Colegiul Tehnic de Industrie Alimentar Suceava

Colegiul Tehnic de Industrie Alimentar Suceava

Tehnician n automatizri

LUCRARE PENTRU ATESTAREA COMPETENELOR PROFESIONALE

NIVEL 3

ndrumtor: Elev:

prof.Popescu Octavia Cristina Anton Alexandru Clasa a XII-a H

2013-2014ANALIZA UNUI S.R.A. Cuprins:

Generaliti

Clasificarea sistemelor de reglare automat

Regimurile de funcionare a sistemelor de reglaj automat

Performanele sistemelor de reglaj automat

Tipuri de reglri automate

BibliografieGeneralitiPrin automatizarea proceselor de producie se urmarete eliminarea interveniei directe a omului n aceste procese, asigurndu-se desfurarea lor n conformitate cu anumite cerine impuse, fr intervenia operatorului.

Principalele avantaje ale automatizrii constau n:

creterea productivitii muncii;

mbuntirea calitii muncii;

reducerea efortului intelectual depus de oameni n cadrul procesului de producie.

n structura oricrei instalaii automatiyate se disting:

instalaia tehnologic;

dispozitivul de automatizare

Instalaia tehnologic cuprinde ansamblul utilajelor n care se desfaoar procesul tehnologic iar dispozitivul de automatizare reprezint totalitatea elementelor care asigur automatizarea instalaiei tehnologice. Instalaia tehnologic mpreun cu dispozitivul de automatizare formeaz sistemul automat.

Cele mai simple sisteme automate sunt sistemele de comand automata; un asemenea sistem este reprezentat in figura 1.1, unde:

S1 (IT) reprezint instalaia tehnologic:

S2 dispozitivul de automatizare.

Semnalele (cureni sau tensiuni) care apar la iesirile sau intrrile blocuriilor din sistem sunt:

u mrimea de comand;

m mrimea de execuie;

y mrimea de ieire.

Modificarea dup dorin a mrimii de ieire y se obine prin modificarea mrimii de comand u fr intervenia direct a operatorului uman asupra instalaiei tehnologice.De exemplu, n cazul instalaiei de comand a turaiei unui motor electric de current continuu din figura 1. Fig 1. sistem de comand automat

1. ELEMENTE DE TEORIA SISTEMELOR DE REGLARE AUTOMAT

1.1 Generaliti

Prin automatizarea proceselor de producie se urmarete eliminarea interveniei directe a omului n aceste procese, asigurndu-se desfurarea lor n conformitate cu anumite cerine impuse, fr intervenia operatorului.

Principalele avantaje ale automatizrii constau n:

1.creterea productivitii muncii;

2.mbuntirea calitii muncii

3.reducerea efortului intelectual depus de oameni n cadrul procesului de producie.

n structura oricrei instalaii automatizate se disting:

1.instalaia tehnologic;

2.dispozitivul de automatizare;

Instalaia tehnologic cuprinde ansamblul utilajelor n care se desfaoar procesul tehnologic iar dispozitivul de automatizare reprezint totalitatea elementelor care asigur automatizarea instalaiei tehnologice. Instalaia tehnologic mpreun cu dispozitivul de automatizare formeaz sistemul automat.

n elementul de comparaie se calculeaz diferena ntre mrimea de referin r i mrimea de ieire y iar ntregul sistem automat acioneaz astfel nct s micoreze ct mai mult abaterea . Legtura de la ieire la elemntul de comparaie se numete legtur de reacie i, atunci cnd y este o mrime electric, aceast legtur este pur si simplu un conductor.

Atunci cnd mrimea de ieire se scade din mrimea de referin, reacia se numete negativ. Dac elementul de comparaie s-ar fi obinut nu diferena ci suma dintre mrimile y i r, reacia s-ar fi numit pozitiv. n sistemele automate reacia este totdeauna negativ.

Principalul avantaj al sistemelor de reglare fa de sistemele de comand automat constat n faptul c influena perturbaiilor asupra mrimii de ieire y este mult redus. Astfel s preupunem c din cauza unor perturbaii, turaia motorului crete peste valoare dorit. Tensiunea dat de tahogenerator crete crete iar diferena dintre tensiunea dat de poteniometru i tensiunea dat de tahogenerator va scade; n consecin, tensiunea de la ieirea amplificatorului se va micora determinnd micorarea tensiunii de alimentare a motorului i, n final, a turaiei lui.

