Яндекс
ул. Загорьевская, 10/4 115598Москва,
+7 (495)760-06-63, +7 (495)760-06-63, rst-s@mail.ru
Главная » Библиотека » СТАТЬИ » Контроллеры и регуляторы. Принцип работы, основные понятия и типы

В предыдущих статьях мы говорили, в основном, о первичных средствах измерения и исполнительных механизмах. Теперь поговорим о «мозгах» всех системавтоматизации, т.е. о контроллерах и их предшественниках - регуляторах.

В 50-х ... 90-х годах прошлого века, когда началась эра бурного развития систем автоматизации, для автоматического управления технологическими процессами и установками потребовались устройства, которые могли осуществлять поддержание технологических параметров на заданных значениях. Такие устройства назвали регуляторами. Регуляторы принимали от первичного преобразователя текущие значения параметра, производили аналоговую обработку этого сигнала и выдавали управляющий сигнал на исполнительный механизм.
Регуляторы можно подразделить на регуляторы прямого действия (управляют исполнительным механизмом за счет энергии, получаемой от регулируемой среды) и регуляторы непрямого действия (управляют исполнительным механизмом за счет энергии, получаемой от постороннего источника). По виду энергии регуляторы непрямого действия подразделяются на электрические, пневматические и гидравлические. Наиболее распространенным видом регуляторов в схемах автоматизации технологических процессов в различных отраслях промышленности были и остаются электрические регуляторы. В основном именно они применяются в инженерных системах зданий. Различные регуляторы выпускались многими заводами Советского Союза, но наиболее применяемыми были регуляторы Московского завода тепловой автоматики (МЗТА). В различные периоды времени завод выпускал популярные серии регуляторов «Контур-1», «Контур-2», «Каскад-1» и «Каскад-2».
В конце 80-х годов появляются устройства, обработка информации в которых выполняется в цифровом виде процессорами. Начинается эра микропроцессорных контроллеров. Микропроцессорные контроллеры не только заменили аналоговые регуляторы. Их возможности гораздо шире. В схемах автоматизации они выполняют не только функции регулирования, но и заменяют релейные схемы управления и сигнализации. Контроллеры могут отображать параметры на индикаторах и создавать архивы параметров, т.е. выполнять функции вторичных показывающих и регистрирующих приборов. Также они могут вести журналы событий (фиксация неисправностей оборудования, его включение и отключение, отклонения параметров от заданных значений и т.д.), которые, до появления контроллеров, заполнялись операторами технологических процессов вручную.
Спектр выпускаемых в настоящее время микропроцессорных контроллеров очень велик.
Их можно классифицировать по:

По типу входных и выходных сигналов контроллеры можно разделить на:
- контроллеры с аналоговыми входами/выходами;
- контроллеры с дискретными входами/выходами;
- контроллеры с дискретными и аналоговыми входами/выходами;
- контроллеры только со входами, дискретными и/или аналоговыми.
Последние обязательно имеют интерфейсный выход и являются разновидностью контроллеров, которые называются устройствами связи с объектом.
Установкой контроллеров без интерфейсных выходов решаются локальные задачи по автоматизации. Контроллеры с интерфейсными выходами и устройства связи с объектом работают, как с подключенными к ним периферийными устройствами, так и с другими контроллерами, объединенными с ними в интерфейсную сеть, и оборудованием верхнего уровня систем диспетчеризации.
Контроллеры могут иметь один или несколько различных интерфейсных выходов. Интерфейсы характеризуются средой передачи и протоколом обмена. Средами передачи могут быть витая пара, Ethernet, радиоканал, GSM-канал, телефонный канал и т.д. Протоколы обмена подразделяются на «открытые» и «закрытые». «Открытые» протоколы стандартизированы и любой производитель контроллеров может их применить. К ним можно отнести MODBUS-RTU, LonWorks, BACnet, KNX и т.д. «Закрытые» протоколы пишут производители оборудования для своих контроллеров и не отдают их описание другим производителям.
На лицевой панели контроллера может быть установлен индикатор для отображения текущих параметров, состояний оборудования и заданных настроек, а также для работы с журналами событий и архивами параметров. Индикаторы могут быть буквенно-цифровыми и графическими. Графические индикаторы бывают черно-белыми и цветными. Наличие графического индикатора позволяет, для удобства пользователя, создавать на экране контроллера мнемосхемы.
По типу программного обеспечения контроллеры подразделяются на «жестко» запрограммированные, конфигурируемые и свободно программируемые.
«Жестко» запрограммированный контроллер предназначен для выполнения определенной задачи по регулированию и/или управлению. Одна и та же программа записывается во все контроллеры данной модификации предприятием-изготовителем. При установке на объекте пользователем могут быть изменены заводские настройки регуляторов и уставки параметров.
Конфигурируемые контроллеры имеют в своем программном обеспечении определенный набор технологических систем, для управления которыми он может применяться. Для каждой технологической системы в программе заложен набор алгоритмов управления и регулирования. При установке на объекте пользователь выбирает свою конфигурацию в программном обеспечении, задает настройки и уставки параметров.
В свободно программируемые контроллеры может быть записана любая программа разработанная пользователем. Ограничения накладываются количеством и типом входов/выходов, а также объемом памяти.
Настройки регуляторов, уставки параметров, конфигурирование и программирование контроллеров, имеющих индикатор может быть произведено с помощью органов управления на лицевой панели контроллера. Жестко программируемые контроллеры могут также программироваться с помощью программных карт. Программы управления записываются предприятием-изготовителем на информационной карте. Контроллер функционирует только при наличии вставленной в него карты.
Программы для свободно программируемых контроллеров могут создаваться пользователем на компьютере с помощью специальных прикладных программ (сред), а затем переносится в контроллер. Перенос программ в контроллер может осуществляться подключением контроллера к компьютеру через специальное устройство - программатор или переноситься в контроллер на flash-карте.
Конструктивно контроллеры могут быть предназначены для установки на фасаде щитов и пультов, для установки внутри щитов на DIN-рейку, для установки на стене или оборудовании, для установки в специальные стойки. Конструктивно контроллеры, устанавливаемые на DIN-рейку или в специальные стойки, могут быть наборными, т.е. состоят из базовых и дополнительных модулей.

