Блок регулирующий аналоговый с непрерывным выходным сигналом типа Р17
Общие сведения
Блок регулирующий аналоговый с непрерывным выходным сигналом предназначен для применения в схемах автоматического регулирования различных технологических процессов. Р17:
Р - регулятор;
17 - типоисполнение по виду выходного сигнала.
Условия эксплуатации
Климатическое исполнение УХЛ4.2 и О4.1 (для экспорта) по ГОСТ 15150-69.
Температура окружающего воздуха от 5 до 50°С.
Относительная влажность воздуха до 80% при температуре до 35°С.
В закрытых взрывобезопасных помещениях при отсутствии агрессивных компонентов в окружающем воздухе.
Атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (632-800 мм рт. ст.).
Амплитуда вибрации мест крепления и коммутации не более 0,1 мм.
Частота вибрации мест крепления и коммутации не более 25 Гц.
Напряженность внешнего магнитного поля частотой питания не более 400 А/м.
Амплитуда напряжения продольной помехи (действующей между корпусом блока и входной цепью) переменного тока частотой питания не более 100 В.
Действующее значение поперечной помехи (приложенной ко входу) переменного тока частотой питания от отношению к изменению входного сигнала не более 1%.
Блок общепромышленного применения предназначен для эксплуатации в лабораторных, капитальных, жилых, закрытых отапливаемых или вентилируемых производственных и других подобного типа помещениях (ГОСТ 15150-69).
Блок экспортного исполнения предназначен для эксплуатации в помещениях с кондиционированным или частично кондиционированным воздухом (ГОСТ 15150-69).
Блок Р17 соответствует требованиям ТУ 25-02.050083-81 (общепромышленное исполнение), ТУ 25-02.АД1.050083-83 (атомное исполнение) и ТУ 25-02.ЭД1.050083-85 (экспортное исполнение).
Нормативно-технический документ
ТУ 25-02.050083-81 y#15
Число фаз питающей сети - 1
Напряжение питания, В - 220
Частота питающего напряжения, Гц - 50+1; 60+2
Допустимое отклонение питающего напряжения, % - -15...+10
Потребляемая мощность, В·А, не более - 12
Номинальные диапазоны изменения входных сигналов, входные сопротивления и масштабные коэффициенты передачи по каждому из входов и их допустимые отклонения соответствуют значениям, приведенным в табл. 1.
Номинальные диапазоны изменения выходных сигналов постоянного тока и сопротивления нагрузки соответствуют значениям, приведенным в табл. 2.
Номинальные значения диапазонов изменения основных параметров, обеспечивающих настройку характеристик закона регулирования, и допустимые отклонения указанных параметров от номинальных значений в зависимости от исполнения и группы соответствуют значениям, приведенным в табл. 3.
Отклонение граничных значений выходных сигналов от значений, указанных в табл. 2, от номинальных диапазонов изменения этих сигналов, %: для нижнего граничного значения - -2...+2
для верхнего граничного значения - 0...20
Пульсация выходного сигнала от номинального диапазона изменения этого сигнала, %, не более - 0,5
Диапазон изменения постоянной времени демпфирования Тд, с - 0...10+4
Диапазон изменения уровней ограничения выходного сигнала от номинального диапазона изменения этого сигнала, %: минимальный - 0...100+20
максимальный - 100...0+20
Коэффициент пропорциональности на участках ограничения, не более - 0,05
Изменение выходного сигнала при переключении с режима ручного управления на режим автоматического управления при ПИ- и ПИД-законах регулирования и при сигнале отклонения =0 от номинального диапазона изменения выходного сигнала, %, не более - 2
Диапазон изменения сигнала корректора Хкор от номинального диапазона изменения входного сигнала, % - -100...+100
Допустимое отклонение верхнего граничного значения сигнала Хкор от указанных значений, %, не более - +4
Разрешающая способность установки сигнала корректора от верхнего граничного значения этого сигнала, %, не более - 0,1
Диапазон действия внешнего потенциометрического задающего устройства, подключаемого к блоку, от номинального диапазона изменения входного сигнала, %: фиксированный - 100+10
плавно регулируемый - 0...100+10
Номинальный диапазон изменения сигнала отклонения в диапазоне от -10 до +10 В постоянного тока, В - 10
Нелинейность зависимости сигнала отклонения от входного сигнала от номинального диапазона изменения сигнала отклонения, %, не более - 0,5
Электрическое сопротивление изоляции цепей питания относительно корпуса, цепей питания относительно входных и выходных цепей, входных и выходных цепей относительно корпуса блока, цепей входов Х1, Х2, Х3, Х4, между собой и относительно выходных и остальных входных цепей при нормальных условиях, МОм, не менее - 40
Масса, кг, не более - 5
Вероятность безотказной работы в течение 2000 ч, не менее - 0,97
Общий вид, габаритные и установочные размеры блока приведены на рис. 1.
