Блок регулирующий аналоговый с импульсным выходным сигналом типа Р27 для систем автоматического регулирования технологических процессов
Общие сведения
Блок регулирующий аналоговый с импульсным выходным сигналом типа Р27 (в дальнейшем - блок) предназначен для применения в схемах автоматического регулирования технологических параметров в различных отраслях промышленности: в системах топливоподачи, охлаждения, вентиляции и водоподготовки на ТЭЦ, в котельных и насосных установках, в устройствах кондиционирования и механических манипуляторах.
Блок выполняет следующие функции:
суммирование унифицированных входных сигналов постоянного тока;
введение информации о заданном значении регулируемой величины, формирование и усиление сигнала отклонения регулируемой величины от заданного значения;
формирование выходного импульсного электрического сигнала для воздействия на управляемый процесс в соответствии с одним из следующих законов регулирования: пропорциональный (П) совместно с датчиком положения исполнительного механизма;
пропорционально-интегральный (ПИ) совместно с исполнительным механизмом; пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) совместно с исполнительным механизмом; трехпозиционный и двухпозиционный;
масштабирование входных сигналов;
демпфирование сигнала отклонения;
гальваническое разделение входных и выходных цепей, а также входных цепей друг от друга;
индикация выходного сигнала;
введение запрета на управление нагрузкой.
Блок соответствует ТУ 25-02.050077-81 (обычное исполнение) ТУ 25-02.АД1.050077-83 (атомное исполнение) и ТУ 25-02.ЭД1.050077-85 (экспортное исполнение).
Структура условного обозначения
Р27, исп. Х, группа Х:
Р27 - блок регулирующий с импульсным выходным сигналом и
подключаемыми к нему унифицированными датчиками
постоянного тока;
исп. Х - исполнение по постоянной времени интегрирования и
дифференцирования соответственно
(1 - 20...2000 с и 0...400 с,
2 - 5...500 с и 0...100 с);
группа Х - по допустимому отклонению коэффициента передачи и
постоянной времени (А - 20%; Б - 30%). C Климатическое исполнение и категория размещения УХЛ4.2.
В закрытых взрывобезопасных помещениях.
Рабочая температура воздуха при эксплуатации от 5 до 50°С.
Верхний предел относительной влажности воздуха, 80% при 35°С и более низких температурах, без конденсации влаги.
Атмосферное давление от 86 до 106,7, кПа.
Вибрации мест крепления и коммутации: амплитуда не более 0,1 мм;
частота 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 по входу, переменного тока частотой питания не более 1% номинального диапазона изменения входного сигнала.
Окружающий воздух, не содержащий примесей агрессивных паров и газов.
Блок рассчитан на утопленный монтаж на вертикальной панели щита.
С передней стороны щита необходимо предусмотреть свободное пространство глубиной не менее 560 мм для извлечения шасси из корпуса. К расположенной на задней стенке блока клеммной колодке должен быть обеспечен свободный доступ для монтажа.
Прокладка и разделка кабеля и жгутов должна отвечать требованиям действующих "Правил устройства электроустановок потребителей" (ПУЭ). Допускается непосредственное присоединение кабельных жил к коммутационным зажимам клеммной колодки блока.
Рекомендуется выделить в отдельные кабели: входные цепи;
выходные цепи; цепи питания.
Кабель входных цепей при необходимости может быть экранирован заземленной стальной трубой.
Сопротивление изоляции между отдельными жилами и между каждой жилой и землей для внешних силовых, входных и выходных цепей должно составлять не менее 40 МОм при испытательном напряжении 500 В.
Для каждого блока должно быть обеспечено надежное заземление шасси (через клемму З) и корпуса (через специальный винт на задней стенке блока), причем значение сопротивления между винтом и корпусом должно быть не более 1 Ом.
Транспортировать блок без упаковки следует с необходимыми мерами предосторожности во избежание повреждений блока. Хранить аппаратуру следует в сухом, отапливаемом вентилируемом помещении с температурой воздуха от 5 до 40°С при относительной влажности не более 80%.
Нормативно-технический документ
ТУ 25-02.050077-81;ТУ 25-02.АД1.050077-83;ТУ 25-02.ЭД1.050077-85
Технические характеристики
Питание блока осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В частотой (50+1) Гц либо (60+2) Гц. Допустимое отклонение напряжения питания от минус 15 до плюс 10%.
Мощность, потребляемая блоком от сети, не более 16 В·А.
Номинальные диапазоны изменения входных сигналов и масштабные коэффициенты передачи по каждому из входов должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 1.
