Регулятор температуры микропроцессорный прецизионный типа ПРОТЕРМ100
Общие сведения
Регулятор температуры ПРОТЕРМ100 (в дальнейшем регулятор) предназначен для применения в автоматических системах прецизионного регулирования температуры, в том числе программного, в электрических печах, объектах теплоэнергетики и тепловой обработки материалов.
Типичными признаками регулятора являются наличие программного задатчика, возможность как фазового, так и широтно-импульсного управления мощной нагрузкой, как одноканального, так и трехканального регулирования, возможность свободного конфигурирования функциональной структуры программным путем, цифровая индикация сигналов, параметров и переменных, в том числе регулируемых температур, задания и других температурных переменных непосредственно в градусах.
Конфигурирование структуры, установка и индикация параметров, оперативное управление осуществляются с помощью встроенного пульта оператора.
Регулятор имеет средства самодиагностики неисправностей, позволяющие исключить недопустимые последствия отказа и облегчающие поиск неисправности.
Основой элементной базы регулятора является однокристальная микроЭВМ типа КР1816ВЕ35 (КМ1816ВЕ48).
В комплект регулятора входит до трех усилителей мощности У10-15, что позволяет управлять как однофазной нагрузкой от одного до трех каналов, так и трехфазной нагрузкой одного канала.
Регулятор выполняет следующие функции:
формирование пропорционально-интегрально-дифференциальных (ПИД), пропорционально-интегральных (ПИ), пропорционально-дифференциальных и пропорциональных (ПД) (П) законов регулирования по трем независимым каналам;
формирование программного задания в виде произвольной кусочно-линейной функции времени, состоящей из восьми участков;
введение сигналов задания, корректирующих воздействий и формирование сигнала рассогласования по каждому из трех каналов регулирования;
каскадное регулирование;
аналого-цифровое преобразование сигналов от термоэлектрических преобразователей и унифицированных сигналов постоянного тока по трем основным входам Ха, Хb, Хс и по двум дополнительным входам Х, Хе с гальванической изоляцией от всех остальных цепей;
линеаризация сигналов от термоэлектрических преобразователей по трем основным входам с автоматической компенсацией ЭДС холодных спаев;
формирование регулирующих воздействий по трем основным выходам Zа, Zb, Zс в виде импульсных сигналов по выбору (для всех трех выходов одновременно): фазово-модулированных либо широтно-модулированных, с возможностью двухстороннего ограничения;
в комплекте с усилителями мощности У10-15 усиление по мощности выходного сигнала каждого из трех основных выходов и гальваническая изоляция цепей нагрузки;
линеаризация зависимости выходной мощности от регулирующего воздействия каждого из трех каналов регулирования при фазово-импульсной модуляции;
формирование выходного аналогового сигнала с возможностью его масштабирования, смещения и двухстороннего ограничения;
формирование сигнала внутреннего источника напряжения для питания выходных цепей;
сравнение с помощью компараторов четырех независимых пар сигналов, переменных, параметров с формированием дискретных выходных сигналов Z1-Z4 (с целью сигнализации) и внутренних логических выходных сигналов G1-G4 (с целью переключения внутренней структуры);
масштабирование сигналов по двум независимым каналам;
интегрирование воздействий двух дискретных входных сигналов;
переключение двух сигналов с помощью дискретного входного сигнала;
конфигурирование функциональной структуры и установка параметров настройки с помощью встроенного пульта оператора с контролем по цифровому дисплею;
по каждому из трех независимых каналов регулирования: безударное переключение режимов управления с автоматического на ручное и обратно, ручное управление со встроенного пульта оператора и с помощью дискретных входных сигналов;
логическое управление работой программного задатчика со встроенного пульта оператора и с помощью дискретных входных сигналов:
запуск программы,
прерывание хода выполнения программы с сохранением информации,
циклическое выполнение программы,
сброс программы в исходное состояние,
быстрый прогон программы в прямом и обратном направлении;
самодиагностика отказов по цифровому дисплею, формирование дискретного выходного сигнала Zок;
защита от обрыва линии термоэлектрического преобразователя, включающая сброс выходного регулирующего воздействия, формирование выходного дискретного сигнала Zок и диагностику по цифровому дисплею;
цифровая индикация (по вызову) входных и выходных сигналов, параметров настройки и переменных величин;
светодиодная индикация:
функционирования дискретных выходов Z1-Z4;
по вызову: установленного режима управления ("автоматическое", "ручное") любого из каналов регулирования А, b, С, либо режима работы программного задатчика ("СТОП", "ПУСК").
