Курсовая работа: Система автоматического регулирования температуры клея в блокообрабатывающем агрегате бесшвейног
3.4. Функциональная схема цифровой системы управления
Измерители-регуляторы температуры состоят из следующих функциональных блоков, изображенных на рис.3.4.1.
Рис.3.4.1. Обобщенная функциональная схема измерителей-регуляторов[ [7] ]
- Входы – служат для подключения к прибору различных типов датчиков;
- Блок обработки входного сигнала - включает коррекцию показаний датчиков, цифровые фильтры и вычислители дополнительных величин (разности, отношения и т.п.);
- Логические устройства (ЛУ) – формируют управляющие сигналы для выходных устройств;
- Выходные устройства – служат для передачи регистрирующих или управляющих сигналов на исполнительные механизмы.
На рис.3.4.2. представлена функциональная схема аналогового регулятора.
Рис.3.4.2. Функциональная схема аналогового регулятора[ [8] ]
В режиме аналогового регулятора ЛУ рассчитывает отклонение Е текущего значения контролируемой величины Т от заданной уставки Туст. (т.е. рассогласование). В результате на выходе регулятора вырабатывается аналоговый сигнал Y, который направлен на уменьшение рассогласования Е. Этот сигнал подается на исполнительное устройство регулятора в виде тока или последовательности импульсов (ШИМ).
Если в качестве выходных устройств прибора используются реле, входной сигнал преобразуется в последовательность управляющих импульсов с длительностью D. Если в качестве выходного устройства используется ЦАП, выходной сигнал преобразуется в пропорциональный ему ток 4…20 мА.
Приборы фирмы OWEN пользуются особым спросом в системах жизнеобеспечения промышленных предприятий: в котельных, бойлерных, вентиляционных хозяйствах, в водоснабжении, на складах, объектах жилищно-коммунальных служб – везде, где необходимо поддерживать (измерять) температуру, включать/отключать разнообразные устройства по заданной потребителем программе, регулировать уровни любых электропроводных жидкостей, защищать от аварий дорогостоящие электросиловые установки.
Фирма выпускает и реализует предприятиям:
• цифровые устройства измерения температуры;
• микропроцессорные терморегуляторы;
• блоки управления тиристорами или симисторами;
• адаптеры интерфейса;
• самые разнообразные датчики для измерения регулируемых параметров;
• программное обеспечение и т.д.
Общая функциональная схема цифровой системы управления тепловым объектом с использованием линейки продуктов фирмы OWENпредставлена на Сх.1.
Схема 1. Общая функциональная схема цифровой системы управления[[9] ]
В состав данной схемы входят:
Объект управления, который представляет собой клеевую ванну. Необходимость внедрения САР объясняется требованиями, предъявляемыми к продукции.
Измерительный датчик. Он представляет собой преобразователь физической величины (температуры клея) в электрическую, например ток, напряжение или сопротивление. Датчики служат только для фиксации измеряемой величины. OWEN предлагает широкий выбор датчиков, поэтому подбор датчика будет зависеть от устройства управления , к которому он подключается.
Микропроцессорные терморегуляторы (ТРМ), которые предназначены для измерения и автоматического управления температурными режимами различных технологических процессов (в диапазоне от -500 С до 12000 С,требующих постоянного текущего контроля).Все терморегуляторы имеют цифровую индикацию текущей температуры и параметров регулирования, а также отключат тепловую установку (обеспечивая светодиодную индикацию) в случае короткого замыкания или обрыва провода, соединяющего устройство с датчиком.
Перед началом работы пользователь устанавливает необходимую величину и диапазон поддержания температуры, которые сохраняются при отключении питания приборов. ТРМ, будучи вновь включен, не нуждается в повторной установке этих параметров. При проектировании схемы был выбран ПИД-регулятор ТРМ101 с универсальным входом. Во-первых, он входит в обратную связь по регулированию температуры, а во-вторых, обеспечивает связь объекта с СОМ-портом ЭВМ.
