ИЗМЕРИТЕЛЬ-РЕГУЛЯТОР УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТР434 Руководство по эксплуатации © 2 0 1 5 И з м е р и те л ь н ы е те х н о л о г и и С П б СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................... 5 1. НАЗНАЧЕНИЕ .................................................................................................. 11 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ....................................................... 12 3. ИНСТРУКЦИЯ ПО РАБОТЕ С ИЗМЕРИТЕЛЕМ РЕГУЛЯТОРОМ..... 16 3.1 ОПИСАНИЕ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ И РАЗЪЕМОВ ПРИБОРА ...................... 16 3.2 ПОДГОТОВКА ПРИБОРА К РАБОТЕ .............................................................. 19 3.2.1 Монтаж прибора на объекте ........................................................ 19 3.2.2 Подключение к питающей сети ..................................................... 22 3.2.3 Подключение датчиков к измерительному входу ......................... 23 3.2.3.1 3.2.3.2 3.2.3.3 3.2.4 3.2.4.1 3.2.4.2 3.2.4.3 3.2.4.4 2 Подключение термопар .......................................................................... 23 Подключение термопреобразователей сопротивления ........................24 Подключение унифицированных сигналов напряжения и тока ..........26 Выходные устройства .................................................................... 28 Симисторная оптопара............................................................................ 29 Твердотельное реле ................................................................................. 31 Электромеханическое реле ..................................................................... 32 Открытый коллектор транзистора ......................................................... 33 3.2.4.5 3.2.4.6 3.2.4.7 Транзисторная оптопара ......................................................................... 36 Источник напряжения постоянного тока на 24 В.................................37 Источник напряжения постоянного тока на 5 В...................................38 3.3 УПРАВЛЕНИЕ ПРИБОРОМ ........................................................................... 40 3.4 НАЧАЛЬНАЯ НАСТРОЙКА ПРИБОРА............................................................ 43 3.5 ПАРАМЕТРЫ ПРИБОРА ............................................................................... 43 3.6 ЗАДАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ..................................................................... 52 3.6.1 Выбор типа входного сигнала ........................................................ 52 3.6.2 Режим двухпозиционного регулятора ........................................... 58 3.6.3 Режим стандартного ПИД-регулятора ....................................... 60 3.6.4 Работа прибора в режиме программного управления ................ 61 3.6.5 Ограничение скорости нагрева ...................................................... 64 3.6.6 Автоматическая настройка коэффициентов ПИД-регулятора65 3.6.7 Задание режимов работы аварийного компаратора (только для приборов с функцией «аварийной сигнализации») ........................................ 67 3.6.8 Запуск и остановка процесса регулирования ................................ 72 3.6.9 Коррекция измерений ...................................................................... 72 3.6.10 Цифровой фильтр ........................................................................... 73 3.6.11 Загрузка заводских установок ........................................................ 75 3 3.6.12 Защита параметров от просмотра и изменения ........................ 75 3.7 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПИД-РЕГУЛЯТОРА .................................................. 77 3.8 ПРОЦЕДУРА РУЧНОЙ НАСТРОЙКИ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПИД-РЕГУЛЯТОРА . 79 4. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ................................................................ 85 5. УПАКОВКА........................................................................................................ 85 6. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ ................................................... 86 7. ГАРАНТИЙНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА .......................................................... 86 4 Введение Настоящее Руководство по эксплуатации предназначено для ознакомления обслуживающего персонала с устройством, принципом действия, конструкцией, технической эксплуатацией и обслуживанием микропроцессорных измерителей-регуляторов ТР434 (в дальнейшем по тексту именуемых “прибор”). Настоящее Руководство по эксплуатации распространяется на приборы типа ТР434 всех исполнений изготовленных согласно техническим условиям ТАЛС.405111.002 ТУ. Прибор типа ТР434 изготавливается в различных исполнениях, отличающихся друг от друга типом подключаемых к их входу датчиков или электрических сигналов и типом встроенного выходного устройства. Информация об исполнении прибора зашифрована в коде полного условного обозначения: ТР434- / - - тип прибора | тип основного выходного устройства | тип дополнительного выходного устройства | напряжение питания | тип корпуса | дополнительные функции | 5 Коды варианта исполнения расшифровываются следующим образом: тип прибора: ТР434 – одноканальный измеритель-регулятор, поддерживающий следующие типы входных датчиков или сигналов: термоэлектрические преобразователи (термопары) по ГОСТ Р 8.585-2001: термопара ТХА(K) (хромель/алюмель) термопара ТХК(L) (хромель/копель) термопара ТЖК(J) (железо/константан) термопара ТМК(Т) (медь/копель) термопара ТХКн(E) (хромель/константан) термопара ТНН(N) (нихросил/нисил) термопара ТПП(R) (Платина – 13% родий/платина) термопара ТПП(S) (Платина – 10% родий/платина) термопара ТПР(B) (Платина – 30% родий/платина – 6% родий) термопара ТВР(А-1) (Вольфрам - рений/вольфрам – рений) термопара ТВР(А-2) (Вольфрам - рений/вольфрам – рений) термопара ТВР(А-3) (Вольфрам - рений/вольфрам – рений) термопреобразователи сопротивления: термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП50, W 100=1.385 по ГОСТ 6651-94 термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП100, W 100=1.385 по ГОСТ 6651-94 (Pt100 в соответствии с EN 60751) термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП500, W 100=1.385 по ГОСТ 6651-94 (Pt500 в соответствии с EN 60751) 6 термопреобразователь EN60751 термопреобразователь EN60751 термопреобразователь ГОСТ 6651-94 термопреобразователь ГОСТ 6651-94 термопреобразователь ГОСТ 6651-94 термопреобразователь W 100=1.391 термопреобразователь 6651-94 термопреобразователь 6651-94 термопреобразователь 6651-94 термопреобразователь 6651-94 термопреобразователь W 100=1.426 термопреобразователь W 100=1.617 сопротивления платиновый Pt 1000, W 100=1.385 по сопротивления платиновый 2 x Pt 100, W 100=1.385 по сопротивления платиновый ТСП50, W 100=1.391 по сопротивления платиновый ТСП100, W 100=1.391 по сопротивления платиновый ТСП500, W 100=1.391 по сопротивления платиновый ТСП46 гр. 21, R0 = 46 Ом, сопротивления медный ТСМ50 W 100=1.426 по ГОСТ сопротивления медный ТСМ100 W 100=1.426 по ГОСТ сопротивления медный ТСМ50 W 100=1.428 по ГОСТ сопротивления медный ТСМ100 W 100=1.428 по ГОСТ сопротивления медный ТСМ гр. 23, R0 = 53 Ом, сопротивления никелевый ТСН100 по ГОСТ 6651-94, 7 унифицированные сигналы по ГОСТ 26.011-80: токовый сигнал от 0 до 5 мА токовый сигнал от -5 до 5 мА токовый сигнал от 0 до 20 мА токовый сигнал от 4 до 20 мА сигнал напряжения постоянного тока от 0 до 0.1 В сигнал напряжения постоянного тока от 0 до 1 В сигнал напряжения постоянного тока от -1 до 1 В тип основного выходного устройства: Р1 – электромагнитное реле (8А, 250В 50Гц) Т1 – твердотельное реле (260В 50Гц, 100мА; 400В, 100мА постоянного тока) С1 – симисторная оптопара (600 В пикового значения переменного тока 50 Гц, 100мА) С2 – симисторная оптопара (600 В пикового значения переменного тока 50 Гц, 1,5 А) К – транзисторная оптопара структуры n-p-n типа ОК – открытый коллектор транзистора n-p-n типа 8 тип дополнительного выходного устройства: Р1 – электромагнитное реле (8А, 250В 50Гц) (только контактная группа на замыкание для прибора в корпусе для монтажа в щит – тип корпуса Щ1) Т1 – твердотельное реле (260В 50Гц, 100мА; 400В, 100мА постоянного тока) С1 – симисторная оптопара (600 В пикового значения переменного тока 50 Гц, 100мА) С2 – симисторная оптопара (600 В пикового значения переменного тока 50 Гц, 1,5 А) К – транзисторная оптопара структуры n-p-n типа ОК – открытый коллектор транзистора n-p-n типа Н1 – источник постоянного напряжения на 24 В, 80 мА с гальваническим разделением от всех цепей прибора напряжение питания: 220AC - 90…245 В, 50 Гц переменного тока; 36У - 9…36 В, постоянный ток и 7…26 В, 50 Гц переменного тока; тип корпуса: Щ1 – щитовой корпус 48х96; Д1 – корпус шириной 70 мм для установки на монтажную рейку. дополнительные функции: АС – аварийная сигнализация; 0 – дополнительный выход отсутствует. 