Архив / 1996 / №8-9 / 

Новый микропроцессорный регулятор ТРМ-14

Фирма «Овен» приступает к производству многоканального микропроцессорного регулятора ТРМ14, который по своим характеристикам не уступает лучшим зарубежным аналогам.

Цель создания нового прибора – это простота в эксплуатации и настройке несмотря на использование сложных математических алгоритмов.

Для построения на базе ТРМ14 систем автоматического регулирования (САР) необходимо подключить к прибору термопреобразователь, исполнительное устройство (нагреватель, трехходовой клапан и т.д.), установить требуемую температуру и включить режим самонастройки. При этом прибор автоматически определит параметры объекта и выберет оптимальную настройку.

Применив ТРМ14, не имея даже специальных знаний по автоматике и теплотехнике, Вы получаете САР с ПИД-законом регулирования и предсказывающей моделью объекта, позволяющей получить высокое качество регулирования для плохо-управляемых объектов (с большим транспортным запаздыванием). Прибор имеет дополнительные возможности, которые описаны ниже.

ТРМ14 представляет собой многоканальный регулятор с автоматической настройкой и возможностью выбора типа входного датчика, закона регулирования и типа выходного сигнала для каждого канала регулирования.

Прибор имеет щитовое исполнение 96х96 мм. Глубина монтажа 160 мм (см. рис.).

Входная часть

Входная часть регулятора позволяет одновременнно подклю-чать как минимум три аналоговых датчика: термосопротивление (медное ТСМ50 или платиновое ТСП100), термопару (хромель/капель или хромель/алюмель), а также измерительный прибор с нормированным выходом (унифицированный сигнал 0-10 В или 0-20 мА).

К третьему входу может быть подключен резистивный датчик перемещения номиналом от 1 до 100 кОм или нормированный выход измерительного прибора с диапазоном от 0 до 10 В.

Предусмотрена возможность увеличения числа каналов измерения с нормированным входом (по спецзаказу). Предусмотрена возможность подключения до восьми дискретных датчиков (сухие контакты или открытый коллектор) для осуществления логического управления регулятором (изменение уставки, коэффициентов настройки) в зависимости от состояния объекта регулирования.

Дисплей и клавиатура

Прибор содержит двухстрочный цифровой светодиодный индикатор и восьмикнопочную клавиатуру. В режиме индикации текущего состояния на верхнем дисплее индицируется текущее значение регулируемого параметра (температура), на нижнем – задание. В режиме настройки на верхнем дисплее индицируется значение параметра настройки (коэффициенты настройки и пр.), а на нижнем мнемоническое изображение параметра. Благодаря двухстрочному дисплею и восьмикнопочной клавиатуре облегчена возможность настройки прибора, включая привязку контроллера к объекту (конфигурирование). Кроме того, имеется возможность ручного управления выходными сигналами регулятора.

Выходная часть

Микроконтроллер имеет несколько выходов: одно реле (сухие контакты, коммутируемый ток до 10 А), три выхода типа открытый коллектор для управления оптотиристорами и реле в режимах вкл./выкл. или в режиме ШИМа, два ЦАП, для управляющего сигнала и (или) для регистрирующего прибора-самописца (0-20 мА, 0-10 В). Имеется возможность наращивания числа выходных сигналов по специальному заказу.

Порты ввода/вывода

Контроллер содержит два порта: основной – RS-232 и дополнительный – I2C. Через RS-232 контроллер может быть подсоединен к ЭВМ к порту СОМ1 или СОМ2. Кроме того, ТРМ14 может работать в качестве периферийного узла управляющей сети. Для соединения приборов в сеть используется стандарт V24 (токовая петля 20 мА). При этом контроллер подсоединяется к сети через адаптер с гальванической развязкой, причем длина линии может достигать 2 км при скорости обмена 9600 бод. При помощи ЭВМ (IBM/PC) имеется возможность регистрации процессов управления, а также изменение параметров объединенных в сеть регуляторов, их настройка и диагностика.