Общий вид, габаритные и установочные размеры блока:
1 - передняя панель;
2 - шасси;
3 - сварной корпус;
4 - рама;
5 - кнопка замка;
6 - винт;
7 - колодка с зажимами;
8 - винт для заземления;
I, II - минимальные расстояния между осями блоков 195 мм и 70 мм соответственно
Блок выполняет следующие функции:
алгебраическое суммирование входных сигналов постоянного тока;
введение информации о заданном значении регулируемой величины;
формирование выходного непрерывного электрического сигнала для воздействия на управляемый процесс в соответствии с одним из следующих законов регулирования: пропорциональным (П), пропорционально-дифференциальным (ПД), пропорционально-интегральным (ПИ), пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД);
ручное управление нагрузкой и безударное переключение режимов работы с ручного на автоматическое и обратно (в комплекте с внешним блоком управления);
ограничение выходного сигнала;
масштабирование входных сигналов;
демпфирование сигнала отклонения;
гальваническое разделение входных цепей друг от друга и от выходных цепей.
Конструктивно блок состоит из шасси, жестко связанного с передней панелью, и сварного корпуса (см. рис. 1).
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 зажимами, к которым "под винт" подключаются внешние электрические соединения блока. С помощью винта осуществляется заземление корпуса.
Органы настройки и контроля блока расположены на боковых панелях внутри корпуса с правой стороны шасси. Доступ к панелям обеспечивается при частичном выдвижении шасси из корпуса, для чего служит кнопка замка, расположенная в нижней части передней панели. Электрические связи шасси с клеммной колодкой обеспечиваются при этом гибким кроссом. Для полного извлечения блока из корпуса необходимо обесточить блок, нажать на защелку замка в нижней части шасси, полностью выдвинуть шасси и разъединить штепсельные разъемы.
Шасси блока объединяет три конструктивно-функциональных модуля: регулирующий модуль Р017.1, измерительный модуль И001.1 и источник питания ИПС01. Электрические связи модулей друг с другом и со штепсельными разъемами осуществляется с помощью жгута.
С боковых сторон шасси закрывается съемными защитными металлическими крышками. На правой крышке расположено окно, открывающее доступ к панелям органов настройки и контроля блока.
На панели регулирующего модуля Р017.1 расположены органы настройки и контроля (рис. 2).
Панель регулирующего модуля Р017.1:
1, 2 - органы изменения уровней ограничения выходного сигнала по максимуму и минимуму соответственно;
3 - орган плавного изменения коэффициента изменения пропорциональности Кп;
4 - коммутационные гнезда с замыкателем для дискретного изменения множителя коэффициента пропорциональности (Х1; Х10);
5 - орган плавного изменения постоянной времени интегрирования Тп;
6 - коммутационные гнезда с замыкателем для дискретного изменения множителя постоянной времени дифференцирования и для отключения дифференциальной составляющей закона регулирования (ВЫКЛ.;
Х1; Х10);
7 - орган плавного изменения постоянной времени демпфирования Тд;
8 - орган плавного изменения постоянной времени дифференцирования Тд;
9 - коммутационные гнезда с замыкателем для дискретного изменения множителя постоянной времени интегрирования и для отключения интегральной составляющей закона регулирования (ВЫКЛ.; Х1;
Х10);
10 и 11 - контрольные гнезда для измерения выходного сигнала блока (Yт)
На панели измерительного модуля И001.1 расположены органы настройки и контроля (рис. 3).
Панель измерительного модуля И001.1:
1, 2, 5 - органы плавного изменения масштабных коэфициентов передачи по входам Х2 (L2), Х3 (L3), Х4 (L4);
3, 4 - контрольные гнезда для измерения сигнала отклонения (, ОТ);
6 - коммутационные гнезда с замыкателем для изменения полярности сигнала корректора (t; - );
7 - орган плавного изменения сигнала корректора;
8 - орган балансировки измерительной схемы;
9 - орган плавного изменения диапазона действия внешнего задающего устройства (у)
Место установки блока должно быть удобно для обслуживания: с передней стороны щита необходимо предусмотреть свободное пространство глубиной не менее 560 мм для извлечения шасси из корпуса.
Электрические соединения блока с другими элементами системы автоматического регулирования и контроля выполняются в виде жгутов вторичной коммутации. Допускается непосредственное присоединение кабельных жил к коммутационным зажимам клеммной колодки блока.