9 Условное обозначение измерителей при заказе должно содержать наименование и код условного обозначения, например: «Измеритель-регулятор одноканальный ТР434Р1/ОК-220АС-Щ1-АС ТАЛС.405111.002 ТУ». При этом поставке подлежит одноканальный измеритель регулятор типа ТР434 в корпусе для монтажа в щит, имеющий на выходе основного выходного устройства электромагнитное реле, питающее напряжение 220В, 50Гц, на выходе дополнительного выходного устройства открытый коллектор транзистора n-p-n типа в режиме аварийной сигнализации. 10 1. Назначение Измеритель-регулятор предназначен для измерения, а также точного поддержания значения измеряемой величины по заданному пользователем алгоритму. Особенности ТР434 универсальный вход для подключения датчиков различных типов возможность работы прибора по задаваемому во времени закону (работа по программе регулирования) встроенный датчик холодных спаев ПИД алгоритм управления автонастройка ПИД коэффициентов двухпозиционное релейное управление. цифровая линеаризация характеристик подключаемых датчиков температуры гальваническое разделение силовых цепей электронагревателя и измерителярегулятора дополнительный выход аварийной сигнализации высокая помехозащищенность по цепям питания 11 2. Технические характеристики Требования к источнику питания ■ напряжение питания: ТР434-…-220AC-…-…: ТР434-…-36У-…-…: ■ потребляемая мощность не более: 90…245 В, 50 Гц 9…36 В, постоянный ток 7…26 В, 50 Гц 5 Вт Условия эксплуатации ■ ■ ■ температура окружающего воздуха: относительная влажность воздуха (при температуре 30 °С): атмосферное давление: +5…+40 °С до 95% 84…106.7 кПа Входной канал ■ ■ ■ ■ 12 класс точности унифицированные сигналы тока и напряжения: термоэлектрические преобразователи: термопреобразователи сопротивления: входное сопротивление прибора (без шунта), не менее время опроса входного канала, не более диапазон измерения температуры 0.5/0.1 0.5/0.1 0.25/0.1 1 Мом 1.5 с ТЖК (J): ТХА (K): ТХК (L): ТМК (T): ТХКн (E): ТНН (N): ТПП (R), ТПП (S): ТПР (B): ТВР (A-1): ТВР (A-2), ТВР (А-3): ТСП50, ТСП100, ТСП500 (W100 = 1.391): ТСП50, ТСП100, ТСП500, Pt 1000, 2xPt100 (W 100 = 1.385): ТСМ50, ТСМ100 (W 100=1.426): ТСМ50, ТСМ100 (W 100=1.428): 46П (гр. 21) (W 100 = 1.391): 53М (гр. 23) (W 100=1.426): -200…+1200 °С -200…+1360 °С -150…+800 °С -200…+400 °С -200…+1000 °С -200…+1280 °С -50…+1720 °С +200…+1800 °С 0…+2480 °С 0…+1800 °С -200…+1100 °С -200…+850 °С -50…+200 °С -200…+200 °С -200…+500 °С -50…+180 °С 13 Выходные устройства ключевого типа ■ ■ 14 максимальный коммутируемый ток твердотельное реле (Т1): симисторная оптопара (С1): симисторная оптопара (С2): электромеханическое реле (Р1): транзисторная оптопара (К): открытый коллектор транзистора (ОК) максимальное коммутируемое напряжение твердотельное реле (Т1): симисторная оптопара (С1 и С2): электромеханическое реле (Р1): транзисторная оптопара (К): открытый коллектор транзистора (ОК) 100 мА 100 мА 1,5 А 8 А (cos φ = 0.4) 100 мА 100 мА 400 В 600 В пикового значения, 50 Гц 250 В, 50 Гц 50 В (постоянный ток) 50 В (постоянный ток) Габаритные размеры ■ ■ ТР434-…-…-Щ1-… ширина: высота: длина: ТР434-…-…-Д1-… ширина: высота: длина: 96 мм; 48 мм; 105 мм. 70 мм; 60 мм; 85 мм. 15 3. Инструкция по работе с измерителем регулятором 3.1 Описание органов управления и разъемов прибора Внешний вид лицевой панели прибора ТР434 в щитовом корпусе представлен на Рис. 1, а в корпусе для установки на монтажную рейку на Рис. 2. Семисегментный четырехразрядный индикатор предназначен для отображения параметров устройства. Для задания режимов работы используется трехкнопочная многофункциональная клавиатура. Отображение типа текущего режима работы осуществляется парой светодиодов, которые обозначены как Р1 и Р2. Оба светодиода красного цвета. Светодиод Р1 отображает состояние основного выходного устройства, а Р2 состояние аварийного компаратора. Прибор может находиться в состоянии измерения и регулировки измеряемого параметра, в режиме измерения и ожидания запуска регулировки, в режиме установки параметров его работы или в режиме автонастройки. Режим измерения и регулировки измеряемой величины является основным рабочим режимом прибора, в котором осуществляется поддержание заданного пользователем значения измеряемой величины. В режиме измерения и ожидания запуска регулировки осуществляется только измерение и индикация измеряемой величины. В режиме редактирования параметров работы осуществляется задание алгоритмов работы прибора. В режиме автонастройки осуществляется подача тестового управляющего сигнала на объект и расчет значений ПИД-коэффициентов. 16 ИЗМЕРИТЕЛЬ-РЕГУЛЯТОР 0150 P1 0150 P1 P2 P2 Рис. 1. Внешний вид лицевой панели прибора ТР434 в корпусе для монтажа в щит Рис. 2. Внешний вид лицевой панели прибора ТР434 в корпусе на монтажную рейку Схематично вид задней панели приборов типа ТР434 для монтажа в щит и установки на монтажную рейку представлены на Рис. 3 и Рис. 4, соответственно. В модификациях приборов без аварийной сигнализации дополнительный выход не устанавливается (кроме типа выхода Н1). Ряд клеммных колодок предназначен для подключения источников сигналов, цепей управления внешними исполнительными устройствами (например, электронагревателя) и питающей сети. 17 Дополнительный Основной выход выход СЕТЬ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 СЕТЬ K1.2 K1.3 Рис. 3. Расположение контактов на задней панели прибора ТР434 в корпусе для монтажа в щит +5В K1.1 Основной выход 1 Н+ К2.3 Дополнительный выход 2 Н– К2.2 3 Т– GND 4 P1 P2 0150 GND +5В Т– Н– Н+ 5 K1.1 6 K1.2 7 K1.3 8 K2.1 K2.3 Универсальный вход 9 K2.2 12 11 10 Uпит U пит 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Универс. вход Рис. 4. Расположение контактов на задней панели прибора ТР434 в корпусе на монтажную рейку 18 3.2 Подготовка прибора к работе 3.2.1 Монтаж прибора на объекте Посадочные размеры корпуса прибора предназначенного для установки в щит представлены на Рис. 5, а габаритные размеры прибора в корпусе для установки на монтажную рейку на Рис. 6. Перед установкой прибора необходимо проверить состояние его корпуса. Корпус не должен иметь механических повреждений. 19 И 30 Е ЗМ Р И ТЕ Ь Л -Р )7 Е ГИ С ТО А ТР 58 Р а йк ре N- DI Рис. 5. Посадочные размеры прибора в корпусе для установки в щит 70 86 Рис. 6. Габаритные размеры прибора в корпусе для установки на монтажную рейку Если используется прибор для установки в щит, то необходимо выполнить на щите управления вырез для установки прибора в соответствии с чертежами на Рис. 7. Толщина щита должна быть не более 6 мм. Если в один щит необходимо установить несколько приборов, то необходимо придерживаться размеров на Рис. 7. 20 В вырез на щите вставить прибор, если необходимо обеспечить герметизацию щита в месте установки прибора, то рекомендуется использовать герметик. Затем зафиксировать корпус прибора при помощи держателей, входящих в комплект поставки прибора. Рис. 7. Размеры посадочного отверстия Внимание! Все работы по подключению и демонтажу соединений необходимо выполнять при выключенном питании, как самого прибора, так и подсоединенных к нему устройств. Внимание! Во избежание выхода из строя измерительной схемы прибора подсоединение термопары и терморезистора к прибору необходимо выполнять в по21 следнюю очередь, после их монтажа на объекте. Спай термопары и чувствительный элемент терморезистора должен быть электрически изолирован от объекта, так как подключаемая термопара или терморезистор непосредственно связаны с измерительной частью прибора. 3.2.2 Подключение к питающей сети По напряжению питания приборы изготавливаются в двух исполнениях: 1. переменное 90…245 В, 50 Гц 2. постоянное 9…36 В и переменное 7…26 В, 50 Гц. Питающее напряжение подводится к соответствующим контактам (Рис. 3 и Рис. 4) При подключении приборов к сети постоянного тока полярность подключения не имеет значения. Прибор рекомендуется подключать к фидеру, не связанному с питанием мощного силового оборудования. Если технически это требование невыполнимо, то желательно установить фильтр сетевых помех в линиях питания прибора. Но в большинстве случаев установка сетевого фильтра может не потребоваться, так как он уже установлен в приборе, и его помехоподавления будет достаточно. Во внешней цепи также рекомендуется установить плавкие предохранители на ток 0.5 А для исполнений приборов с напряжением питания 90…245 В и на ток 2А для исполнений с напряжением питания от 9 до 36 В постоянного или от 7 до 26 В переменного. 