1.3.1 Пид регулятор, его составляющие.
Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор - устройство в управляющем контуре с обратной связью. Используется в системах автоматического управления для формирования управляющего сигнала с целью получения необходимых точности и качества переходного процесса. ПИД-регулятор формирует управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально разности входного сигнала и сигнала обратной связи (сигнал рассогласования), второе - интеграл сигнала рассогласования, третье - производная сигнала рассогласования.
Пропорциональная составляющая вырабатывает выходной сигнал, противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения, наблюдаемому в данный момент времени. Он тем больше, чем больше это отклонение. Если входной сигнал равен заданному значению, то выходной равен нулю.
Интегральная составляющая пропорциональна интегралу от отклонения регулируемой величины. Её используют для устранения статической ошибки. Она позволяет регулятору со временем учесть статическую ошибку.
Если система не испытывает внешних возмущений, то через некоторое время регулируемая величина стабилизируется на заданном значении, сигнал пропорциональной составляющей будет равен нулю, а выходной сигнал будет полностью обеспечивать интегральная составляющая. Тем не менее, интегральная составляющая также может приводить к автоколебаниям.
Дифференциальная составляющая пропорциональна темпу изменения отклонения регулируемой величины и предназначена для противодействия отклонениям от целевого значения, которые прогнозируются в будущем. Отклонения могут быть вызваны внешними возмущениями или запаздыванием воздействия регулятора на систему.
1.4 Технологическая часть прибора
1.4.1 Технологическая часть измерительного прибора JUMO dTRANS p02
Общее назначение
Преобразователи давления JUMO dTRANS p02 служат для измерения относительного и абсолютного давления агрессивных и неагрессивных газов, паров и жидкостей. Измерительные преобразователи давления работают по пъезорезистивному или тонкоплёночному тензометрическому принципу. Выходной сигнал постоянного тока прямо пропорционален входному давлению.
При взрывозащищённом исполнении «ЕЕх ia llC» преобразователь давления может быть установлен внутри взрывоопасной зоны 1? для соединения с зоной 0. Для особых случаев применения, например, для измерения высоковязкой среды, JUMO dTRANS p02 поставляется с мембраной различных конструкций. Для измерения высокотемпературных сред до 200 С также предлагаются подходящие виды присоединения к процессу.
1.4.2 Принцип действия преобразователя давления jumo dTrans p02
Давление производит деформацию чувствительного элемента- мембраны, в результате чего происходит изменение его физических характеристик. Это изменение преобразуется внутренней схемой прибора, который откалиброван в соответствии с необходимым диапазоном измерений. Прибор содержит генератор тока, который позволяет получить на выходе унифицированный электрический сигнал в цепи измерения. Этот сигнал принимается входной частью АСУТП или локальным регулятором, с которого подаётся питание от 11.5 до 36В постоянного напряжения. Показание выводиться на собственный дисплей прибора.
Прибор также имеет дополнительные внешние клеммы для подключения контрольного миллиамперметра.
Прибор настраивается посредством 3-х кнопок. Он может быть настроен как с подачей образцового давления, так и без него.
В случае применения его на паре необходимо исключить прямой контакт чувствительного элемента с паром высокой температурой. Для этого необходимо создать условие, что бы в импульсной трубке образовывается конденсат, который предотвращает выход из строя чувствительного элемента.
Мембрана.
Мембрана состоит из фланца и металлической подвижной мембраны. При воздействии давления рабочей среды происходит деформация мембраны, при этом разделительная жидкость передаёт силовое воздействие от рабочей среды к датчику.
Мембраны предназначены для защиты прибора от агрессивных сред, также сред содержащих большое количество взвешенных веществ и целлюлозной массы.
Материал мембраны подбирается от качества агрессивных сред, а её толщина зависит от диапазона измеряемого давления. Мембрана заполняется кремний - органической жидкостью которая исключает воздействия температуры на точность измерений.
Давление через разделительную мембрану и разделительную жидкость передается на чувствительный элемент датчика. Воздействия давления преобразуется в деформацию мембраны, вызывая при этом изменение электрического сопротивления его транзистора и разбалансировку мостовой схемы. Электрический сигнал, образующийся при разбалансировки мостовой схемы, измеряется и подается в электрический преобразователь. Электрический преобразователь преобразует это изменение в выходной сигнал и передается на ЖК дисплей прибора.
Технические характеристики
Взрывзащита
Цепь питания должна быть искробезопасной и превышение следующих предельных значений должно быть исключено:
Ui = DC 30 В П = 100мА
Pi = 750 мВт
Дисплей может показывать
давление с 13 различными, свободно выбираемыми, единицами измерения и в %
выходной ток в мА
температуру датчика в С и F
ошибку измерения, выход за пределы диапазона измерений
минимальное и максимальное давление ( функция буксирной стрелки)
давление и температура могут быть показаны одновременно в две строки
Клавиши управления могут служить для установки
начального и конечного значения выходного диапазона с указанием значений давления
начального и конечного значения выходного диапазона без указания значений давления (слепая установка)
демпфирование или постоянной времени
функции датчик тока
выходного сигнала в случае неисправности
блокировки клавиатуры
сброс минимального и максимального значения (функция буксирования стрелки)
корректировки плотности для различных сред
Заземление
При установке измерительного преобразователя давления Ех – зоне заземления должно быть подключено с наружной стороны к специальной клемме заземления. Внутренняя клемма заземления предназначена для подключения экрана кабеля.
Установка диапазона измерений
Диапазон измерений можно устанавливать с клавиатуры прибора, с помощью SETUP-программы или HART-коммуникатора: начало и конец диапазона плавно внутри номинального входного диапазона. Интервал измерений не может быть меньше 10 % от номинального входного диапазона.
