Блоки автоматического регулирования типа МИНИТЕРМ 400.20 (21; 22)
Конструкция и принцип действия
Конструктивно регулятор представляет собой шасси, вставляемое в пластмассовый корпус (рис. 1). Шасси содержит две печатные платы, скрепленные между собой стойками, лицевую панель и штепсельный разъем (25 выводов), распаянный на одной из печатных плат и предназначенный для подключения внешних соединений.
Общий вид, габаритные и установочные размеры регулятора:
а - общий вид:
1 - кнопка вызова параметров списка оператора;
2 - кнопка переключения "автомат" - "ручное" и обратно;
3 - светодиоды: "" - индикатор ручного управления, "" - индикатор нижнего предельного отклонения (недогрева);
4 - 8-разрядный дисплей (PV - регулируемый параметр, SP - задание);
5 - светодиоды: "" - индикатор верхнего предельного отклонения (перегрева), "F" - индикатор автонастройки и программного режима;
6 - кнопки изменения выхода в режиме "ручное" или изменения задания в режиме "автомат";
7 - "" - индикатор выхода "больше", "" - индикатор выхода "меньше";
8 - прижимные скобы;
9 - щит управления;
10 - штепсельный разъем типа СНЛ-101-25;
б - разметка отверстия на панели щита управления под крепление регулятора
На лицевой панели расположены органы управления и контроля.
На задней стенке корпуса имеется отверстие для штепсельного разъема.
Монтаж щитовой, утопленный на вертикальной панели. Крепление регулятора к щиту с помощью прижимных скоб, надеваемых на корпус сверху и снизу и крепящихся к задней стенке корпуса с помощью винтов. Толщина щита 1-5 мм.
Электрическая функциональная схема регулятора показана на рис. 2.
Электрическая функциональная схема регулятора:
TC1 (2; 3) - термометры сопротивления;
АЦП - аналогово-цифровой преобразователь;
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;
U/I - преобразователь аналогового сигнала напряжения в токовый сигнал;
ИП - источник питания;
П - преобразователь входных сигналов;
Н - нормирующий блок;
РЗ - ручной задатчик;
ПЗ - программный задатчик;
Т - таймер;
ПДД - блок формирования закона регулирования;
И - интегратор;
АН - блок автонастройки;
ШИМ - широтно-импульсный модулятор;
ДО - блок диагностики отказов;
РП - резервное питание;
ИФ - интерфейс
Аппаратное устройство ввода информации воспринимает 6 аналоговых входных сигналов (Х, Хb, Х, ХF, Х, Х). Аналоговые входные сигналы преобразуются в цифровую форму аналогово-цифровым преобразователем в их цифровые эквиваленты соответственно А, b, l, F, G, h. Регулятор Минитерм 400.21 воспринимает также 2 дискретных входных сигнала (q1 и q2).
Устройство содержит также источники тока для питания термометров сопротивления ТС1, ТС2, ТС3. При использовании только одного или двух термометров сопротивления к источникам тока могут подключаться соответственно два или один потенциометрический (реостатный) датчик.
Входы Х, Х воспринимают сигнал термометра сопротивления ТС1, измеряющего регулируемую температуру. К входам Хb, Х и ХF, Х подключаются термометры сопротивления соответственно ТС2 и ТС3, сигналы которых являются корректирующими. Все термометры сопротивления подключаются по трехпроводной схеме.
Если термометр сопротивления ТС3 не используется, на вход ХF может быть подан корректирующий сигнал постоянного тока, а к входу Х подключен датчик положения регулирующего органа, в том числе потенциометрический (реостатный).
Если не используется также и термометр сопротивления ТС2, то на вход Хb может быть подан корректирующий сигнал постоянного тока, а на вход Х - сигнал постоянного тока с целью его измерения.