22 3.2.3 Подключение датчиков к измерительному входу При подсоединении датчиков к измерительному входу прибора с целью уменьшения влияния электромагнитных помех следует прокладывать сигнальные линии, соединяющие датчик с прибором в виде отдельной трассы, которую следует расположить отдельно от силовых кабелей, а также от проводников, создающих высокочастотные и импульсные помехи. Также рекомендуется произвести экранирование сигнальных линий. Экран необходимо подсоединить к корпусу шкафа, который должен быть надежно заземлен. Измерительный вход прибора является универсальным и к нему можно подключать любой из перечисленных выше датчиков или унифицированных сигналов напряжения и тока. Тип датчика или сигнала задается параметром in-t (in-t) в группе init (init). 3.2.3.1 Подключение термопар Термопара подключается к контактам Н+ и Н- (Рис. 8 и Рис. 9). Для ее подключения необходимо использовать термоэлектродные (компенсационные) провода. При подключении термопары необходимо соблюдать полярность. В случае неправильного подключения термопары прибор не выйдет из строя, но при этом его показания будут недостоверны. 23 ТР434...Д1... ТР434...Щ1... Н+ 12 Н– 11 Т– 10 + e(t°) – Рис. 8. Подключение термопары к прибору в корпусе для монтажа в щит 3.2.3.2 Н+ 10 Н– 9 Т– 8 + e(t°) – Рис. 9. Подключение термопары к прибору в корпусе для установки на монтажную рейку Подключение термопреобразователей сопротивления Термопреобразователь может быть подключен к прибору с использованием двух(Рис. 10 и Рис. 12) или трехпроводной (Рис. 11 и Рис. 13) линий связи. Подключение осуществляется к контактам Т- , Н+ и Н-. 24 ТР434...Щ1... Н+ 12 Н– Т– ТР434...Щ1... Н+ 12 11 Н– 11 10 Т– 10 R(t°) Рис. 10. Двухпроводное подключение терморезистора к прибору в корпусе для монтажа в щит R(t°) Рис. 11. Трехпроводное подключение терморезистора к прибору в корпусе для монтажа в щит 25 ТР434...Д1... Н+ 10 ТР434...Д1... R(t°) Н– 9 Н– 9 Т– 8 Т– 8 Рис. 12. Двухпроводное подключение терморезистора к прибору в корпусе для установки на монтажную рейку 3.2.3.3 Н+ 10 R(t°) Рис. 13. Трехпроводное подключение терморезистора к прибору в корпусе для установки на монтажную рейку Подключение унифицированных сигналов напряжения и тока Прибор также предназначен для работы с унифицированными сигналами тока и напряжения. Сигнал напряжения подается на входы Н+ и Н- (Рис. 14 и Рис. 16). В случае работы с токовым сигналом между входами Н+ и Н- необходимо подключить прецизионный резистор типа С2-29В сопротивлением 51.1 Ом (Рис. 15 и Рис. 17). Этот резистор входит в комплект поставки прибора. 26 ТР434...Щ1... 12 Н– 11 Т– 10 U – Рис. 14. Подключение сигнала напряжения к прибору в корпусе для монтажа в щит Н+ 12 Н– 11 Т– 10 + Rш >> Н+ ТР434...Щ1... + I – Рис. 15. Подключение токового сигнала к прибору в корпусе для монтажа в щит 27 ТР434...Д1... Н– 9 Т– 8 U – Рис. 16. Подключение сигнала напряжения к прибору в корпусе для установки на монтажную рейку 3.2.4 Н+ 10 Н– 9 Т– 8 + Rш >> Н+ 10 ТР434...Д1... + I – Рис. 17. Подключение токового сигнала к прибору в корпусе для установки на монтажную рейку Выходные устройства Прибор ТР434 может производиться с шестью видами выходных устройств ключевого типа, как на основном выходе так и на дополнительном. К устройствам ключевого типа относятся: два вида симисторных оптопар, твердотельное реле, электромеханическое реле, открытый коллектор транзистора структуры n-p-n типа и транзисторная оптопара. Также на дополнительном выходе может быть установлен источник постоянного напряжения на 24 В с гальваническим разделением выходов от всех цепей прибора. 28 3.2.4.1 Симисторная оптопара Симисторная оптопара с контролем перехода фазы через ноль (TLP3062, а также более мощная реализация S202S02) применяется, как правило, для управления более мощным симистором или тиристором. Приборы с симисторной оптопарой типа S202S02 могут напрямую управлять нагрузкой, например, такой как электромагнитный пускатель. Типовая схема включения тиристора представлена на Рис. 18 и Рис. 19, а симистора на Рис. 20 и Рис. 21. Величина резистора R2 определяет ток управления симистора. К выходам тиристора или симистора рекомендуется подключать RC цепочку для предотвращения их пробоя из-за высоковольтных скачков напряжения. Симистор или тиристор в комплект поставки терморегулятора не входит и должен быть выбран пользователем в соответствии с мощностью используемой нагрузки. ТР434...Щ1... К1.1 5 К1.2 (К2.2) 4(7) К1.3 (К2.3) 3(6) Рис. 18. Подключение тиристоров к прибору в корпусе для монтажа в щит 29 ТР434...Д1... К1.1 (К2.1) 18(15) К1.2 (К2.2) 17(14) К1.3 (К2.3) 16(13) Рис. 19. Подключение тиристоров к прибору в корпусе для установки на монтажную рейку ТР434...Щ1... К1.1 5 К1.2 (К2.2) 4(7) К1.3 (К2.3) 3(6) Рис. 20. Подключение симистора к прибору в корпусе для монтажа в щит 30 ТР434...Д1... К1.1 (К2.1) 18(15) К1.2 (К2.2) 17(14) К1.3 (К2.3) 16(13) Рис. 21. Подключение симистора к прибору в корпусе для установки на монтажную рейку 3.2.4.2 Твердотельное реле Твердотельное реле (PVT412 или аналог) используется для управления нагрузкой в цепи постоянного тока Рис. 22 и Рис. 23. Твердотельное реле также может быть использовано и для цепи переменного тока по аналогии с оптосимистором, но в этом случае контроль перехода фазы через ноль не осуществляется. 31 ТР434...Щ1... К1.1 ТР434...Д1... 5 К1.2 (К2.2) 17(14) К1.3 (К2.3) 3(6) К1.3 (К2.3) 16(13) Рис. 22. Подключение нагрузки к выходу типа твердотельное реле к прибору в корпусе для монтажа в щит 3.2.4.3 К1.1 (К2.1) 18(15) К1.2 (К2.2) 4(7) Рис. 23. Подключение нагрузки к выходу типа твердотельное реле к прибору в корпусе для установки на монтажную рейку Электромеханическое реле Электромеханическое реле применяется для коммутации разнообразных устройств, как переменного, так и постоянного тока (Рис. 24 и Рис. 25). На дополнительном выходе прибора в корпусе типа Щ1 (монтаж в щит) может быть установлено реле только с контактной группой на замыкание. Во всех других случаях также имеется нормально замкнутая контактная контактная группа. 32 ТР434...Щ1... К1.1 ТР434...Д1... 5 К1.2 (К2.2) 17(14) К1.3 (К2.3) 3(6) К1.3 (К2.3) 16(13) Рис. 24. Подключение нагрузки к выходу типа электромеханическое реле к прибору в корпусе для монтажа в щит 3.2.4.4 К1.1 (К2.1) 18(15) К1.2 (К2.2) 4(7) Рис. 25. Подключение нагрузки к выходу типа электромеханическое реле для прибора в корпусе для установки на монтажную рейку Открытый коллектор транзистора Открытый коллектор транзистора применяется для управления низковольтными устройствами постоянного тока, например, электромеханическим или твердотельным реле. Для подключения твердотельного реле может быть использован встроенный в прибор дополнительный источник питания напряжением 5 В (Рис. 26 и Рис. 27). Внимание! Максимальное значение тока нагрузки встроенного источника напряжения 5 В составляет 100 мА. Превышение данного значения может вызвать нестабильную работу прибора. 33 ТР434...Щ1... К1.3 (К2.3) 3(6) К1.2 (К2.2) 4(7) Рис. 26. Подключение твердотельного реле к выходу типа открытый коллектор к прибору в корпусе для монтажа в щит ТР434...Д1... +5V 12 К1.2 (К2.2) 17(14) Рис. 27. Подключение твердотельного реле к выходу типа открытый коллектор для прибора в корпусе для установки на монтажную рейку 34 При подключении электромеханического реле к открытому коллектору транзистора необходимо предусмотреть защиту выходного транзистора оптопары от пробоя, например, при помощи диода установленного параллельно обмотке катушки реле (Рис. 28 и Рис. 29). ТР434...Щ1... ТР434...Д1... К1.2 (К2.2) 4(7) GND 9 Рис. 28. Подключение электромеханического реле к выходу типа открытый коллектор к прибору в корпусе для монтажа в щит К1.2 (К2.2) 17(14) GND 7 Рис. 29. Подключение электромеханического реле к выходу типа открытый коллектор для прибора в корпусе для установки на монтажную рейку 35 3.2.4.5 Транзисторная оптопара Транзисторная оптопара, как и открытый коллектор транзистора, может применяться для управления низковольтными устройствами постоянного тока, например, электромеханическим или твердотельное реле, но в отличие от открытого коллектора транзистора оптопара обеспечивает гальваническое разделение цепей прибора и подключенных к нему устройств. Схемы коммутации выходных цепей прибора представлены на Рис. 30 и Рис. 31. Следует иметь в виду, что для питания подключаемых к оптопарному выходу прибора устройств необходимо применять внешний источник питания, так встроенный в прибор источник имеет гальваническую связь с цепями измерителя-регулятора. ТР434...