Таблица 1
| Обозначение входного сигнала | Номинальный диапазон изменения входного сигнала | Входное сопротивление, Ом | Масштабный коэффициент передачи | ||
| Обозначение | Значение | Допустимое отклонение, % | |||
| Х1 | 0–плюс 5 мА | <100 | – | 1 | ±2 |
| Х2 | 0–плюс 5 мА | <100 | a 2 | 0–1 | ±2 |
| Х3 | 0–плюс 5 мА | <100 | a 3 | 0–1 | ±2 |
| Х41 | 0–плюс 5 мА | <450 | a 4 | 0–1 | ±5 |
| Х42 | Плюс 4–плюс 20 мА | <150 | a 4 | 0–1 | ±5 |
| Х43 | 0–плюс 20 мА | <150 | a 4 | 0–1 | ±5 |
| Х44 | 0–плюс 10 В | >104 | a 4 | 0–1 | ±5 |
| Х45 | Минус 1–0–плюс 1 В | >104 | a 4 | 0–1 | ±5 |
| Х5 | 0–плюс 10 В | >104 | – | 1 | ±5 |
Выходными сигналами блока являются:
по выходу Z1 - импульсы двухполупериодного напряжения постоянного тока среднего значения (24+2,4) В от внутреннего источника блока или изменение состояния одного из двух выходных ключей. Коммутирующая способность ключей: род тока постоянный пульсирующий, амплитуда напряжения не более 45 В;
амплитуда тока не более 0,4 А, среднее значение тока не более 0,25 А;
по выходу Z2 - импульсы напряжения постоянного тока плюс (10-15) В или минус (10-15) В.
Значения напряжений на выходах блока не должны быть больше 0,2 В:
при подаче сигнала, балансирующего блок;
при одновременной подаче входного сигнала и сигнала запрета - для выхода Z1.
Параметры нагрузки:
по выходу Z1 - характер нагрузки активно-индуктивный. Индуктивная составляющая сопротивления нагрузки не лимитируется. Активная составляющая сопротивления нагрузки не менее 100 Ом;
по выходу Z2 - минимальное значение сопротивления активной нагрузки 10 кОм.
Диапазон изменения зоны нечувствительности D в % номинального диапазона изменения входного сигнала от (0,2+0,04) до (2+0,8).
Номинальное значение диапазонов изменения коэффициентов передачи п; постоянной времени интегрирования tи; постоянной времени дифференцирования tд и допустимые отклонения указанных параметров от номинальных значений в зависимости от исполнения и группы блока соответствуют табл. 2.
Таблица 2
| Шифр блока | Исполнение | Группа | Номинальные значения (допустимые отклонения от номинальных значений) | ||
| a п, с (%) | t и, с (%) | t д, с (%) | |||
| 001 | 1 | А | 0,3–10 (±20) | 20–2000 (±20) | 0–400 (±40) |
| 101 | 2 | А | 5–500 (±20) | ||
| 201 | 1 | Б | 0,3–10 (±30) | 20–2000 (±30) | |
| 301 | 2 | Б | 5–500 (±30) | ||
Минимальная продолжительность интегральных импульсов tи мин выходных сигналов при минимальном значении коэффициента передачи не менее 0,08 с.
Максимальная продолжительность интегральных импульсов tи макс выходных сигналов при максимальном значении коэффициента передачи не менее 0,5 с.
Диапазон изменения постоянной времени демпфирования tд от 0 до (10+4) с.
Диапазон изменения сигнала корректора Хкор - от минус 100 до плюс 100% номинального диапазона изменения входного сигнала.
Допустимое отклонение верхнего граничного значения сигнала корректора Хкор от указанного значения не более + 4%.
Разрешающая способность установки сигнала корректора не более 0,1% верхнего граничного значения этого сигнала.
Диапазон действия внешнего потенциометрического задающего устройства, подключаемого к блоку - фиксированный (100+10)%, либо плавно регулируемый в пределах от 0 до (100+10)% номинального диапазона изменения входного сигнала.
Примечание. При использовании масштабируемого входа 0-10 В диапазон действия внешнего потенциометрического задающего устройства плавно регулируется в пределах от 0 до (100+10)%.
Номинальный диапазон изменения сигнала отклонения составляет 10 В в пределах от минус 10 до плюс 10 В постоянного тока.
Нелинейность зависимости сигнала отклонения от входного сигнала не более 0,5% номинального диапазона изменения сигнала отклонения.
Изоляция электрических цепей питания относительно входных, выходных цепей и корпуса блоков при температуре окружающего воздуха (20+5)°С и относительной влажности до 80% выдерживает в течение 1 мин действие испытательного напряжения 1 500 В практически синусоидальной формы частотой от 45 до 65 Гц.