Аппаратное устройство вывода информации содержит 5 "сухих" транзисторных ключей, управляющих импульсным выходом (Z1, Z2) и дискретными выходами (Z3, Z4, Z0), цифро-аналоговый преобразователь, преобразователь аналогового сигнала напряжения (Y1) в токовый сигнал (Y2) средства ввода и вывода информации по цифровому интерфейсному каналу (прием-передача).
Источник питания формирует напряжение постоянного тока для питания всех узлов регулятора.
Цифровое вычислительное устройство содержит однокристальную микроЭВМ, оперативное и постоянное запоминающие устройства, элементы для передачи и обработки информации. Эти аппаратные средства реализуют программным путем показанные на рис. 2 функциональные блоки.
Преобразователь входных сигналов при использовании трех термометров сопротивления преобразует их сигналы в градусы Цельсия в соответствии с выбранным типом термометра сопротивления ТС для индикации на дисплее регулируемой температуры (сигнал термометра сопротивления ТС1) и корректирующих сигналов b°С (сигнал термометра сопротивления ТС2), С°С (сигнал термометра сопротивления ТС3). Кроме того, блок П вычисляет общее задание Р. в °С. Р. = Р + сl·b + с2·С.
где Р, °С - сигнал ручного или программного задатчика;
b; С, °С - температуры, измеряемые ТС1 и ТС2;
сl, с2 - масштабные коэффициенты.
При использовании двух термометров сопротивления (ТС1, ТС2) вместо температуры С, °С индицируются сигналы F, % и h, % на входах ХF, Х, а общее задание вычисляется по формуле: Р. = Р + сl·b + с2·F.
где b, °С - температура, измеряемая термометром сопротивления ТС2;
F, % - сигнал на входе ХF.
При использовании одного термометра сопротивления ТС1 вместо температуры С, °С индицируются те же сигналы F, % и h, %, а вместо температуры В, °С - сигналы b, % и G, % на входах Хb, Х.
При этом общее задание вычисляется по формуле: Р. = Р + сl·b + с2·F.
где b, F, % - сигналы на входах Хb, ХF.
Если термометр сопротивления ТС3 не используется, то сигналы F, h на входах ХF, Х на участках от F_; h_ до F-; h- приводятся нормирующим блоком к диапазону 0-100% и выводятся на дисплей в виде переменных F.; h.
Переменная h. обычно используется для индикации положения регулирующего органа.
Ручной задатчик и программный задатчик формируют сигнал задания Р при работе регулятора соответственно в режиме стабилизации параметра и в программном режиме.
Примечания: 1. Программный задатчик имеется только в регуляторе Минитерм 400.21.
2. В регуляторе Минитерм 400.22 общее задание Р. дополнительно корректируется по сигналам от энергонезависимого таймера-календаря.
Блок формирования закона регулирования реализует ПИД-закон совместно с исполнительным механизмом (при использовании импульсного выхода) или совместно с интегратором (при использовании аналогового выхода).
Блок автонастройки позволяет перевести замкнутую систему регулирования в режим автоколебаний с ограниченной амплитудой, производит на основе анализа установившихся автоколебаний расчет оптимальных значений параметров настройки регулятора С.Рid; t.int, устанавливает полученные значения в блок ПДД' и переводит систему регулирования в режим нормальной работы.
Широтно-импульсный модулятор преобразует выходной сигнал блока ПДД' в импульсы, управляющие ключами импульсного выхода Z1, Z2.
Аналоговые выходные сигналы Y1 (Y2) для регулятора с импульсным выходом могут использоваться для вывода на самопишущий прибор информации о величине регулируемого параметра.
Программные компараторы сравнивают величину отклонения Е с уставками верхнего (Е-) и нижнего (Е_) предельных отклонений, воздействуют на ключи дискретных выходов соответственно Z3 и Z4. Ключ Z3 замыкается, если ЕЕ-; ключ Z4 замыкается, если ЕЕ_.
Блок диагностики отказов анализирует неисправности регулятора и при их наличии размыкает ключ дискретного выхода Z0, запрещает функционирование выходов Z1, Z2, "замораживает" для аналогового регулятора выход Y1 (Y2) и периодически высвечивает на дисплее код вида неисправности.