Посредством ЭВМ, при помощи специальной программы и файла конфигурации, очень удобно осуществлять конфигурирование системы автоматического управления. Это значительно облегчает настройку прибора благодаря подробным HELP'ам.

Специальная модификация прибора позволяет подключить к основному порту контроллера принтер для регистрации работы системы авторегулирования и объекта управления. Таким образом, отпадает необходимость в применении самописца, что снижает стоимость и повышает надежность оборудования. При помощи стандартного последовательного скоростного стыка I2C имеется возможность подключения стандартных микропроцессоных узлов, а также соединения несколь-ких ТРМ14 для взаимосвязного управления сложными процессами (технологическии линиии и т.п.). Длина трехпроводного соединения – не более 1,5 м.

Сфера применения микропроцессорного регулятора ТРМ14

1. Регулирование температуры:

– нагрев воздушной среды (печь, шкаф, коптильня);
– нагрев водяной (жидкостной) среды (автоклав, водогрейный котел);
– система управления микроклиматом (теплица блочная или ангарная, производственное или жилое помещение, инкубаторы, птичники);
– тип нагревателя (водяное отопление или электрокалорифер);
– тип датчика температуры: тер-морезистор, термопара или нормализированнный выход 5 В или 10 мА.

2. Регулирование концентрации раствора или PH.

3. Управление насосной станцией и водогрейным котлом.

4. Управление  технологической установкой с несколькими датчиками и исполнительными механизмами:

– управление пастеризатором;
– управление зернодробилкой.

Законы регулирования, реализуемые ТРМ14

При конфигурировании контроллера возможно задавать число и тип регуляторов, реализуемых на одном ТРМ14, а также входные и выходные сигналы для каждого регулятора.

1. Регуляторы Т-типа (позиционные, компараторы) – до четырех каналов.

2. Регуляторы ПИД-типа – до трех каналов.

3. Регулятор с моделью – один канал и три компаратора. Причем два ПИД-регулятора могут быть дополнены двумя компараторами. При этом компараторы могут использоваться для индикации выхода процесса на задание, длявключения/выключения дополнительных исполнительных механизмов и процессов. В предыдущих статьях цикла подробно описывались вопросы выбора типа регуляторов и их настройка. Для выбора типа регулятора следует определить инерционность и транспортное запаздывание объекта управления. Транспортное запаздывание (to) – время после включения нагрева-теля по истечению которого начинается разогрев. Инерционность (ti)– время, за которое происходит нагрев до заданного значения (без учета траспортного запаздывания). ТРМ14 предназначен для автоматизации процессов с ti > 0,5 с и to/ti < 2,0.

При соотношении to/ti > 0,1 следует применять ПИД-регуляторы (см. «АиП» №№ 3-6), т.к. Т-регуляторы приводят к колебаниям более 10% от задания, а точность поддержания ПИД-регуляторов определяется только возмущающими факторами (температура окружающей среды, открытие заслонки , загрузка полуфабриката и пр.). При соотношении to/ti > 0,3 следует применять регуляторы с моделью, т.к. ПИД-регуляторы медленно реагируют на изменение задания и возмущающие воздействия.

Особенности регуляторов ТРМ14

  • Самонастройка коэффициентов для ПИД-регулятора и регулятора с моделью.
  • Нелинейная модель для управления процессами нагрева и охлаждения.
  • Оптимизация регулирования при циклической загрузке рабочего объема (полуфабриката в печь или воды в водогрейный котел).
  • Программное управление по таймеру.
  • Переход с одного режима управления на другой по состоянию дополнительного датчика (контакта).
  • Режим наискорейшего выхода на режим или режим контролируемой скорости нарастания (падения) температуры.
  • Уставки и коэффициенты настройки сохраняются в энергонезависимом РПЗУ, состояние таймера сохраняется встроенной батареей.
  • При конфигурировании САУ на ТРМ14 имеется  возможность  создания каскадных САУ  (до трех контуров), что позволяет повысить надежность и снизить стоимость САУ для объектов, связанных с разноско-ростными процессами управления: управление электроприводом задвижки, температурой воды в контуре и воздуха в помещении.
Аркадий Ерков, Алексей Хорошавцев