УНИФИЦИРОВАННАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ [УСАКР]
Электронная система УСАКР включает комплекс регулирующих устройств (автоматических регуляторов приборного типа), измерительных приборов и других основных и дополнительных функциональных блоков, сочетание которых позволяет создавать различные схемы регулирования производственных процессов.
Электронные регуляторы приборного типа получают входные сигналы по значению регулируемых параметров от специальных вторичных датчиков (реостатных задатчиков), встроенных в соответствующие автокомпенсаторы или другие измерительные приборы.
Для регуляторов приборного типа не требуется установка первичных датчиков и прокладка специальных соединительных линий, так как эти элементы схем находятся при измерительном приборе. В то же время погрешности и нечувствительность измерительного прибора могут влиять на характеристику входного сигнала регулятора и, следовательно, ухудшать качество регулирования.
Выпускаемые устройства системы УСАКР имеют общепромышленное назначение. Основными из них являются автокомпенсаторы со встроенными реостатными задатчиками, программные регулирующие и задающие устройства типов РУ5-01, ΡУ5-02 и регулирующее устройство РУ4-16А. В качестве примера ниже рассматривается система регулирования, составленная из этих приборов (рис, 45) Она состоит из измерительного прибора ИП, программного устройства ПУ, регулирующего устройства РУ, исполнительного механизма ИМ и сушильной камеры (объекта регулирования).
Действие системы осуществляется следующим образом.
Рис. 45. Система программного регулирования температуры из блоков УСАКР:
а — общий вид автоматического электронного регулирующего устройства РУ4-16Л; б — принципиальная схема автоматического электронного регулирующего устройства РУ4-16А; в — общий вид автоматического электронного программного задающего устройства РУ5-02; г — принципиальная схема автоматического электронного задающего устройства РУ5-02.
Измерительный прибор ИП измеряет температуру сушильной камеры и выдает программному устройству ПУ сигнал в виде электрического напряжения, пропорционального температуре объекта регулирования. Измерительный механизм устройства ПУ с помощью фотосопротивления (фотоэлемента) осуществляет слежение за равномерно движущейся программой (графиком), нанесенной обычно черной тушью на ленточную диаграммную бумагу, и выдает сигнал в виде электрического напряжения, изменяющегося в соответствии с заданной программой регулирования температуры. Устройство ПУ производит сравнение двух полученных сигналов и ошибку сравнения преобразует в выходной сигнал, который используется устройством РУ для создания регулирующего воздействия на исполнительный механизм системы.
В этой системе программного регулирования в качестве измерительного прибора используется автокомпенсатор ЭМД (модели 4828) с реостатным задатчиком, в качестве программного устройства — автоматическое электронное программное задающее устройство типа РУ5-02, в качестве регулирующего устройства — автоматическое электронное регулирующее устройство типа РУ4-16А, в качестве исполнительного механизма — пропорциональный электрический исполнительный механизм типа ИМ-2/120.
Для лучшего понимания работы рассматриваемой системы регулирования остановимся на принципах устройства и действия основных приборов.
АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ ПРОГРАММНОЕ ЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО РУ5-02
Общий вид и принципиальная схема программного задающего устройства РУ5-02 представлены на рис. 45, в и г. Все звенья прибора размещены в общем корпусе.
Схема задающего устройства состоит из следящей системы и измерительной мостовой схемы. Следящая система представляет собой измерительный механизм, имеющий следующие основные звенья: мостиковую схему 4, электронный усилитель ЭУ. реверсивный двигатель РД и синхронный двигатель СД.
Мостиковая схема М состоит из двух постоянных сопротивлений R1 и R2, переменного сопротивления R3, предназначенного для начальной настройки следящей системы, и фотосопротивления Rф. Питание следящей схемы осуществляется от трансформатора (на схеме не показан).
Измерительная мостиковая схема прибора состоит из сопротивления реохорда задатчика Rр (реостата), двух подгоночных потенциометров R0 и R и сопротивления реохорда Rп (реостатного задатчика) измерительного прибора ИП.