 

ЛИТЕРАТУРА:

1. ГОСТ 23222-88. Характеристики точности выполнения предписанной функции средств
автоматизации. Требования к нормированию. Общие методы контроля.
2. Автоматические приборы, регуляторы и управляющие машины: Справочник /Под ред. Кошарского Б.Д. -Изд. 3-е. -Л.: Машиностроение, 1976. -486 с.
3. Аязян Г.К. Расчет автоматических систем с типовыми алгоритмами регулирования: Учеб. пособ. - Уфа.: Изд-во УНИ, 1986. -135 с.
4. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. - M.: Наука, 1975
5. Мазуров В.М. Курс лекций. Кафедра АТМ. Тульский Государственный университет.
6. Abdul Aziz Ishak, Muhammed Azlan Hussain. "Reformulation of the Tangent Method for PID Controller Tuning". Department of Chemical Engineering Faculty of Engineering, Universiti Malaya. 50603 Kuala Lumpur, Malaysia. http://aabi.tripod.com
7. John A. Shaw, "PID Algorithms and Tuning Methods. Process Control Solutions", Rochester, New York
8. Школа автоматчиков. УРОК №10. Регуляторы и контроллеры.

Диаметры, мм: 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80

Температура среды: -30°C...130°C

Макс. статическое давление - 25 бар

Перепад давления на клапане: 9 бар (д.у. от 15 до 25 мм) и 7 бар (д.у. от 32 до 80мм)

Равнопроцентная характеристика регулирования благодаря корректирующему диску

Отсутствие первоначального скачка расхода на начальном участке открытия

Блестящая стабильность регулировки благодаря корректирующему диску

Нет необходимости в редукторах
Отсутствует необходимость в концевых выключателях за счет автоматической остановки привода в крайних положениях

Подробнее...

КОМПАКТНЫЕ РАЗМЕРЫ.

Компактные размеры позволяют устанавливать КЗР в ограниченном пространстве и труднодоступных местах, что делает их применение универсальным. 

Д.у. мм

15

20

25

32

40

50

65

80

A,см

5.9

6.6

7.6

9.0

9.3

11.0

11.7

12.6

C,см

6.0

6.3

6.5

7.2

8.4

8.9

8.9

8.9

Температура среды: -30°C...130°C

Макс. статическое давление - 25 бар

Перепад давления на клапане: 9 бар (д.у. от 15 до 25 мм) и 7 бар (д.у. от 32 до 80мм)
Отсутствует необходимость в концевых выключателях за счет автоматической остановки привода в крайних положениях

Подробнее...

Диаметры, мм: 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80

Герметичность клапана, % от Kvs: 0.01

Характеристика регулирования - равнопроцентная

Диапазон температур регулируемой среды (вода, в т.ч. с этиленгликолем, а также воздух), ˚С: -30…+200

Макс. статическое давление - 41 бар

Вал с двумя уплотнительными кольцами для долгого срока службы

Шар и вал из нержавеющей стали

В комплекте с реверсивными приводами NEPTRONIC
Отсутствует необходимость в концевых выключателях за счет автоматической остановки привода в крайних положениях

Подробнее...