Блоки регулирующие аналоговые с импульсным выходным сигналом типа Р27.1(2; 3)
Нормативно-технический документ
ТУ 25-02.АД1.050077-83
Конструкция и принцип действия
Источник опорного напряжения питает узел корректора и внешнее потенциометрическое задающее устройство, подключаемое к блоку.
Питание блока осуществляется стабилизированным напряжением постоянного тока +15 В и -15 В, поступающим от источника питания ИПС01.1.
Статическая характеристика модуля ИД001.01 описывается уравнением:
=+1Х11+2Х21+3Х31-Х4+Хкор.
Все сигналы в формуле выражены в относительных величинах от номинального диапазона их изменения.
Полярность сигнала отклонения "плюс" ("минус") соответствует направлению действия блока в сторону увеличения (уменьшения) выходного сигнала блока.
Цепи входных сигналов модуля гальванически связаны друг с другом и с выходной цепью модуля.
Функциональная схема модуля ИС001.1 показана на рис. 3. Модуль содержит следующие функциональные узлы: узел масштабирования; узел суммирования; усилитель; узел корректора; источник опорного напряжения; источник тока.
Узел масштабирования умножает на масштабный коэффициент 2 один из следующих сигналов постоянного тока: сигнал Х21, поступающий от термопреобразователя сопротивления ТС2; Х22 (0-плюс 5 мА); Х23 (0-плюс 10 В). Допускается одновременное подключение сигналов Х21, Х22, Х23, при этом они суммируются и умножаются на общий масштабный коэффициент 2.
Узел суммирования суммирует следующие сигналы постоянного тока: сигнал Х1, поступающий от термопреобразователя сопротивления ТС1; Х31 (0-плюс 5 мА); Х32 (0-плюс 10 В); выходные сигналы узла масштабирования и узла корректора.
Усилитель усиливает алгебраическую сумму всех перечисленных выше сигналов, формируя выходной сигнал модуля (сигнал отклонения ).
Источник тока питает термопреобразователи сопротивления ТС1, ТС2, которые включаются в цепь питания последовательно. При использовании двух термопреобразователей они подключаются к блоку по четырехпроводной схеме. При использовании одного термопреобразователя ТС1 он подключается либо по четырехпроводной, либо по трехпроводной схеме. Обе схемы подключения обеспечивают независимость сигнала термопреобразователей от сопротивления соединительных линий, а также компенсацию поперечной и продольной помехи.
Питание модуля осуществляется стабилизированным напряжением постоянного тока +15 В и -15 В, поступающим от источника питания ИПС01.1.
Статическая характеристика модуля ИС001.1 описывается уравнением:
=-Х1+2(Х21+Х22+Х23)+Х31-Х32+Хкор.
Цепи входных сигналов модуля гальванически связаны друг с другом и с выходной цепью модуля.
Функциональная схема модуля ИТ002.1 показана на рис. 4. Модуль содержит следующие функциональные узлы: узел суммирования и масштабирования; усилитель; узел корректора; узел компенсации;
источник опорного напряжения. В модуле имеется также схема защиты от обрыва линии преобразователя термоэлектрического (на рис. 4 не показана).
Узел суммирования и масштабирования суммирует следующие сигналы постоянного тока: сигнал Х1, поступающий от преобразователя термоэлектрического; сигналы Х21 (0-плюс 5 мА) и Х22 (0-плюс 10 В), сумма которых умножается на масштабный коэффициент 2, сигналы Х31 (0-плюс 5 мА); Х32 (0-плюс 10 В); выходной сигнал узла корректора.
Усилитель усиливает алгебраическую сумму перечисленных выше сигналов, формируя выходной сигнал модуля (сигнал отклонения ).
Узел компенсации, в схему которого входит модуль КХС, содержащий термозависимый (медный) резистор и подключаемый к выходным выводам блока, обеспечивает компенсацию изменения термоЭДС холодных спаев термопреобразователя при изменении температуры окружающего воздуха.
Источник опорного напряжения питает узел корректора, узел компенсации и внешнее потенциометрическое задающее устройство, подключаемое к блоку.
Питание модуля осуществляется стабилизированным напряжением постоянного тока +15 В и -15 В, поступающим от источника питания ИПС01.1.
Статическая характеристика модуля ИТ002.1 описывается уравнением:
=-Х1+2(Х21+Х22)-Х31-Х32+Хкор.
