Ćwiczenie 4. Realizacja programowa dwupołożeniowej regulacji temperatury pieca elektrycznego

Transkrypt

1 Ćwiczni 4 Ralizacja programowa dwupołożniowj rgulacji tmpratury pica lktryczngo. Cl ćwicznia Clm ćwicznia jst zaznajomini z podstawami rgulacji obiktów ciągłych na przykładzi strowania dwupołożniowgo komputrowgo modlu pica lktryczngo oraz wykorzystani w opracowywanym programi prostych opracji na zminnych całkowitoliczbowych. 2. Wprowadzni Obikty strowan dwupołożniowo występują powszchni w grzjnictwi lktrycznym, chłodnictwi, suszarnictwi i klimatyzacji. Istota rgulacji dwupołożniowj (dwustawnj) polga na tym, ż wyjści rgulatora moż przyjmować tylko dwa stany nazywan umowni 0 wyłącz i - załącz. Stanom tym odpowiada wyłączani i załączani dopływu nrgii lub matriału do obiktu, czyli otwirani lub zamykani wyłącznika albo zaworu. W ćwiczniu przdstawiony jst przykład implmntacji rgulacji dwustawnj w języku drabinkowym strownika PLC Modicon Micro. 2.. Modl pica lktryczngo Komputrowy modl pica lktryczngo z wizualizacją (Rys. ) został zaprogramowany w środowisku LabVIEW. Jst to modl dynamiczny o właściwościach lmntu inrcyjngo drugigo rzędu o transmitancji T( s) G( s) = U ( s) K = ( T s + )( T2s + ) gdzi sygnałm wjściowym jst napięci (moc) zasilania pica U, a sygnałm wyjściowym (rgulowanym) tmpratura T. Paramtry dynamiczn modlu: wzmocnini (K), i dwi stał czasow (T i T 2 ) można zminiać nastawnikami bzpośrdnio z pulpitu modlu na krani. Modl jst sprzęgnięty z strownikim PLC poprzz wjścia/wyjścia karty pomiarowj zainstalowanj w komputrz PC.

2 Rys.. Okno wizualizacji modlu pica lktryczngo Zadanim strownika jst dwupołożniowa rgulacja tmpratury pica na podstawi sygnału sprzężnia zwrotngo okrślającgo jj aktualną wartość oraz wartości tmpratury zadanj. Sygnały t wysyłan są z modlu (jako analogow wartości napięcia) na dwa wyjścia karty pomiarowj. Elmntm bzpośrdnio strowanym jst "grzałka" pica uaktywniana wysokim stanm podawanym na wjści binarn DI0 karty pomiarowj z wyjścia binarngo strownika o adrsi Dodatkowo modl jst wyposażony w dwa rjstratory do obsrwacji przbigów sygnału strującgo (Wjści) i tmpratury w picu (Wyjści). Tab. Opis zminnych rgulacji dwupołożniowj tmpratury pica (odpowiadając sobi oznacznia wynikają z sposobu lktryczngo połącznia wjść/wyjść strownika i karty). W/wy karty pomiarowj Adrs rjstru strownika Opis zminnj Wyjścia strownika (wjścia karty) sygnały strując lmntami wykonawczymi DI Stan ON załącza grzałkę Wjścia strownika (wyjścia karty) sygnały z czujników i panlu strownia modlu DO0 000 Stan ON sygnalizuj naciśnięci przycisku Stan awaryjny AO AO Napięci proporcjonaln do aktualnj tmpratury pica (wyjści analogow 0-0V karty) Napięci proporcjonaln tmpratury zadanj (wyjści analogow 0-0V karty) 2