Регулятор соответствует ТУ 25-7441.0069-88 (обычное исполнение) и ТУ 25-ЭД1.7441.0069-91 (экспортное исполнение). В закрытых взрывобезопасных помещениях.
Температура окружающего воздуха 5 - 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.
Вибрация 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 регулятора и входной цепью, переменного тока частотой питания не более 220 В.
Действующее значение поперечной помехи, приложенной к основному входу, переменного тока частотой питания не более 2 мВ.
Окружающая среда, не содержащая примесей агрессивных паров и газов.
Собственно регулятор рассчитан на утопленный монтаж на вертикальной панели щита, а усилитель мощности - на навесной монтаж на вертикальной плоскости в закрытом взрывобезопасном и пожаробезопасном помещении.
Место установки регуляторов должно быть хорошо освещено и удобно для обслуживания. К расположенному на задней стенке собственно регулятора штепсельному разъему и клеммнику модуля компенсации должен быть обеспечен свободный доступ для монтажа.
Электрические соединения регуляторов с другими элементами системы автоматического регулирования и контроля выполняются в виде кабельных связей или жгутов вторичной коммутации. Прокладка и разделка кабеля и жгутов должна отвечать требованиям действующих "Правил устройства электроустановок потребителей" (ПУЭ). Подключение внешних соединений к штепсельному разъему осуществляется с использованием промежуточных клеммных рядов, устанавливаемых в щите. Входные цепи подключаются непосредственно к клеммнику модуля компенсации. Подключение термоэлектрических преобразователей (кроме градуировок ПР (В)) осуществляется компенсационным проводом. При использовании термоэлектрического преобразователя градуировки ПР (В) его холодный спай должен быть вынесен в зону по возможности низких температур (менее 50°С).
Устройства для подключения входных сигналов (ВП05, ВП20, ВП10) устанавливаются на промежуточных клеммных рядах. Сопротивление линии между этими устройствами и регулятором не должно превышать 0,5 Ом. Для прокладки линий связи рекомендуется использовать кабели с сечением жил 0,75-1,5 мм2, а для силовых линий мощной нагрузки большего сечения с учетом передаваемой мощности.
Необходимо выделить в отдельные кабели: входные цепи, выходные цепи, цепи питания.
Линии от термоэлектрических преобразователей и от датчиков синхронизации усилителей У10-15 должны выполняться свитыми проводами и быть экранированы на участках воздействия электромагнитных полей, а также на участках, где проложены сильноточные цепи.
Линии связи между собственно регулятором и усилителями мощности не должны превышать 25 м.
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.
Собственно регулятор и усилители мощности должны быть надежно заземлены.
Недопустимы механические воздействия сверх норм, установленных в ТУ (вибрация с амплитудой не более 0,1 мм при частоте не более 25 Гц, транспортная тряска в упаковке с ускорением не более 3g).
Статические потенциалы, прикладываемые ко входам регулятора, а также к внутренним цепям при ремонте, не должны превышать 100 В.
Транспортировать регулятор без упаковки следует с необходимыми мерами предосторожности во избежание его повреждений. 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 25-7441.0069-88;ТУ 25-ЭД1.7441.0069-91
Технические характеристики
Питание регулятора осуществляется от однофазной сети переменного тока 220 В частотой 50 и 60 Гц.
Допускаемые отклонения: напряжения питания от минус 15 до плюс 10%, частоты от минус 2 до плюс 2%, коэффициент высших гармоник до 5%.
Питание цепи нагрузки, подключаемой через усилитель мощности У10-15, входящий в комплект регулятора, осуществляется от сети переменного тока частотой питания регулятора с номинальным значением напряжения 220 или 380 В.
Мощность, потребляемая регулятором от сети без учета мощности, коммутируемой выходными ключами регулятора и усилителя мощности У10-15, не более 15 В·А.
Мощность, потребляемая усилителем У10-15 от внутреннего источника напряжения регулятора, не более 1,2 Вт.
Число основных входов 3.
Вид и параметры входных сигналов на основных входах соответствуют табл. 1.
Таблица 1
| Обозначение входных сигналов | Вид и параметры входных сигналов | Входное сопротивление, Ом |
| Xa, Xb, Хс | Для всех сигналов Xa–Xc одновременно один из видов по выбору: | Для каждого из входов ? 1,5·104 |
Примечания:
1. Для сигналов от термоэлектрических преобразователей, кроме ПР (В), предусмотрена компенсация термоЭДС холодных спаев.
2. Полный диапазон изменения сигнала на основных входах не менее 0–50 мВ для преобразователей градуировок Bp (A), XA (K), XK (L) и не менее 0–15 мВ для преобразователей ПР (В), ПП (S) и сигнала постоянного тока.
