Блок регулирующий аналоговый с импульсным выходом и с автоподстройкой параметров типа Р28
Нормативно-технический документ
ТУ 25-02.АД1.050237-83
Конструкция и принцип действия
Конструктивно блок (см. рис. 1) состоит из шасси, жестко связанного с передней панелью и сварного корпуса.
Корпус блока рассчитан на щитовой утопленный монтаж на вертикальной плоскости. Крепление корпуса к щиту осуществляется рамой, которая с помощью винтов прижимает обечайку корпуса к наружной стороне щита. На задней стенке корпуса размещена колодка с тридцатью коммутационными выводами, к которым "под винт" подключаются внешние электрические соединения блока. Штуцер служит для подвода сжатого воздуха во внутреннюю полость корпуса при работе в запыленных помещениях. С помощью винта осуществляется заземление корпуса. Органы настройки и контроля блока расположены на боковых панелях внутри корпуса с правой стороны шасси. Доступ к этим панелям обеспечивается при частичном выдвижении шасси из корпуса. Для этого необходимо утопить кнопку замка, расположенную в нижней части передней панели, после чего потянуть шасси на себя до упора. Электрические связи шасси с клеммной колодкой обеспечиваются при этом гибким кроссом, оканчивающимся на стороне шасси штепсельным разъемом. Для полного извлечения блока из корпуса необходимо обесточить блок, затем нажать на защелку замка в нижней части шасси, полностью выдвинуть шасси и разъединить штепсельные разъемы.
Шасси блока объединяет три конструктивно-функциональных модуля: модуль регулирующий с импульсным выходом и с автоподстройкой Р028.1, модуль измерительный И001.1 и источник питания ИПС01.1. Электрические связи модулей друг с другом и со штепсельными разъемами осуществляются с помощью жгута. На передней панели блока расположены световые индикаторы выхода. С боковых сторон шасси закрывается съемными защитными металлическими крышками. На правой крышке расположено окно, открывающее доступ к панелям органов настройки и контроля блока.
Электрическая функциональная схема блока приведена на рис. 2.
Электрическая функциональная схема блока:
1-3 - модуляторы;
4 - усилитель-модулятор;
5 - сумматор;
6 - корректор;
7 - демодулятор-усилитель;
8, 24 - источник опорного напряжения;
9 - генератор;
10 - измерительный модуль И001.1;
11 - регулирующий модуль Р028.1;
12 - сумматор обратной связи;
13 - интегратор;
14 - узел формирования п;
15 - преобразователь "ток-напряжение";
16 - усилитель мощности;
17 - широтно-импульсный модулятор ШИМп;
18 - трехпозиционный триггер;
19 - широтно-импульсный модулятор ШИМи;
20 - сумматор прямого канала;
21 - узел формирования tи;
22 - логическое устройство;
23 - демпфер;
25 - источник питания ИПС01.1
Измерительный модуль осуществляет суммирование и масштабирование входных сигналов, введение информации о заданном значении регулируемой величины, формирование и усиление сигнала отклонения регулируемой величины от заданного значения.
Модуль содержит следующие функциональные узлы: модуляторы, усилитель-модулятор, сумматор, демодулятор-усилитель, узел корректора, источник опорного напряжения, генератор.
Модуляторы преобразуют унифицированные сигналы постоянного тока 0-плюс 5 мА (соответственно Х1, Х2, Х3) в сигналы напряжения переменного тока. Сигналы Х2, Х3 умножаются при этом на масштабные коэффициенты соответственно 2, 3.
Усилитель-модулятор преобразует сигнал напряжения постоянного тока Х4 (0-плюс 10 В) в сигнал переменного тока и умножает на масштабный коэффициент 4.
Сигналы с выходов модуляторов и усилителя-модулятора суммируются сумматором, обеспечивающим гальваническое разделение всех суммируемых входных сигналов друг от друга и от выходного сигнала.
Выходные сигналы сумматора и узла корректора Хкор, а также входной сигнал постоянного тока Х5 (0-плюс 10 В) поступают на вход демодулятора-усилителя, который преобразует выходной сигнал сумматора в напряжение постоянного тока и суммирует все поступающие на него сигналы, формируя выходной сигнал модуля (сигнал отклонения ).
