Микропроцессорные регуляторы типа МИНИТЕРМ 400.30 И 400.31
Общие сведения
Регуляторы МИНИТЕРМ 400.30 и 400.31 предназначены для автоматического регулирования технологических параметров разнообразных установок и работают непосредственно с термопарами. Имеется возможность подключения дополнительных датчиков постоянного тока и напряжения, а также потенциометрических (реостатных) датчиков.
Регуляторы входят в состав комплекса МИНИТЕРМ 400, включающий в себя приборы:
МИНИТЕРМ 400.00 - для работы с датчиками 0-5 мА; 0(4)-20 мА;
0-10 В; 0-50 мВ постоянного тока;
МИНИТЕРМ 400.20; 400.21; 400.22 - для работы с термометрами сопротивления;
МИНИТЕРМ 400.30; 400.31 - для работы с термопарами.
Комплекс обеспечивает цифровую интерфейсную связь кольца, содержащего до 16 регуляторов, с ЭВМ верхнего уровня управления (например, с персональным компьютером).
По каналу интерфейсной связи возможен вывод на ЭВМ всех входов и параметров настройки регуляторов, а также изменение задания и других параметров по командам с ЭВМ. МИНИТЕРМ 400.3Х:
МИНИТЕРМ 400 - обозначение комплекса приборов;
3 - модификация регуляторов для работы с термопарами;
Х - индекс исполнения (0; 1).
Условия эксплуатации
Температура окружающего воздуха от 5 до 50°С.
Относительная влажность воздуха 80%.
Атмосферное давление от 86 до 106,7 кПа (от 646 до 800 мм рт.ст.).
Вибрация мест крепления с частотой до 25 Гц амплитудой до 0,1 мм.
Примеси агрессивных паров и газов в окружающем воздухе должны отсутствовать.
Регулятор соответствует требованиям ТУ 4218-085-00225549-96.
Нормативно-технический документ
ТУ 4218-085-00225549-96
Технические характеристики
Основные функции регуляторов:
ПИД, ПИ, ПД, П, двухпозиционное регулирование с импульсным или аналоговым выходным сигналом;
возможность использования аналогового выхода в качестве сигнала, линейно зависящего от регулируемого параметра;
защита от обрыва цепи датчика (например, термопары);
сигнализация верхнего и нижнего предельных отклонений регулируемого параметра от заданного значения;
автоматизированная настройка динамических параметров регулятора;
цифровая интерфейсная связь с верхним уровнем управления;
цифровая индикация параметров процесса и самого регулятора;
для регулятора МИНИТЕРМ 400.31 - формирование программного задания в виде произвольной кусочно-линейной функции времени (до 10 участков) и логическое управление программным задатчиком (стоп, пуск, сброс).
Регуляторы могут использоваться как средство измерения температуры в качестве цифровых измерительных показывающих приборов.
Регуляторы комплектуются любым из усилителей мощности, имеющихся в составе комплекса:
У300; У330; У330.Р2 - тиристорным реверсивным усилителем для управления однофазными электродвигателями;
У24 - тиристорным реверсивным усилителем для управления трехфазными электродвигателями;
У13Н - тиристорным усилителем мощности переменного тока для управления электронагревателями.
Каждый из усилителей обеспечивает питание регулятора напряжением 24 В постоянного тока.
Если усилитель не применяется, то для питания регуляторов может использоваться один из групповых источников питания серии П300:
П300.2 - для питания двух регуляторов;
П300.4 - для питания четырех регуляторов;
П300.Р2 - для питания двух регуляторов и содержащий два встроенных реле;
П300.Р3 - для питания одного регулятора и содержащий три встроенных реле. Диапазоны измерения и регулирования температуры, °С для термопары: ХК(L) - 0-80 ХА(К) - 0-1300 ПП(S) - 0-160 Основная погрешность измерения сигналов, %, не более - 0,3 Разрешающая способность измерения сигналов не хуже: для термопары ХК(L), °С - 0,1 для термопары ХА(К), °С - 0,25 для термопары ПП(S), °С - 1 для сигналов 0-50 мВ; 0-10 В; 0-5 мА; 0(4)-20 мА, % - 0,02 Погрешность установки задания, °С - 0,1 Статическая погрешность регулирования, %, не более - 0,3
Типы и количество подключаемых датчиков:
одна термопара градуировки (по выбору) ХА(К), ХК(L), ПП(S);
три датчика 0-50 мВ; 0-10 В; 0-5 мА; 0(4)-20 мА постоянного тока.
Примечания: 1. Для термопары обеспечивается компенсация термоЭДС холодных спаев с помощью устройства КХС-М, входящего в комплект регулятора.