Число дополнительных входов 2.
Диапазон изменения входных сигналов постоянного тока на дополнительных входах соответствует табл. 2.
Таблица 2
| Обозначение входных сигналов | Диапазон изменения входных сигналов | Входное сопротивление, Ом |
| Xd, Хе | Для каждого из сигналов один из диапазонов по выбору: | 200±20 50±5 ? 1,5·104 ? 1,5·104 |
Примечания:
1. Входные сигналы Xd, Xe подаются:
для диапазона 0–5 мА через устройство ВП05;
для диапазонов 0–20; 4–20 мА через устройство ВП20;
для диапазона 0–10 В через устройство ВП10.
Устройства ВП05, ВП20, ВП10 входят в комплект поставки регулятора.
2. Для входных сигналов Xd, Xe, подаваемых непосредственно на вход регулятора, номинальный диапазон изменения составляет 0–10 мВ.
Цепи основных и дополнительных входов гальванически изолированы от всех остальных цепей регулятора.
Количество, вид и параметры выходных сигналов соответствуют табл. 3.
Таблица 3
| Обозначение выходных сигналов | Назначение и вид выходного сигнала | Параметры выходного сигнала |
| Za, Zb, Zс | Выходной сигнал блоков регулирования. Для всех трех выходов одновременно один из двух видов по выбору: | Для каждого из трех выходов коммутирующая способность выходных ключей при подключении нагрузки непосредственно к выходу регулятора не менее 45 В, |
| Z1, Z2, Z3, Z4 | Дискретные выходные сигналы компараторов. Назначение входов компараторов определяется при конфигурировании. Вид сигналов: изменение состояния бесконтактных ключей | Коммутирующая способность выходных ключей не менее |
| Zотк | Дискретный выходной сигнал блока диагностики отказов. Вид сигнала: изменение состояния бесконтактного ключа | Коммутирующая способность выходного ключа не менее 45 В, 0,15 А |
| Y1 | Аналоговый сигнал постоянного тока. Назначение определяется при конфигурировании | Номинальный |
| Y2 | То же | Номинальный диапазон изменения от 0 до 5 мА; сопротивление нагрузки от 0 до 2 кОм |
| – | Внутренний источник напряжения пульсирующего двухполупериодного постоянного тока для питания выходных цепей | Номинальное среднее значение |
Примечание. Для импульсных и дискретных выходных сигналов за логический нуль принимается разомкнутое состояние бесконтактного ключа, за логическую единицу –его замкнутое состояние.
Коммутирующая способность усилителя мощности У10-15, входящего в комплект регулятора:
номинальное напряжение 220, либо 380 В переменного тока частотой питания регулятора;
максимально допустимое действующее значение тока нагрузки, подключаемой непосредственно к усилителю при температурах окружающего воздуха от 5 до 25°С и от 5 до 50°С, при наличии внешнего радиатора, обеспечивающего температуру усилителя в контрольной точке не более 65°С, 15 А, а от 25 до 50°С, но без внешних радиаторов, определяется по формуле:
I = 15-0,4 (tокр-25),
где I - допустимое значение тока, А;
tокр - температура окружающего воздуха, °С.
Максимально допустимая величина тока нагрузки, подключаемой к усилителю через внешние встречно-параллельно включенные тиристоры, определяется типом внешних тиристоров.
Усилитель мощности У10-15, входящий в комплект регулятора, обеспечивает гальваническую изоляцию цепи нагрузки от всех остальных цепей усилителя.
Погрешность компенсации термоЭДС холодных спаев термоэлектрического преобразователя не превышает 0,5°С.
Погрешность аналого-цифрового преобразования с учетом гальванического разделения, приведенная к основному входу, не превышает + 0,025 мВ.
Регулятор сохраняет запрограммированную информацию при отключении напряжения питания на время не менее 360 ч.
Резервное питание оперативного запоминающего устройства обеспечивается встроенным источником со сменной батареей из двух сухих элементов. Тип сухого элемента СЦ-0,18-У2 ТУ 16-729.372-82.
Электрическая изоляция нижеперечисленных цепей при температуре окружающего воздуха (23+5)°С и относительной влажности до 80% выдерживает следующие напряжения переменного тока практически синусоидальной формы частотой от 45 до 65 Гц:
1 000 В - цепей питания собственно регулятора относительно корпуса последнего;
2 000 В - всех цепей усилителя мощности У10-15 относительно корпуса последнего;
2 000 В - цепей нагрузки усилителя мощности У10-15 относительно остальных цепей последнего;
1 000 В - входных цепей усилителя мощности У10-15 относительно цепей датчика синхронизации последнего.