Щ1... К1.1 5 К1.1 (К2.1) 18(15) К1.3 (К2.3) 3(6) К1.3 (К2.3) 16(13) К1.2 (К2.2) 4(7) К1.2 (К2.2) 17(14) Рис. 30. Выходные цепи оптопары к прибору в корпусе для монтажа в щит 36 ТР434...Д1... Рис. 31. Выходные цепи оптопары для прибора в корпусе для установки на монтажную рейку 3.2.4.6 Источник напряжения постоянного тока на 24 В В приборе может быть установлен источник питания постоянного тока на напряжение 24 В и нагрузочной способностью 80 мА. Источник питания имеет гальваническую развязку от всех цепей прибора. Схемы подключения представлены на Рис. 32 и Рис. 33. Встроенный в прибор источник постоянного напряжения может быть использован для питания датчиков и различных устройств, подключаемых к прибору. К2.2 7 К2.3 6 Рис. 32. Выходные цепи источника напряжения для прибора в корпусе для монтажа в щит К2.2 14 К2.3 13 Рис. 33. Выходные цепи оптопары для прибора в корпусе для установки на монтажную рейку 37 3.2.4.7 Источник напряжения постоянного тока на 5 В В приборе реализован выход источника питания постоянного тока на напряжение 5 В и нагрузочной способностью до 100 мА. Данный выход является выводом внутреннего источника питания, который используется для питания всех узлов измерителярегулятора, и, следовательно, имеет гальваническую связь со всеми внутренними цепями прибора, что следует учитывать при подключении внешней нагрузки. Схемы подключения представлены на Рис. 32 и Рис. 33. Внимание! Максимальное значение тока нагрузки встроенного источника напряжения 5 В составляет 100 мА. Превышение данного значения может вызвать нестабильную работу прибора. +5В 9 GND 8 Рис. 34. Выходные цепи источника напряжения для прибора в корпусе для монтажа в щит 38 +5В 12 GND 7 Рис. 35. Выходные цепи оптопары для прибора в корпусе для установки на монтажную рейку 20 prt opt icpt rng sp p-tr r-s PV sp r-s adj init alr at cf-p cf-i cf-d resi rhys cp in-t dp-p in-h in-l sl-h sl-l s-pr o1-t oreu al-t al al-l al-h ahys adv dflt vsp ish iku cjc inf ol_l ol_h Рис. 36. Структура меню 39 3.3 Управление прибором Измеритель-регулятор ТР434 имеет развитую структуру пользовательского меню (Рис. 34). Параметры объединены в группы, которые имеют названия. Всего выделено шесть групп: основные параметры, параметры настройки adj (adj), параметры режима инициализации init (init), параметры режима аварии alr (alr), дополнительные параметры настройки adv (adv) и параметры секретности prt (prt). После подачи питания прибор переходит в режим измерения и индикации, на индикаторе прибора отображается значение измеряемой величины или прочерки, если источник сигнала не подключен к прибору. Переключение между названиями групп параметров осуществляется одновременным нажатием кнопок ее, кнопку и (сначала следует нажать кнопку , а затем, удерживая ). Перебор названий групп параметров осуществляется циклически, при- чем при этом кнопку можно держать нажатой постоянно, а переключение между группами будет осуществляться при нажатиях на кнопку . , Доступ к параметрам выбранной группы осуществляется нажатием на кнопку при этом на индикаторе будет отображаться название параметра. При отображении названия параметра мигают все точки индикатора. Переключение между параметрами выбранной группы осуществляется также нажатиями кнопки , перебор параметров осуществляется циклически. Для редактирования значения параметра следует нажать 40 кнопку или при этом на индикаторе будет отображено значение параметра, и осуществляется изменение значения паракоторое будет мигать. Кнопками метра. Выход из режима редактирования значения параметра осуществляется нажатием на кнопку . При этом значение параметра запоминается в энергонезависимой памяти прибора, а на индикаторе отображается название этого параметра. Чтобы моментально перейти из режима просмотра параметров в режим просмотра названия группы параметров, то следует одновременно нажать кнопку и . Если нажать эту комбинацию находясь в режиме просмотра названий групп параметров, то будет осуществлен мгновенный переход в режим отображения измеряемой величины. Если прибор находится в режиме программного регулирования и процесс регулирования запущен, то на индикаторе циклически, с задержками, отображаются параметры программного режима (Рис. 35) – уставка текущего участка программы, номер текущего участка и время до конца текущего участка программы. При запущенном режиме программного регулирования доступ к параметрам rng (rng), sp (sp) и p_tr (p_tr) заблокирован. Из основных параметров доступ разрешен только к параметру r-s (r-s). 41 значение измеряемой величины 13@4 задержка 6 сек. уставка текущего участка программы 158 задержка 2 сек. номер текущего участка программы задержка 2 сек. r_01 задержка 2 сек. время до конца текущего участка программы 0@41 Рис. 37. Порядок отображения параметров термической программы 42 3.4 Начальная настройка прибора После монтажа прибора на объекте необходимо настроить параметры работы прибора. Можно придерживаться следующей последовательности действий: 1. Выбрать тип входного датчика или сигнала в соответствии с разделом 3.6.1. 2. Задать режим работы регулятора. В разделах 3.6.2 и 3.6.3 и подробно описаны основные режимы работы регулятора. 3. Если выбран режим ПИД-регулятора, то необходимо настроить коэффициенты ПИД-регулятора. Это можно сделать используя функцию автоматической настройки (раздел 3.6.6) или вручную в соответствии с рекомендациями главы 3.8. 4. Задать значение уставки. Если используется режим работы по программе, то необходимо задать значение уставки для каждого участка программы (раздел 3.6.4). Приведенная последовательность действий является базовой при настройке прибора. После ее выполнения прибор уже будет измерять и поддерживать величину заданную значением уставки. Тем не менее, в приборе предусмотрены различные дополнительные функции, которые также нуждаются в настройке, если они необходимы. Их описание представлено в главе 3.6. 3.5 Параметры прибора После подачи питания прибор попадает в группу основных параметров и через несколько секунд переходит в режим измерения и регулировки. Доступ к основным параметрам осуществляется нажатием на кнопку . Список параметров основного меню может изменяться в зависимости от типа режима регулирования прибора по основному каналу. Если в приборе выбран режим работы по 43 программе, то список основных параметров будет в соответствии Табл. 2. Во всех других случаях список будет в соответствии с Табл. 1. Списки параметров настройки и инициализации, дополнительных параметров, а также параметров интерфейса и секретности приведены в Табл. 3, Табл. 4, Табл. 6 и Табл. 7 соответственно. Табл. 1. Основные параметры Параметр Уставка (sp) Остановка/запуск регулирования (r-s) 44 Возможные значения параметра В диапазоне ограниченном значениями параметров sl-l и sl-h run – процесс регулирования включен stop – процесс регулирования выключен Заводская установка 5)0 run Табл. 2. Основные параметры программного режима Параметр Возможные значения параметра Заводская установка Номер участка програмот 1 до 10 мы регулирования (rng) 1 Уставка выбранного В диапазоне ограниченном значениями паучастка программы (sp) раметров sl-l и sl-h 5)0 от 0)00 до 0(59 (в формате ЧЧ:ММ), а также параметр может принимать значения: Продолжительность участка программы (ptr) cont – после выполнения программы прибор продолжает поддерживать заданное значение измеряемой величины stop cicl – циклическое выполнение программы stop – после выполнения программы процесс регулирования прекращается Остановка/запуск регули- run – процесс регулирования включен рования (r-s) stop – процесс регулирования выключен run 45 Табл. 3. Параметры настройки Параметр Диапазон изменения Заводская установка Автонастройка коэффи- run – автонастройка включена циентов ПИД-регулятора stop – автонастройка отключена (at) stop Полоса пропорциональности ПИД-регулятора (cf-p) 10 от 1 до 9999 с учетом положения десятичной точки от 0 до 9999 секунд Интегральная постоянная ПИД-регулятора (cf-i) 0 – интегральная составляющая ПИДрегулятора отключена 0 Дифференциальная по- от 0 до 9999 секунд