Показанные на рис. 2 параметры настройки всех программных блоков вводятся при наладке в списках SРЕС (табл. 3), Stаt (табл. 4), Соnt (табл. 5);
Таблица 3
| Символ на дисплее | Наименование | Размерность | Дискретность | Диапазон изменения | Примечание | |
| минимальный | максимальный | |||||
П | Порядковый номер регулятора в интерфейсной цепи | – | 1 | 0 | 15 | – |
| п.РrG | Количество участков программы | 1 | 10 | Только для Минитерм 400.21 | ||
| с1 | Масштабный коэффициент сигнала b ° С (in.b?OFF) или b ° . ° (in.b=ОFF) | 0,01 | -128 | 127 | ||
| с2 | Масштабный коэффициент сигнала C ° С (in.C?OFF) или F ° . ° (in.С=ОFF) | |||||
| bАud | Скорость передачи информации по интерфейсному каналу | кбод | 1,2 | 1,2 | 19,2 | |
| t.Есп | Время перехода в экономный режим | с | 1 | 0 | 9999 | При t.Ecп=0 экономный режим отсутствует |
| С.Y ° . ° | Коэффициент усиления при передаче регулируемого параметра на выход Y | – | 0,01 | 15 | При АПАL=ОFF | |
| Y ° ° . ° | Смещение выхода при передаче регулируемого параметра на выход Y | % | 0,1 | 102,4 | ||
| Примечание. Признаки in.b; in.C; AПAL устанавливаются в списке TYpE (см. табл. 2). | ||||||
Таблица 4
| Символ на дисплее | Наименование | Размерность | Дискретность | Диапазон изменения | Примечание | |
| минимальный | максимальный | |||||
| Р – | Верхний предел задания | ° С | 0,1 | -200 | 270 | – |
| Р_ | Нижний предел задания | |||||
| Р | Задание | |||||
| Y– | Верхний предел выхода аналогового | % | 0 | 102,4 | ||
| Y_ | Нижний предел выхода аналогового | |||||
| Y | Аналоговый выход | -327 | 327,6 | Без учета ограничений | ||
| Е– | Уставка сигнализации верхнего предела рассогласования | -1999 | 2500 | – | ||
 | Зона возврата Е– | 0 | 100 | |||
| Е_ | Уставка сигнализации нижнего предела рассогласования | -1999 | 2500 | |||
 | Зона возврата Е_ | 0,01 | 0 | 100 | ||
| F– | Верхний предел сигнала F | -163,8 | 163,8 | Только при in.C=OFF (список ТYРЕ) | ||
| F | Входной сигнал F | -19 | ||||
| F_ | Нижний предел сигнала F | -163,8 | ||||
| h– | Верхний предел сигнала h | |||||
| h | Входной сигнал h | -19 | ||||
| h_ | Нижний предел сигнала h | -163,8 | ||||
Таблица 5
| Символ на дисплее | Наименование | Размерность | Дискретность | Диапазон изменения | Примечание | |
| минимальный | максимальный | |||||
| t.Slr | Время серводвигателя | с | 0,32 | 0 | 300,1 | При AПAL=OFF (в списке ТYРЕ) |
| FLtr | Постоянная фильтра | 81,6 | – | |||
| С.Рid | Коэффициент пропорциональности | %/ ° С | 0,01 | -99,9 | 99,99 | |
| t.int | Постоянная интегрирования | с | 1 | 2 | 9999 | |
| diFF | Отношение постоянной дифференцирования к постоянной интегрирования | – | 0,01 | 0 | 0,25 | |
| д | Зона нечувствительности | ° С | 0,1 | 0,1 | 99,9 | |
| РULS | Длительность импульса | с | 12,8 | |||
А.Е | Предельное рассогласование при автонастройке | ° С | 1 | 1638 | ||
| А.rlL | Амплитуда релейного элемента при автонастройке | 0,5 | А.rlL ? А.Е | |||
| t.in.А | Вычисленное значение t.int в процессе автонастройки | с | 1 | 2 | 9999 | Индицируются только в процессе автонастройки |
| С.Аut | Вычисленное значение C.pid в процессе автонастройки | %/ ° С | 0,1 | -99,9 | 99,99 | |
Символы, обозначающие параметры, показаны рядом со стрелками, указывающими, к какому программному блоку на рис. 2 они относятся. Признаки РrG; АПАL вводятся в списке ТYРЕ (признак РrG имеется только в регуляторе Минитерм 400.21) (табл. 6).
