Controlere de poziție și control cu ​​două poziții

În obiectele de control care nu au autonivelare, orice efect de perturbare nu poate fi localizat fără ajutorul unui controler automat și nu se va atinge starea de echilibru.

Funcționarea regulatorului automat este determinată de tipul de relație dintre abaterile parametrului controlat și efectul de reglare al organismului de reglare, care apare ca urmare a mișcării acestuia. Această dependență se numește caracteristica dinamică a controlerului sau legea de reglementare a controlerului... După tipul acestei dependențe, regulatorii se împart în poziționali, statici sau proporționali, astatici și izodromici.

Regulatorul dintr-un poziționator poate avea două sau mai multe poziții fixe, fiecare dintre acestea corespunzând anumitor valori ale parametrului controlat.

În funcție de numărul de poziții, regulatoarele pot fi cu două poziții, trei poziții și cu mai multe poziții.

În practică, cea mai mare aplicație se găsește regulatoarele cu două poziții... Ar trebui discutate mai detaliat.

Într-un regulator cu două poziții, atunci când parametrul controlat se abate de la valoarea setată (cu o cantitate mai mare decât insensibilitatea regulatorului), corpul de reglare ocupă una dintre pozițiile extreme corespunzătoare debitului maxim sau minim posibil al substanței de reglare . Într-un caz particular, valoarea minimă poate fi fluxul zero.

Mișcarea corpului de reglare de la o poziție finală la alta cu reglare pornit-oprit este de obicei efectuată la viteză mare - teoretic instantanee într-un moment de timp egal cu zero.

Egalitatea între afluxul și ieșirea nu este observată pentru o valoare dată a parametrului controlat. Acest lucru se poate întâmpla numai la sarcini maxime sau minime. Prin urmare, în controlul cu două poziții, sistemul este de obicei într-o stare de neechilibru. Ca urmare, parametrul controlat oscilează continuu în ambele direcții de la valoarea setată.

Amplitudinea acestor oscilații în absența întârzierilor, așa cum este ușor de presupus, va fi o anumită insensibilitate a regulatorului... Zona de posibile oscilații a parametrului controlat depinde de zona moartă a regulatorului și se determină presupunând că există nu este nicio întârziere.

Banda moartă a controlerului este intervalul de modificare a parametrului controlat necesar pentru a iniția mișcarea controlerului în direcțiile înainte și înapoi. Deci, de exemplu, dacă regulatorul de temperatură a camerei, setat să mențină 20 ° C, începe să închidă regulatorul atunci când furnizează apă caldă încălzitorului, atunci când temperatura internă a aerului crește la 21 ° și îl deschide la o temperatură de 19 ° , atunci zona moartă a acestui regulator este egală cu 2 °.

Precizia menținerii parametrilor setați cu on-off este relativ mare.

Dacă precizia controlului este suficient de mare, atunci se pare că controlerele on-off pot fi utilizate în toate facilitățile. Aplicabilitatea controlului pornit-oprit este determinată în majoritatea cazurilor nu de precizia de control obținută, ci de frecvența de comutare admisă. Trebuie avut în vedere că comutarea frecventă duce la uzura rapidă a pieselor (foarte des contacte) ale regulatorului și, prin urmare, la o scădere a fiabilității funcționării acestuia.

Prezența unei întârzieri înrăutățește procesul de reglare, deoarece crește amplitudinea fluctuațiilor parametrilor, dar, pe de altă parte, întârzierea reduce frecvența de comutare și extinde astfel sfera de reglementare pornit-oprit.

O diagramă schematică a unui regulator electric de temperatură cu două poziții într-un cuptor de uscare este prezentată în fig. 1.

Orez. 1. Schema schematică a unui termostat electric cu două poziții într-un dulap de uscare: 1 — senzor bimetalic; 2 — element electric de încălzire

Acest regulator este format dintr-un senzor 1 și un element de încălzire electric 2. Senzorul este format din două plăci de contact bimetalice, care sub influența temperaturii pot, apropiindu-se unele de altele, să închidă sau, dimpotrivă, să deschidă un circuit electric.

De obicei, în dulapul de uscare se menține o temperatură de 105 ° C. Apoi, când se atinge temperatura setată, contactele trebuie închise și o parte a elementului de încălzire este manipulată.Valoarea necesară a Qpr după manevrarea încălzitorului poate fi aleasă în așa fel încât să compenseze complet pierderile de căldură din cuptorul de uscare Qst.

Dar poate fi reglat și în așa fel încât atunci când se atinge temperatura setată, încălzitorul se oprește complet. În prima variantă, este posibil să se realizeze acel Qpr = Qst, atunci regulatorul nu va comuta.

În fig. 2 prezintă caracteristica procesului de control cu ​​două poziții. Această figură arată modificările parametrului controlat în timp după o singură modificare bruscă a încărcării obiectului Qpr sau Qst. Aici este prezentată și mișcarea organismului de reglare în timp.