Блок управления тиристорами или симиторами (БУСТ) предназначен для применения в системах автоматического поддержания температуры, как ключевой элемент, при регулировании мощности на нагревателе с помощью терморегулятора типа ТРМ. БУСТ применяется для регулирования температуры в печах, термостатах, но может быть применен для регулирования в самых различных нагревателях, используемых для поддержания температуры. Его основная задача выработка сигнала отпирания симистора или пары встречно-напрвленных тиристоров при изменении сигнала на входе (от терморегулятора).
Симитор и нагреватель являются исполнительными элементами и в данной работе не рассматриваются. Они выбираются по мощности. Скажем только, что данные элементы должны быть достаточно мощными, так как входят в силовую часть САР температуры сушильного устройства.
Адаптер интерфейса (преобразователь RS-485↔RS-485). Данное устройство согласует интерфейс терморегулятора RS-485 с интерфейсом компьютера RS-485, что обеспечивает возможность управлять терморегулятором при помощи компьютера или другого контроллера, а также выдавать информацию о состоянии регулируемой системы на пульт управления поточной линии или рабочей станции.
Двунаправленный адаптер интерфейса RS-485↔RS-485 с помощью компьютера позволяет осуществлять: чтение измеряемых величин, изменение режимов регулирования, а так же запуск/остановку процесса.
Сом-порт ЭВМ, являющий собой рабочую станцию. Рабочие станции - это устройства "all-in-one", совмещающие в одном корпусе: промышленный компьютер, LCD-монитор, клавиатуру, мышь.
Их появление напрямую связано с современным уровнем развития микроэлектроники. Достижения в этой области позволили размещать все функции персонального компьютера на одной плате небольшого размера - одноплатном компьютере. Именно одноплатный компьютер является ядром рабочей станции. Еще одним фактором, обусловившим появление рабочих станций, явился прогресс в области производства LCD-панелей. Появились крупноформатные дисплеи, имеющие высокую степень яркости, широкий угол обзора и невысокую стоимость. Современные рабочие станции в большинстве своем представляют компактные устройства, которые имеют сравнительно небольшой вес и могут легко переноситься одним человеком. От своих предшественников - крупногабаритных рабочих станций - они переняли такие особенности, как высокая надежность и защита от неблагоприятных условий внешней среды (пыль, влага, удары, вибрация и т.п.).
Программное обеспечение. Предлагаемая фирмой OWEN SCADA-система OWEN PROCESS MANAGER (OPM) является программным обеспечением, предназначенным для осуществления связи ПК с приборами ОВЕН, подключенными через адаптер сети АС2 или преобразователь RS-232 – RS-485 производства OWEN. ОРМ используется для разработки описаний технологических процессов, сохранения этих описаний на диске для последующего использования. Запуск процессов на исполнение предусматривает опрос всех приборов с периодичностью, отдельно задаваемой для каждого прибора, отображение результатов этого опроса, а также сохранение указанных пользователем значений в файлы протокола.
3.5. Функциональная схема измерителя-регулятора одноканального ОВЕН ТРМ101
Более 7-ми лет выпускаются микропроцессорные регуляторы серии ТРМ. Они установлены и успешно работают на сотнях объектов промышленности и сельского хозяйства. За это время накоплен богатый опыт эксплуатации микропроцессорных измерительных приборов. Выпущенные последние модели существенно отличаются от своих предшественников как по внешнему виду, так и по техническим характеристикам:
1.Увеличен размер цифр на жидкокристаллическом индикаторе.
2. Установлены новые реле повышенной надежности с нагрузочной способностью 8 А, 220 В.
3.Улучшена схема источника питания, уменьшающая вероятность сбоя микропроцессора от помех, приходящих по сети 220 В.
Кроме того, усовершенствованный алгоритм измерения температуры позволяет работать в условиях значительных промышленных помех, когда приборы других фирм оказываются неработоспособны. Специальная схема контроля перезапускает микропроцессор в случае его сбоя или остановки («зависания»), а также не допускает изменения уставок без участия оператора.
ТРМ1 имеет один канал измерения и два выходных реле, для каждого из которых задается своя уставка и зона нечувствительности. Логика срабатывания выходных реле указывается пользователем при заказе.
Рис.3.5.1. измеритель-регулятор одноканальный ОВЕН ТРМ101[[10] ]
ИЗМЕРЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ или другой
физической величины
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ВХОД для подключения широкого спектра