Генератор формирует напряжение переменного тока практически прямоугольной формы частотой 20 кГц для коммутации ключей модуляторов и демодулятора, а также напряжение постоянного тока, гальванически изолированное от общего питания модуля, для питания усилителя-модулятора.
Источник опорного напряжения питает узел корректора и внешнее потенциометрическое задающее устройство, подключаемое к блоку.
Питание модуля осуществляется стабилизированным напряжением постоянного тока плюс 15 В и минус 15 В, поступающим от источника питания ИПС01.1.
Статическая характеристика модуля И001.1 описывается уравнением: =+X1+2X2+3X3+4X4-X5+Xкор
Примечания: 1. Все сигналы в формуле выражены в относительных величинах от номинального диапазона их изменения.
2. Полярность сигнала отклонения "плюс" ("минус") соответствует направлению действия блока встороне "Больше" ("Меньше").
Цепи входных сигналов Х1-Х4 гальванически изолированы друг от друга, от цепей сигнала Х5 и выходных цепей модуля. Цепи входного сигнала Х5 гальванически связаны с выходными цепями модуля.
Регулирующий модуль осуществляет формирование выходных импульсных электрических сигналов блока Z1, Z2 в соответствии с П-, ПИ-трехпозиционным или двухпозиционным законами регулирования, аналоговую, дискретную или аналого-дискретную трехступенчатую автоподстройку, коэффициента передачи и постоянной времени интегрирования, демпфирование сигнала отклонения, гальваническое разделение входных и выходных цепей модуля, введение запрета на управление нагрузкой.
Исполнение регулирующего модуля, определяемое номинальным диапазоном изменения постоянной времени интегрирования, соответствует исполнению блока.
К выходу Z1 регулирующего модуля подключены светодиоды V1, V2, расположенные на передней панели блока и являющиеся индикаторами выходного сигнала Z1.
Модуль содержит следующие функциональные узлы: демпфер, сумматор прямого канала, трехпозиционный триггер, интегратор, сумматор канала обратной связи, усилитель мощности, узлы формирования п и tи, широтно-импульсные модуляторы ШИМп, ШИМи, логическое устройство, источник опорного напряжения.
Входной сигнал модуля Х01, равный сигналу отклонения преобразуется демпфером по апериодическому закону с постоянной времени tд и поступает на вход сумматора прямого канала.
Выходной сигнал сумматора прямого канала управляет трехпозиционным триггером с зоной нечувствительности D.
Сумматор прямого канала и трехпозиционный триггер охвачены функциональной отрицательной обратной связью через апериодическое звено, представляющее собой интегратор с постоянной времени tи, охваченный жесткой отрицательной обратной связью через сумматор канала обратной связи. При наличии сигналов на входе модуля в контуре, охваченном функциональной отрицательной обратной связью, возникает режим периодических включений, в результате которых на выходе трехпозиционного триггера формируется последовательность импульсов, полярность и скважность которых зависит от полярности и значений входных сигналов модуля. Эти импульсы подаются на выход Z2 модуля непосредственно, а на выход Z1 - через усилитель мощности. В результате интегрирования выходных импульсов (например, исполнительным механизмом) формируется ПИ-закон регулирования. При этом постоянная времени интегрирования равна постоянной времени интегратора tи, а коэффициент передачи п определяется степенью функциональной отрицательной обратной связи.
Узлы формирования п и tи вместе с широтно-импульсными модуляторами ШИМп и ШИМи формируют коэффициент передачи и постоянную времени интегрирования в зависимости от сигналов постоянного тока Х и Х, управляющих автоподстройкой.
Логическое устройство осуществляется при дискретной автоподстройке переход с одной ступени на другую под воздействием управляющего сигнала Хд.
Источник опорного напряжения питает цепи органов установки уровней дискретной подстройки 1 и 2 и органов установки п и tи.
Длительность импульса tи регулируется путем изменения степени жесткой положительной обратной связи, охватывающей трехпозиционный триггер.