2. Сигналы 0-50 мВ подаются на входы регулятора непосредственно, сигналы 0-10 В; 0-5 мА; 0(4)-20 мА - через устройства соответственно ВП10М; ВП05М; ВП20М, поставляемых по заказу потребителя.
3. Вместо одного из датчиков постоянного тока может подключаться реостатный (потенциометрический) датчик с сопротивлением до 2,2 кОм.
4. По особому заказу могут поставляться регуляторы для работы с термопарами других градуировок.
Дискретные входы (только для МИНИТЕРМ 400.31):
два входа, рассчитанных на подключение внешних "сухих" ключей (транзисторных или контактных).
Назначение входов: логическое управление программным задатчиком (стоп, пуск, сброс).
Параметры внешних "сухих" ключей:
коммутирующая способность до 5 В; 1 мА;
падение напряжения на замкнутом ключе не более 0,3 В;
ток разомкнутого ключа не более 0,05 мА.
Импульсный выход:
один импульсный выход регулятора по трехпроводной схеме для управления пусковым устройством исполнительного механизма (для регулятора с импульсным выходом).
Вид и параметры выходного сигнала:
"сухие" транзисторные ключи (45 В; 0,15 А) либо сигнал 0; 24 В постоянного тока.
Дискретные выходы:
два дискретных выхода для сигнализации верхнего и нижнего предельных отклонений регулируемого параметра от задания;
один дискретный выход для сигнализации отказа.
Вид и параметры дискретных выходных сигналов:
те же, что у импульсного выходного сигнала.
Примечание. Суммарная нагрузка на импульсный и дискретные выходные сигналы 0; 24 В при питании регулятора от усилителей мощности и групповых источников питания, перечисленных выше, не менее 160 Ом.
Аналоговый выход:
один выход (по выбору): 0-10 В либо 0-5 мА постоянного тока (0-20 мА либо 4-20 мА - по специальному заказу).
Назначение выхода:
для регулятора с импульсным выходом - для подключения внешнего регистратора регулируемого параметра;
для регулятора с аналоговым выходом - в качестве выходного сигнала регулятора.
Питание: (24+6) В постоянного тока при амплитуде переменной составляющей не более 1,5 В.
Потребляемая мощность не более 3,6 Вт.
Подается от внешнего источника, в частности, от усилителей мощности У300, У330, У330.Р2, У24, У13Н либо от группового источника питания серии П300, работающих в комплекте с регулятором.
Резервное питание:
защита введенной информации при отключении питания осуществляется литиевым сухим элементом СR-2032 (3,2 В).
Интерфейсная связь:
тип интерфейса: Стык С2 (RS 232 С).
Количество регуляторов в кольце интерфейсной связи (не считая ЭВМ): до 16.
Масса - не более 0,6 кг.
Гарантийный срок - 1,5 года со дня ввода регулятора в эксплуатацию при условии, что со дня изготовления прошло не более 6 мес.
Конструкция и принцип действия
Конструктивно регулятор представляет собой шасси, вставляемое в пластмассовый корпус. Шасси содержит две печатные платы, скрепленные между собой стойками, лицевую панель и штепсельный разъем (25 зажимов), распаянный на одной из печатных плат и предназначенный для подключения внешних соединений.
На лицевой панели расположены кнопки оперативного управления, индикаторы-светодиоды предельных отклонений регулируемого параметра и 8-разрядный дисплей для контроля текущих значений регулируемого параметра.
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.
Общий вид, габаритные, установочные и присоединительные размеры регулятора приведены на рис. 1, функциональная схема - на рис. 2.
Микропроцессорный регулятор МИНИТЕРМ 400.30:
а - общий вид, габаритные, установочные и присоединительные размеры регулятора:
1 - лицевая панель;
2 - корпус;
3 - прижимные скобы;
4 - вертикальная панель щита управления;
5 - штепсельный разъем;
6 - номера зажимов штепсельного разъема;
б - разметка отверстий на панели щита управления под крепление регулятора
Функциональная схема регулятора:
ТП - термопара;
АЦП - аналогово-цифровой преобразователь;
ЦАП - цифроаналоговый преобразователь;
П - преобразователь входных сигналов;
Ф - фильтр;
Н - нормирующий блок;
ПДД - блок формирования закона регулирования;
И - интегратор;
ШИМ - широтно-импульсный модулятор;
РЗ - ручной задатчик;
ПЗ - программный задатчик;
БАН - блок автонастройки;
БДО - блок диагностики отказов;
ПК - программные компараторы;
ИП - источник питания;
ИРП - источник резервного питания;
КХС.М - коробка холодных спаев;
ИНФ - 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 (АЦП) в их цифровые эквиваленты соответственно А, b, l, F, G, h. Регулятор МИНИТЕРМ 400.31 воспринимает также 2 дискретных входных сигнала (q1 и q2).
