книги из ГПНТБ / Гинзбург, И. Б. Автоматическое регулирование и регуляторы в промышленности строительных материалов учебник

Мост питается от стабилизированного источника напряже­ ния, состоящего из выпрямителя (Дз, Сі) и двойной ступени стабилизации (Д и R8 и Д2, Ri). Резисторы R6 и /?7 предназна­ чены для установки тока питания моста. В остальном схема аналогична схеме измерительного блока И-СЗ.

Электронный блок РП-2 является частью регулирующего прибора, но может также использоваться самостоятельно, так как, кроме входа по напряжению 2,5 В постоянного тока от из­ мерительного блока И-УЗ (или И-ТЗ, И-СЗ, И-ПЗ), электронный

рис. 57. Блок состоит из следующих узлов:

1.Модуля усилителя (МУ) с высокоомным входным сопро­ тивлением.

2.Модуля триггера (МТ) с тремя устойчивыми состояниями.

3.Модуля обратной связи (МОС), представляющего инер­ ционное звено с взаимно развязанными цепями заряда и раз­ ряда.

4.Модуля питания (МП).

Мо д у л ь у с и л и т е ля ( МУ ) имеет высокое входное со­ противление за счет применения в качестве модулятора нелиней­ ного моста, выполненного на кремниевых диодах Д2 и Д {. Для балансировки моста введено регулирующее сопротивление R\ «корректор».

Для обеспечения высокого входного сопротивления усилителя при наличии сигнала на входе блока необходимо на диоды Ді и Д2 подавать постоянное напряжение в запирающем направле­ нии. Это напряжение образуется путем выпрямления диодом Дз и сглаживания конденсатором С3 напряжения трансформа­ тора.

С модуля питания подается переменное напряжение частотой 50 Гц прямоугольной формы.

Входной сигнал на усилитель подается через резисторы Rl3 и R2. Он проходит через модулятор, собранный по мостовой схеме на диодах Д і и Д2, далее через усилитель переменного напряже­ ния и фазочувствительный усилитель, собранные на транзисто­ рах. Нагрузкой МУ являются управляющие обмотки магнитных усилителей модуля триггера.

90

нен на пермаллоевых пластинах по двухтактной дифференци­ альной схеме с тиристором на выходе.

Смещение границ срабатывания усилителей, а следовательно, изменение зоны нечувствительности прибора осуществляется из­ менением величины потенциометра R12 «нечувствительность».

Рабочие обмотки триггера через диоды питаются от обмоток силового трансформатора модуля питания. Управляющие об­ мотки включены таким образом, что магнитный усилитель УМі срабатывает при одной полярности входного сигнала, а магнит­ ный усилитель УМ2 -—при другой. Использование тиристорных ключей на УДі и УДг позволяет четко коммутировать мощность нагрузки на выходе: «меньше» (выход «М») и «больше» (вы­ ход «Б»).

М о д у л ь о б р а т н о й с в я з и (МОС) представляет инерционное звено. Основным его элементом является однополупериодный магнитный усилитель УМ3, собранный по дифферен­ циальной схеме, которая работает в режиме глубокого насы­ щения.

Питание на рабочие обмотки магнитного усилителя поступает с трансформатора модуля питания. Управляющий сигнал на об­ мотку управления поступает с входных клемм модуля триггера через диоды Д 3 и Ді. При наличии управляющего сигнала с мо­ дуля триггера на выходе магнитного усилителя УМ3 появляется напряжение, которое подается в цепь инерционной обратной связи.

Инерционная обратная связь образована конденсатором Сі и разрядным сопротивлением резистора Re («время интегрирова­ ния»), Неоновая лампа Л\ разделяет цепь разряда конденса­ тора Сі от цепи заряда. Неоновая лампа Лг разделяет цепь по­ тенциометра Re, позволяющего изменять длительность импульса при неизменной скорости связи. Постоянная времени цепи за­ ряда конденсатора определяет скорость связи, а постоянная вре­ мени цепи разряда определяет время интегрирования блока. Сигнал обратной связи с выхода МОС подается на вход МУ че­ рез резистор Rз. Работа модуля обратной связи в целом анало­ гична устройству упругой обратной связи регулирующего при­ бора РПИБ.