стоянная ПИД-регулятора 0 – дифференциальная составляющая ПИД- 0 (cf_d) регулятора отключена Сброс интеграла (resi) от 0 до 9999 0 Гистерезис двухпозиционного регулятора (rhys) 0 46 от 0 до 9999 с учетом положения десятичной точки Период сигнала управления ПИД-регулятора для от 1 до 120 секунд основного выходного устройства (cp) 4 47 Табл. 4. Параметры инициализации Параметр Возможные значения параметра Заводская установка Тип сигнала (in-t) В соответствии с Табл. 8, Табл. 9 или Табл. 10 1 Положение десятичной точки (dp-p) От 0 до 2 0 Верхняя граница диапазона измерения (in-h) От -999 до 9999 с учетом положения десятичной точки 100 Нижняя граница диапазо- От -999 до 9999 с учетом положения дена измерения (in-l) сятичной точки 0 Верхняя граница задания От sl-l до 9999 с учетом положения деуставки (sl-h) сятичной точки 9999 Нижняя граница задания уставки (sl-l) -999 От -999 до sl-h с учетом положения десятичной точки stnd – прибор выходит на заданную уставку Работа по программе (s- и поддерживает ее значение stnd pr) prg – работа по заданной термической программе 48 Режим работы основного pd-s – стандартный ПИД-регулятор выходного устройства rl-s – двухпозиционный релейный регуля- pd-s (o1-t) тор or-d – прямое управление. Используется Тип управления при регу- для управления охладителем or-r лировании (oreu) or-r – обратное управление. Используется для управления нагревателем Табл. 5. Режимы аварийного компаратора Параметр Тип логики срабатывания от 0 до 11 сигнала аварии (al-t) Диапазон изменения Заводская установка 0 Порог срабатывания сиг- от -999 до 9999 с учетом положения деся50 нала аварии (al) тичной точки Нижний порог срабатываот -999 до 9999 с учетом положения десяния сигнала аварии (al50 тичной точки l) 49 Верхний порог срабатывания сигнала аварии (al-h) от -999 до 9999 с учетом положения деся100 тичной точки Гистерезис сигнала аварии (ahys) от 0 до 9999 с учетом положения десятичной точки 0 Табл. 6. Дополнительные параметры Параметр Диапазон изменения Заводская установка load – установить значения параметров по Установка параметров по умолчанию load умолчанию (dflt) none – не устанавливать значения параметров по умолчанию Скорость изменения уставки (vsp) от 0 до 9999 с учетом положения десятичной точки 0 – функция отключена Смещение характеристи- от -500 до 500 с учетом положения десяки датчика (ish) тичной точки 50 0 0 Наклон характеристики датчика (iku) от )500 до @000 !000 on – внутренняя компенсация (компенсация осуществляется датчиком, встроенным в Метод компенсации холодных спаев термопары прибор) on (cjc) off – внешняя компенсация (встроенный датчик отключен) Постоянная времени фильтра (inf) от 1 до 25 8 Минимальная выходная мощность ПИДрегулятора (ol-l) от 0% до 100% 0 Максимальная выходная мощность ПИДот 0% до 100% регулятора (ol-h) 100 51 Табл. 7. Параметры секретности Параметр Диапазон изменения Заводская установка 0 – доступ к основным параметрам разрешен Доступ к основным пара- 1 – доступ к основным параметрам, кроме метрам (opt) параметра r-s(r-s) запрещен 0 2 – доступ ко всем основным параметрам запрещен Доступ к группам параметров (icpt) on – доступ к группам параметров adj(adj), init(init), alr(alr) и adv(adv) запрещен off – доступ ко всем группам параметров разрешен 3.6 Задание режимов работы 3.6.1 Выбор типа входного сигнала off Прибор поддерживает несколько типов входных сигналов – термопары, термометры сопротивления и унифицированные сигналы тока и напряжения. Параметру in-t(in-t) в группе инициализация необходимо присвоить код, соответствующий типу датчика с кото52 рым будет работать прибор. Соответствие кодов и типов датчиков представлены в Табл. 8 для термопар, в Табл. 9 для термопреобразователей сопротивлений и в Табл. 10 для унифицированных сигналов тока и напряжения. Если в качестве входного сигнала выбрана термопара и параметр cjc(cjc) имеет значение on(on), то прибор осуществляет компенсацию холодных спаев термопары при помощи встроенного в прибор цифрового датчика температуры. Если требуется отключить внутреннюю компенсацию холодных спаев, то значению параметра cjc(cjc) необходимо присвоить значение off(off). При использовании датчиков с унифицированным выходным сигналом тока или напряжения необходимо произвести настройку диапазона измерения, задав значения параметров dp(dp) – положение десятичной точки, in-h(in-h) – верхняя граница диапазона измерения и in-l(in-l) – нижняя граница диапазона измерения. Значение параметра dp(dp) влияет также на отображение остальных параметров, имеющих те же единицы измерения, что и измеряемая величина. При выборе в качестве входных сигналов термопары или терморезистора эти параметры не оказывают никакого действия на работу прибора. На Рис. 36 представлен пример задания диапазона измерения. Допустим, выбран входной сигнал 4…20 мА и этому сигналу соответствует диапазон измерения от 10.00 до 45.00 единиц, то есть параметру dp мы должны присвоить значение 2, параметрам inl(in-l) и in-h(in-h) значения 1)00 и 4%00 соответственно. 53 диапазон измерения in-h 45,00 in-l 10,00 4 мА 20 мА диапазон входного сигнала Рис. 38. Задание диапазона измерения Табл. 8. Коды для термопар Код термопары 54 Тип термопары 0000 Железо/Константан ТЖК (J) 0001 Хромель/Алюмель ТХА (K) 0002 Хромель/Копель ТХК (L) 0003 Медь/Копель ТМК (T) 0004 Хромель/Константан ТХКн (E) 0005 Нихросил/Нисил ТНН (N) 0010 Платина-Родий(13%)/Платина ТПП (R) 0011 Платина-Родий(10%)/Платина ТПП (S) 0012 Платина-Родий(30%)/Платина(6%)-Родий ТПР (B) 0013 Вольфрам-Рений/Вольфрам-Рений ТВР (A-1) 0014 Вольфрам-Рений/Вольфрам-Рений ТВР (A-2) 0015 Вольфрам-Рений/Вольфрам-Рений ТВР (A-3) 55 Табл. 9. Коды для терморезисторов Код терморезистора 0020 0021 0022 0023 0024 0025 0026 0027 0028 56 Тип терморезистора Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП50, W 100=1.385 Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП100, W 100=1.385 Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП500, W 100=1.385 Термопреобразователь сопротивления платиновый Pt 1000, W 100=1.385 Термопреобразователь сопротивления платиновый 2 x Pt 100 Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП50, W 100=1.391 Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП100, W 100=1.391 Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП500, W 100=1.391 Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП гр. 21, R0 = 46 Ом, W 100=1.391 ТСП50 ТСП100/Pt100 ТСП500/Pt500 Pt1000 2 x Pt 100 ТСП50 ТСП100 ТСП500 ТСП гр. 21 0029 0030 0031 0032 0033 0034 Термопреобразователь сопротивления медный ТСМ50 W 100=1.426 Термопреобразователь сопротивления медный ТСМ100 W 100=1.426 Термопреобразователь сопротивления медный ТСМ50 W 100=1.428 Термопреобразователь сопротивления медный ТСМ100 W 100=1.428 Термопреобразователь сопротивления медный ТСМ гр. 23, R0 = 53 Ом, W 100=1.426 Термопреобразователь сопротивления никелевый ТСН100 ТСМ50 ТСМ100 ТСМ50 ТСМ100 ТСМ гр. 23 ТСН100 57 Табл. 10. Коды для унифицированных сигналов Код сигнала 0050 0051 0052 0060 0061 0062 0063 3.6.2 Тип сигнала Сигнал напряжения постоянного тока от 0 до 0.1 В Сигнал напряжения постоянного тока от 0 до 1 В Сигнал напряжения постоянного тока от -1 до 1 В Токовый сигнал от 0 до 20 мА Токовый сигнал от 4 до 20 мА Токовый сигнал от 0 до 5 мА Токовый сигнал от -5 до 5 мА Режим двухпозиционного регулятора Основной канал прибора может быть настроен на работу в режиме двухпозиционного регулятора. Параметр o1-t(o1-t) необходимо установить в значение rl-s(rl-s) для задания режима двухпозиционного регулятора по основному каналу. Параметру s-pr(s-pr) следует установить значение stnd(stnd). Тип логики работы двухпозиционного регулятора задается параметром orev(oreu), который может принимать значение or-d(or-d) и or-r(orr), что соответствует прямому (используется для управления охладителем) и обратному (используется для управления нагревателем) управлению. Значение уставки регулируемой величины задается значением параметра sp(sp), причем диапазон изменения пара58 метра sp(sp) ограничивается снизу значением параметра sl-l(sl-l), а сверху sl-h(slh). Для повышения устойчивости работы и снижения частоты переключений необходимо установить ненулевое значение гистерезиса, который задается параметром rhys(rhys). Типы логик определяются соотношением текущего значения измеряемой величины Ттек, значения уставки sp(sp) и гистерезиса rhys(rhys) (Рис. 37): обратное управление. Применяется для управления работой нагревателя или сигнализации о том, что текущее значение измеряемой величины Ттек меньше уставки sp(sp). При этом выходное устройство первоначально включается при значениях Ттек<sp, выключается при Ттек≥sp и вновь включается при Ттек<sp-rhys. прямое управление. Применяется для сигнализации о превышении значения уставки или для управления работой охладителя. При этом выходное реле первоначально включается при значениях Ттек>sp выключается при Ттек<sp-rhys. 59 rhys rhys ВКЛ ВКЛ ОТКЛ sp Обратное управление ОТКЛ sp Прямое управление Рис. 39. Типы логики релейного управления 3.6.3 Режим стандартного ПИД-регулятора Для задания этого режима работы для основного канала управления необходимо установить значение pd-s(pd-s) в параметре o1-t(o1-t), а в параметре s-pr(s-pr) значение stnd(stnd). Работа в режиме ПИД-регулятора осуществляется по ПИД-закону (см. п. 3.7), с учетом заданных или подобранных в процессе автонастройки ПИДкоэффициентов, которые задаются значениями параметров cf-p(cf-p), cf-i(cf-i) и cfd(cf-d). Эти значения могут быть подобраны вручную, в соответствии с рекомендациями в п. 3.8, или в процессе автоматической настройки. Для улучшения качества регулирования можно задать ненулевое значение параметру resi(resi). 