Сфера применения Использование
Регулятор процесса SIPART DR21 является прибором цифрового действия, отвечающий требованиям от среднего до высшего класса. Он используется в установках автоматического регулирования, входящих в технологию производственных процессов, как то химия и нефтехимия, техника управления и техника электростанций, но так же и в индустриальной сфере, как, к примеру, в пищевой промышленности.
Из-за высокой гибкости регулятор может использоваться как в простых, так и в многоконтурных системах регулирования. Широкие диапазоны установки параметров регулятора позволяют использовать SIPART DR21 в технологических процессах как для быстрых (к примеру, проток ), так и для медленных (к примеру, температура) объектов регулирования. По требованию регулятор самостоятельно вычисляет оптимальные параметры регулирования, не ожидая предварительных сведений от пользователя о характеристиках объекта. Применяемый метод адаптации подходит для объектов с саморегулированием и для апериодического переходного режима. Даже предусматривается более продолжительное время запаздывания.
Задачи регулирования
Структура входа регулятора SIPART DR21 посредством конфигурации может быть изменена таким образом, что могут быть решены следующие задачи регулирования:
- автоматическая стабилизация параметра, так же и с включением возмущающих воздействий на входе;
- трехкомпонентные регулирования;
- регулирующие контуры, включающие до 2-х внутренних заданных величин;
- следящее регулирование и регулирование синхронного хода;
- включение возмущающих воздействий на выходе;
- контуры автоматического регулирования с управлением от вычислительной машины в режиме SPC или DDC;
- регулировка соотношений с постоянным или управляемым соотношением.
Кроме этого SIPART DR21 может использоваться в качестве блока управления, прибора ручного управления, индикатора процесса или датчика функций.
Имеются регуляторы SIPART DR21 в качестве регуляторов непрерывного действия с выходом 0/4 до 20 мА или в качестве шаговых регуляторов со встроенными реле для управления движущимися приводами. Оба типа приборов могут использоваться так же в качестве двухпозиционных регуляторов для нагрева / охлаждения.
Через двоичные входы и выходы возможны наложенные функции управления или сигнализация статуса или тревоги.
Расширение функций
Для расширения уже имеющегося в основном приборе обширного аппаратного обеспечения имеются блоки опций, которые могут быть вставлены в подготовленные гнезда с задней стороны прибора, к примеру, блоки интерфейсов, UNI-модуль (для прямого подсоединения TC/RTD/R), модуль для входа тока и напряжения и модули с двоичными входами и выходами.
Конструкция Общий прибор
Регулятор процесса сконструирован по модульному принципу и может быть дооснащен в любое время.
Основной прибор включает:
- фронтальный блок с элементами обслуживания и индикации;
- блок задней части с сетевым элементом;
- пластиковый корпус с четырьмя гнёздами для опционных модулей.
Фронтальный блок (рис. 10)
Во фронтальном блоке размещаются элементы обслуживания и индикации, CPU (Central Processing Unit), а так же штепсельные соединения для блоков задней стороны и опционных блоков.
Управление осуществляется через пленочную клавиатуру, выполненную в классе защиты корпуса IP64. Оформление фронтальной стороны непосредственно относится к семейству регуляторов SIPART DR20/22/24, тоже самое касается цветового расположения элементов индикации и обслуживания.
Для лучшего наблюдения за процессом SIPART DR21 оборудован активной аналоговой индикацией для индикации заданной и фактической величин, четырехзначной цифровой индикацией, переключаемой для заданной величины, фактической величины и тревог (в зависимости от компоновки прибора), двухзначной цифровой индикацией для управляющего воздействия у, большим количеством клавиш обслуживания и сигнализационных диодов для различных статусных сигналов.
Рис. 10 Панель обслуживания и индикации
Индикация фактической и заданной величин
1. Аналоговая индикация фактической величины х.
2. Аналоговая индикация заданной величины w.
3. Цифровая индикация w/x (возможна индикация следующих величин):
4. сигнальная лампа w – горит при индикации w,
5. сигнальная лампа х – горит при индикации х.
6. Клавиша переключения для цифровой индикации w/x, клавиша подтверждения для световой сигнализации после возвращения сети и клавиша входа на уровень выбора.
Изменение управляющего воздействия
7. Клавиша изменения управляющего воздействия – закрыть (открыть).
8. Клавиша изменения управляющего воздействия – открыть (закрыть).
9. Цифровая индикация у.
