Описание схемы двухпозиционной системы регулирования температуры

На рис. 3 представлена структурная схема двухпозиционной системы регулирования температуры.

Рис. 3. Структурная схема АСР

Здесь приняты следующие обозначения:

y(t) – выходное воздействие, выдаваемое объектом управления (ОУ);

ЭОС – элемент обратной связи (первичный преобразователь, датчик), устройство для измерения текущего значения выходной величины – у(t) и преобразования его в сигнал - у_ос(t) удобный для передачи;

g(t) - задающее воздействие (задание), т.е. воздействие, подаваемое на вход системы или устройства;

ЭС – элемент сравнения, устройство в котором сравнивается заданное значение выходной величины – g(t) с текущим значением - у_ос(t) и определяется ошибка регулирования e(t) = g(t) - у_ос(t);

АР –автоматический регулятор;

u(t) - управляющее воздействие АР;

ИМ – исполнительный механизм, устройство предназначенное для преобразования управляющего воздействия u в перемещение регулирующего органа (РО).

u_им – воздействие ИМ на РО;

РО – регулирующий орган, устройство для изменения материального или энергетического потока с целью уменьшения величины ошибки – е;

u_ро – воздействие РО на поток вещества или энергии влияющих на выход объекта управления – у;

ОУ – объект управления;

f(t)- возмущающее воздействие (возмущение) внешней среды на систему.

На элемент сравнения ЭС подаются два сигнала: задание - g(t),в виде диапазона температурной зоны У _тin, У _тax и выходной сигнал - у_ос(t) прошедший через ЭОС. В ЭС вырабатывается ошибка – e(t) сигнал, равный разности между заданным значением температуры (У _тin, У _тax)и её действительным значением у_ос(t), которое подается через обратную связь с выхода системы. Сигнал элемента сравнения, являющийся рассогласованием e(t) = g(t) - у_ос(t) подвергается затем усилению в усилителе, которым является реле МКУ-48. Регулирующее (управляющее) воздействие u(t) имеет дискретный характер (всегда будет иди u(t)=0 или u(t)=220 В) и подается на исполнительный механизм ИМ, который регулирующим органом РО воздействует на поток тепловой энергии, идущий к объекту регулирования да ликвидации рассогласования. АСР вернулась к состоянию равновесия (y(t) находится в заданном диапазоне).

На рис. 4 изображена принципиальная схема двухпозиционной АСР температуры. Сопоставим ее с структурной схемой (рис. 3).

I. - первичный преобразователь регулятора – термометр сопротивления и автоматический мост типа КСМ-4 (ЭОС);

II. - элемент сравнения (ЭС.) - электронное устройство, встроенное в мост типа КСМ-4;

III. - усилитель (УС) - промежуточные реле МКУ-48;

IV. - устройство для позиционного регулирования (АР);

V. - исполнительный механизм (ИМ) двухпозиционного регулирования типа ДР;

VI. - регулирующий орган - экран (Р0);

VII. - объект управления– пространство, окружающее кожух термометра сопротивления (ОУ);

VIII. – источник тепловой энергии - электропечь.

Рис. 4. Принципиальная схема двухпозиционной АСР

При снижении температур ниже заданного значения У_min уменьшается сопротивление термометра сопротивления R_t, который включен в мостовую измерительную схему равновесного моста типа КСМ-4. В точках А и В появляется сигнал разбаланса, который усиливается по напряжению и мощности усилителем (с помощью трансформатора и усилителя УС) и подается на реверсивный двигатель РД. Двигатель РД перемещает подвижный контакт реохорда и одновременно показывающую и записывающую стрелки прибора.

Устройство для позиционного регулирования представляет собой отдельный блок, состоящий из двух микропереключателей МП-5, закреплённых на планке указателей задания. На каретке указателя прибора установлен палец для переключения контактов микропереключателей МП-5. При увеличении (уменьшении) измеряемого параметра каретка указателя перемещается вдоль шкалы слева направо (справа налево). Указатели задания позиционного регулирования установлены: один (зеленый) на отметке шкалы, соответствующей нижней границе регулирования, другой (красный) - на отметке, соответствующей верхней границе (рис. 3-II).

В момент прохождения указателем прибора отметки шкалы, соответствующей нижней (верхней) границе зоны регулирования, палец каретки, войдя в паз фиксатора позиционного устройства, укрепленного на соответствующем микропереключателе, повернёт фиксатор и тем самым замкнёт контакт позиции «мало» (зелёный указатель) или позиции «много» (красный указатель).

Таким образом, указанное позиционное устройство может быть использовано для включения или выключения целей питания исполнительного механизма через промежуточное реле МК-48 и замыкания цепей световой сигнализации. Напряжения 220 В, являющееся ошибкой сравнительного элемента, подаётся через контактное устройство позиционного регулирующего узла на контакт 2 блокирующего устройства исполнительного механизма (замкнулась цепь обмоток электродвигателя). Электродвигатель 7 через систему зубчатых колес редуктора приводит во вращение выходной вал исполнительного механизма. Вал редуктора кинематически связан с ползуном 3 блокирующего устройства. Последний приводится в движение, сходит с контакта 2, на котором находился при выключенной двигателе, и соприкасается с токонесущими кольцами 6 и 1, блокируя контакт с регулятора. Цепь питания электродвигателя остается теперь замкнутой независимо от состояния минимального контакта регулятора, Вал электродвигателя продолжает вращаться, перемещал через редуктор регулирующий орган до тех пор, пока ползун 3, сделав один полуоборот, но сойдет с токоведущей пластины 1 на контакт 5. При этом электрическая цепь разомкнется, вал электродвигателя перестанет вращаться, а регулирующий орган остановится в положении полного открытия поверхности электропечи, излучающей поток тепловой энергии, нагревающей кожух термометра сопротивления. Температуры кожуха термометра сопротивления начнет повышаться. Реверсивный двигатель при этом перемещает указатель до тех пор, пока не замкнется цепь микропереключателя «max», а контакт «min» разомкнётся. Вновь замкнётся цепь питания электродвигателя через контакт 5 и он начнет вращаться в том же направлении, перемещая через редуктор регулирующий орган в противоположную сторону до тех пор, пока ползун 3 не сойдет с токоведущей пластины 1 на контакт 2. При этом цепь питания электродвигателя разомкнется, он остановится, а регулирующий орган установится в положение полного закрытия.

Блокирующее устройство состоит из текстолитовой панели 4, на которой закреплено токонесущее кольцо б, соединенное с линией сети. В пазы кольца вставлены контакты 2 и 5, соединенные с микропереключателями позиционного регулирующего устройства. Ползун 3 закреплен на валу и, вращаясь с ним, замыкается с контактами 2 и 5. Таким образом, обмотка двигателя питается через контакты блокирующего устройства и токоведущее кольцо 1, соединенное е токонесущим кольцом 6 ползуном 3.