Цепи входных сигналов модуля гальванически связаны друг с другом и с выходной цепью модуля.
Модуль содержит следующие функциональные узлы: демпфер, дифференциатор, сумматор прямого канала, трехпозиционный триггер, интегратор, сумматор канала обратной связи и усилитель мощности.
Сумма входных сигналов Х01 и Х03 модуля преобразуется демпфером по апериодическому закону с постоянной времени tд и поступает на вход сумматора прямого канала, где суммируется с входным сигналом Х02 модуля. 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 tп, 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 величины 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.
Длительность импульса tи регулируется путем изменения степени жесткой положительной обратной связи, охватывающей трехпозиционный триггер через сумматор прямого канала.
В модуле предусмотрено также формирование дифференциальной составляющей закона регулирования для входных сигналов Х01 и Х03. Для этого сумма указанных сигналов с выхода демпфера подается на вход дифференциатора, представляющего собой реальное дифференцирующее звено с постоянной времени tд. Выходной сигнал дифференциатора поступает на вход сумматора обратной связи. В результате для входных сигналов Х01, Х03 после интегрирования выходных импульсов модуля формируется ПИД-закон регулирования.
Питание модуля осуществляется от источника питания ИПС01.1 стабилизированным напряжением плюс 15 В и минус 15 В и выпрямленным двухполупериодным напряжением средним значением 24 В.
Если выходной вывод измерительного модуля (вывод 17) соединена со входом Х01 регулирующего модуля (вывод 15), и сигналы Х02 (вывод 27), Х03 (вывод 25) отсутствуют, то входным сигналом регулирующего модуля является сигнал отклонения в относительных единицах от номинального диапазона его изменения.
При отключенной дифференциальной составляющей для всех входных сигналов реализуется ПИ-закон регулирования. В модуле предусмотрена возможность отключения также и интегральной составляющей. В этом случае реализуется 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.
Схема подключения внешних соединений блока Р27.1 показана на рис. 5. Блок рассчитан на подключение 1-го, 2-го или 3-го дифференциально-трансформаторных преобразователей (ДТ1, ДТ2, ДТ3). Первичные обмотки всех преобразователей включаются последовательно и питаются переменным током пилообразной формы, снимаемым с выводов 28, 30. Вторичные обмотки преобразователей подключаются ко входам соответственно Х11 (выводы 12, 20); Х21 (выводы 16, 20); Х31 (выводы 22, 20).
Электрическая схема внешних соединений блока Р27.1:
а - общая схема:
ДТ1-ДТ3 - дифференциально-трансформаторные преобразователи;
К - корректор;
Z1 - цепи нагрузки;
б - схемы подключения внешнего потенциометрического задатчика (ЗУ11; R=2,2 кОм) с диапазоном изменения сигнала: 0-100%;
в - схемы подключения нагрузки к выходу Z1;
г - схемы запрета действия блока по входу Z1
Примечания: 1. Полный диапазон изменения всех входных сигналов, а также сигнала отклонения составляет от минус 100 до плюс 100% номинального значения (табл. 5 и 6).
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 Х02 и Х03 закорачиваются, а остальные остаются свободными.
4. Одновременно допускается подключение только одного из сигналов:
"Х11 и Х12";
"Х21 и Х22";
"Х31 и Х32".
5. При подключении сигналов Х12 и Х22 соединяются соответственно:
вывод 12 с выводом 14;
вывод 16 с выводом 18.
6. Величина индуктивной составляющей сопротивления нагрузки со средней точкой выхода Z1 не лимитируется.
7. В случае отсутствия всех трех входных сигналов от дифференциально-трансформаторных преобразователей (Х11; Х21; Х31) необходимо установить перемычку на выводах 28, 30.