60 Значение уставки регулируемой величины задается значением параметра sp(sp). Диапазон изменения параметра sp(sp) ограничивается снизу значением параметра sll(sl-l), а сверху sl-h(sl-h). ПИД-регулятор может работать в режиме прямого и обратного управления, что соответствует значениям or-d(or-d) и or-r(or-r) параметра orev(oreu). Прямое управление применяется для управления работой охладителя (значение выходного сигнала регулятора увеличивается с увеличением измеряемой величины), а обратное управление для нагревателя (значение выходного сигнала регулятора уменьшается с увеличением измеряемой величины). Значение параметра cp(cp) задает период ШИМ-сигнала управления. Ограничение минимального и максимального значения сигнала управления задается в процентах. За 100% принимается постоянное воздействие. Ограничение минимального значения выходного сигнала задается величиной параметра ol-l(ol-l), а максимального величиной ol-h(ol-h). В режиме ПИД-регулятора значение параметра ol-h(ol-h) должно быть больше значения параметра ol-l(ol-l), в противном случае, значение сигнала управления будет всегда равняться значению параметра ol-l(ol-l). 3.6.4 Работа прибора в режиме программного управления В программном режиме работа измерителя-регулятора осуществляется по программе заданной оператором. Для перехода в этот режим необходимо параметру s-pr(s-pr) установить значение prg(prg). Для подготовки программы рекомендуется разбить график технологического процесса на участки, в пределах каждого из которых уставка меняется по линейному закону (воз61 растает, убывает, остается неизменной, либо меняется скачком). Пример такого графика приведен на Рис. 38. T 6 5 2= 3 4 Tнач =3 =2 1 =6 =4 =5 =1 1 2 3 4 6 t, час 5 =0 Рис. 40. График технологического процесса для задания программы регулирования Для задания и запуска программы необходимо: 1. Остановить процесс регулирования задав параметру r-s(r-s) значение stop(stop). 62 Выбрать программный режим работы задав параметру s-pr(s-pr) значение prg(prg). 3. Задать значение уставки параметром sp(sp) и значение длительности шага программы параметром p-tr(p-tr) для каждого шага программы задаваемого параметром rng(rng), где sp - значение величины, которое надо достичь в конце шага, p-tr(p-tr)– длительность шага в часах:минутах (от 00.00 до 09.59). 4. Запустить процесс регулирования. Прибор начнет работать в соответствии с заданной программой. Задание скачкообразного изменения уставки достигается установкой в нулевое значение параметра p-tr(p-tr). Пользователь имеет возможность на последнем шаге установить значение параметра p-tr(p-tr) в значение cont(cont). В этом случае, выход к значению регулируемой величины, заданному параметром sp(sp), будет производиться без контроля времени, а по завершении выхода на уставку будет поддерживаться указанное значение. Пользователь имеет возможность на последнем шаге установить значение параметра p-tr(p-tr) в значение cicl(cicl). В этом случае, шаг, в котором записано это значение, выполняться не будет, а регулятор перейдет на первый шаг программы, осуществляя тем самым, её циклическое выполнение. Если шаг, следующий за последним, подлежащим исполнению шагом, содержит в параметре p_tr(p-tr) значение stop(stop), то регулирование остановиться и прибор перейдет в режим индикации и измерения контролируемой величины. На каждом шаге прибор осуществляет управление в режиме заданным значением параметра o1-t(o1-t) (двухпозиционный регулятор или ПИД-регулятор). 2. 63 При реализации программного управления в приборе вводится значение плавающей уставки. Величина, этой уставки каждую минуту изменяется на значение, зависящее от длительности шага и разности температур в начале и конце шага. Плавающая уставка является рабочей уставкой, и прибор пытается поддерживать значение измеряемой величины в соответствии с ее текущим значением. Плавающая уставка является служебным параметром прибора, и поэтому ее значение для просмотра и редактирования недоступно. Следует иметь в виду, что соответствие измеряемой величины графику технологического процесса возможно, только если длительность шага позволяет исполнительному устройству оказать требуемое воздействие на объект. 3.6.5 Ограничение скорости нагрева Если необходимо ограничить скорость выхода на уставку в режиме ПИДрегулирования (кроме режима работы по термической программе) прибора, то необходимо задать скорость нагрева значением параметра vsp(vsp). Если значение этого параметра равно нулю, то ограничение скорости выхода на уставку не производится. Параметр vsp(vsp) определяет величину на которую каждую минуту должно изменяться значение измеряемой величины, до тех пор пока она не достигнет значения заданного параметром sp(sp). Для реализации этой функции в приборе вводится значение плавающей уставки величина, которой каждую минуту изменяется на значение заданное параметром vsp(vsp) до тех пор, пока значение плавающей уставки не достигнет значения уставки заданной параметром sp(sp). Плавающая уставка является рабочей уставкой в этом режиме, и 64 прибор пытается поддерживать значение измеряемой величины в соответствии с ее значением. Вследствие ежеминутного изменения этого значения на постоянную величину происходит ограничение скорости нагрева. Плавающая уставка является служебным параметром прибора, и поэтому ее значение для просмотра и редактирования недоступно. Следует учесть, что скорость выхода на уставку может быть ограничена физическими свойствами объекта, например, если скорость нагрева печи при непрерывной работе нагревателя имеет некоторое значение, то задание значения скорости большей бессмысленно, так как скорость все равно будет ограничена свойствами нагревателя и печи. 3.6.6 Автоматическая настройка коэффициентов ПИД-регулятора В приборе предусмотрена возможность автоматической настройки коэффициентов ПИД-регулятора. Для включения режима автонастройки необходимо значение параметра at(at) установить в значение run(run). При этом прибор переходит в режим автонастройки. В режиме основного меню отображается текущее значение измеряемой величины. В процессе автонастройки будет постоянно гореть правая десятичная точка индикатора. В этом режиме изменение всех параметров кроме at(at) невозможно, доступ к параметрам секретности блокируется. Изменив значение параметра at(at) на значение stop(stop) можно прервать автонастройку. По окончании автонастройки новые значения ПИД-коэффициентов заносятся в память прибора, при этом старые значения не сохраняются, параметр at(at) автоматически переключается на значение stop(stop). При проведении автонастройки прибор подает на вход объекта тестовый сигнал, значение мощности, которого, в процентном отношении от максимального, определяется значением параметра «Максимальная выходная мощность ПИД-регулятора» (ol-h). 