Программа КИП и А
wap
Windows ⁄ Android
<   Назад
Содержание
Вперед   >

Описание и работа ТРМ101

Введение

  Настоящее руководство по эксплуатации предназначено для ознакомления обслуживающего персонала с устройством, принципом действия, конструкцией, порядком эксплуатации и обслуживания измерителей-регуляторов типа ТРМ101. Приборы ТРМ101 могут выпускаться в различных модификациях, отличающихся друг от друга типом встроенных выходных устройств.
  Модификации прибора соответствует следующее условное обозначение:

Рисунок-0-1

  Типы выходных устройств:
  РР - 2 реле электромагнитных с коммутационной способностью 1 (8) А (при напряжении не более 220 В 50 Гц и cos (φ > 0,4);
  КР - первое выходное устройство (ВУ1) - оптопара транзисторная п-р-п-типа с коммутационной способностью 0,2 А (при напряжении не более 40 В);
  второе выходное устройство (ВУ2) - электромагнитное реле;
  СР - ВУ1 - оптопара симисторная с коммутационной способностью 50 мА (при напряжении до 250 В);
  ВУ2 - электромагнитное реле;
  ИР - ВУ1 - ЦАП "параметр-ток 4...20 мА";
  ВУ2 - электромагнитное реле;
  РИ - ВУ1 - электромагнитное реле;
  ВУ2 - ЦАП "параметр - ток 4...20 мА";
  КИ - ВУ1-транзисторная оптопара;
  ВУ2 - ЦАП "параметр - ток 4...20 мА";
  СИ - ВУ1 - симисторная оптопара;
  ВУ2 - ЦАП "параметр - ток 4...20 мА";
  ИИ - 2 цифроаналоговых преобразователя "параметр-ток 4...20 мА";
  СС - 2 симисторных оптопары;
  КК - 2 транзисторных оптопары.
  Пример записи условного обозначения прибора при заказе и в документации другой продукции, где они могут быть применены:

Прибор ТРМ101 - РР ТУ 4211 - 003 - 46526536 - 03

  Это означает, что изготовлению и поставке подлежит измеритель-регулятор ТРМ 101, оснащенный в качестве выходных устройств электромагнитными реле.
  Сертификат соответствия № 03.009.0106.

1. Назначение

  Приборы ТРМ101 в комплекте с первичным преобразователем предназначены для измерения физического параметра контролируемого объекта, отображения измеренного параметра на встроенном цифровом индикаторе; а также для формирования сигналов управления встроенными выходными устройствами, которые осуществляют регулирование измеряемого параметра.
  Приборы ТРМ101 могут быть использованы в системах контроля и регулирования при выполнении технологических процессов в разных отраслях промышленности и сельском хозяйстве.
  Прибор может выполнять следующие функции.
  1. Измерение температуры или другой физической величины.
  2. Регулирование измеряемой величины по ПИД-закону путем импульсного или аналогового управления.
  3. Автонастройка регулятора на установленном объекте.
  4. Определение аварийной ситуации при выходе измеряемого параметра за заданные границы и при обрыве в контуре регулирования.
  5. Обнаружение ошибок работы и определение причины неисправности.
  6. Работа в сети, организованной по стандарту RS-485, что позволяет задавать необходимые режимы работы прибора и осуществлять контроль.
  7. Дистанционное управление запуском и остановкой регулирования.

2. Технические характеристики и условия эксплуатации

  2.1. Основные технические характеристики приведены в табл. 1 - 7.

  Таблица 1 Питание
НаименованиеЗначение
Напряжение питания, В90...245
Потребляемая мощность, ВА6
Частота, Гц43...63