Питание модуля осуществляется от источника питания ИПС01.1 стабилизированным напряжением плюс 15 В и минус 15 В и выпрямленным двухполупериодным напряжением со средним значением 24 В.
Передаточные функции модуля совместно с интегрирующим исполнительным механизмом описываются уравнением:
при ПИ-законе регулирования:
где Х01 (Р), Y (Р) - изображения по Лапласу соответственно входных сигналов модуля и положения выходного органа исполнительного механизма, подключаемого к выходу Z1 блока, выраженных в относительных единицах от номинального диапазона их изменения;
Тs - время полного хода исполнительного механизма (время серводвигателя), с
Р - оператор Лапласа.
Если выходной вывод измерительного модуля (вывод 17) соединен с входом Х01 регулирующего модуля (вывод 15), то входным сигналом регулирующего модуля является сигнал отклонения и в уравнении, приведенным выше, вместо Х01 (Р) записывается (Р) - изображение по Лапласу сигнала отклонения в относительных единицах от номинального диапазона его изменения.
В модуле предусмотрена возможность отключения интегральной составляющей. В этом случае реализуются трехпозиционный и двухпозиционный законы регулирования. При охвате регулятора жесткой отрицательной обратной связью с выхода датчика положения выходного органа исполнительного механизма реализуется П-закон регулирования.
Цепь входных сигналов модуля гальванически разделена с цепью выходного сигнала Z1 и гальванически связана с цепью выходного сигнала Z2.
Выходные сигналы Z1, Z2 модуля являются выходными сигналами блока в целом.
Источник питания формирует напряжение постоянного тока для питания измерительного и регулирующего модулей.
Схемы подключения внешних электрических соединений блока приведены на рис. 3. Параметры входных и выходных сигналов приведены соответственно в табл. 3 и 4.
Схемы подключения внешних электрических соединений блока:
а - общая схема;
б - схема подключения внешнего потенциометрического задатчика (ЗУ11; R=2,2 кОм) с диапазоном изменения сигнала 0-100% (·100%);
в - схема подключения нагрузки к выходу Z1:
I - питание от внутреннего источника;
II - питание от источника подключенного к внешним выводам блока;
г - схема запрета действия блока по выходу Z1.
Примечания: 1. Полный диапазон изменения входных сигналов кроме сигнала Хд, а также выходных сигналов и Y0 составляет от минус 100 до плюс 100% номинального.
2. Полярность входных сигналов и выходного сигнала Z2, указанная вне скобок, соответствует направлению действия блока в сторону "Меньше", а полярность, указанная в скобках - в сторону "Больше".
3. Неиспользуемые входы по напряжению должны быть закорочены, а неиспользуемые входы по току остаются свободными.
4. Значение индуктивной составляющей сопротивления нагрузки со средней точкой выхода Z1 не лимитируются.
5. Для подключения внешнего дифференцирующего устройства используется вход Х04.
Таблица 3
| Обозначение | Номинальный диапазон | Входное сопротивление, Ом | Примечание |
| Х1 | 0–5 мА | <100 | – |
| Х2 | Изменение a 2 от 0 до 1 | ||
| Х3 | Изменение a 3 от 0 до 1 | ||
| Х4 | >104 | Изменение a 4 от 0 до 1 | |
| Х5 | 0–10 В | – | |
| Х01 | Вход для сигнала отклонения Х01= ? | ||
| Х04 | – | ||
| Х05 | 0–5 мА | <450 | |
| Х06 | 0 –10 В | >104 | |
| Хд? | Для аналоговой подстройки | ||
| Хd t | |||
| Хд | Для дискретной подстройки |
Таблица 4
| Обозначение | Номинальный диапазон | Входное сопротивление, Ом | Примечание |
| ? | 0–10 В | ? 104 | Номинальный диапазон |
| Z1 | 0; 24 В | ? 100 | Активная составляющая нагрузки |
| Z2 | 0; ±10 В | ? 104 | Активная нагрузка |
| Y0 | 0–10 В | ? 2·102 | Номинальный диапазон |
Выход сигнала отклонения (выводы 17, 4) может быть использован для подключения измерительного прибора с внутренним сопротивлением не менее 10 кОм. Для подачи сигнала отклонения на вход Х01 регулирующего модуля выводы 15, 17 должны быть замкнуты перемычкой. Указанная перемычка снимается при лабораторной проверке и поисках неисправностей.