Для каждого блока должно быть обеспечено заземление шасси и корпуса.
Электрическая принципиальная схема блока приведена на рис. 4.
Электрическая принципиальная схема блока Р17:
1-3 - модуляторы;
4 - усилитель-модулятор;
5 - сумматор;
6 - корректор;
7 - демодулятор-усилитель;
8 - источник опорного напряжения;
9 - генератор;
10 - входной усилитель;
11 - интегратор;
12 - дифференциатор;
13 - сумматор;
14 - нелинейный элемент;
15 - преобразователь напряжениеток;
16 - выходной усилитель;
17 - ограничитель;
18 - источник питания ИПС01;
1-4 - масштабные коэффициенты;
у - внешнее задающее устройство;
Тд - постоянная времени демпфирования;
ОТ - общая точка;
Кп - коэффициент изменения пропорциональности;
Ти - постоянная времени интегрирования;
Мн - множитель;
Тд - постоянная времени дифференцирования
Измерительный модуль И001.1 осуществляет суммирование и масштабирование входных сигналов, введение информации о заданном значении регулируемой величины, формирование и усиление сигнала отклонения регулируемой величины от заданного значения.
Регулирующий модуль Р017.1 осуществляет формирование выходного непрерывного электрического сигнала блока в соответствии с П-, ПД-, ПИ- или ПИД-законами регулирования, двустороннее регулируемое ограничение выходного сигнала, демпфирование сигнала отклонения, а также в комплекте с внешним блоком управления ручное управление выходным сигналом и безударное переключение режимов работы.
Исполнение регулирующего модуля, определяемое номинальными диапазонами изменения основных параметров настройки, и группа модуля, определяемая допустимыми отклонениями указанных параметров от номинальных значений, соответствуют исполнению и группе блока (см. табл. 3).
Источник питания ИПС01 формирует напряжение постоянного тока для питания измерительного и регулирующего модулей.
Измерительный модуль содержит следующие функциональные узлы: модуляторы, усилитель-модулятор, сумматор, демодулятор-усилитель, узел корректора, источник опорного напряжения, генератор.
Модуляторы преобразуют унифицированные сигналы постоянного тока 0-5 мА (соответственно Х1; Х2; Х3) в сигналы напряжения переменного тока. Сигналы Х2 и Х3 умножаются при этом на масштабные коэффициенты соответственно 2 и 3.
Усилитель-модулятор суммирует сигналы постоянного тока Х41 (0-5 мА); Х42 (4-20 мА); Х43 (0-20 мА); Х44 (0-10 В); Х45 (минус 1-0-1 В), преобразует их алгебраическую сумму в сигнал переменного тока и умножает на масштабный коэффициент 4.
Сигналы с выходом 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, а также входной сигнал постоянного тока Х5 (0-10 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 ). Полярность сигнала отклонения "плюс" ("минус") соответствует направлению действия блока в сторону увеличения (уменьшения) выходного сигнала.
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 15 В и -15 В, поступающим от источника питания ИПС01.
Модуляторы выполнены на спаренных транзисторах, работающих в ключевом режиме. Масштабные коэффициенты 1, 2, 3 и 4 устанавливаются с помощью потенциометра.
Усилитель-модулятор выполнен на интегральной микросхеме, выходной сигнал которой модулируется ключевым модулятором на спаренном транзисторе. Сумматор выполнен на ферритовом трансформаторе.
Демодулятор-усилитель выполнен на интегральной микросхеме, на входе которой установлен ключевой демодулятор на спаренном транзисторе.
Источник опорного напряжения выполнен на интегральной микросхеме и транзисторе. Стабилизированное напряжение задается стабилитроном, значение выходного напряжения регулируется переменным сопротивлением.
Генератор содержит автогенератор прямоугольного напряжения, выполненный на микросхеме, и триггер, выполненный на транзисторах. Триггер выполняет роль усилителя мощности и управляется выходным напряжением автогенератора.
Регулирующий модуль содержит следующие функциональные узлы: входной усилитель, интегратор, дифференциатор, сумматор, выходной усилитель, преобразователь напряжения в ток, ограничитель, нелинейный элемент.
Входной усилитель воспринимает входной сигнал Х0, равный сигналу отклонения , и преобразует его по апериодическому закону с коэффициентом пропорциональности Кп и постоянной времени демпфирования Тд.
Выходной сигнал входного усилителя подается параллельно на вход интегратора, который интегрирует его с постоянной времени Ти и на вход дифференциатора, который дифференцирует его с постоянной времени Тд.