  Таблица 2 Датчики и входные сигналы
Тип датчика или входной сигналДиапазон измеренияРазрешающая
способность
Термопара
ТХК (L)-200...+800 °С0,1 °С
ТХА (К)-200...+ 1300 °С
ТНН(N)-200...+ 1300 °С
ТЖК (J)-200...+ 1200 °С
ТМК (Т)-200...+400 °С
ТВР (А-1)0...+2500 °С
ТВР (А-2)0...+ 1800 °С
ТВР (А-3)0...+ 1800 °С
ТПП (R)0...+ 1750 °С
ТПП (S)0...+ 1750 °С
ТПР (В)+200...+ 1800 °С
Термопреобразователь сопротивления
ТСМ 50 W100 = 1,426-50...+200 °С0,1 °С
ТСМ 50 W100 = 1,428-190...+200 °С
ТСП 50 W100 = 1,385-200...+750 °С
ТСП 50 W100 = 1,391-200...+750 °С
TCM 100 W100 = 1,426-50...+200 °С
ТСМ 100 W100 = 1,428-190...+200 °С
ТСП 100 W100 = 1,391-200...+750 °С
ТСП 100 W100 = 1,385-200...+750 °С
ТСП гр.21 (R0 = 46 Ом, W100 = 1,391)-200...+750 °С
ТСМ гр. 23 (R0 = 53 Ом, W100 = 1,426)-50...+200 °С
Pt100 по стандарту DIN 43760
ТСП 100 W100 = 1,385-200...+750 °С
Унифицированный сигнал постоянного тока
4...20 мА-5...105%0,1 %
0...20 мА-5...105%
0...5 мА-5...105%
Унифицированный сигнал постоянного напряжения
0...1 В-5... 105%0,1 %
-50...+50 мВ-5... 105%
Примечания.
1. W100 - отношение сопротивления датчика при 100 °С к его сопротивлению при 0 °С.
2. При температурах больших 1000 °С разрешающая способность равна 1 °С.


  Таблица 3 Входы
НаименованиеЗначение
Основной вход
Время опроса датчика
Входное сопротивление прибора при подключении источника унифицированного сигнала:
- тока (с подключенным внешним прецизионным резистором, см. п. 3.2.2.3.1)
- напряжения, не менее Предел допустимой основной погрешности
1 с
100 Ом ±0,1 %
100 кОм ±0,5%
Дополнительный вход
Сопротивление ключей в состоянии:
«замкнуто»
«разомкнуто»
0...1 кОм
100 кОм...¥


  Таблица 4 Выходные устройства ключевого типа
Тип ВУТок нагрузкиНапряжение
Транзисторная оптопара200 мА50 В пост, тока
Симисторная оптопара:
- постоянно открытый симистор50 мА250 В
- симистор включается с частотойне более 50 Гц и tимп = 5 мс1 А300 В
Электромагнитное реле:
- ПИД - регулирование1 А220 В перем. тока,
частотой 50...60 Гц,
cos φ 0,4;
30 В пост, тока
- двухпозиционное регулирование8 Ааналогично
Примечание. Электрическая прочность реле при максимальной нагрузке 106 переключений


  Таблица 5 Аналоговый выход
НаименованиеЗначение
Диапазон тока4...20 мА
Дискретность ЦАП10 разрядов
Сопротивление нагрузки, не более1000 Ом
Диапазон напряжения питания10...30 В


  Таблица 6 Интерфейс связи
НаименованиеЗначение
Тип интерфейса
Скорость передачи данных, кбит/с
Тип кабеля
RS-485
2,4; 4,8; 9,6; 19,6; 38,4; 57,6; 115,2
Экранированная витая пара


  Таблица 7 Корпус
НаименованиеЗначение
Габаритные размеры прибора без элементов крепления, мм48 x 48 x 102
Масса, не более, кг
Степень защиты корпуса со стороны передней панели
0,5
IP54

  2.2. Прибор соответствует группе климатического исполнения УХЛ4 по ГОСТ 15150-69 и предназначен для эксплуатации в следующих условиях:
  температура окружающего воздуха +1...50°С
  относительная влажность при 35 °С 30...85%
  атмосферное давление 85...107 кПа

3. Описание работы прибора

3.1. Состав изделия

  3.1.1. Прибор ТРМ101 изготавливается в пластмассовом полупрозрачном корпусе (рис. 1).

Рис. 1
Рис. 1

  Корпус имеет отверстия для вентиляции, отверстия для установки винтовых фиксаторов крепления в щит. Прибор рассчитан на установку в щите толщиной до 10 мм. В комплекте имеется специальный хомут для крепления в щите. Габаритные чертежи прибора для разных видов крепления приведены в прил. А.
  В задней части корпуса находятся две клеммных колодки (клеммника):
  - нижняя предназначена для подсоединения цепей питания и цепей управления исполнительными механизмами;
  - верхняя - для подключения входного датчика, ключей к дополнительному входу и кабеля связи по интерфейсу RS-485.
  3.1.2. На передней панели прибора (рис. 2) находятся индикаторы:
  - верхний цифровой индикатор красного цвета предназначенный для отображения измеряемой величины или названия программируемого параметра;
  - нижний цифровой индикатор зеленого цвета, предназначенный для отображения уставки или значения программируемого параметра;
  - восемь светодиодов красного цвета, показывающие постоянным свечением состояние прибора:
  "К1" - включение выходного устройства ВУ1;
  "К2" - включение выходного устройства ВУ2;
  "AL" - срабатывание компаратора при обнаружении выхода регулируемого параметра за заданные пределы;
  "LBA" - обнаружение обрыва в контуре регулирования;
  "П/С" - запуск процесса регулирования;
  "ПН" - предварительная автонастройка;
  "ТН" - точная настройка;
  "RS" - управление от RS-485.