Управляющий сигнал дискретной автоподстройки Хд подается на выводы 28, 30, объединенные перемычкой, относительно вывода 4. Сигнал Хд является однополярным и имеет знак "плюс" относительно общей точки.
Управляющие сигналы аналоговой автоподстройки Х и Х подаются на выводы соответственно 24 и 26 относительно вывода 4.
Токовые входы блока в случае необходимости шунтируются защитными устройствами В01, предохраняющими сигнальную цепь от обрыва (рис. 4).
Схема подключения к блоку защитного устройства В01
На рис. 3, б показана схема подключения внешнего потенциометрического задающего устройства, в качестве которого используется серийное изделие ЗУ11 (сопротивление потенциометра 2,2 кОм). Диапазон изменения сигнала задания устанавливается с помощью органа "" блока. Значение изменяется в пределах от 0 до 1. Установленное значение диапазона действия внешнего задающего устройства равна ·100%.
Блок имеет два выхода:
Z1, на котором формируются импульсы двухполупериодного напряжения постоянного тока для управления нагрузкой;
Z2, на котором формируются импульсы двух полярностей напряжения постоянного тока для динамической связи между регуляторами.
Допускается одновременное использование выходов Z1 и Z2.
На рис. 3, в показаны два варианта подключения нагрузки к выходу Z1: при питании от внутреннего источника блока и от источника, подключаемого к внешним клеммам блока. Схема запрета действия блока по выходу Z1 - на рис. 3, г.
Переключение выходных цепей регулирующего блока с автоматического управления нагрузкой на ручное и обратное осуществляется с помощью выносного блока управления, подключаемого к выходу Z1 блока. Схема подключения блока Р28 в комплекте с блоком управления БУ21, тиристорным усилителем мощности У23, задающим устройством ЗУ11 и блоком указателей В12 показано на рис. 5.
Схема подключения к блоку Р28 блока управления БУ21, тиристорного усилителя мощности У23, задающего устройства ЗУ11 и блока указателей В12
Примечания: 1. Подключение остальных цепей - согласно схемам подключения соответствующих изделий.
2. Значение Rдо при подключении В12 выбирается в соответствии со следующим соотношением: Rдо=5D-31,25, где Rдо - сопротивление добавочного резистора, кОм;
D - требуемый диапазон действия указателя от 0 до одного из крайних положений в процентах от номинального диапазона сигнала отклонения (10 В). При Rдо=0, D=6,25%.
В схеме с аналоговой подстройкой параметров значения п и tи при Х=0 и Х=0 устанавливаются органами п1 и tи1.
Формирование сигналов подстройки может быть осуществлено с помощью преобразователя Y0=f(Х05, Х06).
При использовании сигнала 0-5 мА для аналоговой автоподстройки его следует подключить к выводам 25-4 (вход Х05), а вывод 29 соединить с выводом 24 для подстройки коэффициента передачи п и с выводом 26 для подстройки постоянной tи, причем если требуемая зависимость параметра от Х05 должна быть возрастающей (убывающей), на вывод 25 подается знак минус (плюс) относительно вывода 4. При этом масштаб преобразования 05 с изменением от 0 до 1 может быть выбран подключением к выводам 25-4 внешнего шунта t05.
Возможно также использование преобразователя в качестве инвертора сигнала напряжения Х06.
Допускается использование входа Х4 для токовых сигналов 0-5, 4-20, 0-20 мА. Для этого в модуле И001 отсоединить проводник жгута от вывода 30 модуля и соединить вывод 30 с выводом 31, а проводник жгута подсоединить: для сигнала 0-5 мА - к выводу 29 для сигнала 4-20 мА - к выводу 27, для сигнала 0-20 мА - к выводу 26.
В комплект поставки входят: блок в количестве, оговоренном в заказе, техническое описание, инструкция по эксплуатации, ЗИП.
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
