Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры автоматики и компьютерных систем автф «17» сентября 2009 (стр. 1 из 6)
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
_________________________________________________
Утверждаю
Декан АВТФ
__________ С.А. Гайворонский
«___»____________2009г.
В.Н Скороспешкин, В.С. Аврамчук
Локальная система автоматического регулирования температуры электрической печи на базе промышленного регулятора РП4-ТМ1
Методические указания к выполнению лабораторной работы № 3
по курсу «Основы автоматизации производственных процессов» для студентов, обучающихся по специальности 130501 - «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» и 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»
Издательство
Томского политехнического университета
2009
УДК 681.325.5-181.48(076.5)
ББК 32.973.26-04я73
С446
Скороспешкин В.Н., Аврамчук В.С.
С446 Локальная система автоматического регулирования температуры электрической печи на базе промышленного регулятора РП4-ТМ1. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 7 по курсу «Основы автоматизации производственных процессов» для студентов специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» и 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений».-Томск: Изд. ТПУ 2009 - 39.
УДК 681.325.5-181.48(076.5)
ББК 32.973.26-04я73
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры автоматики и компьютерных систем АВТФ « 17 » сентября 2009 г.
Зав. кафедрой АиКС
доктор технических наук ___________Г.П. Цапко
Председатель учебно-методической
комиссии ___________В.И. Рейзлин
Рецензент
Доцент, кандидат технических наук
В.И. Коновалов
© Скороспешкин В.Н.,
Аврамчук В.С., 2009
© Томский политехнический университет, 2009© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2009
Цель лабораторной работы. Ознакомление с функциональными возможностями САР температуры электрической печи на базе промышленного регулятора РП4-Т-М1. Определение оптимальных параметров настройки регулятора. Приобретение практических навыков по настройке регулятора на процесс.
1 Описание лабораторного стенда
Современные электрические средства автоматического регулирования разрабатываются по агрегировано-блочному принципу. Блоки образуют агрегированный комплекс технических средств (КТС), с помощью которого для конкретного технологического объекта путем набора определенных блоков проектируют автоматическую систему регулирования с требуемыми статическими и динамическими свойствами.
Каждый блок КТС выпускается заводами приборостроительной промышленности в виде конструктивно законченного изделия. При автоматизации технологических процессов в настоящее время наиболее широкое применение находят агрегированные комплексы электрических средств регулирования АКЭСР, АКЭСР-2 и др.
Рассматриваемый лабораторный стенд локальной САР температуры электрической печи реализован на базе комплекса технических средств, входящих в состав агрегированного комплекса электрических средств регулирования АКЭСР-2. Это такие технические средства, как блок ручного управления БРУ-32 и блок «ручной задатчик» РЗД-12, входящие в группу устройств оперативного управления, а также регулирующий блок РП4-Т, входящий в группу регулирующих устройств системы АКЭСР-2.
Структурная схема лабораторного стенда локальной системы автоматического регулирования температуры печи представлена на рисунке 1.
 |
На рисунке 1 используются следующие обозначения:
РЗД – ручной задатчик РЗД-12;
РП4-Т – регулирующий прибор;
БРУ – блок ручного управления БРУ-32;
РЭС – электромагнитное реле РЭС-22;
ИМ – исполнительный механизм СД-54;
УП – указатель положения;
РТ – регулятор тока;
мА – миллиамперметр;
НЭ – нагревательный элемент;
ТС - датчик температуры (термосопротивление медное);
ИТ – микропроцессорный измеритель температуры типа 2ТРМ0;
ТХК – датчик температуры (термопара «хромель-копель»).