Электрическое сопротивление изоляции нижеперечисленных цепей при температуре окружающего воздуха (23+5)°С и относительной влажности от 30 до 80% не превышает 40 МОм:
цепей питания собственно регулятора относительно корпуса, входных и выходных цепей последнего;
входных и выходных цепей собственно регулятора относительно корпуса последнего;
входных цепей основных и дополнительных входов собственно регулятора относительно выходных и остальных входных цепей последнего;
входных цепей и цепей датчика синхронизации усилителя мощности У10-15 относительно корпуса последнего;
входных цепей усилителя мощности У10-15 относительно цепей датчика синхронизации последнего.
Габаритные и установочные размеры собственно регулятора показаны на рис. 1, усилителя У10-15 - на рис. 2, устройств ВП05, ВП20, ВП10 - на рис. 3.
Масса собственно регулятора не более 2,5 кг; масса усилителя мощности У10-15 не более 1,5 кг.
Вероятность безотказной работы за 2 000 ч, не менее:
0,96 - собственно регулятора; 0,99 - усилителя мощности У10-15, входящего в комплект регулятора.
Срок службы регулятора - 10 лет.
Гарантийный срок - 18 мес со дня ввода регулятора в эксплуатацию, а гарантийный срок хранения - 6 мес со дня изготовления прибора.
Все элементы собственно регулятора (рис. 1) конструктивно объединены в блок, заключенный в металлический корпус 2. Последний рассчитан на щитовой утопленный монтаж на вертикальной плоскости. Крепление корпуса к щиту осуществляется рамой 1, которая с помощью винтов 3 прижимает обечайку корпуса к наружной стороне щита.
Блок регулятора (рис. 2) состоит из шасси 1, передней панели 3 и задней панели 7. На задней панели размещены (см. рис. 1, 2): штепсельный разъем 9 с 50 клеммами, к которым распаиваются внешние соединения регулятора, модуль компенсации 4, входящий в аналоговый модуль МА20. В модуле компенсации размещены 10 клемм для подключения с помощью винтовых соединений к основным и дополнительным входам сигналов от термоэлектрических преобразователей и унифицированных сигналов. В этом же модуле находится источник резервного питания и термопреобразователь сопротивления (медный резистор) схемы компенсации термоЭДС холодных спаев.
На шасси регулятора (см. рис. 2) размещены: источник питания 2 типа МЕ11 и три основных функциональных модуля: аналоговый 11 типа МА20, буферный 12 типа МВ20, цифровой 8 типа МС20. С боковых сторон модули закрыты защитными крышками. На передней панели регулятора размещен дисплейный модуль 5 типа МД11, объединяющий элементы встроенного пульта оператора и светодиодные индикаторы.
Конструкция усилителя У10-15 показана на рис. 3. На каркасе усилителя установлена плата 1, содержащая узел генератора и узел датчика синхронизации. С одной стороны каркас соединен с рамкой 4, а с другой - с клеммной колодкой 3 с десятью клеммами, к которым под винт подключаются внешние электрические соединения усилителя. На рамке закреплен оптотиристорный модуль 2, для которого рамка является радиатором.
Усилитель рассчитан на навесной монтаж на металлической плоскости, к которой крепится рамка усилителя. Таким образом, несущая поверхность, на которой крепится усилитель, имеет непосредственный контакт с радиатором оптотиристорного модуля и обеспечивает эффективный отвод тепла.
Габаритные и установочные размеры устройств ВП-05 (10, 20) приведены на рис. 4.
Габаритные и установочные размеры устройств ВП-05, ВП-10, ВП-20
Функциональная схема регулятора представлена на рис. 5.
Функциональная схема регулятора
Примечания:
1. Все функциональные узлы, не входящие в блоки А, b, c, П, входят в блок h.
2. Входы, обозначенные "", могут быть программно соединены с переменными, сигналами и параметрами в процессе конфигурирования.
Регулятор содержит аппаратное устройство ввода информации, включающее модуль компенсации, аппаратное устройство вывода информации, встроенный пульт оператора, источник основного и резервного питания и цифровое вычислительное устройство.
Аппаратное устройство ввода информации содержит средства для обработки пяти аналоговых входных сигналов, сигнала термопреобразователя сопротивления, расположенного в модуле компенсации и измеряющего температуру холодных спаев, и 12 дискретных сигналов q с преобразованием их в цифровую двоичную форму, необходимую для ввода в цифровое вычислительное устройство. Аналоговые входные сигналы гальванически изолируются от всех остальных цепей.