Таблица 6
| Символ на дисплее | Наименование | Размерность | Дискретность | Диапазон изменения | Примечание | |
| минимальное | максимальный | |||||
| РО | Температура в начале программы | ° С | 0,1 | -200 | 270 | – |
| Р1...Р10 | Температура в конце участков соответственно 1...10 | |||||
| t1...t10 | Длительность участка программы соответственно 1...10 | Мин | 0,1 | 3276 | ||
| t.РrG | Текущее значение времени с начала программы | 1 | 0 | 9999 | Вызываются в списке оператора после пуска программы | |
| nРrG | Текущее значение номера участка программы | – | 10 | |||
| Примечания: 1. Параметры списка proG вызываются при установке признака в списке TYpE prG=OП. | ||||||
Общая схема подключения внешних цепей к регулятору показана на рис. 2. Все соединения, кроме оговоренных особо, выполняются медным проводом сечением не менее 0,35 мм2. При использовании промежуточных рядов выводов длина линий, соединяющих эти ряды с разъемом регулятора, не должна превышать 0,5 м.
При подключении трех термометров сопротивления линии связи каждого термометра сопротивления (ТС) рекомендуется выполнить свитыми проводами и при наличии помех поместить в экран, заземленный с двух концов.
Сопротивление каждого провода линий связи не должно превышать 10 Ом для термометра сопротивления ТС 100 Ом и 5 Ом для термометра сопротивления ТС 50 Ом. Отличие сопротивления проводов друг от друга для каждого из термометров не должно превышать 0,1 Ом.
Каждый из термометров сопротивления ТС должен подключаться к общей точке входов (вывод 5) отдельным проводом.
Из трех термометров ТС два должны иметь номинальное сопротивление 100 Ом и один 50 Ом. Ток в термометре ТС 100 Ом задается от выводов 1 и 2, в ТС 50 Ом - от вывода 3. На рис. 3, а показано использование термометров 100 Ом в качестве ТС1, ТС2 и 50 Ом - в качестве ТС3.
Электрические схемы подключения термометров сопротивления TC1 (2; 3):
а - трех термометров TC1 (2; 3);
б - двух термометров TC1 (2);
в - одного термометра TC1
Перемычки между токозадающими выводами - 1-3 и соответствующей выводам входа (7, 6, 4) рекомендуется устанавливать непосредственно на штепсельном разъеме регулятора.
При использовании трех термометров ТС в списке ТYРЕ (табл. 2) необходимо установить: in.bОFF; in.СОFF.
При использовании двух термометров ТС в списке ТYРЕ (табл. 2) необходимо установить: in.bОFF; in.СОFF.
На рис. 3, б показано подключение двух термометров ТС 50 Ом. Любой из термометров ТС или оба ТС могут иметь номинальное сопротивление 100 Ом. При этом ток в термометре ТС 100 Ом задается от вывода 1 или 2 регулятора, а в ТС 50 Ом - от вывода 3 регулятора.
При использовании двух термометров ТС ко входам ХF и Х могут подключаться датчики постоянного тока, в том числе один из них может быть реостатным (потенциометрическим). Если любой из входов ХF, Х не используется, то выводы соответственно 17 и 4 соединяются перемычкой с выводом 5 (ОТx).