Таблица 1 к рис. 5
| Обозначение | Номинальный диапазон | Входное сопротивление, Ом | Примечание |
| Х11 | 0–10 мГн | >1,5·103 | Изменение a 1 от 0 до 1 |
| Х12 | 0–5 мА | <100 | |
| Х21 | 0–10 мГн | >1,5·103 | Изменение a 2 от 0 до 1 |
| Х22 | 0–5 мА | <100 | |
| Х31 | 0–10 мГн | >1,5·103 | Изменение a 3 от 0 до 1 |
| Х32 | 0–10 В | >104 | |
| Х4 | |||
| Х01 | Вход для сигнала отклонения Х01=? (входы 15, 4) | ||
| Х02 | Для динамических воздействий | ||
| Х03 |
Таблица 2 к рис. 5
| Обозначение | Значение | Параметры нагрузки, Ом | Примечание |
| ? | 0 –10 В | ? 104 | Номинальный диапазон |
| Z1 | 0; 24 В | ? 100 | Активная составляющая нагрузки |
| Z2 | 0; ±10 В | ? 104 | Активная нагрузка |
Вместо сигналов каждого из дифференциально-трансформаторных преобразователей могут быть поданы унифицированные сигналы постоянного тока: вместо сигнала Х11 преобразователя ДТ1 - сигнал Х21 - 0-плюс 5 мА (на выводы 14, 20, причем выводы 12, 14 замыкаются перемычкой); вместо сигнала Х21 преобразователя ДТ2 - сигнал Х21 - 0-плюс 5 мА (на выводы 18, 20, причем выводы 16, 18 замыкаются перемычкой); вместо сигнала Х31 - сигнал Х32 - 0-плюс 10 В (на выводы 24, 20).
Сигнал Х4 - 0-плюс 10 В подается на выводы 6; 4 независимо от всех остальных сигналов.
В блоке Р27.1 все неиспользуемые входы измерительной части блока остаются свободными. Неиспользуемые входы Х01, Х02, Х03 закорачиваются.
Выход сигнала отклонения (выводы 17, 4) может быть использован для подключения измерительного прибора с внутренним сопротивлением не менее 10 кОм. На рис. 6 показано подключение блока указателей В12 к блоку Р27.1 для индикации сигнала отклонения. Для подачи сигнала отклонения на вход Х01 регулирующего модуля выводы 15, 17 должны быть замкнуты перемычкой. Указанная перемычка снимается только при лабораторной проверке и поисках неисправностей.
Схема подключения блока указателей В12 к блоку Р27.1:
1 - блок указателей В12;
2 - блок Р27.1;
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%
Токовые входы блока в случае необходимости шунтируются защитными устройствами В01, предохраняющими сигнальную цепь от обрыва.
На рис. 5, б показаны четыре варианта подключения внешнего потенциометрического задающего устройства, в качестве которого используется серийное изделие ЗУ-11 (сопротивление потенциометра 2,2 кОм). Первые три варианта имеют фиксированные диапазоны изменения сигнала задания: 100% (нуль посередине); 10%; 60% номинального диапазона изменения входного сигнала. В последнем варианте диапазон изменения сигнала задания устанавливается с помощью 3 и составляет 3·100% (с нулем посередине).
Блок имеет два выхода: Z1, на котором формируются импульсы двухполупериодного напряжения постоянного тока для управления нагрузкой либо является изменение состояния одного из двух выходных ключей; Z2, на котором формируются импульсы двух полярностей напряжения постоянного тока для динамической связи между регуляторами.
Если нагрузка к выходу Z1 блока не подключена и он используется для соединения по двухпроводной схеме с входами q блоков Д05 или Д06, то для повышения надежности рекомендуется подключение к выводам 7-11 и 9-11 блока Р27 фиктивной нагрузки (0,5-1 кОм).
Если блок используется для управления блоком Д07, то следует соединить по трехпроводной схеме выход Z1 блока Р27 (импульсы 0; 24 В) с входами q и q_ - блока Д07.
Допускается одновременное использование выходов Z1 и Z2.
На рис. 5, в показаны два варианта подключения нагрузки к выходу Z1: при питании от внутреннего источника блока и от источника, подключаемого к внешним выводам блока.
Переключение выходных цепей регулирующего блока с автоматического управления нагрузкой на ручное и обратно осуществляется с помощью выносного блока управления БУ21, подключаемого к выходу блока. Схема подключения блока Р27 в комплекте с блоком управления БУ21, тиристорным усилителем мощности У23, задающим устройством ЗУ11 и блоком указателей В12 показана на рис. 7.
Схема подключения блока Р27.1 к блоку управления БУ21, тиристорному усилителю мощности У23, задающему устройству ЗУ11 и блоку указателей В12:
1 - блок указателей В12;
2 - задающее устройство ЗУ11;
3 - блок Р27.1;
4 - блок управления БУ21;
5 - усилитель мощности У23;
6 - исполнительный механизм МЭО
Примечания: 1. Подключение остальных цепей согласно схемам подключения соответствующих изделий.