Действие программного задающего устройства РУ5-02 происходит следующим образом. От синхронного двигателя СД через редуктор и лентопротяжный механизм с постоянной скоростью перемещается ленточная диаграммная бумага, на которой нанесена программа регулирования параметра. Диаграммная бумага перемещается в вертикальной плоскости между лампочкой подсвета Л и фотосопротивлением Rф, расположенным с лицевой стороны в фотоголовке. Фотоголовка вместе с кареткой и указателем перемещается в горизонтальной плоскости от выходного вала реверсивного двигателя. При определенной степени освещенности фотосопротивления Rф следящая система настроена так, что мостиковая схема М находится в равновесии. Тогда на входе электронного усилителя ЭУ напряжение равно нулю и выходной вал двигателя РД неподвижен.
Так как движущейся программой освещенность фотоэлемента увеличивается или же уменьшается (в зависимости от направления уклона программы), то сопротивление Rф соответственно уменьшается или увеличивается и равновесие мостиковой схемы нарушается. Вследствие этого на входных зажимах усилителя ЭУ появляется переменное напряжение, фаза которого зависит от направления нарушения равновесия схемы М. Каждый раз при изменении знака нарушения равновесия на обратный фаза напряжения меняется на π рад (180°) и вал двигателя РД поворачивается в ту или другую сторону до тех пор, пока каретка с фотоголовкой и указателем не установится в равновесное состояние (на программу). Одновременно с перемещением каретки прибора от выходного вала реверсивного двигателя вращается ползунок реохорда. Поэтому положение ползунка реохорда Rр в каждую единицу времени будет соответствовать заданию программы.
Положение ползунка реохорда Rn, находящегося в измерительном приборе ИП, будет соответствовать фактическому значению регулируемого параметра.
Напряжения с каждого реохорда Rп и Rр снимаются на вход регулирующего прибора РУ. Если положения ползунков реохордов одинаковы, то оба напряжения в суммирующей схеме СС устройства РУ полностью компенсируются и действие результирующего сигнала равно нулю. В противном случае регулирующий прибор воспринимает напряжение, фаза которого зависит от того, насколько регулируемая величина отличается от заданной, и преобразует его в сигнал регулирующего воздействия на исполнительный механизм.
Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц, мощность не превышает 60 В · А.
АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО РУ4-16А
Автоматическое электронное регулирующее устройство РУ4-16А (см. рис. 45, а и б) обеспечивает статическое, астатическое, изодромное и изодромное с предварением регулирование различных теплотехнических и других производственных процессов.
Прибор состоит из схемы суммирования СС и электронного усилителя ЭУ. Схема суммирования осуществляет суммирование и выработку электрических сигналов для статического, астатического, изодромного законов регулирования. Принцип действия этого звена регулятора основан на использовании мостиковых схем и корректирующих устройств (электрических контуров, составленных активными сопротивлениями и емкостью конденсаторов). Электронный усилитель на входе имеет вибропреобразователь ВП для преобразования входного сигнала постоянного тока в переменный, а на выходе — релейный блок РБ, который управляет работой исполнительного механизма.
Питание схемы СС и усилителя ЭУ производится от специального блока питания (на рисунке не показан), состоящего из трансформатора и выпрямительных элементов.
Действие регулятора РУ4-16А в данной системе регулирования заключается в следующем. При отклонении регулируемой температуры от программного значения в схеме суммирования регулятора, как уже отмечалось при описании прибора РУ5-02, возникает напряжение. Это напряжение усиливается электронным усилителем ЭУ. Усиление напряжения приводит к срабатыванию одного из реле релейного блока РБ; последнее замыкает свой контакт, включающий питание одной из статорных обмоток исполнительного механизма ИМ. При вращении выходного вала исполнительного механизма изменяется положение клапана на впуск пара в нагревательное устройство сушильной камеры и одновременно изменяется положение ползунка реостата обратной связи РОС до того момента, пока выходное напряжение программного задающего устройства не окажется скомпенсированным напряжением, снимаемым с реостата РОС.
Положение регулирующего органа механизма ИМ контролируется указателем положения УП.
Все звенья регулирующего устройства смонтированы в металлическом корпусе. На передней панели корпуса расположены органы для настройки регулятора (рукоятки), предохранитель, сигнальная лампа «Прибор включен», сменные сопротивления и перемычки схемы суммирования; при замене и перестановке этих перемычек корректируется время изодрома и достигается переключение прибора на различные виды регулирования.
Настройка времени изодрома возможна в пределах от 1 до 3000 с, настройка зоны пропорциональности — в пределах от 1 до 300%.
Прибор питается переменным током при напряжении 220 В и частоте 50 Гц; мощность 50 В·А.