65 Например, если прибор управляет теплоэлектронагревателем с номинальной мощностью 500 Вт и значение параметра ol-h(ol-h) задано 100%, то нагреватель будет работать на полную (номинальную) мощность. Если же значение параметра ol-h(ol-h) составляет 25%, то рабочая мощность нагревателя составит 125 Вт. Когда скорость изменения температуры объекта, вследствие подачи тестового сигнала, уменьшиться в 2,7 раза, процесс автонастройки закончится. Ограничить мощность, передаваемую объекту необходимо в случае, когда есть опасность превышения контролируемого параметра объекта, например температуры, в процессе автонастройки. После завершения процесса автонастройки параметру ol-h(ol-h) можно задать любое значение, в том числе и максимальное. После подачи питания значение параметра at(at) всегда имеет значение stop(stop) - автонастройка остановлена. Процесс автонастройки может быть запущен только в режиме ПИД-регулятора без режима программного управления. Если прибор предполагается использовать в режиме программного ПИД-регулятора, и при этом требуется выполнить процесс автоматической настройки коэффициентов ПИД-регулятора, то рекомендуется переключиться в режим стандартного ПИД-регулятора без программного управления и запустить процесс автонастройки. После того как процесс автонастройки коэффициентов ПИД-регулятора будет завершен достаточно только переключить прибор в желаемый режим работы. Внимание! Если вам необходимы старые значения ПИД-коэффициентов, то их следует запомнить до включения режима автонастройки, в противном случае эти значения перезапишутся новыми после окончания работы программы автонастройки. 66 3.6.7 Задание режимов работы аварийного компаратора (только для приборов с функцией «аварийной сигнализации») Аварийный компаратор необходим для более эффективного контроля за процессами регулирования. Логика компаратора контролирует значение измеряемой величины и в случае выхода ее за допустимые пределы происходит включение светодиода Р2 и срабатывание дополнительного выходного устройства, которое может управлять, например, сиреной или лампой сигнала аварии, блоками принудительного нагрева или охлаждения, блокировочными выключателями. Если в приборе не установлено дополнительное выходное устройство, то состояние аварийного компаратора отображается только светодиодом Р2. В приборе заложено 11 типов логики срабатывания аварийного компаратора (Табл. 11). Функции с возможностью блокировки первого срабатывания позволяют исключить включение сигнализации при подаче питания. Например, в системе с нагревателем и типом логики 5, значение измеряемой величины, при подаче питания, ниже уставки. Использование функции с блокировкой первого срабатывания позволит исключить срабатывание аварийного компаратора в момент начала нагрева до первого превышения установленного значения (Рис. 39) Следует обратить внимание, что если в качестве дополнительного выхода установлен источник напряжения +24В (тип выхода – Н1), то состояние аварийного компаратора отображается только светодиодом Р2. 67 T al-h sp al-l ВКЛ ОТКЛ ВКЛ Логика 1 t, c Логика 5 t, c ОТКЛ t, c Рис. 41. Работа компаратора с типом логик 1 и 5 68 ahys ВКЛ ahys ВКЛ ОТКЛ ОТКЛ Аварийное значение Аварийное значение Рис. 42. Гистерезис аварийного компаратора Тип логики задается численным значением параметра al-t(al-t) в соответствии с Табл. 11. Значениями параметров al-l(al-l), al-h(al-h) и al(al) задается порог срабатывания компаратора, а значение гистерезиса аварийного компаратора задается параметром ahys(ahys) (Рис. 40). 69 Табл. 11. Типы логик 03 Выход за нижний предел значения уставки 04 05 70 Контроль измеряемой величины на нахождение в заданном диапазоне Контроль измеряемой величины на выход за заданный диапазон с блокировкой 1-го срабатывания al-l al-h sp al ВКЛ ОТКЛ al ВКЛ ОТКЛ sp ВКЛ ОТКЛ sp ВКЛ ОТКЛ sp sp al ВКЛ ОТКЛ sp ВКЛ ОТКЛ al-h 02 Выход за верхний предел значения уставки ВКЛ ОТКЛ al-l 01 Функции аварии выключены Контроль измеряемой величины на выход за заданный диапазон al-h 00 Название типа логики al-l Тип логики Состояние выходного устройства При положительных значеПри отрицательных значениях ниях al sp 06 07 08 09 10 11 Выход за верхний предел значения уставки с блокировкой 1-го срабатывания Выход за нижний предел значения уставки с блокировкой первого срабатывания Выход за верхний предел по абсолютному значению Выход за нижний предел по абсолютному значению Выход за верхний предел по абсолютному значению с блокировкой 1-го срабатывания Выход за нижний предел по абсолютному значению с блокировкой 1-го срабатывания al ВКЛ ОТКЛ al ВКЛ ОТКЛ sp ВКЛ ОТКЛ al sp ВКЛ ОТКЛ al sp sp al al ВКЛ ОТКЛ ВКЛ ОТКЛ 0 0 al ВКЛ ОТКЛ al ВКЛ ОТКЛ 0 0 al al ВКЛ ОТКЛ ВКЛ ОТКЛ 0 0 al ВКЛ ОТКЛ al ВКЛ ОТКЛ 0 0 71 3.6.8 Запуск и остановка процесса регулирования Запуск и остановка процесса регулирования может быть осуществлена при помощи изменения значения параметра r-s(r-s) в основном меню. Регулирование осуществляется если выбрано значение run(run), а если stop(stop), то процесс регулирования остановлен. В программном режиме управления, при запущенном процессе регулирования значения параметров rng(rng), p-tr(p-tr) и значения уставки не могут быть изменены. 3.6.9 Коррекция измерений В приборе предусмотрена коррекция результата измерения, позволяющая осуществлять сдвиг или наклон характеристики. Коррекция требуется, например, для устранения погрешности вносимой соединительными проводами при подключении терморезистора по двухпроводной линии связи. Сдвиг характеристики осуществляется изменением значения ish(ish), в этом случае к каждому измеренному значению параметра прибавляется значение параметра ish(ish) (Рис. 41). Если значение этого параметра равно нулю, то сдвиг характеристики не осуществляется. Изменение наклона характеристики осуществляется заданием отличного от единицы значения параметра iku(iku), при этом каждое измеренное значение параметра умножается на эту величину (Рис. 42). 72 Рис. 43. Коррекция сдвигом 3.6.10 Рис. 44. Коррекция наклоном Цифровой фильтр Значением параметра «Постоянная времени фильтра» (inf) можно задать степень фильтрации входного сигнала. На Рис. 43 показано как выглядит сигнал на выходе фильтра при ступенчатом изменении измеряемого параметра. 73 Х на входе фильтра 0,63 Х на выходе фильтра «постоянная времени» t, c Рис. 45. Переходный процесс в фильтре Включение цифрового фильтра замедляет реакцию прибора на изменение входного параметра. Чем больше значение «Постоянная времени фильтра» (inf), тем больше запаздывание. Поэтому, чтобы не снижалось качество регулирования, желательно в рабочем режиме использовать то же значение inf(inf), что при настройке коэффициентов ПИД-регулятора. 74 3.6.11 Загрузка заводских установок Если требуется в энергонезависимую память прибора записать значения заводских установок параметров, то параметр «Установка параметров по умолчанию» следует установить в значение on(on). После нажатия кнопки энергонезависимой памяти прибора. 3.6.12 будет произведена перезапись Защита параметров от просмотра и изменения В приборе предусмотрена возможность защиты параметров от несанкционированного доступа. Эта возможность полезна в случае, если к прибору имеет доступ неквалифицированный персонал, который может изменить значения рабочих параметров и тем самым нарушить режим работы устройства, в составе которого установлен прибор. Для доступа к группе параметров секретности необходимо в режиме отображения значения измеряемого параметра нажать и в течение 8 секунд удерживать кнопку . После этого будет выполнен вход в группу параметров секретности. Редактирование параметров этой группы осуществляется в соответствии с принципами, изложенными в п. 3.3. Задавая различные значения параметру opt(opt) можно управлять доступом к основным параметрам прибора. Если требуется доступ ко всем параметрам основного меню, то необходимо установить значение 0. В случае, когда требуется запретить доступ ко всем параметрам, то параметру opt(opt) следует задать значение 2. Задав этому параметру значение 1 можно разрешить доступ только к параметру r-s(r-s). 75 При помощи параметра icpt(icpt) можно запретить доступ ко всем группам меню, кроме основных параметров. Для этого параметр должен быть установлен в значение on(on). Если параметру задано значение off(off), то доступ ко всем группам параметров разрешен. 