Рис. 2
Рис. 2

  Кнопки, находящиеся на передней панели прибора, имеют следующее назначение:
  "∧" – для увеличения значения программируемого параметра;
  "∨" – для уменьшения значения программируемого параметра;
  [ПРОГ] - для входа в меню программирования или для перехода к следующему параметру.
  При работе с прибором ТРМ 101 для входа в специальные режимы работы прибора используются комбинации кнопок:
  – [ПРОГ] + "∧" + "∨" – для перехода к установке кодов доступа, на индикаторе получаем изображение:

PASS 0

  – [ПРОГ] + "∨" – для сдвига отображаемого значения программируемого параметра, единицей измерения которого является температура, вправо;
  – [ПРОГ] + "∧" – для сдвига отображаемого значения программируемого параметра, единицей измерения которого является температура, влево.

3.2. Устройство и принцип действия

3.2.1. Структурная схема

  Структурная схема прибора приведена на рис. 3.
  ТРМ101 имеет универсальный измерительный вход 1 для подключения датчиков различных типов (см. табл. 2), дополнительный вход 2 для дистанционного управления, цифровой фильтр, ПИД-регулятор и устройства сигнализации, а также выходные устройства (ВУ) и интерфейс RS-485.

Рис. 3

3.2.2. Измерительный вход

  Порядок установки параметров измерительного входа описан в разд. 6.2.1, стр. 27-28
  К измерительному входу 1 прибора для измерения параметра можно подключать любой из вышеперечисленных датчиков (см. табл. 2), поэтому он называется универсальным. Для измерения температур следует использовать термопреобразователи сопротивления и термоэлектрические преобразователи (термопары). Для измерения других физических параметров могут быть использованы датчики, оснащенные нормирующими преобразователями этих параметров в унифицированные сигналы постоянного тока 4...20мА, 0...20мА, 0...5мА или напряжения - 50...50мВ и 0...1 В.
  Схемы подключения приведены в прил. Б, стр. 43 - 44.
  3.2.2.1. Подключение термопреобразователей сопротивления
  Работа термопреобразователей сопротивления (ТС) основана натемпературной зависимости электрического сопротивления металлов. Датчик, как правило, выполнен в виде катушки из тонкой медной или платиновой проволоки на каркасе из изоляционного материала, заключенной в защитную гильзу. Термопреобразователи сопротивления Rt характеризуются двумя параметрами: R0 - сопротивление датчика при 0 °С и W100 - отношение сопротивления датчика при 100 °С к его сопротивлению при 0°С.
  В приборах ТРМ 101 используется трехпроводная схема подключения термопреобразователей сопротивления. К одному из выводов Rt подсоединяются два провода, а третий подключается к другому выводу Rt (рис. 4). Такая схема при соблюдении условий равенства сопротивлений всех трех проводов позволяет скомпенсировать их влияние на измерение температуры.
  Термопреобразователи сопротивления могут подключаться к прибору с использованием двухпроводной схемы подключения, но при этом отсутствует компенсация сопротивления соединительных проводов и поэтому будет наблюдаться некоторая зависимость показаний прибора от колебаний температуры проводов. В случае использования двухпроводной схемы необходимо при подготовке прибора к работе выполнить действия, указанные в прил. В, стр. 45.
  3.2.2.2. Подключение термоэлектрических преобразователей
  Термоэлектрический преобразователь (термопара) состоит из двух соединенных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов, обладающих разными термоэлектрическими свойствами. Соединенные концы, называемые «рабочим спаем», - опускают в измеряемую среду, а свободные концы термопары («холодный спай») подключают ко входу ТРМ 101 (клеммы 4 и 5), рис. 5. Если температуры «рабочего» и «холодного спаев» различны, то термопара вырабатывает термо ЭДС, которая и подается на измеритель.
  Поскольку термо ЭДС зависит от разности температур двух спаев термопары, то для получения корректных показаний необходимо знать температуру «холодного спая», чтобы скомпенсировать эту разницу в дальнейших вычислениях.
  Для работы с термопарами в приборе предусмотрена автоматическая коррекция температуры свободных концов термопары. Датчик температуры «холодного спая» установлен рядом с присоединительным клеммником.