1.2 Clasificarea sistemelor de reglare automat

Sistemele automate pot fi clasificate dupa urmtoare criterii:

1. Dup numrul mrimilor de comand i al parametrilor reglai se disting:

- SRA monovariabile (cu o singur intrare i o singur ieire)

-SRA polivariabile (cu mai multe intrari si iesiri )2. Dupa modul de variaie n timp a mrimii (sau mrimilor) de referin exist:

- sisteme de stabilizare la care r este constant;

- sisteme cu program la care r variaz dupa un program prestabilit;

3. Dup dependena legii de variaie y=f(r) de valoarea mrimilor electrice din sistem SRA sunt:

- liniare,

- neliniare.

n cazul primelor, legea de variaie y=f(r) este independent de valoare

mrimilor r, e, u, y iar in cazul celor neliniare, aceast lege se modific o dat cu creterea mrimilor menionate.

4. Dup modul de variaie n timp a mrimilor electrice principale sistemele de reglaj automat se mpart n:

- SRA continue;

- SRA discrete.

n cazul SRA continue, mrimile electrice care se transmit de la un bloc la altul sunt diferite de zero pe toat axa timpului n vreme ce n sisteme discrete ele iau valori diferite de zero doar pentru anumite valori ale timpului.

5. Dup viteza de variaie a mrimilor electrice din interiorul SRA i, n special, dup viteza de variaie a semnalelor din interiorul instalaiei tehnologice se disting:

- SRA pentru procese lente;

- SRA pentru procese rapide.

6. Dup gradul de adaptare a sistemelor la parametrii instalaiei tehnologice, exist:

- SRA cu acordare fix;

- SRA cu acordare automat (autoadaptive)

Structura i parametrii sistemelor din prima categorie sunt stabilite o dat cu proiectarea i construcia sistemului n timp ce sistemele din a doua categorie i pot modifica legea de reglare y=f(r) n timpul funcionrii pe baza unor informaii asupra instalaiei tehnologice obinute prin supravegherea permanent a acesteia.

Regulatorul automat adaptiv (RAA) nu are parametrii constani iar uneori nici structura fix; mpreun cu instalaia tehnologic i elementul de comparaie el alctuiete un SRA. Comportarea instalaiei tehnologice este n permanen supravegheat de ctre modulul de identificare ale crui semnale de ieire sunt furnizate blocului de calcul. Pe baza informaiilor astfel primite i pe baza criteriului de performan CP, n acest bloc sunt calculate valorile parametrilor RAA pe care le fixeaz blocul de reglare a parametrilor

.

7. Dup caracteristicile lor constructive, SRA se divid n:

- specializate

- unificate.

Sistemele de reglaj automat specializate sunt destinate unui anumit proces tehnologic sau, n cel mai bun caz, unei clase restrnse de procese tehnologice. Folosirea lor este limitat de urmtoarele dezavantaje:

- flexibilitate redus;

- cost ridicat;

- ntreinere costisitoare.

Sistemele de reglaj automat unificate se construiesc din :

-elemente de automatizare -care se pot intreconecta n mai multe moduri deoarece semnalele (mrimile electrice) la

intrarea i la ieirea lor variaz n aceai gam. Cele mai utilizate game de semnal unificat sunt: 210 mA; 420 mA; 010 mA; -10V10V; 05V; 15V.

-elementele de automatizare care pot intra n componena unui SRA

Traductoarele convertesc diverse mrimi fizice neelectrice (presiune, temperatur, debit, pH etc.) ntr-o mrime electric care nu variaz n gama unificat; de aici rezult necesitatea adaptoarelor care convertesc semnalul dat de traductor n semnal unificat. Semnalul e(t) de la intrarea regulatoarelor ca i semnalul de comand u(t) de la ieirea lor variaz n gama de semnal unificat.

Regulatoarele tipizate, fabricate n cadrul sistemelor unificate asigur funcii de dependen u=f(e) simple; aceste funcii de dependen denumite i ecuaii de funcionare sunt prezentate in tabelul 1.1.