3 2.2. Obsługa wjść/wyjść analogowych strownika Strownik Modicon Micro 62 jst wyposażony w 4 wjścia i 2 wyjścia analogow. Każdmu z wjść jst przyporządkowany adrs w pamięci danych (rjstry do 30009). Bity dodatkowgo rjstru statusowgo 3000 informują o stani poszczgólnych kanałów. Kanały wjściow mają programowaną rozdzilczość 2-6 bitów. Sposób intrprtacji zawartości rjstrów wjść można okrślić poprzz wybór idntyfikatora MIC na krani konfiguracji urządzń wjścia / wyjścia. Każd z wjść analogowych jst dostępn do odczytu raz na ok. 50 ms. Obsługa wszystkich kanałów wymaga zatm ok. 200 ms. Każdmu z dwóch kanałów wyjść analogowych jst równiż przypisany rjstr w pamięci (4000 i 40002). Wyjścia t mają stałą rozdzilczość 2 bitów Rgulator dwustawny Najprostszym rgulatorm dwustawnym jst rgulator (Rys. 2), w którym lmnt o charaktrystyc przkaźnikowj jst przłączany sygnałm uchybu =x 0 -x. Elmnt dwustanowy Nastawnik wartości zadanj x Σ x 0 h x h - szrokość pętli histrzy Rys. 2. Schmat blokowy rgulatora dwustawngo Rolę lmntu niliniowgo o charaktrystyc przkaźnikowj spłnia w ćwiczniu strownik PLC z odpowidnim programm. W pirwszym tapi program ma charaktrystykę idalngo przkaźnika dwupołożniowgo jak na Rys Rys. 3. Charaktrystyka statyczna idalngo przkaźnika dwupołożniowgo 3

4 2.4. Tworzni podstaw programu Głównym lmntm składowym tworzongo programu jst blok funkcyjny Sub (Subtracts) nalżący do funkcji matmatycznych, a ralizujący odjmowani dwóch argumntów okrślonych w górnym i w środkowym polu bloku (Rys. 4). 000 Wył. awaryjny Rys. 4. Blok funkcyjny Sub Załączni styku normalni otwartgo o adrsi 000 uaktywnia funkcję odjmowania. Odjmną jst wartość zapisana w górnym węźl bloku (=0), odjmnikim wartość zapisana w węźl środkowym (zawartość rjstru 4005), a wartość bzwzględna różnicy zapisywana w argumnci bloku podanym w węźl dolnym (w rjstrz 4006). W zalżności od rlacji między odjmowanymi liczbami uaktywnian jst jdno z 3 binarnych wyjść bloku: górn (załączni cwki 00042) jżli wynik jst dodatni (wartość górngo argumntu jst większa od wartości argumntu środkowgo), środkow (załączana cwka o adrsi 00043) jżli wynik jst równy zro (argumnty mają tę samą wartość), doln (załączana cwka o adrsi 00044) jżli wynik jst ujmny, Na Rys. 5 przdstawiony jst podstawowy fragmnt programu rgulacji dwustawnj modlu pica Rys. 5. Ralizacja strowania tmpraturą pica Doln, binarn wyjści funkcji Sub struj załączanim grzałki modlu, którą rprzntuj cwka (wyjści binarn strownika) Sygnały analogow symulując tmpraturę aktualną i zadaną są podawan z wyjść AO0 i AO karty na wjścia analogow strownika, którym odpowiadają rjstry odpowidnio i Są on uaktualnian zgodni z zadanym okrsm próbkowania. Wyjści 0000 jst w stani ON (logiczn ), gdy tmpratura aktualna jst mnijsza od zadanj, zgodni z Rys. 5. 4

5 3. Zadania do wykonania w trakci ćwicznia A. Zapoznać się z działanim komputrowgo modlu pica. B. Napisać i uruchomić program strujący tmpraturą modlu pica z idalną charaktrystyką przkaźnikową. C. Zaprojktować rgulację dwustawną z przkaźnikim o zadanj szrokości pętli histrzy h. Zmnijsza to częstotliwość przłączń w układzi zasilania i wydłuża jgo żywotność w przypadku zastosowania styczników mchanicznych. D. Przskalować mirzony sygnał analogowy i wysłać go na jdno z wyjść analogowych strownika. E. Dokonać pomiaru czasu załącznia i wyłącznia grzałki pica dlsa różnych paramtrów dynamicznych modlu. 4. Opracowani sprawozdania A. W sprawozdaniu powinny znalźć się wydruki opracowanych wariantów programu wraz z komntarzm oraz spostrzżnia dotycząc mtody strowania w zalżności od ustawionych paramtrów dynamicznych modlu. B. Rozważyć i opracować modyfikację algorytmu uzalżniającą współczynnik wypłninia dwustanowgo sygnału strującgo od pochodnj uchybu rgulacji. Prowadzi to do rgulacji typu PD z względu na wartość śrdnią sygnału strującgo. 5