Устройство содержит также источник тока для питания термочувствительного резистора R коробки холодных спаев КХС-М (50 Ом) и 2 источника тока для питания реостатных (потенциометрических) датчиков.
Вход Х воспринимает сигнал термопары ТП, измеряющей регулируемую температуру. Ко входам Хb, Х по трехпроводной схеме подключается резистор R, измеряющий температуру холодных спаев термопары. На входы Х, ХF могут быть поданы корректирующие сигналы. входу Х может подключаться датчик положения исполнительного механизма, в том числе потенциометрический (реостатный).
Аппаратное устройство вывода информации содержит 5 "сухих" транзисторных ключей, управляющих импульсным выходом (Z1, Z2) и дискретными выходами (Z3, Z4, Z0), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), преобразователь аналогового сигнала напряжения (Y1) в токовый сигнал (Y2), средства ввода и вывода информации по цифровому интерфейсному каналу (прием-передача).
Источник питания (ИП) 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 (П) преобразует сигнал термопары (ТП) согласно градуировочной таблице выбранного типа ТП с учетом температуры холодных спаев b для индикации регулируемого параметра (Т) на дисплее в °С. Кроме того, блок П вычисляет общее задание Р. в °С: P. = P + c1·l + c2·F,
где Р, °С - сигнал ручного или программного задатчика;
l; F, % - сигналы на входах Х, ХF;
с1, с2 - масштабные коэффициенты.
Затем вычисляется рассогласование в °С: Е = Т-Р., которое фильтруется фильтром Ф.
Входные сигналы l, F, h приводятся на любом участке от l_; F_;
h_ до l-; F-; h- к диапазону 0-100% и выводится на дисплей в виде переменных l.; F.; h.. Приведение входных сигналов производится нормирующим блоком Н:
Переменная h. обычно используется для индикации положения регулирующего органа.
Ручной задатчик (РЗ) и программный задатчик (ПЗ) формируют сигнал задания Р при работе регулятора соответственно в режиме стабилизации параметра и в программном режиме.
Примечание. В модификации МИНИТЕРМ 400.30 программный задатчик отсутствует.
Блок формирования закона регулирования (ПДД') реализует ПИД-закон совместно с исполнительным механизмом (при использовании импульсного выхода) или совместно с интегратором И (при использовании аналогового выхода).
Блок автонастройки (БАН) позволяет перевести замкнутую систему регулирования в режим автоколебаний с ограниченной амплитудой, производит на основе анализа установившихся автоколебаний расчет оптимальных значений параметров настройки регулятора С.Рd; t.int, устанавливает полученные значения в блок ПДД и переводит систему регулирования в режим нормальной работы.
Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 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 значении регулируемого параметра.
Программные компараторы (ПК) сравнивают значение 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 (БДО) 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.
Регулятор осуществляет один из двух режимов управления объектом:
режим автоматического управления (режим "автомат"), когда регулируемый параметр автоматически поддерживается на уровне задания, значение которого устанавливается оператором вручную либо (только для регулятора МИНИТЕРМ 400.31) изменяет регулируемый параметр по программе, задаваемый программным задатчиком;
режим ручного (дистанционного) управления, когда воздействие на объект осуществляется оператором вручную с помощью кнопок на лицевой панели регулятора.
Общая схема подключения внешних цепей к регулятору показана на рис. 3. Все соединения, кроме оговоренных особо, выполняются медным проводом сечением не менее 0,35 мм2. При использовании промежуточных рядов зажимов длина линий, соединяющих эти ряды с разъемом регулятора, не должна превышать 0,5 м.
Таблица к рис. 3, в
| Rq, кОм | R, кОм |
| ? 0,10 | 0 |
| >0,10 | 200 Rq·20 |
| Примечание. Устанавливается резистор R с отличием от рассчитанного значения не более чем на +20%. | |
Схемы подключения внешних цепей к регулятору:
а - термопары:
ТП - термопара;
КХС.М - коробка холодных спаев;
Р - регулятор;
1-9 - зажимы;
б - датчиков постоянного тока и напряжения (0-5 мА; 0-20 мА или 4-20 мА; 0-10 В):
ВП05М, 10М, 20М - входные устройства;
Р - регулятор;
в - датчик положения исполнительного механизма к входу X:
R - потенциометрический датчик;
Р - регулятор;
г - внешних ключей к дискретным входам q1, q2 регулятора МИНИТЕРМ 400.31:
ВК - внешний ключ;
Р - регулятор;
R = 24(B)/Jmп(мА) кОм.
Диод D германиевый.