Возможность программирования
Прибор может измерять вакуум, абсолютное давление, избыточное давление. Позволяет изменять постоянную времени, измерять давление (фильтрацию помех). При измерении уровня позволяет коэффициент для плотности жидкости. Может служить задатчиком тока для проверки линий канала АСУТП фиксированное значение (4,12,20 мА). Есть возможность индикации текущего значения процента от диапазона текущего значения, температура окружающей среды и минимального или максимального значения измеряемого давления и значение выходного тока.
Программа SETUP
Программа setup позволяет удобно проверять и устанавливать все параметры измерительного преобразователя давления, кроме того, она предоставляет дополнительные функции, как, например:
запись измеряемых значений
графическое представление температуры и давления
подробные сообщения по диагностике
представление полного ключа заказа и конфигураций прибора
Возможные единицы измерения, отображаемые на дисплее
Psi, bar, mbar, kg/cm2, kPa, MPa; кроме того, дисплей можно переключить на отображение измеряемого значения в % или установить шкалу с произвольной единицей измерения, а также выходного тока в мА.
Дополнительные отображения
Индикация температуры датчика, минимального и максимального давления. Индикация выхода за пределы диапазона измерений и неисправностей.
Воспроизводимость
Для номинальных диапазонов <100 бар <0,5% конечного значения.
Для номинальных диапазонов <25 бар <0,02% конечного значения.
Влияние напряжения питания
<0,1 % от конечного значения на изменение 10 В ( номинальное напряжение питания 24 В постоянного тока)
Допустимая температура окружающей среды
-50…+85 С ( при температурах ниже -20 С жидкокристаллический дисплей может не читаться)
Для искробезопасного исполнения:
+85 С для температурного класса Т4
+75 С для температурного класса Т5
+60 С для температурного класса Т8
Температура хранения
-50…+85 С
Допустимая температура измеряемой среды
-40…+120 С
Для стандартного исполнения,
-40…+200 С
Для расширения базового типа 4 для сред с повышенной температурой.
Монтаж прибора
Монтаж за корпус прибора
С обоих сторон корпуса прибора имеются отверстия с резьбой М20 х 1,5. Одно отверстие можно использовать для установки сальникового ввода. Другое отверстие можно использовать для крепления самого измерительного преобразователя давления.
Подключение давления
Уплотнения
Для уплотнения необходимо использовать стандартные уплотнения в зависимости от условия работы прибора.
Момент силы, прилагаемой при подключении
Максимальный момент: 200 Нм
Момент силы при затяжке уплотнения зависит от размера, материала и формы применяемого уплотнения, вида подключения к процессу измерительного преобразователя.
Электрическое присоединение
Клеммная коробка с привинчивающейся крышкой, 2 вывода и клемма заземления, винтовое пластмассовое присоединение ввода кабеля М20 х 1,5 для поперечного сечения 6…12мм.
Питание напряжения от 11,5 до 36 В, через сопротивление нагрузки подаётся на клеммы прибора, образуя токовую петлю. Нагрузкой может служить вход измерительного прибора системы АСУТП, электрический индикатора, электронного регулятора. Генератор тока выходной части электрической схемы датчика изменяет токовое выходное значение соответствующее измеряемому давлению.
Электрические подключения
Заземлить прибор:
Открыть крышку
Через клемму заземлить прибор
Порядок подключения
Открыть крышку корпуса
Провести соединительный кабель через сальниковый ввод
Произвести подключение
Завинтить крышку
Снятие или замена прибора под давлением на рабочем месте
Перекрыть отсечной вентиль
Открыть сбросной вентиль
По дисплею прибора убедиться что давление отсутствует
Отсоединить прибор
Установка прибора
Убедиться в целостности прокладки прибора
Вкрутить прибор
Подсоединить провода
По индикации прибора убедиться о правильности подключения
Закрыть сбросной вентиль
Открыть (медленно) отсечной вентиль
Убедиться в герметичности соединений
Общие указания
Диаметр кабеля от 6 до 12 мм
Максимальное сечение провода до 1,5 мм2 на жилу
Сигнальные линии прокладывать отдельно от кабеля с напряжением более 60 В
Использовать кабель со скрученными проводами (витая пара)
Избегать близости мощных электроустановок
Условия эксплуатации
Взрывобезопасное использование
При использовании преобразователя в зонах с потенциально взрывоопасными средами следует выполнять специальные требования к монтажу и эксплуатации оборудования в таких зонах.
Не допускайте повреждения диафрагмы измерительной ячейки. Не вставляйте никаких предметов в отверстие присоединительного штуцера.
Для невзрывозащищённого использования
Диапазон измерений
Начало и конец диапазона измерений могут произвольно устанавливаться внутри номинального диапазона измерений. Диапазон измерений не может быть меньше 10% от номинального диапазона.
Предельно допустимые механические удары
50 g / 11мс
Механические колебания:
Макс. 5г при 10 – 2000 Гц
Допустимая температура измеряемой среды
-40…+120 С
(при заполнении галогенизированным маслом -40…+85 С)
Допустимая температура окружающей среды -50…+85 С
(при температуре ниже -20 С ЖК-дисплей может не читаться)
Пределы перегрузки
4-х кратное превышение верхнего значения номинального диапазона
2-х кратное превышение верхнего значения номинального диапазона
Давление разрушение сенсора
10-кратное превышение верхнего значения номинального диапазона, максимальное 2000бар.
Рабочее положение
Номинальное положение измерительного преобразователя JUMO dTRANS p02 вертикальное, корпусом вверх.
В зависимости от фактических условий места измерения измерительный преобразователь может быть смонтирован в другом положении. В зависимости от желаемого рабочего положения ЖК-дисплей можно поворачивать в шагом 90 С.
