Positionskontroller och tvålägeskontroll

I styrobjekt som inte har självnivellering kan eventuell störningseffekt inte lokaliseras utan hjälp av en automatisk styrenhet och jämviktstillståndet uppnås inte.

Funktionen av den automatiska regulatorn bestäms av typen av förhållande mellan avvikelserna hos den kontrollerade parametern och regleringskroppens reglerande effekt, som uppstår som ett resultat av dess rörelse. Detta beroende kallas den dynamiska egenskapen hos regulatorn eller regulatorns regulatoriska lag... Beroende på typen av detta beroende delas regulatorer in i positionell, statisk eller proportionell, astatisk och isodromisk.

Regulatorn i en lägesställare kan ha två eller flera fasta lägen, som var och en motsvarar vissa värden för den kontrollerade parametern.

Beroende på antalet positioner kan regulatorer vara tvåpositioner, trepositioner och flerpositioner.

I praktiken finns den största tillämpningen tvåpositionsregulatorer... De bör diskuteras mer i detalj.

I en tvålägesregulator, när den kontrollerade parametern avviker från det inställda värdet (med en mängd som är större än regulatorns okänslighet), upptar regleringsorganet ett av de ytterlägen som motsvarar det maximala eller minsta möjliga flödet av det reglerande ämnet . I ett särskilt fall kan minimivärdet vara noll inflöde.

Reglerkroppens förflyttning från ett ändläge till ett annat med av/på-reglering utförs vanligtvis med hög hastighet — teoretiskt momentan i ett ögonblick lika med noll.

Likhet mellan inflöde och utflöde observeras inte för ett givet värde på den kontrollerade parametern. Detta kan bara ske vid maximala eller minimala belastningar. Därför, vid tvålägeskontroll, är systemet vanligtvis i ett icke-jämviktstillstånd. Som ett resultat oscillerar den styrda parametern kontinuerligt i båda riktningarna från det inställda värdet.

Amplituden för dessa svängningar i frånvaro av fördröjningar, som det är lätt att anta, kommer att vara en viss okänslighet hos regulatorn... Zonen för möjliga svängningar för den kontrollerade parametern beror på regulatorns dödzon och bestäms under antagande att det finns är ingen fördröjning.

Dödbandet för regulatorn är ändringsintervallet för den kontrollerade parametern som krävs för att initiera rörelse av regulatorn i riktningarna framåt och bakåt. Så, till exempel, om rumstemperaturregulatorn, inställd på att hålla 20 ° C, börjar stänga regulatorn när varmvatten tillförs värmaren, när den interna lufttemperaturen stiger till 21 °, och öppnar den vid en temperatur på 19 ° , då är den döda zonen för denna regulator lika med 2 °.

Noggrannheten för att bibehålla de inställda parametrarna med på/av är relativt hög.

Om kontrollnoggrannheten är tillräckligt hög, så verkar det som om på/av-regulatorer kan användas i alla anläggningar. Tillämpligheten av på-av-styrning bestäms i de flesta fall inte av den uppnådda styrnoggrannheten, utan av den tillåtna omkopplingsfrekvensen. Man bör komma ihåg att frekvent omkoppling leder till snabbt slitage av delar (mycket ofta kontakter) av regulatorn och därför till en minskning av tillförlitligheten av dess drift.

Närvaron av en fördröjning försämrar regleringsprocessen, eftersom den ökar amplituden av parameterfluktuationer, men å andra sidan minskar fördröjningen omkopplingsfrekvensen och utökar därmed omfattningen av på-av-reglering.

Ett schematiskt diagram av en elektrisk tvålägestemperaturregulator i en torkugn visas i fig. 1.

Ris. 1. Schematisk bild av en elektrisk tvålägestermostat i ett torkskåp: 1 — bimetallisk sensor; 2 — värmeelement

Denna regulator består av en givare 1 och ett elektriskt värmeelement 2. Givaren består av två bimetalliska kontaktplattor, som under inverkan av temperatur kan, närma sig varandra, stänga eller tvärtom öppna en elektrisk krets.

Vanligtvis hålls en temperatur på 105 ° C i torkskåpet. Sedan, när den inställda temperaturen uppnåtts, måste kontakterna stängas och en del av värmeelementet manipuleras.Det erforderliga värdet på Qpr efter manövrering av värmaren kan väljas på ett sådant sätt att det helt kompenserar värmeförlusterna från torkugnen Qst.

Men den kan också justeras så att när den inställda temperaturen uppnås stängs värmaren av helt. I den första varianten är det möjligt att uppnå att Qpr = Qst, då växlar inte regulatorn.