Сумматор суммирует выходные сигналы входного усилителя, интегратора и дифференциатора и управляет выходным усилителем, формирующим выходной сигнал модуля по напряжению (Y1). Сумматор и выходной усилитель охвачены отрицательной обратной связью через узел дискретного изменения коэффициента пропорциональности Кп ("Множитель Кп"). Значение дифференциальной составляющей закона регулирования ограничивается отрицательной обратной связью, заведенной с выхода сумматора на вход дифференциатора через нелинейный элемент.
Выходной усилитель управляет преобразователем напряжения в ток, формирующим выходные сигналы модуля по току (Y2).
Ограничитель, охватывающий отрицательной обратной связью выходной усилитель через пороговые устройства с регулируемым порогом, обеспечивает регулируемое ограничение выходных сигналов модуля по минимуму и по максимуму.
Одновременно ограничивается выходной сигнал интегратора.
Выходной усилитель содержит также узел безударного переключения режимов работы модуля, включающий в себя реле с перекидным контактом. В режиме ручного управления цепь обмотки реле замыкается внешним переключателем управления, реле срабатывает, переключая выход сумматора со входа выходного усилителя на вход интегратора. Выходной усилитель управляется сигналом ручного управления, поступающим от внешнего блока управления, а выходной сигнал этого усилителя отслеживается интегратором через сумматор.
Питание модуля осуществляется стабилизированным напряжением 15 В и -15 В и нестабилизированным напряжением 27 В постоянного тока, поступающим от источника питания ИПС01.
Цепь входного сигнала модуля гальванически связана с цепями выходных сигналов.
Выходные сигналы модуля являются выходными сигналами блока в целом.
Входной усилитель построен на высокоомной интегральной микросхеме, на входе которой включено апериодическое звено R-С. Коэффициент пропорциональности Кп плавно регулируется потенциометром, постоянная времени демпфирования Тд - переменным сопротивлением.
Интегратор и дифференциатор построены на высокоомных интегральных усилителях. Постоянные времени интегрирования Тп и дифференцирования Тд регулируются потенциометрами.
Нелинейный элемент цепи отрицательной обратной связи, охватывающей сумматор и дифференциатор, содержит встречно-параллельно включенные диоды.
Сумматор выполнен на интегральной микросхеме. Выходные сигналы интегратора и дифференциатора, а также сигнал отрицательной обратной связи с выхода выходного усилителя суммируются на неинвертирующем входе микросхемы. Выходной сигнал входного усилителя и сигнал местной отрицательной обратной связи подаются на инвертирующий вход микросхемы.
Выходной усилитель выполнен на интегральной микросхеме и транзисторе, работающем в режиме эмиттерного повторителя. Выходной сигнал эмиттерного повторителя поступает на выход блока по напряжению Y1 (0-10 В) и на вход преобразователя напряжения в ток. Выходной усилитель и сумматор охвачены отрицательной обратной связью через сопротивление.
Преобразователь напряжения в ток выполнен на интегральной микросхеме и транзисторах, охваченных глубокой последовательной отрицательной обратной связью.
Ограничитель выходного сигнала содержит интегральные микросхемы, работающие в режиме пороговых элементов, и источник напряжения.
Источник питания содержит силовой трансформатор с двумя катушками, на одной из которых размещена сетевая обмотка, а на другой - выходные обмотки.
Напряжения выходных обмоток выпрямляются полупроводниковыми мостовыми выпрямителями и фильтруются конденсаторами. Полученные напряжения постоянного тока используются для питания двух идентичных полупроводниковых последовательных стабилизаторов напряжения.
Схема подключения блока Р17 показана на рис. 5.
Схема подключения блока Р17:
1-3 - модуляторы;
4 - сумматор;
5 - усилитель-модулятор;
6 - корректор;
7 - регулирующий модуль Р017.1;
8 - источник питания ИПС01
Полярность входных сигналов, указанная вне скобок, соответствует действию блока в сторону уменьшения выходного сигнала; полярность, указанная в скобках, - в сторону увеличения выходного сигнала. Неиспользуемые входы по напряжению (Х44, Х45, Х5) закорачиваются перемычками. Неиспользуемые входы по току оставляются свободными.
Выход сигнала отключения (клеммы 4, 17) может быть использован для подключения измерительного прибора с внутренним сопротивлением не менее 10 кОм.
Обозначения, номинальный диапазон и сопротивления (нагрузки - для выходных сигналов и входные - для входных сигналов) входных и выходных сигналов представлены в табл. 4.
M В комплект поставки входят: блок, комплект технической документации.
Пример записи заказа блока Р17 исполнения 1, группы Б, общепромышленного исполнения: "Р17, 301, ТУ 25-02.050083-81, 5 шт.".
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