Все аналоговые входные сигналы преобразуются в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Цифровые эквиваленты аналоговых входных сигналов А, b, С, d, е и сигнала, характеризующего температуру холодных спаев (°С), вводятся в цифровое вычислительное устройство.
Аппаратное устройство вывода информации содержит 8 выходных бесконтактных ключей Zа; Zb; Zс; Z1-Z4; Zок, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), преобразователь напряжения в токовый выходной сигнал У2, встроенный источник напряжения постоянного пульсирующего тока (24 В), блок формирования дискретных сигналов для внутренней синхронизации выходов Zа, Zb, Zс.
Встроенный пульт оператора состоит из двух независимых частей. Первая содержит цифровой восьмиразрядный (2x4) дисплей и четыре кнопочных замыкателя для управления режимами работы дисплея ("П·Н"; ""; ""; "").
С помощью указанных органов с контролем по цифровому дисплею осуществляется конфигурирование, просмотр структуры, просмотр и установка кода, контроль и установка параметров настройки, задания, контроль входных аналоговых сигналов, выходного аналогового сигнала, переменных, являющихся входами или выходами программных блоков;
осуществляется диагностика отказов.
Вторая часть встроенного пульта оператора содержит четыре кнопочных замыкателя, служащих для переключения режимов управления ("" - автоматическое, "" - ручное) и для ручного управления (" D" - увеличение регулирующего воздействия, "" - уменьшение регулирующего воздействия).
Источник питания формирует напряжение постоянного тока для питания всех узлов регулятора.
Источник резервного питания содержит батарею из двух последовательно включенных сухих элементов для питания цепей оперативного запоминающего устройства при отключении основного питания, что обеспечивает сохранение установленных параметров настройки и структуры, сконфигурированной потребителем.
Цифровое вычислительное устройство аппаратно содержит однокристальную микроЭВМ, ИМС оперативного и постоянного запоминающего устройства и элементы для передачи и обработки информации.
Блоки регулирования А; b; С являются идентичными и предназначены для формирования сигнала задания, рассогласования и выходного сигнала для управления в автоматическом режиме мощностью, выделяемой в нагрузке, в соответствии с одним из законов регулирования: ПИД, ПИ, ПД, П.
Блок программатора П предназначен для формирования сигнала Y, изменяющегося во времени по программе, состоящей из восьми произвольных линейных участков.
Блок дополнительных функциональных узлов n содержит два масштабатора, переключатель, интегратор, четыре компаратора, преобразователь аналогового выходного сигнала и блок диагностики отказов.
Масштабаторы 1 (2) преобразуют входные сигналы Р1 (Р2) в выходные сигналы Y1 (Y2) с масштабным коэффициентом С1 (С2).
Переключатель изменяет значение выходного сигнала Yп в зависимости от состояния дискретного входного сигнала qп.
Интегратор формирует выходной сигнал Y1 равным интегралу от дискретных входных сигналов q.
Компараторы 1 (2; 3; 4) сравнивают входные сигналы неинвертируемый J и инвертируемый L.
Преобразователь аналогового выходного сигнала предназначен для преобразования входного сигнала Р в выходной сигнал Y, являющийся входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП).
Блок диагностики отказов суммирует по схеме "ИЛИ" с установленным приоритетом сигналы внутренних отказов регулятора. Комплект поставки регулятора должен соответствовать табл. 4.
Таблица 4
| Обозначение документа | Наименование и условное обозначение | Количество | Примечание |
| гЕ3.222.036 | Собственно регулятор ПРОТЕРМ100 | 1 | Комплектность согласно заказу |
| Усилитель мощности с набором радиоэлементов в упаковке и паспортом | 3 | ||
| гЕ3.222.036-01 | Собственно регулятор ПРОТЕРМ100 | 1 | Комплектность согласно заказу |
| Усилитель мощности с набором радиоэлементов в упаковке и паспортом | 2 | ||
| гЕ3.222.036-02 | Собственно регулятор ПРОТЕРМ100 | 1 | |
| Усилитель мощности с набором радиоэлементов в упаковке и паспортом | 1 | ||
| гЕ3.222.036-01 | Собственно регулятор ПРОТЕРМ100 | 1 | |
| Кабельная часть штепсельного разъема в упаковке | 1 | Поставляются с регулятором любой комплектности | |
| Набор устройств для подключения входных сигналов в упаковке | 1 | ||
| Паспорт на регулятор | 1 | ||
| Техническое описание и инструкция по эксплуатации | 1 |
Примечание. При отсутствии в заказе указаний о количестве усилителей мощности поставляется регулятор любой комплектности.
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
