Выбор автоматических регуляторов
Технические средства систем автоматического регулирования (CAP) выбирают после определения КТС для систем управления более высокого уровня, системы управления участком, линией или цехом. Для правильного выбора элементов CAP необходимо: знать характеристики объекта регулирования (ОР) и основных возмущений; особенности окружающей среды; требования к точности, качеству переходного процесса; иметь возможность дистанционной передачи информации от измерительных преобразователей к вторичным приборам и от регулятора к исполнительному механизму; быть уверенным в надёжности работы элементов.
Регулировочный орган (РО), как и ИП, при анализе технической структуры CAP обычно относят к ОУ. При этом выходной величиной объекта является сигнал ИП, а управляющим воздействием – перемещение РО, измеряемое в процентах его хода.
Для удобства расчётов возмущение, которое действует на ОУ, сводят к одному из трёх наиболее распространённых видов: скачкообразное, импульсное (пиковое) или монотонно нарастающее и измеряют в процентах хода РО. Потом подбирают перемещение РО, которое оказывает на ОУ воздействие, эквивалентное аппроксимированному возмущеню.
Для обоснования выбора регулятора необходимо знать особенности заданного объекта регулирования, которые в основном определяются его динамической характеристикой. Когда этих сведений недостаточно или они отсутствуют, выбор регуляторов осуществляется по аналогии с CAP, которые работают на основе ориентировочных данных об особенностях объекта, учитывая следующие рекомендации.
Тип регулирующего воздействия выбирают по значению относительного опоздания t/Т: при t/Т>0.5-1 – импульсный; при 0<t/Т<0.2 – релейный; при t/Т>0.2 – безостановочный. Кроме того:
1. Импульсные регуляторы целесообразно применять в объектах без большого запоздания, при средней ёмкости объекта, идёт нагрузка постоянная или мало изменяется;
2. Регулятор с двумя позициями можно применять в объектах без великого запоздания, при большой ёмкости, когда нагрузка постоянная или мало изменяется;
3. И-регуляторы используют для объектов с самовыравниванием с небольшим запозданием, при малой или большой ёмкости и при нагрузке, изменяющейся плавно;
4. П-регуляторы можно применять в основном для одноёмкостных объектов с самовыравниванием с небольшим запозданием и при небольших перепадах нагрузки;
5. ПИ-регуляторы используют в объектах с любой ёмкостью, с большим запозданием, при быстрых и медленных изменениях нагрузки;
6. ПИД-регуляторы используют в объектах с любой ёмкостью, с очень большим запозданием при больших и резких изменениях нагрузки.
В настоящее время широкое применение получили микропроцессорные измерители-регуляторы разных типов. Они имеют универсальные входы для подключения широкого спектра датчиков температуры, давления, влажности и др., выполняют преобразование сигнала датчика для индикации реального значения физической величины.
Эти приборы имеют два цифровых индикатора на панели для контроля регулируемой величины её вставки, удобное меню параметров для программирования кнопками на панели прибора, устроенный интерфейс RS-485 для связи с ЭВМ для регистрации на ней данных.
Измерители-регуляторы осуществляют регулирование входной величины: с двумя позициями, с тремя позициями, аналоговое П-, ПИ- и ПИД-регулирование; дистанционное управление запуском работы прибора (остановкой регулирования, переключением на управление от ЭВМ; сигнализацией о возникновении аварийных ситуаций при выходе регулируемой величины за заданные границы и обрыве в цепи регулирования). Они имеют аналоговые выходы (4-20 мА) для управления мощностью разных электрических преобразователей и дискретные – для управления электроприводами заслонок, клапанов.
Эти приборы выпускаются в 1-, 2- и 8-канальном исполнениях.
Типы некоторых микропроцессорных измерителей-регуляторов и их технические характеристики приведены в приложении.
Для автоматизации химико-технологических процессов со значительным числом параметров контроля и регулирования наиболее эффективным является применение микропроцессорных контроллеров, которые позволяют осуществлять все необходимые функции для управления сложными объектами.
Типы, технические характеристики, выполняемые функции некоторых микропроцессорных контроллеров приведены в приложении.