowolna liczba z zakresu 0000 - 9999. Hasło 00 - 1 całkowicie blokuje dostęp do programu. Wejście do trybu PROGRAMOWANIE w przypadku użycia określonego hasła wywołuje pojawienie się na wyświetlaczu górnym litery HHHH sygnalizujące oczekiwanie na podanie hasła blokującego dostęp do programu. Dla ustawienia określonego ADRESU należy przy użyciu przycisków 13.1 i 13.2 (Rys.1) uaktywniæ określone pole wyświetlacza górnego, a następnie przyciskami 11.1 i 11.2 (Rys.1) wpisać potrzebne cyfry. Krótkie użycie przycisku MODE powoduje przejście na wyświetlacz dolny, na którym w powyżej opisany sposób ustawia się czteropozycyjną liczbę stanowiącą WARTOŚĆ.
Ponowne krótkie użycie przycisku MODE powoduje zapamiętanie ustawionej WARTOŚCI i przejście na wyświetlacz górny, gdzie ustawiamy kolejny ADRES, itd. Zakończenie programowania następuje po trzy sekundowym naciśnięciu przycisku MODE, regulator wraca do trybu PRACA. Jeżeli modyfikujemy program już użytkowany, tzn. przechodzimy z trybu PRACA na PROGRAMOWANIE wówczas regulator nadal obsługuje układ regulacji, ale sygnały wyjściowe z przyrządu zostają zablokowane na ostatnich wartościach
z trybu PRACA. Powrót do trybu PRACA nie zmienia ustawionych reżimów pracy.
3. Parametry techniczne.
W układzie wykorzystano regulator EFTRONIK X typu: U486 11-2000-10-0000-1000-0-01-00
OBUDOWA: STANDARD
ZASILANIE: 220V; 50Hz
WEJŚCIA ANALOGOWE:
wejście 1 (napięciowe) :0/1...5V
wejście 2 : brak
wejście 3 : brak
wejście 4 : brak
WYJŚCIA ANALOGOWE:
wyjście 1 (prądowe) : 4 .. 20mA
wyjście 2 : brak
WEJŚCIA BINARNE : brak
WYJŚCIA BINARNE :
wyjście 1 (przekaźnikowe) : zestyk przełączany 24V; 200mA
wyjście 3 : brak
wyjście 4 : brak
TRANSMISJA SZEREGOWA : bez transmisji
OPROGRAMOWANIE :wersja podstawowa dwuwejściowa
4. Zasady postępowania przy projektowaniu.
a) Budowanie schematu funkcjonalnego.
Pierwszym krokiem przy projektowaniu obwodów z użyciem regulatorów EFTRONIK X jest zaprojektowanie klasycznego schematu obwodowego z tą różnicą, że wszystkie bloki pomocnicze (np. funkcje pierwiastkowania, całkowania, mnożenia itp. a także przetworniki E/P i R/I) można pominąć mając świadomość możliwości uzyskania ich w regulatorze. Warunek ten nie jest konieczny, ale skorzystanie z niego upraszcza znacznie obwód regulacyjny i zmniejsza jego koszt.
b) Strukturyzacja regulatora.
Po zaprojektowaniu schematu obwodowego można przystąpić do zaprojektowania struktury regulatora spełniającej wymagania określone przez obwód. Strukturyzacja polega na pokazaniu połączeń pomiędzy blokami funkcjonalnymi regulatora, pomiędzy blokami funkcjonalnymi i wejściami oraz wyjściami regulatora. Na Rys. 2 pokazana jest struktura funkcjonalna regulatora EFTRONIK X (bez połączeń). Każdemu blokowi funkcjonalnemu i każdemu połączeniu pomiędzy blokami odpowiada liczba zawierająca numer kanału, numer warstwy oraz numer wybranego parametru lub połączenia (adres). Każdemu adresowi przypisana jest wartość. Adres i przypisana mu wartość stanowią kod programu. Niektóre z bloków funkcjonalnych wymagają dodatkowo podania wartości parametrów potrzebnych do ich funkcjonowania.
c) Parametryzacja regulatora.