Рис. 4
Рис. 5

  Подключение термопар к прибору должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов, изготовленных из тех же самых материалов, что и термопара. Допускается также использовать провода из металлов с термоэлектрическими характеристиками, которые в диапазоне температур 0...100°С аналогичны характеристикам материалов электродов термопары. При соединении компенсационных проводов с термопарой и прибором необходимо соблюдать полярность. При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.
  3.2.2.3. Работа с унифицированными сигналами тока или напряжения
  3.2.2.3.1. Многие первичные преобразователи различных физических величин (тензодатчики, термопары, датчики влажности и т.п.) оснащены нормирующими преобразователями этих величин в унифицированные значения постоянного тока 0...5 мА, 0...20мА, 4...20 мА. Выходной ток нормирующего преобразователя, как правило, линейно пропорционален значению измеряемой величины.
  При подключении этих датчиков к ТРМ101 необходимо использовать внешний нагрузочный резистор, через который будет протекать ток нормирующего преобразователя, и падение напряжения на котором будет измерять прибор. Резистор должен быть прецизионным (типа С2-29В, С5-25 и т.п., мощностью не менее 0,25 Вт, сопротивлением 100 Ом ±0,1 %) и высокостабильным во времени и по температуре (ТКС не хуже 25*10–6 1/°С)). Для питания нормирующих преобразователей необходим дополнительный источник постоянного напряжения. На рис. 6, а приведена двухпроводная схема подключения для датчиков с унифицированным выходным сигналом тока 4...20 мА, а на рис. 6,6- трехпроводная схема подключения для датчиков с сигналом тока 0...5 (20) мА. Значение этого напряжения Un указывается в технических характеристиках нормирующего преобразователя и, как правило, лежит в диапазоне 18...36 В.

Рис. 6

  3.2.2.3.2. При работе в качестве измерителя постоянного напряжения прибор ТРМ101 может использоваться как вольтметр с диапазоном 0…1 В или как милливольтметр –50…+50 мВ (рис. 7).

Рис. 7

  3.2.2.3.3. При измерении аналоговых сигналов в приборе осуществляется линейное преобразование входной величины в реальное значение физической величины в соответствии с заданным диапазоном измерения (см. п. 6.2.1.2, стр. 28).

3.2.3. Дополнительный вход

  Порядок установки параметров дополнительного входа описан в разд. 6.2.6, стр. 33
  К дополнительному входу подсоединяют ключи, позволяющие изменять режимы работы прибора. Ключ Кл1 осуществляет запуск и остановку процесса регулирования (см. рис. 3). При размыкании или отсоединении от прибора ключа Кл1 прибор прекращает процесс регулирования и светодиод «П/С» гаснет. При замыкании этого ключа запускается процесс регулирования и засвечивается светодиод «П/С».
  Ключ Кл2 (см. рис. 3) включает дистанционное управление прибором через интерфейс RS-485. При замыкании ключа Кл2 программируемые параметры в прибор могут записываться только от компьютера или другого контроллера, одновременно засвечивается светодиод «RS». При размыкании ключа прибором можно управлять автономно, т.е. непосредственно кнопками, расположенными на лицевой панели прибора. Команды от дополнительного входа имеют приоритет над управлением кнопками. Например, запуск процесса регулирования путем установки параметра r-S в значение rUn не может быть осуществлен, если ключ замкнут (табл. Г.1, стр. 46).
  Логическое состояние ключа соответствует его электрическому сопротивлению:
  - «замкнуто» - 0...1 кОм;
  - «разомкнуто» - 100 кОм...¥.
  При несоблюдении этих условий возникает неопределенность состояния дополнительного входа.

3.2.4. Цифровой фильтр

  Порядок установки параметров цифрового фильтра описан в разд. 6.2.2, стр. 28-29
  3.2.4.1. Для корректной работы прибор необходимо защищать от различных внешних воздействий и электромагнитных помех. Для этой цели рекомендуется использовать помехоподавляющий фильтр в цепи питания ТРМ101, а в цепи управления параллельно выходным коммутирующим контактам установить искрогасящие элементы, например RC- цепочку. Кроме аппаратной защиты существует возможность использовать программный цифровой фильтр низких частот.
  3.2.4.2. Цифровой фильтр осуществляет подвление помех в две ступени. На первой ступени фильтр устраняет сильные единичные помехи (рис. 8). Прибор сравнивает скорость изменения температуры vф = ΔTi / Δti с заданным значением «полосы фильтра» Fв, и если nф превышает Fв, последнее измерение Ti игнорируется и заменяется предыдущим Ti-1 (рис. 8).