2. Значение Rдо выбирается в соответствии со схемой применения блока указателей В12 (см. рис. 6).
Схема подключения внешних соединений блока Р27.2 показана на рис. 8.
Электрическая схема внешних соединений блока Р27.2:
а - общая схема:
ТС1,2 - термопреобразователи;
К - корректор;
Z1 - цепи нагрузки;
б - схемы соединений Х1, Х21 при подключении термопреобразователя сопротивления (ТС) по трехпроводной схеме;
в - схемы подключения внешнего потенциометрического задатчика (ЗУ11; R=2,2 кОм) с диапазоном изменения сигнала 100 и 10%;
г - схемы подключения нагрузки к выходу Z1.
Примечания: 1. Полный диапазон изменения входных и выходных сигналов 0-5 мА; 0-10 В, а также сигнала отклонения - составляет от минус 100 до плюс 100% номинального значения.
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, кроме Х23, должны быть закорочены;
неиспользуемый вход Х23 должен быть закорочен только при использовании входа Х22;
неиспользуемые входы потоку остаются свободными.
4. Свободные выводы: 14, 16, 18, 20 соединяются с выводом 4. При отсутствии ТС2 выводы 24, 4 соединяются перемычкой.
5. При отсутствии термопреобразователей сопротивления вывода 30 остаются свободными.
6. При подключении сигналов Х22, Х23 выводы 26, 28 соединяются перемычкой.
7. Величина индуктивной составляющей сопротивления нагрузки выхода Z1 не регламентируется.
В блоке предусмотрена возможность одновременного подключения двух термопреобразователей сопротивления ТС1 и ТС2 или одного из них по четырехпроводной схеме, либо одного термопреобразователя ТС по трехпроводной схеме.
Во всех вариантах включения термопреобразователи питаются постоянным током 20 мА, снимаемым с выводов 29, 30 блока, причем в случае применения двух термопреобразователей они включаются в цепь питания последовательно друг с другом.
Напряжение сигнала, снимаемое с термопреобразователя ТС1 в четырехпроводной схеме, или ТС - в трехпроводной схеме, подается на вход Х1 (выводы 14, 16). Напряжение сигнала, снимаемое с термопреобразователя ТС2 в четырехпроводной схеме, подается на вход Х21 (выводы 24, 26). По каналу термопреобразователя сопротивления ТС2 предусмотрена возможность введения масштабного коэффициента 2.
При подключении термопреобразователей сопротивления ТС1 и ТС2 как в четырехпроводной схеме, так и в трехпроводной должны быть соблюдены следующие условия:
суммарное сопротивление термопреобразователей ТС1 и ТС2 и соединительной линии между вводами 29-30 блока не должно превышать 200 Ом;
сопротивление соединительной линии должно быть не более 20 Ом.
Изменение полярности сигналов, снимаемых с термопреобразователей, осуществляется путем изменения порядка подключения линий, соединяющих преобразователи с выводами 14, 16 и 24, 26 блока (на рис. 8 показано пунктиром).
Одновременно с сигналом Х21, снимаемым с термопреобразователя ТС2, или вместо него могут быть подключены унифицированные сигналы постоянного тока 0 - 5 мА к входу Х22 (выводы 12, 24) и 0 - 10 В - к входу Х23 (выводы 10-24). При этом необходимо установить перемычку между выводами 26, 28. Сигналы Х21, Х22, Х23 суммируются и умножаются на общий масштабный коэффициент 2. Направление действия суммы этих сигналов может быть изменено путем изменения порядка подключения линий к зажимам 18, 20 (на рис. 8 показано пунктиром). Если сигналы Х22, Х23 подаются при отсутствии термопреобразователя ТС2, то выводы 24, 4 соединяются перемычкой.
Порядок коммутации неиспользуемых входов определяется примечаниями к рис. 8, на котором показаны также четыре варианта подключения внешнего потенциометрического задающего устройства (ЗУ11) (см. рис. 8, в). Первые два варианта имеют фиксированные диапазоны изменения сигнала задания соответственно 100% и 10%.
В третьем варианте, который реализуется только при отсутствии термопреобразователя ТС2, диапазон изменения сигнала задания устанавливается с помощью органа 2 и составляет 2·100%.
