4.5. Пневматические каскадные аср
Для улучшения качества переходных процессов в объектах регулирования, в которых можно измерять промежуточные координаты, сравнительно часто применяют каскадные АСР (рис.4.8). В каскадных схемах вводится стабилизация некоторой промежуточной координаты с помощью вспомогательного регулятора. Задание вспомогательному регулятору устанавливается главным регулятором, стабилизирующим основную выходную координату.
Примером подобной АСР может служить схема каскадного регулирования температуры в химическом реакторе (рис.4.8,б). Вспомогательный регулятор 2 изменяет расход охлаждающей жидкости в рубашке реактора, поддерживая в ней значение температуры, которое задается главным регулятором 1, обеспечивающим стабилизацию температуры в самом реакторе. Таким образом, в рассматриваемой двухкаскадной АСР имеется два контура регулирования – внутренний (вспомогательный) и внешний (основной), стабилизирующий на заданном значении основную переменную – температуру в реакторе. В практике автоматизации иногда используют и более сложные (трех-, а иногда и четырехконтурные) системы. Применение таких схем оказывается эффективным, если инерционность вспомогательного контура существенно меньше инерционности контура регулирования основной координаты, а возмущения поступают на объекты внутреннего и внешнего контуров.
Рис. 4.8. Принципиальная (а) и структурная (б) схемы каскадного регулирования: 1,2 – главный и вспомогательный регуляторы; 3 – объект; 4 – задатчик.
При реализации таких схем на средствах пневмоавтоматики должны быть установлены специальные устройства, с помощью которых ограничивается сверху и снизу сигнал задания для вспомогательного регулятора, поступающий от главного регулятора. Необходимость таких ограничений объясняется тем, что во многих объектах область допустимых значений промежуточной координаты y ограничена. Указанные устройства могут реализовываться с помощью блоков ограничения сигналов системы «Старт» или элементов УСЭППА. В ряде случаев для уменьшения инерционности АСР вспомогательный регулятор размещают вблизи от его исполнительного механизма. Это позволяет улучшить качество работы каскадной схемы, поскольку для эффективной работы каскадной АСР внутренний контур должен иметь существенно меньшую инерционность, чем внешний.
Определенные трудности возникают при наладке схем каскадного регулирования на объекте управления. При настройке схемы сначала включают внутренний контур схемы – вспомогательный регулятор – и производят настройку его так же, как обычной одноконтурной системы. Затем включают и настраивают внешний контур – главный регулятор.
4.6. Применение пневмоавтоматики в асутп
Применение пневмоэлектронных систем управления позволяет сочетать такие важные достоинства пневматических средств, как высокая надежность, взрыво- и пожаробезопасность, простота обслуживания с возможностью быстрой обработки больших массивов информации и реализации сложных алгоритмов оптимизации с помощью ЭВМ.
Структурная схема пневмоэлектронной АСУТП приведена на рис. 4.9. Ввод сигналов от датчиков с пневматическим выходом в управляющий вычислительный комплекс (УВК) осуществляется после преобразования электрического сигнала в пневматический. Аналогичным образом должен осуществляться и вывод сигналов от УВК к пневматическим исполнительным механизмам (при реализации схем непосредственного цифрового управления) и к пневматическим регуляторам (при реализации супервизорного управления).
Рис. 4.9. Структурная схема пневмоэлектронной системы управления.
Для подобных целей используют индивидуальные или групповые преобразователи пневматических сигналов в электрические (п/э) и электрических в пневматические (э/п). Применение групповых преобразователей позволяет значительно уменьшить объем аппаратуры, используемой при реализации АСУТП, и в большинстве случаев оказывается дешевле, чем применение индивидуальных преобразователей. Основными недостатками таких систем обычно являются их сравнительно низкое быстродействие и довольно большие затраты машинного времени на ввод сигналов в УВК. Кроме того при отказах групповых преобразователей в управляющий вычислительный комплекс не будет поступать информация от всей группы подключенных датчиков.
Использование индивидуальных преобразователей приводит к существенному увеличению объема аппаратуры в системе, что затрудняет ее обслуживание. Кроме того, индивидуальные преобразователи в большинстве случаев имеют сравнительно невысокую точность, что требует применения