10. Сигнальная лампа двоичных выходов y у S-регулятора.
11. Клавиша переключения режимов ручной / автоматический и клавиша «Enter» (Ввод) из уровня выбора в уровень конфигурации.
12. Сигнальная лампа ручного режима.
13. Сигнальная лампа режима y-extern.
Изменение заданной величины
14. Клавиша заданной величины – уменьшение.
15. Клавиша заданной величины – увеличение.
16. Клавиша переключения заданной величины внутренняя / внешняя и клавиша «Exit» (Выход) из уровня конфигурации и выбора в уровень обслуживания процесса.
17. Сигнальная лампа внутренней заданной величины.
18. Сигнальная лампа отключения компьютера (c wext).
Прочие сигналы
19. Сигнальная лампа осуществления метода адаптации.
20. Сигнальная лампа «Срабатывание предельной величины».
Задний блок с сетевой частью
На задней части располагаются следующие сигнальные подсоединения:
- 2 аналоговых входа АЕ1, АЕ 2, потенциально-связанные, 0/4 до 20 мА;
- 1 аналоговый выход АА, потенциально-связанный, 0/4 до 20 мА;
- 2 двоичных выхода +у, -у, безпотенциальные через контакты реле;
- 2 двоичных входа ВЕ1, ВЕ 2, для логической схемы 24 В, настраиваемая функция;
- 2 двоичных входа ВА1, ВА 2 для логической схемы 24 В, настраиваемая функция и смысл действия;
- 1 выход напряжения L+ для питания измерительного преобразователя.
Электропитание находится в литом корпусе на заднем модуле. Через ребра охлаждения потери тепла отводятся на заднюю сторону регулятора.
Для установки мощного связующего релейного модуля может быть смонтирована защитная шина.
Сетевая часть имеет большую мощность и предлагается 200 мА внешнего тока для:
- питание аналогового выхода (0/4 до 20 мА);
- активные двоичные выходы (до 7-ми двоичных выходов);
- Выход L+ для питания двухпроводных измерительных преобразователей.
Принцип работы
Основной прибор
Регулятор SIPART DR21 работает на основе современного, высокоинтегрированного микроконтроллера в технике C-MOS. В ЗУ постоянных величин прибора располагается большое количество функций для регулирования технологических установок. Посредством конфигурирования пользователь может самостоятельно настраивать регулятор на определенные задачи.
CPU
Используемый микроконтроллер оснащен встроенными AD- и DA-преобразователями и сторожевыми схемами соединения для контроля циклов. Процессор работает с 64k EPROM (в штепсельном цоколе и тем самым заменяемый) и с 1к RAM.
Программа SIPART DR21 функционирует с постоянным временным циклом в 100 мсек. Для начала каждой стандартной программы производится моделирование процесса. При этом включаются или принимаются аналоговые и двоичные входы, управление фронтальной клавиатурой и получаемые от серийного интерфейса процессуальные величины. При помощи этих входных сигналов осуществляются, в соответствии с запрограммированными функциями, все расчеты. После этого осуществляется вывод на индикационные элементы, аналоговые и двоичные выходы, а так же фиксация вычисленных величин для режима передачи серийного интерфейса. У S-регуляторов ход программы прерывается каждые 1, мсек с тем, чтобы отключить S-выходы для лучшего разрешения. Коммуникация интерфейсов осуществляется так же в режиме прерывания.
Сетевая часть
Встроенный в радиатор, залитый и защищенный от перегрузки сетевой трансформатор на 115 В или 230 В АС или встроенная в радиатор первичная шаговая переключательная схема на 24 В UC производит из вспомогательной энергии вторичные внутренние напряжения питания +24 В, +5 В и Uref. Металлический корпус расположен на защитном соединении. Вспомогательная энергия и внутренние напряжения питания надежно изолированы друг от друга. Внутренние напряжения питания являются малыми функциональными напряжениями. Так как в приборе не производится других напряжений данные выражения действуют для всех полевых сигнальных линий за исключением соединительных линий реле у S-регулятора.
Конфигурирование
Регулятор имеет большое число подготовленных функций для регулирования технологических установок. Пользователь самостоятельно осуществляет конфигурирование прибора, выбирая самостоятельно через структурный переключатель желаемые функции или настраивая параметры. Общая функция прибора получается из комбинации отдельных структурных переключателей или настройки параметров.
Все установки осуществляются исключительно через фронтальную панель обслуживания SIPART DR21 или через серийный интерфейс.