Постоянная времени интегрирования определяется парамет­ рами цепи разряда конденсатора Ти—Re Сі. Диапазон изменения времени интегрирования 2—2000 с, скорости связи — 0,2—2,5%/с, времени демпфирования — 1—10 с.

Корректирующий регулятор КП-2. К электронной агрегатной унифицированной системе автоматического контроля и регули­ рования (ЭАУС) относятся также бесконтактные корректирую­ щие приборы типа КП-2. Они служат для воздействия на регу­ ляторы типа РП-2, на электрические следящие системы, а также на пневматические исполнительные механизмы при помощи электропневматических позиционеров с входными сигналами 0—5 мА.

91

Приборы КП-2 позволяют формировать следующие законы регулирования: П — при подаче с выхода прибора на вход жест­ кой обратной связи, ПИ — при использовании внутренней гибкой обратной связи и ПИД — при включении дифференцирующих устройств.

Приборы алгебраически суммируют входные сигналы с сиг­ налом задатчика, демпфируют и преобразуют суммарный сиг­ нал по выбранному закону регулирования в выходной унифици­ рованный сигнал постоянного тока 0—5 мА.

Измерительные блоки прибора имеют ряд модификаций и аналогичны измерительным блокам регулятора РП-2: И-ПЗ (для подключения четырех дифференциально-трансформаторных дат­ чиков), И-СЗ (для подключения двух термометров сопротивле­ ния), И-УЗ (для подключения четырех токовых унифицирован­ ных сигналов), И-ТЗ (для подключения термопары). На вход электронного блока КП-2 может быть подан унифицированный сигнал 0—5 мА с выхода измерительных блоков.

Электронный блок КП-2 служит для суммирования сигналов, поступающих от измерительного блока и других устройств с уни­ фицированным сигналом постоянного тока 0—5 мА и формиро­ вания необходимого закона регулирования. При необходимости электронный блок может быть использован самостоятельно без измерительного блока (рис. 58).

Высокое входное сопротивление электронного блока обеспе­ чивается за счет использования в качестве модулятора нелиней­ ного моста, выполненного на кремниевых диодах Ді и Д2 и ак­ тивных сопротивлениях. Для балансировки моста при отсутствии постоянного входного напряжения служит потенциометр Ri («корректор»). Питание моста осуществляется генератором вы­ сокой частоты (500 кГц), выполненным на транзисторе ППі. На модулятор с блока питания через разделительный конденсатор С1 подается переменное напряжение модуляции частотой 50 Гц прямоугольной формы.

С выхода модулятора напряжение высокой частоты через разделительный конденсатор С2 поступает на вход усилителя переменного напряжения, собранного на транзисторе ПП2 с трансформаторной нагрузкой.

Низкочастотная составляющая (50 Гц) усиленного сигнала поступает на фазочувствительный усилитель, собранный на тран­ зисторе ППз. Каскад реагирует только на сигнал синфазный с источником питания, преобразуя его в постоянный ток. Сиг­ нал постоянного тока поступает в следующий каскад усиления, выполненный на транзисторе П П і п о мостовой схеме.

Плечами моста являются резисторы R2, Ri, Ri и Ra. Электронный блок охвачен гибкой обратной связью с по­

мощью цепочки R—С, состоящей из конденсаторов С3 и Сі и по­ тенциометра Ru. Степень обратной связи может быть изменена потенциометром R26-

92

дохіяд

Рис. 58. Принципиальная электрическая схема электронного блока КП-2

Задатчик

Рис. 60. Принципиальная схема измерительного блока электрической аналоговой ветви ГСП

На рис. 59 показана одна из возможных типовых схем регу­ лирования на базе указанной системы. Сигнал датчика Д по­ дается на вход измерительного блока И-1 1 . К этому блоку под­ ключен также внешний задатчик 3d. С выхода измерительного блока сигнал поступает на вход регулятора Р-211, который с по­ мощью тиристорного усилителя У-101 управляет асинхронным двигателем исполнительного механизма МЭО-Б.

