Реализация типовых законов регулирования системами на базе релейно-импульсных регуляторов. Лекция 13

1.

Реализация типовых законов регулирования системами на базе релейноимпульсных регуляторов
Структура систем регулирования, построенных на базе релейно-импульсных
регуляторов и реализующих типовые законы регулирования, представлена на рис.
2.17. Токовый сигнал, пропорциональный текущему значению регулируемого
параметра, формируется датчиком Д и поступает на вход регулятора.

2.

Заданное значение регулируемого параметра устанавливается внутренним задатчиком регулятора и может
корректироваться в пределах ±5 % внешним реостатным задатчиком РЗД. Управляющие сигналы «Б» и «М» с выходов
регулятора передаются на входы блока ручного управления БРУ. Упрощенная схема БРУ приведена на рис. 2.18.
Блок ручного управления производит выбор режима работы системы регулирования и организует ручное
дистанционное управление исполнительным устройством. При установке переключателя SA1 в положение «А» входы
реверсивного пускателя ПБР коммутируются с выходами регулятора, и
отрабатывается режим автоматического
регулирования. При установке SA1 в положение «Р» управляющие сигналы поступают на входы реверсивного
пускателя от кнопок SB1 и SB2, и отрабатывается режим ручного дистанционного управления. Схема подключения
блока БРУ-42 приведена на рис. 2.19.

3.

При установке исполнительного механизма в крайние положения требование регулятора продолжать
движение в том же направлении может вызвать аварийную ситуацию. Для предотвращения этого
управляющие сигналы «Б» и «М» с выходов БРУ передаются на входы ПБР через концевые
выключатели исполнительного механизма. При установке исполнительного механизма в одно из
крайних положений выключатель размыкается, и прохождение соответствующего управляющего
сигнала будет запрещено.
Так, при установке исполнительного механизма в положение «открыто» (рис.2.19-а) концевой
выключатель КВ1 разомкнется и дальнейшее прохождение сигнала «Б» будет запрещено.

4.

При установке исполнительного механизма в положение «закрыто» размыкается выключатель КВ2 и
запрещается прохождение сигнала «М».
Датчик положения исполнительного механизма формирует унифицированный токовый сигнал,
пропорциональный по величине перемещению регулирующего органа относительно начального
положения. Этот сигнал может передаваться в БРУ на встроенный индикатор положения (рис. 2.17,а,в)
или же используется для организации обратной связи по положению регулирующего органа (рис.
2.17,б).

5.

Система регулирования, структура которой приведена на рис.2.17,а, реализует ПИ-алгоритм
регулирования. Передаточная функция, соответствующая данному закону регулирования, будет иметь
вид:
1
1
W ( p) K (1
)
P
P
T р Т р 1
и
ф
(2.15)
где Тф – постоянная времени узла демпфирования регулятора.
Для преобразования ПИ-алгоритма регулирования в П-алгоритм в системе организуется жесткая
обратная связь по положению регулирующего органа (рис. 2.17,б). При этом сигнал с выхода датчика
положения исполнительного механизма подается на вход регулятора с масштабным коэффициентом Квх.
Передаточная функция, соответствующая П-алгоритму регулирования, будет иметь вид:
1
1
K (1
)
P
T р Т р 1
и
ф
W ( p)
P
1
1
1 К K (1
)
вх P
T р Т р 1
и
ф
(2.16)

6.

Если установить КР>>1, то выражение (2.16) вырождается в следующее:
(2.17)
1
W ( p)
P
К
вх
Таким образом, при реализации П-алгоритма регулирования в качестве коэффициента передачи
регулятора будет выступать масштабный коэффициент по входу обратной связи Квх.
Для реализации ПИД-алгоритма регулирования в системе используется дополнительное устройство –
многофункциональный блок динамической связи БДС (рис. 2.17,в). В данной схеме блок БДС выполняет
функции реального дифференцирующего звена и отрабатывает передаточную функцию:
W
БДС
( р)
К 0Т 0 р
Т0 р 1
(2.18)
Передаточная функция, соответствующая ПИД-алгоритму регулирования, будет иметь вид:
WP ( p) K P
КТ р
К 0Т 0
1
1
(1
0 0
)
Т р 1
Т р Т 0 р 1 Т (Т 0 р 1)
ф
и
и
(2.19)

7.

Из (2.19) можно заключить, что ПИД-закон реализуется с некоторой динамической погрешностью,
которая обусловлена неидеальностью дифференцирующего звена (БДС). Пример принципиальной схемы
системы регулирования уровня (ПИ-алгоритм) приведен на рис. 2.20. В качестве датчика регулируемого
параметра использован измеритель уровня УГЦ-1, преобразующий значение уровня жидкости в
унифицированный
источник БСПТ/2К.
токовый сигнал
4÷20 мА. Для питания датчика положения ИМ использован

8.

Технические средства автоматизированных систем управления
технологическими процессами
• Функциональная структура АСУТП
• Обоснованная формулировка требований к комплексу технических средств автоматизированной
системы управления технологическим процессом возможна только с учетом информационной и
функциональной структуры АСУТП.
• Информационные потоки, формируемые в ходе управления технологическим процессом можно
представить следующей схемой (рис. 3.1):

9.

Обмен информацией между технологическим объектом управления (ТОУ) и системой управления можно
представить в виде двух потоков: от объекта в систему управления поступает информация о текущем
состоянии ТОУ, от системы управления в ТОУ передаются регулирующие и управляющие воздействия,
направленные на приведение (поддержание) ТОУ в заданное состояние.
Обмен информацией между системой управления и оперативным персоналом также складывается из
двух потоков: система управления предоставляет оператору оперативную и отчетную информацию о
ходе технологического процесса, принимает и исполняет управляющие директивы оператора.
В режиме нормальной эксплуатации ТОУ прямой обмен информацией между объектом управления и
оператором, как правило, не предусмотрен, но в некоторых случаях (не являющихся предметом
рассмотрения данного курса) возможно прямое получение информации от ТОУ и непосредственное
воздействие на технологический объект с использованием средств дистанционного или ручного
управления.

10.

В
рамках
данной
информационной
структуры
информационные и управляющие (рис. 3.2).
все
функции
АСУТП
можно
разделить
на