Скомпанованная, настроенная на специфические задачи программа фиксируется в ЗУ программ пользователя, заблокированном от исчезновения сети.
В заводской установке прибор конфигурирован как регулятор постоянной величины. Данная настройка может быть снова установлена в любое время через «APSt»-функцию.
Для конфигурирования регулятора SIPART DR21 имеются следующие модули параметрирования и структурирования:
OnPA При помощи on line-параметров определяются свойства передачи регулятора и вместе с ними ход процесса. Они могут быть изменены в режиме регулятора (on line).
oFPA Параметры off line фиксируют основные функции, как то, к примеру, элементы индикации, предельные величины, величины безопасности. При их установке регулятор блокируется (off line), сохраняется последнее значение управляющего воздействия.
StrS При помощи структурных переключателей определяется структура приборов, как то, к примеру, регулятор постоянной величины или следящий регулятор. При их установке регулятор блокируется (off line), сохраняется последнее значение управляющего воздействия.
APSt Функция all preset заново восстанавливает заводские установки.
(AdAP) На уровне адаптации задаются выходные параметры для автоматического согласования параметров регулятора с процессом и включается адаптация.
(CAE3) Здесь осуществляется настройка диапазона измерения для UNI-модуля и
при необходимости точная коррекция. Меню САЕ3 включается только при вставленном UNI-модуле и освобождении на уровне структурирования (структурный переключатель S>3).
Опционные модули
6DR2800-8J
I/U-модуль - входные величины для тока 0/4 до 20 мА или напряжения 0/0,2 до 1 В или 0/2 до 10 В.
Входной усилитель модуля сконструирован как дифференциальный усилитель с маневренным усилением для входного сигнала 0 до 1 В или 1 до 10 В. Для входных сигналов тока на модуле через штепсельные мосты включается сопротивление входных нагрузок 49,9 Ом. Определение начальной величины 0 мА или 4 мА или 0 В или 0,2 В (2 В) осуществляется через конфигурирование на основном приборе.
6DR2800-8V
UNI-модуль - прямое подсоединение термопар или Pt100, потенциометрических датчиков или датчиков мВ.
Сенсоры измеряемой величины, как то термопары (TC), термометры сопротивления Pt100 (RTD), датчики сопротивления (R) или датчики напряжения в диапазоне мВ могут быть подключены напрямую. Выбор измеряемой величины осуществляется через конфигурирование регулятора на уровне StrS; диапазон измерения и другие параметры устанавливаются в меню САЕ 3. Относящиеся к сенсору характеристики (линеаризация) для термопар и термометра сопротивления Pt100 находятся в ЗУ программ регулятора и подразумеваются автоматически. На самом модуле отсутствует необходимость дополнительных настроек.
6DR2800-8R
Модуль R - вход для потенциометрического датчика или датчика тока.
В качестве потенциометрических датчиков могут использоваться потенциометры с номинальным параметром от 80 Ом до 1200 Ом. На ползунок потенциометра подводится постоянный ток в Is = 5 мА. Тем самым сопротивление ползунка не входит в измерение. Посредством ползункового переключателя на модуле сопротивления коммутируются параллельно к потенциометру и тем самым осуществляется черновой предварительный выбор диапазона измерения. При помощи обеих коррекционных потенциометров на задней части модуля устанавливаются начало и конец диапазона измерения.
6DR2803-8C
SES - серийный интерфейс для RS232 или RS485 с гальваническим разделителем.
Через интерфейс могут отправляться все процессуальные параметры, внешняя заданная величина, величина слежения, рабочие состояния, параметры и структурирования могут передаваться и получаться.
Коммуникация интерфейсов может осуществляться:
- RS232 как соединение End-End;
- Шина SIPART с шинным задающим устройством SIPART как последовательная шина поступающих данных с макс. 32-мя пользователями;
- RS485 как последовательная шина поступающих данных с макс. 32-мя пользователями.
Для составления программного обеспечения связи имеется подробное техническое описание кодовой коммуникации (в случае необходимости написания собственного драйвера).
C7345 -A347-B202
Шинное задающее устройство SIPART - соединительный элемент между шиной SIPART (сторона регулятора) и End-End V.28 или TTY-соединение с вышестоящей системой.
Шинное задающее устройство изготовлено в качестве отдельного блока и может охватывать на шинной стороне (сторона регулятора) до макс. 32 приборов.