I fig. 2 visar karakteristiken för tvålägesstyrningsprocessen. Denna figur visar förändringarna i den kontrollerade parametern över tid efter en enda plötslig förändring av objektbelastningen Qpr eller Qst. Den reglerande kroppens rörelse över tiden visas också här.

Ris. 2. Egenskaper för tvålägeskontrollprocessen

Det bör noteras att vid tvålägesreglering orsakar en förändring av lasten en förändring av medelvärdet för det kontrollerade värdet, dvs. kännetecknas av vissa oegentligheter. Avvikelsen från medelvärdet för den kontrollerade parametern kan beräknas med formeln

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),

där ΔPcm — maximal förskjutning av den kontrollerade parametern från det genomsnittliga inställda värdet; ΔTzap — överföringsfördröjningstid; W är objektets kapacitetsfaktor.

I normala fall är Qpr = Qct och ΔTzap — värdet är obetydligt. Därför kan förskjutningen inte vara mycket betydande och överskrider inte regulatorns döda zon.

Användningsområden för on- och off-regulatorer

En tvålägesregulator kan användas i händelse av att graden av självnivellering av det kontrollerade objektet är nära enhet och objektets känslighet för störningar inte överstiger 0,0005 1 / s, om det inte finns några andra skäl som tvingar dig att överge denna kontrollenhet. Dessa skäl inkluderar:

1. Frekvent, mindre än 4 - 5 minuter, på och av regulatorn, vilket vanligtvis görs på platser med låga kapacitetsfaktorer och med frekventa förändringar av platsbelastningen.

Man bör komma ihåg att den tillåtna växlingsfrekvensen bestäms av den tekniska sofistikeringen av regulatorer på denna nivå. Dessa siffror fastställs av det automatiska styrsystemets praxis. Kanske kan de i framtiden förädlas, främst nedåt. Dessutom bör man komma ihåg att det är möjligt att bestämma den tillåtna växlingsfrekvensen genom att ställa in den erforderliga livslängden för regulatorn, samtidigt som man känner till det minsta standardiserade antalet operationer (cykler) för ett av regleringselementen.

2. Otillåtlighet att stoppa tillförseln av värmebäraren, till exempel till luftvärmarna i tillförselventilationsenheten eller till luftvärmarna för den första uppvärmningen av luftkonditioneringsenheten. Man bör komma ihåg att om kylvätsketillförseln till värmarna helt eller till och med delvis stoppas under vintersäsongen, då fläkten arbetar, som suger in kall luft med hög hastighet, kan den frysa mycket snabbt.

3.Otillåtlighet av stora avvikelser av oreglerade miljöparametrar Här menas att i ett antal fall är en av luftparametrarna reglerad medan den andra inte är reglerad utan måste ligga inom vissa gränser.

Till exempel kan man kalla att hålla en viss temperatur i textilindustrins butiker. Här är uppgiften att reglera en sådan temperatur vid vilken förutsättningarna för att hålla den relativa luftfuktigheten inom vissa gränser kommer att upprätthållas. Men om temperaturen hålls inom de angivna gränserna överstiger fluktuationerna i den relativa luftfuktigheten den tillåtna zonen.

Den sista omständigheten kan förklaras av att det kontrollerade objektets kapacitetskoefficienter i förhållande till temperatur är relativt högre än samma koefficienter i förhållande till relativ luftfuktighet. Mycket ofta i praktiken är det nödvändigt att överge on-off temperaturkontrollen i sådana verkstäder.

4. Otillåtlighet av en skarp och betydande avvikelse av parametrarna för kontrollmiljön i enlighet med kraven för fluktuationer i de kontrollerade parametrarna.

Till exempel kan temperaturen på tilluften under på-/av-justeringen av tilluftsvärmarens värmekapacitet ha så betydande avvikelser att det orsakar obehagliga blåskänsla på arbetsplatsen. I allmänhet kommer fluktuationer i inre temperatur inte att överskrida fastställda gränser.

Denna omständighet kan också förklaras av olika värden på kapacitetskoefficienterna för luftvärmaren som föremål för styrning av tilluftstemperaturen och produktionsrummet som föremål för styrning av inomhustemperaturen.

Således, om det finns en lämplig egenskap hos objektet och det inte finns någon anledning att överge on-off-styrenheten, bör du alltid sträva efter att installera den senare. Denna typ av regulator visar sig vara den enklaste och billigaste, den mest pålitliga i drift och kräver inte kvalificerat underhåll. Dessutom säkerställer sådana regulatorer en stabil regleringskvalitet.

Ett viktigt faktum är att aktiveringen av en tvålägesregulator mycket ofta kräver minimal energiförbrukning, eftersom den endast används vid stängning eller öppning.

Tvålägesregulatorer används mycket ofta för automatisk temperaturkontroll i elektriska ugnar.