Электрическое сопротивление изоляции цепей питания относительно корпуса блоков; цепей питания относительно входных и выходных цепей;
входных и выходных цепей относительно корпуса блоков; цепей выхода Z1 блоков относительно входных цепей и остальных выходных цепей; цепей входов Х1; Х2; Х3; Х4 между собой и относительно выходных цепей и остальных входных цепей блока должно быть не менее 40 МОм при температуре окружающего воздуха (20+5)°С и относительной влажности до 80% и не менее 10 МОм при температуре окружающего воздуха (50+3)°С и относительной влажности (80+3)%.
Габаритные и установочные размеры блока показаны на рис. 1.
Габаритные и установочные размеры блока
Масса блока не более 4,9 кг.
Вероятность безотказной работы блока за время 2 000 ч не менее 0,97.
Гарантийный срок - 18 мес со дня ввода блока в эксплуатацию.
Гарантийный срок хранения - 6 мес со дня изготовления блока.
Конструктивно блок состоит (рис. 1) из шасси 2, жестко связанного с передней панелью 1, и сварного корпуса 3.
Корпус блока рассчитан на щитовой утопленный монтаж на вертикальной плоскости. Корпус крепится к щиту рамой 4, которая с помощью винта 6 прижимает обечайку корпуса к наружной стороне щита. На задней стенке корпуса размещена колодка 8 с 30-ю коммутационными зажимами, к которым "под винт" подключаются внешние электрические соединения блока. Штуцер 5 служит для подвода сжатого воздуха во внутреннюю полость корпуса при работе в запыленных помещениях. Корпус заземляется с помощью винта 7.
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 9 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: регулирующий модуль Р027.1, измерительный модуль 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.
Принципиальная электрическая схема блока приведена на рис. 2.
Принципиальная электрическая схема блока
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.
Регулирующий модуль осуществляет формирование выходных импульсных электрических сигналов блока Z1, Z2 в соответствии с ПИ, ПИД, трехпозиционным или двухпозиционным законами регулирования, демпфирование сигнала отклонения, гальваническое разделение входных и выходных цепей модуля, введение запрета на управление нагрузкой.
Исполнение регулирующего модуля, определяемое номинальными диапазонами изменения основных параметров настройки, и группа модуля, определяемая допускаемыми отклонениями указанных параметров от номинальных значений, соответствуют исполнению и группе блока (см. табл. 2).
К выходу Z1 регулирующего модуля подключены светодиоды V1, V2, расположенные на передней панели блока и являющиеся индикаторами выходного сигнала Z1.
Источник питания формирует напряжение постоянного тока для питания измерительного и регулирующего модулей.
Измерительный модуль содержит следующие функциональные узлы: модуляторы 1; 2; 3; усилитель-модулятор 4; сумматор;
демодулятор-усилитель; узел корректора; источник опорного напряжения;
генератор (см. рис. 2).
Модуляторы 1; 2; 3 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 4 суммирует сигналы постоянного тока Х41 (0 - плюс 5 мА); Х42 (плюс 4 - плюс 20 мА); Х43 (0 - плюс 20 мА);
Х44 (0 - плюс 10 В); Х45 (минус 1 - 0 - плюс 1 В), преобразует их алгебраическую сумму в сигнал переменного тока и умножает на масштабный коэффициент 4.
Сигналы с выходов модуляторов 1; 2; 3 и усилителя-модулятора 4 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 около 20 кГц для коммутации ключей модуляторов и демодулятора, а также напряжение постоянного тока, гальванически изолированное от общего питания модуля, для питания усилителя-модулятора 4.
Источник опорного напряжения питает узел корректора и внешнее потенциометрическое задающее устройство, подключаемое к блоку.
Питание модуля осуществляется стабилизированным напряжением постоянного тока плюс 15 и минус 15 В, поступающим от источника питания ИПС01.1.
Регулирующий модуль содержит следующие функциональные узлы: демпфер, дифференциатор, сумматор прямого канала, трехпозиционный триггер, интегратор, сумматор канала обратной связи и усилитель мощности (см. рис. 2).
Сумма входных сигналов Х01 и Х03 модуля преобразуются 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 tи, охваченный жесткой отрицательной обратной связью через сумматор канала обратной связи. При наличии сигналов на входе модуля в контуре, охваченном отрицательной функциональной 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, Х01 после интегрирования выходных импульсов модуля формируется ПИД-закон регулирования.
Питание модуля осуществляется от источника питания ИПС01.1 стабилизированным напряжением плюс 15 и минус 15 В и выпрямленным двухполупериодным напряжением со средним значением 24 В.
При отключенной дифференциальной составляющей для всех входных сигналов реализуется ПИ-закон регулирования. В модуле предусмотрена возможность отключения также и 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.
В комплект поставки входят: блок Р27, паспорт, 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