Poza określeniem struktury (schematu funkcjonalnego regulatora) przy jego programowaniu należy podać parametry związane z wybranymi funkcjami i połączeniami. Są to np. wielkości okreœlające filtrację sygnałów wejściowych, parametry PI regulatora czy też poziomy alarmów i stanów awaryjnych regulatora. Szczegółowy wykaz parametrów i ich dopuszczalnych wielkości, w poszczególnych warstwach regulatora znajduje się w dokumentacji techniczno-ruchowej przyrządu.
Określone podczas strukturyzacji i parametryzacji pary liczb (nr. parametru i jego wartości) stanowią program regulatora i powinny być wprowadzone przy pomocy przycisków na elewacji regulatora.
Struktura funkcjonowania regulatora EFTRONIK X.
Opracowanie programu regulatora powinno w zasadzie nastąpić na etapie projektowania, a jego wprowadzenie do regulatora powinno nastąpić podczas uruchamiania na obiekcie (łącznie z kalibracją wejść i wyjść oraz doborem nastaw).
Połączony zgodnie ze schematem obwodowym regulator zaprogramowany wg powyższych zasad może wymagać podczas rozruchu korekty wybranych parametrów regulacji oraz wyskalowania wejść i wyjść rzeczywistymi sygnałami.
UWAGA:
1.Niewykorzystane wejścia analogowe regulatora należy połączyć do masy (zewrzeć) w celu uniknięcia wprowadzania do regulatora zakłóceń.
2.Podczas wpisywania programu należy zwrócić uwagę na wyzerowanie tych fragmentów programu, które nie są wymagane dla działania potrzebnych funkcji.
3.Przed rozpoczęciem rozruchu obwodu regulacji należy wyskalować wejścia i wyjścia analogowe, a parametry dynamiczne regulatora ustawić na wartości minimalne (nie dające możliwoœci wzbudzenia obwodu).
5. Układ FQIC 005.
Rys3.Schemat funkcjonalny układu FQIC 005.
Sygnał wejściowy 4...20mA z przetwornika jest podawany na wejście AI1 regulatora (zaciski 31; 32). Obwód regulatora jest zasilany z regulatora (zaciski 51; 52). Sygnał wyjściowy z regulatora 4 .. 20 mA jest podawany z wyjścia AO1 regulatora (zaciski 42; 43). Obwód wyjściowy jest zasilany z regulatora (53,54).
Dodatkowym elementem układu jest wykorzystanie wewnętrznego integratora do zliczania przepływu. Sygnały wyjściowe integratora w postaci impulsów o ilości proporcjonalnej do zsumowanej ilości czynnika mierzonego są podawane z wyjścia DO1(8, 21) na wejście licznika impulsów przystosowanego do współpracy z zestykiem beznapięciowym. W przypadku licznika wymagającego na wejściu sygnału napięciowego należy zasilić obwód wyjściowy napięciem odpowiednim dla licznika.
Tego typu schemat jest podstawowym układem regulacji stałowartościowej. Jego warianty mogą wynikać z innych nastaw parametrów regulacji, innych przetworników zewnętrznych oraz ewentualnie z wykorzystania innych wejść i wyjść regulatora.
Regulator może pracować w dwóch podstawowych trybach:
-w trybie pracy automatycznej w której sygnał wyjściowy regulatora jest wyliczany tak aby zrównać wielkość mierzona (sygnał PV) z wartością zadaną, (SP),
-w trybie pracy ręcznej w której sygnał wyjściowy jest ustawiany ręcznie z panelu operatorskiego (w zależności od ustawionego w 4-X-32 współczynnika przyrostu sygnału wyjściowego).
W obu trybach pracy na panelu operatorskim regulatora można obserwować wielkość mierzona PV i wielkość sygnału wyjściowego (lub po naciśnięciu strzałek góra-dół wartości SP, ERR).
Struktura i odpowiadający jej liczbowy opis (program) nie zawierają parametrów związanych z indywidualnymi cechami obiektu (oznaczone w programie *) oraz zawierają część parametrów, które podane zostały jako przykładowe (oznaczone w programie **), ale powinny zostać dobrane przez projektanta dla konkretnych parametrów obiektu.
...
SUB