Uор ?30 В, Uпр ?0,4 В, при Jmп = 1 мА (например, Д9В; Д311; Д312);
д - интерфейсной связи;
е - питания, импульсного и дискретного выходов: Р - регулятор;
ж - аналогового выхода: Р - регулятор
Соединение термопары с коробкой холодных спаев КХС-М производится специальным компенсационным либо непосредственно термопарным проводом. Сопротивление линии не должно превышать 150 Ом. Линию связи рекомендуется выполнить свитыми проводами и при наличии значительных помех поместить в металлический экран, заземленный с двух концов.
Соединение коробки холодных спаев КХС-М с регулятором выполняется отдельным жгутом или кабелем, по возможности свитыми проводами. Для повышения точности необходимо, чтобы сопротивление линии не превышало 5 Ом, отличие сопротивления проводов друг от друга - не более 0,1 Ом.
При длине линии до 2 м и умеренных требованиях к точности допускается соединять зажим 2 коробки КХС-М одним проводом с зажимом 8 регулятора, а зажимы 6 и 8 последнего соединять друг с другом непосредственно на штепсельном разъеме.
Провод от зажима 3 коробки КХС-М должен подпаиваться непосредственно к зажимам 5 на штепсельном разъеме регулятора.
Провода от зажима 4 коробки КХС-М и от зажима 3 устройств ВП05М, ВП20М, ВП10М могут подключаться к зажиму 5 регулятора через промежуточный ряд зажимов.
Внешние соединения при подключении датчиков постоянного тока и напряжения 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 зажимам 3 устройств ВП05М, ВП20М, ВП10М.
Сопротивление линии для датчика 0-10 В не должно превышать 50 Ом.
Аналогично подключаются датчики 0-5 мА; 0(4)-20 мА; 0-10 В ко входам ХF, Х, при этом зажим 7 меняется соответственно на зажимы 17; 4.
Если входы Х, ХF, Х не используются, то зажимы соответственно 7; 17; 4 соединяются перемычками с зажимом 5.
На рис. 3, г показано подключение внешнего ключа ВК к входу q1. Аналогично подключается внешний ключ к входу q2, при этом зажим 11 заменяется на зажим 10.
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).
На рис. 3, д показано подключение к регулятору цепей интерфейсной связи, где:
П 00...П n - номера регулятора в интерфейсной цепи.
Для каждого регулятора в интерфейсной цепи зажим 12 (передача) соединяется с зажимом 13 последующего регулятора, а зажим 13 (прием) - с зажимом 12 предыдующего регулятора. Зажимы 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 15 м, а при использовании преобразователя И300 - до 500 м.
На рис. 3, е показано подключение нагрузки к выходу Z1. Подключение нагрузок к выходам Z2, Z3, Z4, Z0 производится аналогично, при этом вместо зажима 21 используются зажимы соответственно 20, 19, 18, 22.
В схеме на рис. 3, ж используется любой из выходов по выбору. Неиспользуемый выход остается свободным. Допускается одновременное подключение нагрузок к выходам Y1 и Y2.
На рис. 4 приведены 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).
Схемы внешних соединений регулятора:
а - с усилителем У300:
Р - регулятор;
У - усилитель;
ИМ - исполнительный механизм;
Примечания. 1. Подключение остальных цепей регулятора - см. рис. 2.
2. Провод а подключается: к общей точке обмоток исполнительного механизма ИМ при токе 0,1 А; к зажиму 14 усилителя У300 при токе ИМ 0,1 A.
3. Если внешнее ручное управление (переключатели S1, S2) не используется, то зажимы 21, 20 регулятора соединяются напрямую с зажимами 9, 7 усилителя У300.
4. Зажимы усилителя 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:
Р - регулятор;
У - усилитель;
F - автомат защиты типа АП50-3МТ;
М - трехфазный асинхронный электродвигатель;
Примечание.
Подключение остальных цепей регулятора - см. рис. 2.
в - с усилителем У13Н:
Р - регулятор;
У - усилитель;
Н - нагреватель;
Примечания: 1. Подключение остальных цепей регулятора - см. рис. 2.
2. Возможна организация ручного дистанционного управления усилителем У13Н, независимого от регулятора. Если нет необходимости в организации такого управления, то зажимы 13, 17, 18 усилителя У13Н остаются свободными.
3. Зажимы У13Н: 12, 14, 16 - являются свободными и используются как промежуточные для подключения внешних устройств.
г - с электропневматическим позиционером и групповым источником питания П-300:
Р - регулятор;
ПЗ - позиционер;
ГИП - групповой 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: Выход 1 и Выход 2 (номера зажимов сохраняются).
д - с групповым источником питания П300.Р3:
Р - регулятор;
ГИП - групповой источник питания
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 и 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: регулятор в количестве, оговоренном в заказе, техническое описание и инструкция по эксплуатации.
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