Рассмотрим схемы измерительного и электронного блоков системы. На рис. 60 показана схема измерительного блока И-11, работающего в комплекте с ДТД. На вход измерительного

блока, кроме датчиков ДТД (клеммы 32—23, 35—26 и 38—27 для подключения вторичных обмоток и клеммы 31—33—34—36 для подключения первичных обмоток), подается унифициро­ ванный токовый сигнал 0—5 или 0—20 мА постоянного тока (клеммы 37—39, 39—40). Первичные обмотки датчиков ДТД питаются от обмоток Трх. От этого же трансформатора питаются мостовая схема задатчика, модулятор М, преобразующий то­ ковый сигнал в переменное напряжение, и демодулятор ДМ. С помощью согласующего трансформатора Тр2 осуществляется взаимная гальваническая развязка цепей датчиков ДТД, токо­ вых сигналов и выходных цепей измерительного блока. Чувстви­ тельность датчиков ДТД определяется потенциометрами R it R2 и R3. Задание устанавливается внешним задатчиком, подключен­ ным на клеммы 28—29—30, или внутренним корректором Ръ. Потенциометром /? 7 выбирается диапазон действия задатчика.

Развиваемое на выходных клеммах блока 24—25 напряже­ ние ±2,5 В подается на вход регулятора, схема которого при­

96

ведена на рис. 61. Этот регулятор имеет два токовых входа (вход 1 и вход 2) и один вход по напряжению (вход 3), на ко­ торый подается сигнал с выхода измерительного блока И-11. В состав блока входит модуль двуполярного высокоомного тран­ зисторного усилителя постоянного тока УВ, работающего по принципу управляемого генератора. В этом усилителе суммиру­ ются сигналы, поступающие со входа регулятора и из цепей изодромпой обратной связи. Триггерная характеристика регу­ лятора образуется с помощью релейного усилителя УР, содер­ жащего два магнитных модулятора: один из них управляет вы­ ходными тиристорами (тиристоры входят в состав модуля УР и непосредственно формируют релейную характеристику) и кон­ структивно разделяет входные и выходные цепи прибора, дру­ гой формирует напряжение обратной связи.

Выход прибора рассчитан на работу с активной нагрузкой на выходном напряжении 24 В и мощностью до 8 Вт. Регулятор включает в себя органы настройки, с помощью которых изменя­ ются следующие параметры: «зона нечувствительности» Ru «время изодрома» R2, «скорость обратной связи» R3, «длитель­ ность импульса» Ri и постоянная времени демпфера R$.

Г л а в а III. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ

В последние годы разработана универсальная система эле­ ментов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА), в которой регуляторы выполнены по элементному принципу, заключаю­ щемуся в том, что любой новый прибор создается не в виде принципиально новой конструкции, а набирается из универ­ сальных пневмоэлементов — пневмосопротивлений, пневмоемко­ стей, пневмоусилителей, пневмореле и других, каждый из ко­ торых выполняет лишь простейшую функцию в общей цепи.

Коммутационные каналы, необходимые для соединения эле­ ментов между собой в единую схему, проводятся внутри спе­ циальной платы, на которой крепятся и сами элементы. Связь между элементами осуществляется через отверстия в трубках и каналы на платах.

Элементный принцип построения позволяет реализовать си­ стему управления любой сложности. На элементах УСЭППА по­ строена система пневматических средств автоматизации «Старт», которая входит в центральную часть пневматической ветви ГСП! «Старт» состоит из разнообразных пневматических приборов общепромышленного назначения от простейших автоматических регуляторов до сложных оптимизаторов и вычислительных центров. Принцип действия приборов системы основан на ком­ пенсации усилий при очень малых механических перемещениях чувствительных элементов. Благодаря этому достигается высокая чувствительность и точность приборов.

97

В систему «Старт» входят регуляторы: релейный ПР1.5, про­ порциональный ПР2.5, пропорционально-интегральный ПР3.21, регуляторы соотношения ПР3.23 и ПР3.24, вторичные приборы ПВ4.2Э, ПВ4.3Э, ПВ10.1Э для измерения, показания и сигнали­ зации величин и ряд других вспомогательных устройств.