Сигнал от термоэлектрического преобразователя температуры типа «хромель-копель» ТХК и сигнал задания, формируемый задатчиком РЗД-12, поступает на вход регулирующего прибора РП4-Т. На входе регулирующего прибора РП4-Т формируется сигнал рассогласования. Управление объектом от регулирующего прибора РП4-Т может осуществляться как автоматически, так и дистанционно. Переключение это осуществляется ключом выбора режимов блока управления БРУ-32. В автоматическом режиме сигнал рассогласования обрабатывается в регуляторе РП4-Т в соответствии с ПИ-законом регулирования и через ключ блока ручного управления БРУ-32, установленный в положение «автоматическое», поступает на электромагнитное реле РЭС, которое управляет исполнительным механизмом МЭО. В качестве исполнительного механизма служит реверсивный электродвигатель СД-54, через вал которого происходит воздействие на регулятор тока РТ, через который, в свою очередь, осуществляется питание нагревательного элемента (лампы накаливания). В режиме ручного управления через ключ блока ручного управления БРУ-32, установленный в положение «ручное», сигнал формируется путем нажатия кнопок «Больше» и «Меньше», встроенных в панель управления БРУ-32. Сигнал от датчика положения УП исполнительного механизма МЭО поступает на индикатор, встроенный в панель блока БРУ-32. Регулятор тока РТ включен последовательно с нагревательным элементом НЭ и величина тока регистрируется миллиамперметром мА. Информация в виде сигнала о текущем значении температуры теплового контура поступает от термопреобразователя сопротивления медного ТСМ-50 на двухканальный микропроцессорный измеритель температуры ИТ типа 2ТРМ0 и регистрируется на светодиодном дисплее измерителя. Использование разных датчиков температуры, термоэлектрического преобразователя типа ТХК для работы с регулятором РП4-Т и термопреобразователя сопротивления типа ТСМ-50 для работы с микропроцессорным измерителем типа 2ТРМ0, обусловлено исполнением измерителя.
Функциональная схема лабораторного стенда локальной САР представлена на рисунке 2.
Принципиальная электрическая схема установки «тепловой объект» представлена на рисунке 3.
Рис. 2 – Функциональная схема лабораторного стенда.
Рис. 3 – Принципиальная электрическая схема установки
«тепловой объект».
Конструктивно лабораторный стенд состоит из установки «тепловой объект» и пульта управления и контроля процесса регулирования температуры печи, которые соединены между собой с помощью многожильного кабеля.
Установка «тепловой объект» состоит из пустотелого корпуса печи (1), в котором расположена на штоке лампа накаливания (2), служащая источником тепла. Над лампой накаливания в верхней части корпуса печи установлены датчики температуры типа термосопротивление ТСП (3) и термопара ТХК (4). Над датчиками температуры расположен экран (5), а в основании корпуса печи и в верхней его части предусмотрены жалюзи (6), с помощью которых можно изменять температуру в печи за счет конвекции воздушных потоков. Конструкция штока позволяет изменять расстояние между лампой накаливания и датчиками температуры. Сигналы о текущем значении температуры поступают с термосопротивления на микропроцессорный измеритель температуры (7), а с термопары через коробку холодных спаев КХС4 – на вход регулирующего устройства РП4-Т (8). Напряжение на лампу накаливания поступает от регулятора тока (9), который собран на электронных элементах 2У202Н и КЦ402А. Управление регулятором тока осуществляется от переменного сопротивления 22 кОм, которое расположено с одной стороны вала исполнительного механизма (МЭО). С другой стороны вала МЭО установлено переменное сопротивление 3 кОм, которое выполняет роль указателя положения исполнительного механизма, сигнал с которого поступает на индикатор блока ручного управления БРУ-32. Исполнительный механизм в свою очередь управляется в импульсном режиме от регулятора РП4-Т. Вал МЭО приводится в движение от электродвигателя СД-54 посредством червячной передачи. Реверсирование электродвигателя СД-54 осуществляется замыканием контакта В2 (синий провод) с контактом В1 (красный провод) или с контактом В3 (зеленый провод). Конденсатор С2 (1мкф) понижает напряжение питания электродвигателя СД-54 с 220 В до 127 В. Микропереключатели МП1 и МП2 выполняют роль концевых выключателей для электродвигателя СД-54. В установке «тепловой объект» используется лампа накаливания мощностью 60 Вт. Возможно применение лампы накаливания другой мощности, лишь бы величина тока не превышала допустимую для электронного элемента КЦ402А.
Пульт управления и контроля процесса состоит из средств контроля за процессом регулирования температуры печи: миллиамперметра (13) и микропроцессорного измерителя температуры 2ТРМ0 (7); и комплекса технических средств, входящих в состав АКЭСР-2: блока «ручной задатчик» РЗД-12 (10), регулирующего прибора РП4-Т (8) и блока ручного управления БРУ-32 (11).
Миллиамперметр (шкала 0 – 40 mA) предназначен для измерения величины постоянного тока на регуляторе тока.