Рис. 8
Рис. 8

  3.2.4.3. На второй ступени фильтр устраняет шумовые составляющие сигнала, осуществляя его экспоненциальное сглаживание.
  Основной характеристикой экспоненциального фильтра является постоянная времени tф - интервал, в течение которого сигнал достигает 0,63 от значения каждого измерения т. (рис. 9).

Рис. 9
Рис. 9

  3.2.4.4. При больших значениях tф фильтр вносит значительное запаздывание, но шумы заметно подавлены (кривая II на рис. 9). tф близких к нулю фильтр довольно точно отслеживает изменения входного сигнала, но уровень шума практически не уменьшается (кривая I на рис. 9). При установке оптимальных значений параметров фильтра (подробнее см. раздел 6.2.2) задержка сигнала, вносимая фильтром, не будет оказывать отрицательного влияния на процесс регулирования, при этом сохраняется эффективность подавления помех.

3.2.5. Коррекция измерений

  Порядок установки параметров коррекции измерительной характеристики приведен в разд. 6.2.1.3, стр. 28
  3.2.5.1. Для устранения начальной погрешности преобразования входных сигналов и погрешностей, вносимых соединительными проводами, измеренное прибором значение может быть откорректировано. В ТРМ101 есть два типа коррекции, позволяющих осуществлять сдвиг или наклон характеристики на заданную величину.
  3.2.5.2. Для компенсации погрешностей DR = R0 - RO.TCM, вносимых сопротивлением подводящих проводов RTCM при использовании двухпроводной схемы подключения термопреобразователей сопротивления к каждому измеренному значению параметра Teci прибавляется заданное пользователем значение d («сдвиг характеристики»). На рис. 10 приведен пример сдвига характеристики для датчика ТСМ50М, W100= 1,426.
  3.2.5.3. Для компенсации погрешностей датчиков при отклонении значения W100 от номинального каждое измеренное значение параметра Teci умножается на заданный пользователем поправочный коэффициент a («наклон характеристики»). Коэффициент задается в пределах от 0,8 до 2,0. На рис. 11 приведен пример изменения наклона характеристики для датчика ТСМ 50М W100= 1,426.

Рис. 10

3.2.6. ПИД-регулятор

  Порядокустановки параметров процесса регулирования приведен в разд. 6.2.3, стр. 29.
  3.2.6.1. Общие принципы ПИД-регулирования
  На выходе регулятора вырабатывается управляющий (выходной) сигнал Yi, действие которого направлено на уменьшение отклонения Еi:

Формула 1

  где Xp - полоса пропорциональности;
  Ei – разность между заданными Tуст и текущими Ti значением измеряемой величины, или рассогласование;
  tд – постоянная времени дифференцирования;
  DEi – разность между двумя соседними измерениями Ei и Ei–1;
  Dtизм – время между двумя соседними измерениями Ti и Ti–1;
  tи – постоянная времени интегрирования;
  ∑ Ei∆tизм – накопленная сумма рассогласований.
  Из формулы (1) видно, что при ПИД-регулировании сигнал управления зависит от:
  1) разницы между текущим параметром Ti заданным значением Туст измеряемой величины Еi, которая реагирует на мгновенную ошибку регулирования; отношение Еi / Xp называется пропорциональной составляющей выходного сигнала;
  2) скорости изменения параметра ∆Ei / tизм, которая позволяет улучшить качество переходного процесса;
  выражение (1 / Xp τ) * (∆Ei / tизм) называется дифференциальной составляющей выходного сигнала.
  3) накопленной ошибки регулирования ∑ Ei∆tизм , которая позволяет добиться максимально быстрого достижения температуры уставки;
  выражение (1 / Xp) * (1 / tи)) * ∑ Ei∆tизм называется интегральной составляющей выходного сигнала;
  Для эффективной работы ПИД-регулятора необходимо установить правильные для конкретного объекта регулирования значения коэффициентов a, tд и tи, которые пользователь может определить либо в режиме АВТОНАСТРОЙКА (см. разд. 7.1, стр. 35 – 37), либо ручной настройкой (разд. 7.2, стр. 37).
  3.2.6.2. Прямое и обратное управление
  При регулировании выбирают один из методов управления системой: прямое или обратное.
  При прямом управлении значение выходного сигнала регулятора увеличивается с увеличением измеряемой величины (рис.12). При обратном управлении значение выходного сигнала регулятора уменьшается с увеличением измеряемой величины. Например, в системе нагревания по мере роста температуры значение выходного сигнала уменьшается. Этот процесс имеет обратное управление, системы охлаждения - прямое управление.