Релейный регулятор ПР1.5. На рис. 62 приведена схема ре­ лейного регулятора ПР1.5. Регулятор служит для выдачи ди­ скретных пневматических сигналов 0 и 1 при повышении или понижении поступающего на вход регулятора давления сжатого воздуха, пропорционального величине регулируемого параметра

при отклонении его от заданного значения. 'Регулятор состоит из задатчика /, постоянного дросселя II, элемента сравнения III и усилителя мощности IV.

Прибор может быть настроен на получение пневматического сигнала на выходе при превышении регулируемым параметром заданного значения (сигнал на «максимум») или при пониже­ нии параметра ниже заданного значения (сигнал на «мини­ мум»), что осуществляется путем переключения входных кана­ лов, показанных на схеме пунктиром.

Элемент сравнения представляет собой узел из трех мем­ бран, скрепленных общим штоком. К верхнему соплу элемента в камеру Г подводится воздух питания, а нижнее сопло со­ общает камеру А с атмосферой.

При настройке на максимум входной сигнал от датчика по­ ступает в камеру В элемента сравнения, а сигнал задания в ка­ меру Б. Если давление от датчика превышает давление задания, то нижнее сопло будет закрыто, а верхнее открыто и сигнал на выходе элемента будет максимальным. Если же входной сиг­

98'

нал станет меньше заданного, мембраны прогнутся вверх, за­ кроют верхнее и откроют нижнее сопло. При этом давление на выходе элемента упадет до нуля.

При настройке на минимум входной сигнал от датчика по­ ступает в камеру Б, а сигнал задания — в камеру В элемента сравнения. Если давление от датчика превышает давление за­ дания, верхнее сопло будет закрыто, а нижнее открыто. Давле­ ние на выходе элемента будет равно нулю. При уменьшении давления воздуха от датчика меньше заданного давление воз­ духа на выходе элемента повысится до давления питания.

Воздух с выхода элемента сравнения Рі поступает в камеру Г усилителя мощности, воздействуя на мембраны, и с помощью штока управляет положением шарикового клапана. В камеру Л подводится воздух питания Ра. Если Я4 повышается, мембраны прогибаются вниз; шток, нажимая на малый шарик, закрывает свое отверстие и открывает отверстие, прикрываемое большим шариком. Давление в камере Б и на выходе усилителя повы­ сится до максимального значения Рл . В равновесном состоянии давления на выходе и входе усилителя равны.

Задатчик / представляет собой устройство, обеспечивающее изменение давления на его выходе на любую величину в диа­ пазоне 0,2—1 кгс/см2. Воздух питания под избыточным давле­ нием подводится через дроссель в камеру А задатчика под ша­ рик, управляющий сбросом воздуха из камеры А в камеру Б и в атмосферу в зависимости от положения шарика, определяе­ мого величиной усилия задающей пружины. При перемещении шарика вниз давление на его выходе увеличивается, и наоборот.

Пропорциональный регулятор ПР2.5 (рис. 63) предназначен для получения непрерывного регулирующего воздействия на исполнительный механизм с целью поддержания заданной ве­ личины регулируемого параметра.

Регулятор состоит из двух элементов сравнения / и II, руч­ ного задатчика III, дроссельного сумматора VI, усилителя мощ­ ности IV и выключающего реле V.

Каждый из элементов сравнения имеет по шесть камер, об­ разованных корпусом и пятью мембранами, собранными в один подвижный блок. Торцы центрального стержня блока являются заслонками двух сопел — верхнего и нижнего. Торцы в верхних камерах изменяют степень открытия верхних сопел на притоке воздуха из линии питания, а в нижних камерах — степень от­ крытия сопел на выпуске воздуха в атмосферу. Камеры В и Г блока I выполняют функции элемента сравнения. В одну из них подводится давление Я3 от задатчика, расположенного во вто­ ричном приборе, а в другую—давление Я4 от датчика, изме­ ряющего значение регулируемой величины. Камера Б является камерой отрицательной, а Д — положительной обратной связи.

Камера Б блока II соединена через регулируемый дроссель ДРі с выходом блока 1 и через постоянный дроссель ДПі с вы­

99