1 Описание системы автоматического регулирования
ТЕРМОСТАТА
Приборный состав и функциональные модули стенда в их взаимодействии представлены на рисунках 1.1 и 1.2.
Рисунок 1.1 – Функциональная схема стенда САР температурой жидкости в термостате
Стенд состоит из двух крупных функциональных частей:
1. Цифровой САР температуры жидкости в термостате на основе промышленного цифрового регулятора ТРМ-10, силового преобразователя и термостата (на рисунке 1 жирными стрелками выделены связи модулей САР);
2. Блока дистанционного управления, с помощью которого можно исследовать переходные характеристики объекта регулирования в разных режимах его функционирования и подключить внешнюю подсистему регулирования на основе персонального компьютера.
На рисунке 1.2 представлена обобщенная структурная схема электрических соединений лабораторного стенда с САР температуры жидкости в термостате.
Рисунок 1.2 – Обобщенная структурная схема электрических соединений лабораторного стенда с САР температуры жидкости в термостате
1.1 Основные модули системы и стенда
Объект регулирования, в состав которого входит сам жидкостной термостат, датчики температуры нагрева жидкости и дополнительные узлы, изменяющие режимы и условия функционирования термостата.
В стакане жидкостного термостата установлены два чувствительных элемента термометров (системный Тс и контрольный Тк ) и рабочий орган механизма для перемешивания жидкости (мешалка), которая позволяет устранить тепловую стратификацию воды, возникающую в процессе нагрева. Жидкость подогревается электрическими спиральными нагревателями, которые можно включать в 2-х режимах (I или II). Термостат обдувается от вентилятора потоком воздуха, создающего внешнее воздействие со стороны внешней среды по отношению к стакану термостата. Нагрев обеспечивается импульсами тока, модулированными по принципу широтной импульсной модуляции (ШИМ), поступающими от блока управления триаком. Триак включен в цепь выходной обмотки силового трансформатора, первичная обмотка которого подключена к сети переменного тока 220 В (на нагреватели подается напряжение 32.5 вольт). На его управляющий электрод поступают короткие импульсы поджига, каждые 10 миллисекунд пока действует импульс управления от блока управления триаком.
Силовая часть, представлена блоком управления триаком, силовым трансформатором, собственно триаком (с защитным RC фильтром от перенапряжений), узлом управления по принципу Duty cicle и переключателем на три положения: «ПИД», «2-х позиционное» и «откл.».
Блок управления всегда открывает триак в момент перехода сетевого напряжения через ноль. Таким образом минимальная длительность ШИМ импульса составляет полпериода сетевого напряжения, то есть 10 миллисекунд. Максимальная длительность ШИМ импульса определяется в блоке дистанционного управления или в регуляторе ТРМ-10. Установлено в стенде и в ТРМ-10, что Тсл равно 1,2 и 1,0 секунды соответственно.
Переключатель позволяет исследовать процессы в замкнутой САР:
- для линейных законов регулирования типа “Пропорционально – интегрально –дифференциального” (положение «ПИД»);