76 3.7 Принцип действия ПИД-регулятора Поддержание заданного значения параметра осуществляется на основе принципа пропорционально интегрально дифференциального (ПИД) управления. Регулятор измеряет текущее значение параметра и определяет величину отклонения от заданного значения и вырабатывает выходной сигнал ние отклонения Ek : Yk = где P Ek I ∆Ek ∆t Yk , действие которого направлено на уменьше- 1 1 k ∆E + E Ei ∆t + d ⋅ k ⋅ 100% , ∑ k ∆t P I i =0 – полоса пропорциональности (в единицах измеряемого параметра) – cf-p; – разность между заданными (уставка) и текущими значениями измеряемой величины; – постоянная времени интегрирования – cf-i; – разность между двумя соседними отклонениями Ek и Ek −1 ; – время между двумя измерениями; 77 – постоянная времени дифференцирования – cf-d; d k ∑ E ∆t – накопленная сумма отклонений i =0 i Отношение Ek P называется пропорциональной составляющей ПИД-регулятора. Вы- ходное воздействие тем больше, чем больше разность между заданным и текущим значением измеряемой величины. Иногда бывает достаточно только такого пропорционального управления (значение параметров cf-i и cf-d равны нулю), однако часто при таком методе управления при малом отклонении вырабатывается слишком слабое воздействие и уставка оказывается недостигнутой. Ликвидировать этот недостаток можно, введя в сигнал управления величину, которая k будет зависеть от накопленной суммы отклонений ∑ E ∆t . i =0 1 1 k ⋅ ∑ Ei ∆t P I i =0 78 i Выражение называется интегральной составляющей выходного сигнала. То есть, отклонение будет накапливаться и, с коэффициентом 1 1 ⋅ , добавляться к пропорциоP I нальному сигналу. Таким образом, любое малое рассогласование между заданным и измеренным значением параметра будет со временем скомпенсировано. При слишком большом значении параметра cf-i наблюдается слишком медленный выход к уставке. Если требуется воспрепятствовать быстрому изменению контролируемого параметра объекта, то можно ввести в сигнал управления составляющую, пропорциональную скорости изменения этого параметра. Выражение 1 ∆Ek d P ∆t входит в общий сигнал управле- ния и называется дифференциальной составляющей ПИД-регулятора. Однако, при чрезмерной величине коэффициента cf-d возможен неравномерный характер выхода на уставку. 3.8 Процедура ручной настройки коэффициентов ПИД-регулятора Установить в ноль значения параметров cf-i(cf-i) и cf-d(cf-d), значение параметра cf-p(cf-p) подобрать таким, чтобы измеряемое значение регулируемой величины не доходило до уставки на несколько процентов. Например, если значение уставки равно 150 единиц, то в установившемся режиме измеряемое значение регулируемой величины должно составить 144-145. Физический смысл параметра cf-p(cf-p) – отклонение, при превышении которого надо оказывать максимальное воздействие на объект. При умень79 шении отклонения от уставки воздействие зависящее от параметра cf-p(cf-p) будет пропорционально уменьшаться вплоть до нуля при выходе на уставку. Задать максимальное значение параметру cf-i(cf-i) и уменьшать его до такой величины, чтобы значение регулируемого параметра поднималось до уставки за приемлемое время, возможно с небольшим переходом за уставку, если это допустимо. Пропорционально-интегрального управления может оказаться достаточным. Если требуется оперативное реагирование на быстрые изменения регулируемого параметра или желательно более быстрое успокоение при перерегулировании можно задать ненулевое значение параметру cf-d(cf-d). Начинать настройку значения этого параметра рекомендуется с малых значений. Ориентировочные графики процессов при различных значениях параметров ПИД регулятора приведены в Табл. 12. 80 Табл. 12 Действие Результат График процесса Настройка значения параметра cf-p(cf-p) (полоса пропорциональности ПИД-регулятора) Увеличение значения cf-p Уменьшение значения cf-p График процесса растет постепенно и долго, вылета за уставку не происходит, возможно величина не дойдет до уставки. уставка Появляется вылет за уставку, возможны и колебания вокруг уставки. Выход в район уставки происходит быстро. уставка «недогрев» cf-p велико t, c cf-p мало t, c 81 Настройка значения параметра cf-i(cf-i) (постоянная времени интегрирования ПИДрегулятора) Увеличение значения cf-i График процесса растет постепенно, вылета за уставку не происходит. Уменьшение значения cf-i Появляется вылет за уставку и колебания вокруг уставки, выход в район уставки происходит быстро. 82 Настройка значения параметра cf-d(cf-d) (постоянная времени дифференцирования ПИД-регулятора) Увеличение значения cf-d Вылет и время успокоения уменьшается, однако возможны неравномерный выход на уставку или небольшие колебания. Уменьшение значения cf-d Увеличивается время реакции на изменение значения измеряемой величины из-за внешнего воздействия. Необходимо помнить, что графики переходных процессов могут оказаться похожими при различных сочетаниях значений параметров cf-p, cf-i и cf-d. И не всегда очевидно, чем вызван недостаток регулирования. Поэтому, при подборе коэффициентов 83 ПИД-регулятора мы рекомендуем начинать с пропорционального управления, затем переходить к пропорционально-интегральному управлению и, если этого недостаточно к ПИД-управлению. В данной реализации ПИД-регулятора накопление интегральной составляющей не производится за пределами полосы пропорциональности. В ряде случаев более качественную настройку можно осуществить с использованием параметра resi(resi) – «Сброс интеграла». Если resi=0 или resi≥cf-p, то ПИДрегулятор работает в обычном режиме, и значение накопленной суммы отклонений полагается равной нулю вне полосы пропорциональности. Если cf-p>resi>0, то значение накопленной суммы отклонений полагается равной нулю только вне полосы resi…+resi. Это позволяет избежать излишнего накопления интегральной составляющей до тех пор, пока увеличение параметра происходит за счет пропорциональной составляющей. 84 4. Требования безопасности Измерители соответствуют требованиям безопасности по ГОСТ 12.2.007.0 и ГОСТ Р 51350 для категории монтажа I и степени загрязнения 1. Изоляция электрических цепей измерителей относительно корпуса и между собой выдерживает в течение 1 мин действие испытательного напряжения 1,5 кВ практически синусоидальной формы частотой от 45 до 65 Гц Сопротивление изоляции электрических цепей с номинальным напряжением до 500 В составляет не менее 20 МОм в нормальных условиях эксплуатации. Степень защиты измерителей от прикосновения к доступным токоведущим частям и от попадания твердых посторонних предметов соответствует IP20 по ГОСТ 14254 5. Упаковка Упаковка измерителей соответствует категории КУ-2 по ГОСТ 23216, что обеспечивается применением соответствующей транспортной тары и внутренней упаковки. Транспортная тара изготовлена из трехслойного картона. Внутренняя упаковка соответствует типу ВУ-11А-5 по ГОСТ 23216 и включает пакет из полиэтиленовой пленки. Документация, отправляемая совместно с изделием вложена в герметичный пакет из полиэтиленовой пленки. Коробка должна быть прочно заклеена лентой с липким слоем. 85 6. Транспортирование и хранение Упакованные в соответствии с настоящим документом измерители транспортируются любым видом закрытого транспорта и на любые расстояния по правилам перевозок грузов, действующих на транспорте данного вида. При транспортировании самолетом измерители должны быть размещены в отапливаемых герметизированных отсеках. Трюмы судов, кузова автомобилей, используемые для перевозки измерителей, не должны иметь следов цемента, угля, химикатов и т.п. Условия транспортирования в части воздействия климатических факторов должны соответствовать условиям хранения 5 по ГОСТ 15150 и в части воздействия механических факторов – условиям «Л» по ГОСТ 23216. Хранить измерители до введения в эксплуатацию следует на складах в упаковке изготовителя по условиям хранения 1 по ГОСТ 15150. Хранить измерители без упаковки следует при температуре окружающего воздуха 10 – 35 °С и относительной влажности 80% при температуре 25°С. В помещении для хранения содержание пыли, паров кислот и щелочей, агрессивных газов и других вредных примесей, вызывающих коррозию, не должно превышать содержание коррозионно-активных агентов для атмосферы типа 1 по ГОСТ 15150. 7. Гарантийные обязательства Предприятие-изготовитель гарантирует нормальную работу изделия в течение 5 лет с момента продажи при соблюдении условий эксплуатации. В период гарантийного срока эксплуатации, при условии соблюдения требований руководства по эксплуатации, в слу86 чае обнаружения каких-либо неисправностей, возникших по вине изготовителя, изготовитель производит бесплатный ремонт вышедшей из строя продукции или ее обмен на продукцию надлежащего качества. Претензии не принимаются при наличии механических повреждений, при нарушениях целостности монтажа. Внимание. Гарантийный срок не распространяется на элементы, подлежащие естественному износу во время их эксплуатации. В данном случае таким элементом является электромеханическое реле, срок службы которого будет зависеть от параметров коммутируемой им нагрузки. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 195269, Россия, Санкт-Петербург ул. Учительская д. 18, корп. 1, офис 116Н Тел./Факс: +7 (812) 493-79-80 http://www.petropribor.ru http://www.itspb.ru E-mail: mail@petropribor.ru 87
