5.5.1.       Одноконтурные стабилизирующие автоматические системы регулирования

В одноконтурных системах регулируемым объектом, как правило, является технологический аппарат или установка, ход процесса в которой характеризуется одной независимой регулируемой величиной, поддерживаемой на заданном значении одним регулирующим устройством.

В зависимости от динамических свойств регулируемого объекта и требований, предъявляемых к качеству регулирования, текущее значение регулируемой величины может поддерживаться на заданном значении регуляторами, отрабатывающими различные законы регулирования. При этом взаимодействие с регулируемым объектом может быть осуществлено по различным вариантам схем.

Одноконтурные стабилизирующие автоматические системы регулирования делят на • системы аналогового и дискретного действия. Аналоговые системы реализуются на базе аналоговых регуляторов с П-, ПИ-, ПД- и ПИД-законами регулирования. Дискретные — на базе дискретных регуляторов, отрабатывающих релейный закон регулирования.

Простейщий вариант аналоговых автоматических систем регулирования представлен на рис. 5.1—5.3. Система, представленная на рис. 5.1, позволяет производить автоматический контроль текущего значения регулируемой величины, ручное дистанционное управление и автоматическое регулирование технологаческого. параметра, опреде

ляющего ход процесса в регулируемом объекте.

Такая система может быть реализована с помощью комплекта аппаратуры, состоящего из датчика Д, вторичного измерительного прибора ВИП типа ПВЮ.Ш и регулирующего устройства РУ типа ПР3.21, отрабатывающего ПИ-закон регулирования.

Выбор необходимого режима работы схемы и плавный переход с одного режима на другой в данном примере осуществляются с помощью переключателя, встроенного во вторичный измерительный прибор.

Переключатель состоит из двух узлов,; кнопочного механизма, имеющего пять кно

 

пок {Р, А, АП, ВКЛ, ОТКЛ), и выключающих реле I и //.

Рассмотрим работу схемы в различных режимех.

Режим ручного дистанционного управления (см. рис. 5.1). В этом режиме испытательным механизмом ИМ управляет непосредственно ручной задатчик РЗ прибора ПВ10.1П. Нажаты две кнопки; Р и ОТКЛ. Камера А выключающего реле //сообщается с атмосферой (Ркі/ = ^)і сопло Cj реле // открыто. В реле / под действием давления питания (/’к = 1), проходящего в камеру А из кнопки АП, сопло Сі закрыто. Задание от РЗ поступает через сопло С’і реле // в камеру Б, а из нее на измерительный механизм ЗИМ-П и через щтуцер 7 к исполнительному механизму.

Кроме того, задание проходит на сопло С, реле I, измерительный механизм 2ИМ-П и через штуцер 5 в РУ. Переменная (текущее значение параметра) подводится к щтуцеру 2, подается на измерительный механизм ІИМ-Піі через второй щтуцер 2 в РУ. При ручном дистанционном управлении подключение программного задатчика (ПЗ) не оказывает влияния на процесс регулирования, гак как сопло С\ реле / закрыто. Выход регулятора (щтуцер 7) отключен от ПМ (кроме линий обратной связи) благодаря тому, что в выключающее реле регулятора {щтуцер J) из кнопки ВКЛ подается давление питания.

Промежуточное положение при переходе с ручного дистан

ционного управления на автоматическое регулирование (см. рис. 5.2). До включения РУ следует нажать кнопку А, что вызовет возвращение кнопки Р в исходное положение. Затем при отключенном регуляторе (кнопка ОТКЛ нажата) по измерительным механизмам 1ИМ-П и 2ИМ-П необходимо установить давление задания, равное давлению датчика регулируемой величины. Из кнопки Р воздух питания пройдет в камеру А реле // и закроет сопло Cj, связанное с исполнительным механизмом.

Таким образом, задатчик отключится от исполнительного механизма, а регулятор будет подготовлен к переходу на автоматический режим работы.

Автоматическое регулирование (рис. 5.3). В режиме автоматического регулирования кроме кнопки А нажимается кнопка ВКЛ для включения в работу РУ. При этом камеры Л реле I и П сообщаются с линией питания. Сопла закрыты, Сг открыты. Выключающее реле РУ через кнопку ВКЛ и щтуцер 3 сообщается с атмосферой, а выход РУ — с исполнительным механизмом и измерительным механизмом ЗИМ-П вторичного прибора.