В последнем варианте диапазон изменения сигнала задания устанавливается с помощью дополнительного резистора r, включаемого последовательно с потенциометром ЗУ11. Величина r определяется по формуле
r = 220 - 2,2 D/D, кОм.
где D, % - требуемый диапазон изменения сигнала задания.
В качестве r следует применять резистор с температурным коэффициентом сопротивления не более 10-4 1/°С.
Подключение цепей сигнала отклонения и цепей выходов Z1 и Z2 аналогично блоку Р27.1.
Схема подключения внешних соединений блока Р27.3 показана на рис. 9. Термоэлектрический преобразователь ПТ подключается к выводам 1; 2 модуля компенсации КХС ("+" на вывод 2 КХС).
Электрическая схема внешних соединений блока Р27.3:
а - общая схема:
ПТ - преобразователь термоэлектрический;
К - корректор;
Z1 - цепи нагрузки;
б - схемы подключения коробки холодных спаев КХС в зависимости от градуировки преобразователя термоэлектрического ПТ;
в - схемы подключения внешнего потенциометрического задатчика (ЗУ11; R=2,2 кОм) с диапазоном изменения сигнала;
г - схемы подключения нагрузки к выходу Z1;
д - схемы запрета действия блока по входу Z1:
I - в обе стороны;
II - в сторону "Больше";
III - в сторону "Меньше".
Примечания: 1. Полный диапазон изменения входного сигнала Х1 составляет от 0 до 50 мВ; остальных входных сигналов, а также сигнала отклонения - от минус 100 до плюс 100% номинального.
2. Неиспользованные входы по напряжению, должны быть закорочены, неиспользуемые входы по току остаются свободными.
3. Допускается вместо сигнала ПТ на вход Х1 подключать сигнал того же диапазона от другого источника постоянного тока, при этом КХС не используется, а выводы 16, 20 соединяются перемычкой.
Если вход Х1 не используется, то выводы 14, 16, 20 соединяются перемычкой.
4. Коробка холодных спаев КХС входит в комплект поставки блока Р27.3.
5. Значение индуктивной составляющей сопротивления нагрузки со средней точкой выхода Z1 не лимитируется.
При использовании термоэлектрических преобразователей градуировок ПП68; ВР5/2068; ХА68; ХК68 их соединение с модулем компенсации должно осуществляться либо непосредственно проводами самого преобразователя, либо специальным компенсационным проводом. При использовании преобразователя термоэлектрического градуировки ПР30/668 его холодный спай должен быть вынесен в зону по возможности низких температур (желательно меньших 50°С). Участок линии от модуля КХС до блока выполняется медным кабелем. Выводы 1, 2, 3 (4) модуля компенсации КХС соединяются с блоком медным проводом.
Варианты соединения выводов 3, 4 модуля компенсации с выводами 18, 20 блока, а также выводы 24, 26, 28, 30 блока, в зависимости от градуировки преобразователя термоэлектрического приведены на рис. 9,б.
В том случае, если модуль компенсации КХС устанавливается на значительном расстоянии от блока, необходимо, чтобы для всех градуировок, кроме ПР30/668, суммарное сопротивление медного резистора в модуле компенсации и соединительных проводов, идущих от выводов 2, 3 (4) модуля КХС соответственно к выводам 16, 18 (19) блока, составляло 50,8-51,4 Ом при 20°С.
При необходимости для обеспечения этого условия величина медного резистора уменьшается (отматывается часть провода с него). Кроме того, сопротивление указанных соединительных проводов должны быть не более 10% сопротивления медного резистора.
Измерительная линия от преобразователя термоэлектрического должна прокладываться свитыми проводами и должна быть заключена в заземленный металлический экран (трубу). При выборе места установки преобразователя термоэлектрического необходимо учитывать, что амплитуда напряжения частотой 50 Гц, действующего между термопреобразователем и "землей" (продольная помеха), не должна превышать 100 В по амплитуде.
Порядок коммутации неиспользуемых входов для унифицированных сигналов постоянного тока определяется примечаниями к рис. 9.
Варианты подключения внешнего потенциометрического задающего устройства аналогичны блоку Р27.2 (см. рис. 8, в).
Подключение остальных цепей аналогично блоку Р27.1 (см. рис. 5).
В комплект поставки входят: блок в объеме, предусмотренном заказом, паспорт, 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