Рис. 12

  3.2.6.3. Зона нечувствительности
  Для исключения излишних срабатываний регулятора при небольшом значении рассогласования Еi для вычисления Yi по формуле (1) используется уточненное значение Еp, вычисленное в соответствии с условиями:
  если |Ei| < Xd, то Ep = 0
  если Ei > Xd, то Ep = Ei – Xd;
  если Ei < – Xd, то Ep = Ei + Xd,
  где Xd – зона нечувствительности (см. рис. 12).
  Тогда прибор будет выдавать управляющий сигнал только после того, как регулируемая величина выйдет из этой зоны. Зона нечувствительности не должна превышать необходимую точность регулирования.
  3.2.6.4. Ограничение скорости выхода на уставку
  Ограничение скорости выхода контролируемой величины на заданное значение используется для предотвращения перерегулирования при запуске системы (кривая I на рис. 13). Фиксированное значение уставки заменяют на "плавающее", которое постепенно приближают к значению, установленному в параметре SP прибора (кривая II). Приближение происходит по графику (см. рис. 13) со скоростью, задаваемой в параметре uSР, размерность °С/мин.
  Рекомендуемое значение uSР определяется при предварительной автонастройке и обеспечивает первоначальную величину перерегулирования (первого выбега) не более dYx.

Рис. 13

  При использовании скорости выхода на уставку возрастает время выхода на рабочий режим. Поэтому если задержка приводит к неудовлетворительным результатам, нужно увеличить uSР. При uSР = 0 ограничение скорости выхода на уставку отсутствует.
  3.2.6.5. Ограничения выходного сигнала
  ТРМ101 можно установить следующие ограничения выходного сигнала:
  – максимального Yогр.max и минимального Yогр.min значений (рис. 14).
  – скорости изменения vогр = (Yогр.max - Yогр.min) / ∆t (рис. 15), используемые для ограничения управляющего воздействия на объект.

Рис. 14 Рис. 15

  3.2.6.6. Период следования управляющих импульсов
  Для выходных устройств ключевого типа необходимо установить верное значение периода управляющих импульсов. Более высокая частота обеспечивает быстроту реакции регулятора на внешние возмущения. В идеале частота импульсов управления должна совпадать с частотой опроса датчика. При использовании электронных ключей (тиристоров, симисторов) устанавливать значение Тсл равным 1...2 с.
  Увеличение периода следования управляющих импульсов позволяет при использовании электромагнитных реле или пускателя удлинить срок службы силовых контактов, но может ухудшить качество регулирования. В этом случае Тсл не должно превышать 1...2% (см. также п. 6.2.4.4).
  Автонастройка позволяет определять значение Тсл, которое не будет оказывать отрицательного влияния на работу системы.

3.2.7. Устройства аварийной сигнализации

  Порядок установки параметров устройств аварийной сигнализации описан в разд. 6.2.5, стр. 32-33
  3.2.7.1. Общие сведения
  Для более эффективного контроля за процессами регулирования в приборе имеется логическое устройство, работающее по принципу компаратора, а также устройство определения обрыва контура «LBA».
  Оба устройства управляют различными сигнализирующими устройствами, например: сиренами, лампами, блокировочными выключателями, блоками принудительного (аварийного) охлаждения или нагревания и т.п.
  Сигналы аварийной сигнализации коммутируются либо через логическую схему «И», либо через схему «ИЛИ» и могут управлять только выходным устройством ключевого типа.
  О срабатывании логического устройства свидетельствует засветка соответствующего светодиода на передней панели ("AL" или "LBA").
  3.2.7.2. Компаратор
  В зависимости от системы регулирования пользователь может задать параметры срабатывания компаратора, сигнализирующегоо выходе регулируемой величины за допустимые пределы. В приборе заложено 7 типов логики срабатывания компаратора (см. ниже). Кроме того, пользователь задает порог срабатывания компаратора X и зону возврата D (гистерезис) для устранения ненужных срабатываний из-за колебаний конролируемой величины вокруг порогового значения.
  Компаратор сигнализирует об аварийной ситуации (при этом регулятор продолжает работать), если измеренное значение:
  1) превышает уставку регулятора на X;
  2) меньше уставки регулятора на X;
  3) выходит за заданный диапазон;
  4) находится в заданном диапазоне;
  5) аналог, п. 1, только с блокировкой 1-го срабатывания;
  6) аналог, п. 2, только с блокировкой 1-го срабатывания;
  7) аналог, п. 3, только с блокировкой 1-го срабатывания.
  Диаграммы срабатывания сигнализации для приведенных выше типов логики 1 - 4 представлены на рис. 16. Диаграммы типов 5 - 7 совпадают с диаграммами типов 1, 2,3.