При использовании одного термометра ТС в списке ТYРЕ (табл. 2) необходимо установить: in.b=ОFF; in.С=ОFF.
На рис. 3, в показано подключение термометра ТС 50 Ом. При использовании термометра ТС 100 Ом вывод 3 заменяется на выводы 1 или 2.
При подключении одного термометра ко входам Хb, ХF, Х, Х могут подключаться датчики постоянного тока, в том числе два из них могут быть реостатными (потенциометрическими). Если любой из входов Хb, ХF, Х, Х не используются, то выводы соответственно 8, 17, 6, 4 соединяются перемычкой с выводом 5 (ОТx).
Подключение датчиков постоянного тока возможно при использовании одного или двух термометров сопротивления ТС (рис. 4). В этом случае соединения выполняются отдельным жгутом. Для повышения точности желательно, чтобы длина линий, соединяющих устройства ВП05М, ВП20М, ВП10М с регулятором, не превышала 1-2 м. Вывод "-" датчиков должен подключаться непосредственно к выводам 3 устройств ВП05М, ВП20М, ВП10М.
Электрические схемы подключения:
а - датчика 0-5 мА;
б - датчиков 0-20 мА или 4-20 мА;
в - датчика 0-10 В (клеммы неиспользуемых входов соединяются с зажимом 5;
г - потенциометрических датчиков
Сопротивление линии для датчика 0-10 В не должно превышать 50 Ом.
Вывод "Вход" на рис. 4 соответствует данным табл. 7.
Таблица 7
| Вход | Номер вывода |
| Хb | 8 |
| Хl | 7 |
| ХF | 17 |
| ХG | 6 |
| Хh | 4 |
На рис. 4, г устанавливается резистор R с отличием от рассчитанного значения не более, чем на +20%. При использовании двух термометров сопротивления ТС 50 Ом питание потенциометрического датчика должно обеспечиваться от внешнего источника.
Резистор R рассчитывается таким образом, чтобы максимальное падение напряжения на датчике было в диапазоне 40-50 мВ (табл. 8).
Таблица 8
| Rq, кОм | R, кОм | Питание датчика |
| ? 0,10 | 0 | От вывода 1(2) |
| >0,10 | 200 Rс–20 | |
| ? 0,05 | 0 | От вывода 3 |
| >0,05 | 200 Rс–10 |
Линии связи всех датчиков рекомендуется выполнять свитыми проводами и при наличии значительных помех помещать в металлический экран, заземленный с двух концов.
На рис. 5 показаны электрические схемы подключения внешних ключей к дискретным входам q1q2 регулятора Минитерм 400.21, при этом показано подключение внешнего ключа только к входу q1. Аналогично подключается внешний ключ к входу q2, при этом вывод 11 заменяется на вывод 10.
Электрические схемы подключения внешних ключей с минимальным током:
а - ?1 мА;
б - 1 мА (R = 24(В)/Imп(мА) кОм;
диод D/германиевый, например, Д9В; Д311; Д312;
Uор ?30 В, Uпр ?0,4 В, при Imп=1 мА)
Соединения выполняются отдельным жгутом, по возможности свитыми проводами.
В качестве "сухих" ключей могут использоваться как механические переключатели, так и транзисторные (например, микросхемы с открытым коллектором).
Подключение цепей интерфейсной связи приведено на рис. 6.
Электрические схемы подключения цепей интерфейсной связи:
а - общая схема
П 0...П n - номера регулятора в интерфейсной цепи (список SPEC);
б - схема подключения цепей интерфейсной связи к последовательному порту ЭВМ
Для каждого регулятора в интерфейсной цепи вывод 12 (передача) соединяется с выводом 13 последующего регулятора, а вывод 13 (прием) - с выводом 12 предыдущего регулятора. Выводы 15 всех регуляторов соединяются друг с другом и общей точкой (ОТ) последовательного порта ЭВМ.