Задание от РЗ поступает через сопло С'2 реле / и щтуцер 5 в РУ и к измерительному механизму 2ИМ-П. Программное задание так же, как и при ручном управлении, отключено давлением воздуха в камере А реле I.

Перевод схемы из режима автоматического регулирования в режим ручного дистанционного управления сопровождается выполнением второй промежуточной операции, которая сводится к установлению значения выходного сигнала РЗ, равного значению выходного давления РУ. Для этого при нажатой кнопке А нажимается кнопка ОТКЛ и ручным задатчиком производится уравнивание сигналов. После этого путем нажатия кнопки Р аппаратура схемы переводится в режим ручного дистанционного управления (кнопка А при этом автоматически отпускается).

При функционировании данной автоматической системы регулирования кнопка АП в кнопочном переключателе, предназначенная для перевода аппаратуры управления в режим программного регулирования, не используется, поэтому штуцер б должен быть заглушен.

Соблюдение изложенной последовательности включения аппаратуры является необходимым условием безаварийной работы системы в целом.

При нарушении этой последовательности в работе автоматической системы регулирования могут появляться отказы, приводящие к аварийным ситуациям, что следует учитывать при ее проектировании, наладке и эксплуатации.

Характерной особенностью схем, показанных на рис. 5.1 — 5.3, получивших название двухтрубных, является установка регулирующего устройства РУ непосредствен

но на вторичном измерительном приборе. Такое расположение регулирующего устройства предельно упрощает схему. Однако при расположении вторичного измерительного прибора на значительном расстоянии от датчика и исполнительного механизма вносится большое запаздывание в процесс передачи пневматического сигнала от датчика к РУ и от РУ к исполнительному механизму, что ограничивает область применения указанных схем.

Существенным преимуществом обладает схема, в которой регулирующее устройство устанавливается возле датчика и исполнительного механизма и соединяется с вторичным измерительным прибором трубами или пневмокабелем. Вариант такой схемы, получивший название пятитрубной, показан на рис. 5.4. Здесь в целях уменьшения запаздывания, вносимого в контур регулирования длинной линией связи, пневматический сигнал проходит от датчика к РУ и от РУ к исполнительному механизму по кратчайшему пути. Для исключения отрицательного влияния на работу РУ линий связи, соединяющих его с вторичным измерительным прибором, на линиях 1 и 2 установлены усилители мощности УМІ и У М2 типа ПП1.5, выполняющие в данном случае функции пневмоповторителей с мощным выходом.

Если учесть, что по линии (трубопроводу) 1 пневматический сигнал может подаваться в разные стороны: от РУ к вторичному измерительному прибору (в режиме

автоматического регушірования) или от ручного задатчика к РУ и исполнительному механизму (в режиме ручного дистанционного управления), то установленный на этой линии усилитель мощности У Ml работает в комплекте с переключающими реле РП типа ПП2.5. Последнее управляется автоматически от станции управления вторичного измерительного прибора к отключающему реле РУ (по линии J). В остальном схема, представленная на рис. 5.4, не отличается от схем, представленных на рис. 5.1—5.3. Работа переключающего реле ПП2.5 понятна из схемы на рис. 5.4. Схема, приведенная на рис. 5.4, показана в режиме автоматического регулирования.

В одноконтурных стабилизирующих автоматических системах регулирования могут применяться, как уже отмечалось, и регулирующие устройства, отрабатывающие релейный закон автоматического регулирования. Релейные РУ просты по конструкции, но имеют ограниченные функциональные возможности. Релейные регуляторы применяются главным образом для автоматизации объектов с благоприятными динамическими свойствами: с большой постоянной вре- времени и малым запаздыванием.

Дискретные автоматические системы регулирования могут быть выполнены как по двух-, так и пятитрубной схеме. Сле- д>'ет заметить, что, несмотря па простоту релейного РУ, по аппаратурным затратам дискретные системы не имеют каких-либо преимуществ перед аналоговыми системами. Дискретные системы более трудоемки и сложны в наладке, поэтому они не получили достаточно широкого применения и подробно не рассматриваются.