Orez. 2. Caracteristicile procesului de control în două poziții

Trebuie remarcat faptul că în reglarea cu două poziții, o modificare a sarcinii determină o modificare a valorii medii a valorii controlate, adică. caracterizat prin anumite nereguli. Abaterea de la valoarea medie a parametrului controlat poate fi calculată prin formula

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),

unde ΔPcm — deplasarea maximă a parametrului controlat față de valoarea medie setată; ΔTzap — timpul de întârziere a transferului; W este factorul de capacitate al obiectului.

În cazuri normale, Qpr = Qct și ΔTzap — valoarea este nesemnificativă. Prin urmare, deplasarea nu poate fi foarte semnificativă și nu depășește zona moartă a regulatorului.

Domenii de aplicare a controlerelor pornit și oprit

Un controler cu două poziții poate fi utilizat în cazul în care gradul de autonivelare a obiectului controlat este aproape de unitate și sensibilitatea obiectului la perturbări nu depășește 0,0005 1/s, dacă nu există alte motive care să vă oblige pentru a abandona acest controler. Aceste motive includ:

1. Frecvent, mai puțin de 4 — 5 minute, pornirea și oprirea regulatorului, ceea ce se face de obicei în locații cu factori de capacitate redusi și cu modificări frecvente ale încărcăturii site-ului.

Trebuie avut în vedere faptul că frecvența de comutare admisă este determinată de sofisticarea tehnică a regulatorilor la acest nivel. Aceste cifre sunt stabilite prin practica sistemului de control automat. Poate că în viitor vor putea fi rafinate, în principal în jos. În plus, trebuie avut în vedere faptul că este posibil să se determine frecvența de comutare admisă prin setarea duratei de viață necesare a regulatorului, cunoscând în același timp numărul minim standardizat de operațiuni (cicluri) ale unuia dintre elementele de reglementare.

2. Inadmisibilitatea opririi alimentării transportorului de căldură, de exemplu la aerotermele unității de ventilație de alimentare sau la aerotermele de la prima încălzire a unității de aer condiționat. Trebuie avut în vedere faptul că, dacă în timpul sezonului de iarnă alimentarea cu lichid de răcire a radiatoarelor este oprită complet sau chiar parțial, atunci când ventilatorul funcționează, care aspiră aer rece la viteză mare, poate îngheța foarte repede.

3.Inadmisibilitatea abaterilor mari ale parametrilor de mediu nereglementati Aici se intelege ca intr-o serie de cazuri unul dintre parametrii aerului este reglat, in timp ce celalalt nu este reglementat, dar trebuie sa fie in anumite limite.

De exemplu, puteți apela la menținerea unei anumite temperaturi în magazinele industriei textile. Aici sarcina este de a regla o astfel de temperatură la care să fie menținute condițiile de menținere a umidității relative în anumite limite. Cu toate acestea, dacă temperatura este menținută în limitele specificate, fluctuațiile umidității relative depășesc zona admisă.

Ultima împrejurare poate fi explicată prin faptul că coeficienții de capacitate ai obiectului controlat în raport cu temperatura sunt relativ mai mari decât aceiași coeficienți în raport cu umiditatea relativă. Foarte des, în practică, este necesar să se abandoneze controlul temperaturii on-off în astfel de ateliere.

4. Inadmisibilitatea unei abateri accentuate și semnificative a parametrilor mediului de control în conformitate cu cerințele privind fluctuațiile parametrilor controlați.

De exemplu, temperatura aerului de alimentare în timpul ajustării pornit-oprit a capacității de încălzire a încălzitorului cu aer din camera de alimentare poate avea abateri atât de semnificative încât să provoace senzații neplăcute de suflare la locul de muncă. În general, fluctuațiile de temperatură internă nu vor depăși limitele stabilite.

Această împrejurare poate fi explicată și prin valori diferite ale coeficienților de capacitate ai încălzitorului de aer ca obiect de control al temperaturii aerului de alimentare și camera de producție ca obiect de control al temperaturii interioare.

Astfel, dacă există o caracteristică adecvată a obiectului și nu există niciun motiv pentru a abandona controlerul pornit-oprit, ar trebui să urmăriți întotdeauna să îl instalați pe acesta din urmă. Acest tip de regulator se dovedește a fi cel mai simplu și mai ieftin, cel mai fiabil în funcționare și nu necesită întreținere calificată. În plus, astfel de reglementatori asigură o calitate stabilă a reglementărilor.

Un fapt important este că acționarea unui regulator cu două poziții necesită foarte des un consum minim de energie, deoarece este utilizat doar în momentele de închidere sau deschidere.

Controlerele cu două poziții sunt foarte des folosite pentru controlul automat al temperaturii în cuptoarele electrice.