Соединения выполняются свитыми проводами, длина линии между соседними приборами не более 30 м, а при использовании преобразователя И300 - до 1 км.
Подключение цепей питания, импульсного, аналогового и дискретных выходов приведено на рис. 7, при этом в регуляторе обеспечена защита от перенапряжений при работе на индуктивную нагрузку.
Электрические схемы подключения цепей:
а - питания, импульсного и дискретного выходов;
б - аналогового выхода
На рис. 7, а показано подключение нагрузки к выходу Z1. Подключение нагрузок к выходам Z2, Z3, Z4, Z0 производится аналогично, при этом вместо вывода 21 используется вывод согласно табл. 9.
Таблица 9
| Выход | Номер вывода |
| Z2 | 20 |
| Z3 | 19 |
| Z4 | 18 |
| Z0 | 22 |
На рис. 7, б используется любой из выходов по выбору. Неиспользуемый выход остается свободным. Допускается одновременное подключение нагрузок к выходам Y1 и Y2.
Схемы подключения регулятора в комплекте с усилителями У300, У24, У13Н с электропневматическим позиционером и групповым источником питания серии П300, с групповым источником питания П300.Р3 (с использованием внутренних реле источника) приведены на рис. 8.
Электрическая схема подключения регулятора в комплекте:
а - с усилителем У300:
1 - регулятор;
2 - усилитель;
3 - исполнительный механизм (ИМ).
Примечания: 1. Подключение остальных цепей регулятора - см. рис. 2.
2. Провод "а" подключается: к общей точке обмоток исполнительного механизма ИМ при токе ИМ0,1 А;
к клемме 14 У300 при токе исполнительного механизма ИМ0,1 А.
3. Если внешнее ручное управление (переключатели S1; S2) не используется, то выводы 21, 20 регулятора соединяются напрямую с выводами 9, 7 усилителя У300.
4. Выводы У300: 15, 17, 20, 13, 10 - являются свободными и используются как промежуточные для подключения внешних устройств.
5. Максимальная суммарная нагрузка на выходы "", "", "отказ" не менее 800 Ом;
б - с усилителем У24:
1 - регулятор;
2 - усилитель;
F - автомат защиты типа АП50-3МТ;
М - трехфазный асинхронный электродвигатель.
Примечание. Подключение остальных цепей регулятора, см. рис. 2.
в - с усилителем У13Н:
1 - регулятор;
2 - усилитель;
3 - нагреватель
Примечание: 1. Подключение остальных цепей регулятора, см. рис. 1.
2. Возможна организация ручного дистанционного управления усилителем У13Н, независимого от регулятора. Если нет необходимости в организации такого управления, то клеммы 13, 17, 18 усилителя У13Н остаются свободными.
3. Клеммы У13Н: 12, 14, 16 - являются свободными и используются как промежуточные для подключения внешних устройств.
г - с электропневматическим позиционером и групповым источником питания серии П300:
1 - регулятор;
2 - позиционер;
3 - источник питания
Примечания: 1. Подключение остальных цепей регулятора, см. рис. 2.
2. Схема подключения регулятора в комплекте с групповым источником питания П300.2 аналогична, при этом последний имеет только два выхода для питания регуляторов: Выход1 и Выход2 (номера выводов сохраняются).
д - с групповым источником питания П300.РЗ
Примечания: 1. Подключение остальных цепей регулятора, см. рис. 2.
2. Коммутирующая способность контактов внутренних реле (РП21-003):
до 220 В, 1,2 А переменного тока;
до 24 В, 2,4 А постоянного тока.
Сечение проводов цепей нагрузок усилителей (исполнительных механизмов или нагревателей) определяется максимальным эффективным значением тока, исходя из допустимой плотности тока не более 6 А/мм2. Цепи нагрузок должны быть защищены автоматом питания или быстродействующими предохранителями.
В комплект поставки входят: изделие в количестве, оговоренном в заказе, техническое описание и инструкция по эксплуатации, ЗИП.
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