Рис. 16

  Функция блокировки первого срабатывания позволяет исключить включение сигнализации при:
  - подаче питания;
  - изменении значения уставки;
  - изменении порога срабатывания компаратора;
  Использование этой функции имеет смысл, например, при установке в системе нагревания, поскольку, как правило, значение измеряемой величины в этой системе изначально находится ниже уставки.
  Рассмотрим пример сигнализации с типом логики 7(рис. 17). На рис. 17 показана работа компаратора без блокировки первого срабатывания, тип логики 3 (рис. 17, б) и с блокировкой, тип логики 7 (рис. 17, в).

Рис. 17

  При использовании типа логики 3 происходит нежелательное срабатывание компаратора (заштрихованная площадь на рис. 17, б) на стадии I, когда реально аварийной ситуации нет. При использовании типа логики 7 нежелательного срабатывания не происходит.
  После включения прибора выход компаратора будет находиться в состоянии «выкл» до первого превышения установленного значения (I стадия), и только когда измеряемая величина снова опустится ниже предела отклонения (точка А), выход компаратора впервые перейдет в состояние «включено» - сигнализация сработает.
  3.2.7.3. Сигнализация об обрыве в контуре регулирования
  3.2.7.3.1. Действие сигнализации основано на том, что значение регулируемого параметра не меняется в течение определенного времени при подаче максимального (минимального) управляющего воздействия, то в контуре регулирования произошел обрыв, и тогда на соответствующий выход выдается сигнал. Работа сигнализации об обрыве контура определяется двумя параметрами: "время определения обрыва контура" и "зона определения обрыва контура".
  3.2.7.3.2. Устройство выдает сигнал тревоги, если по истечении времени определения обрыва контура измеренное значение не изменилось соответствующим образом:
  - для процесса нагрева при максимальном выходном сигнале не увеличилось, при минимальном не уменьшилось;
  - для процесса охлаждения при максимальном выходном сигнале не уменьшилось, при минимальном не уменьшилось.
  При этом регулятор отключается.
  3.2.7.3.3. Приведем пример срабатывания устройства определения обрыва контура (рис. 18).

Рис. 18

  В точке А нагреватель вышел из строя, и температура начинает уменьшаться (рис.18, а). Регулятор увеличивает выходной сигнал (рис. 18,б), контролируя отклик системы. Поскольку температура продолжает уменьшаться, рассогласование растет, и значение У достигает 100%. В момент достижения Y = 100% (точка В) прибор начинает отсчет "времени определения обрыва контура" Dt.
  Если по истечении этого времени температура продолжает уменьшаться, сигнализация срабатывает (кривая I на рис. 18, а). Если температура стала расти, но за время Dt изменение температуры не превысило "зону контроля при обрыве контура" (кривая II на рис. 18, а) сигнализация также срабатывает (рис. 18,в).
  О появлении аварийной ситуации сигнализирует засветка светодиода "LBA".

3.2.8. Выходные устройства прибора

  Выходные устройства (ВУ) ключевого типа (электромагнитное реле, транзисторная или симисторная оптопара) используются либо для импульсного управления исполнительным механизмом при ПИД-регулировании, либо для управления сигнализирующим устройством. Импульсное управление осуществляется по принципу ШИМ с периодом следования импульсов Тсл и длительностью каждого импульса

Di = Yi * Тсл.

  ВУ ключевого типа используются для управления (включения/выключения) нагрузкой либо непосредственно, либо через более мощные управляющие элементы, такие как пускатели, твердотельные реле, тиристоры или симисторы. Симисторную оптопару (оптосимистор), как правило, непосредственно не подключают.
  Транзисторная оптопара и оптосимистор имеют гальваническую развязку от схемы прибора.
  Транзисторная оптопара применяется, как правило, для управления низковольтным реле (до 50 В). Схема включения приведена на рис. 19. Во избежание выхода из строя транзистора иззза большого тока самоиндукции параллельно обмотке реле Р1 необходимо устанавливать диод VD1, рассчитанный на напряжение 100 В и ток 1 А.

Рис. 19

  Оптосимистор включается в цепь управления мощного симистора через ограничивающий резистор R1 по схеме, показанной на рис. 20. Значение сопротивления резистора определяет величину тока управления симистора. Оптосимистор может также управлять парой встречноопараллельно включенных тиристоров VS1 и VS2 (рис. 21). Для предотвращения пробоя тиристоров из за высоковольтных скачков напряжения в сети к их выводам рекомендуется подключать фильтрующую RC-цепочку (R2C1).

Рис. 21

  Оптосимистор имеет встроенное устройство перехода через ноль и поэтому обеспечивает полное открытие подключаемых тиристоров без применения дополнительных устройств.
  3.2.8.2. Выходное устройство аналогового типа
  3.2.8.2.1. ВУ такого типа используется либо для осуществления аналогового управления при ПИД-регулировании, либо для выдачи сигналов на устройство, регистрирующее контролируемую величину в течение процесса регулирования.
  3.2.8.2.2. При работе в режиме регистратора прибор сравнивает величину на входе с заданными значениями и выдает на соответствующее ВУ аналоговый сигнал в виде тока 4...20 мА, который можно подавать на самописец или другое регистрирующее устройство (подробнее см. п. 6.2.4.2).
  К регистрирующим устройствам относятся: самописцы, блоки сбора данных на основе персональных или промышленных компьютеров, другие контроллеры с возможностью записи или дальнейшей передачи информации.
  3.2.8.2.3. При аналоговом управлении выходной ток ЦАП Ii пропорционален значению выходного сигнала регулятора:

Ii = 16 Yi + 4, мА.

  ВУ аналогового типа в приборе ТРМ101 – это цифроаналоговый преобразователь, который формирует токовую петлю 4…20 мА на активной нагрузке 0…1000 Ом (рис. 22) и, как правило, используется для управления электронными регуляторами мощности. Аналоговый выход гальванически изолирован от схемы прибора.

Рис. 22

  3.2.8.3. Подключение нагрузки к аналоговому выходу
  Для работы аналогового выхода используется внешний источник питания постоянного тока, номинальное значение напряжения Uп которого рассчитывается следующим образом:
  Uп.min < Uп < Uп.max;
  Uп.min = 7,5 В + 0,02 А * Rн;
  Uп.max = Uп.min + 2,5 В,
  где Uп.min, Uп.max – минимально и максимально допустимое напряжения источника питания,соответственно, В;
  Rн – сопротивление нагрузки ЦАП, Ом.
  Если по какоййлибо причине напряжение источника питания ЦАП, находящегося в распоряжении пользователя, превышает расчетное значение Uп.max, то последовательно с нагрузкой необходимо включить ограничительный резистор (см. рис. 22), сопротивление которого Rогр рассчитывается по формулам:
  Rогр < R < Rогр.max,
  Rогр.min = (Uп - Uп.max) / Iцап.max
  Rогр.max = (Uп - Uп.min) / Iцап.max
  где Rогр.ном – номинальное значение сопротивления ограничительного резистора,кОм;
  Rогр.min, Rогр.max – минимально и максимально допустимое значения сопротивления ограничительногорезистора,кОм;
  Iцап.max – максимальный выходной ток ЦАП, мА.
  ВНИМАНИЕ! Напряжение источника питания ЦАП Uп не должно быть более 30 В.

3.2.9. Интерфейс связи RSS485

  Интерфейс связи предназначен для включения прибора ТРМ101 в сеть, организованную по стандарту RSS485. Использование прибора в сети RSS485 позволяет осуществлять следующие функции:
  1. Сбор данных об измеряемых величинах и протекании процессов регулирования в системе SCADA.
  2. Установка параметров прибора с помощью программыыконфигуратора.
  3. Дистанционное управление процессом регулирования и автонастройки с помощью программыыконфигуратора, работающей в среде Windows
  RS-485 является широко распространенным в промышленности стандартом интерфейса, обеспечивает создание сетей с количеством узлов (точек) до 256 и передачу данных на расстояние до 1200 м. При использовании повторителей количество подключенных узлов и расстояние передачи может быть увеличено. Для соединения приборов применяется экранированная витая пара проводов, к которым предъявляются следующие требования: сечение не менее 0,2 мм2 и погонная емкость не более 60 пф/м.
  Все приборы в сети соединяются в последовательную шину (рис. 23). Для качественной работы приемопередатчиков и предотвращения влияния помех линия связи должна иметь на концах согласующие резисторы Rсогл = 120 Ом, подключаемый непосредственно к клеммам прибора (см. рис. 23).

Рис. 23

  Подключение прибора к персональному компьютеру осуществляется через адаптер интерфейса RSS485« RSS232, в качестве которого может быть использован адаптер ОВЕН АС3.
  Примечания.
  1. ОВЕН АС3 имеет согласующий резистор сопротивлением Rсогл = 120 Ом внутри.
  2. C описанием протокола обмена, списком параметров, программой пользователь может ознакомиться на сайте www.owen.ru. Обмен может осуществляться по одной из скоростей стандартного ряда: 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с.
<   Назад
Содержание
Вперед   >