Tabelul 1.1. Ecuaiile de funcionare ale regulatoarelor tipizate

1.1

Tipul regulatoruluiEcuaii de funcionare

Pu = Kre

PIu =KR(e+)

PDu = KR(e+Td )

PD1D2u = KR(e+Td1 + Td2 )

PIDu = KR(e+edt+ Td)

unde:

1.KR se numeste coeficient de amplificare;

2.T1 constant de timp integrare;

3.Td constant de timp derivare.

Pentru a nelege sensul fizic al constantelor de timp i pentru a dispune de metode practice de determinare a lor, este necesar s se cunoasc rspunsul regulatoarelor PI i PD n regim tranzitoriu la variaii tipice ale mrimii de intrare.

Astfel considernd c la intrarea unui regulator PI se aplic un semnal treapt:

e= rspunsul acestuia reprezentat in figura 1.11 este de forma:

u= AKR(1+).Se observ c la t=Ti, u=2AKR ; n concluzie, constanta Ti este egal cu intervalul de timp dup care marimea de ieire a unor regulator PI se dubleaz in raport cu saltul din origine atunci cnd la intrare se aplic o mrime treptat.

n mod analog, considernd c la intrarea unui regulator PD se aplic un semnal ramp e=At, rspunsul acesteia (fig. 1.12) este de forma :

u=AKR (1+Td).

Remarcnd faptul c la t=Td , u=2AKRTd se poate afirma c Td este egal cu intervalul de timp dup care mrimea de ieire a unui regulator PD se dubleaz n raport cu saltul n origine atunci cnd la intrarea regulatorului se aplic un semnal ramp.

Regulatoarele PD sunt utile pentru c amelioreaz comportarea n regiuni tranzitoriu a sistemelor automate.

n practic, in locul coeficientului KR se folosete deseori banda de proporionalitate, definit ca raportul dintre domeniu de variaie e a mrimii de intrare corespunztor domeniului maxim de variaie a mrimii de ieire umax i domeniul maxim de variaie a mrimii e, emax.

Pentru un sistem unificat rezult :

B%= %.

Rolul elementelor menionate in ultima coloan din figur este indicat clar de denumirile lor.Elementele auxiliare, de pild, servesc la calcul, semnalizarea, alarm.

Echipamentele de automatizare unificate se caracterizeaz prin:

1.nalt flexibilitate i modularitate;

2.compatibilitate cu clase largi de procese tehnologice;

3.ntreinerea simplificat.

8. Dupa natura elementelor constructive folosite, sistemele de reglaj automat pot fi:

- electronice;

- pneumatice;

- hidraulice.

n cazul ultimelor dou categorii de SRA, semnalele ce se transmit de la un bloc la altul numai sunt de natur electric ci sunt presiuni.

Este de remarcat c n Romnia se fabric dinainte de 1970 un sistem complet de elemente de automatizare cu semnul unificat electric i mai multe elemente de automatizare pneumatice.

Cunotinele prezentate in continuare se refer, cu excepia unor capitole, la sisteme automate monovalabile, liniare i continu.

1.3. Regimurile de funcionare ale sistemelor de reglaj automat

Regimul normal de funcionare al unui SRA este regimul staional definit ca regimul n care mrimile y i r au aceai forma de variaie in timp.n timpul funcionrii SRA apar, ns, variaii ale mrimii de referin r(t), uneori impuse chiar prin program, ca i variaii ale mrimilor perturbatoare. Ca urmare a variaiei, n SRA apare un regim tranzitoriu in timpul creia variaia n timp a mrimii de ieire y(t) numai depinde de cea a mrimii de referin r(t) ci de strctura sistemului. n cursul acestui regim mrimile reglate pot avea valori i variaii n timp nepermise care pot aduce chiar la distrugerea instalaiei tehnologice comandate; de aceea, cunoaterea regimului tranzitoriu este important pentru a se stabilii din proiectare msuri de protejare a instalaiilor i a procesului tehnologic.

Dup terminarea regimului tranzitoriu, un SRA proiectat corect revine la un nou regim staionar

1.4. Performanele sistemelor de reglaj automat

Pentru a se putea aprecia comportare SRA i pentru a le putea compara ntre ele, este necesar definirea unor indicii de calitate sau performan. Acestea pot fi clasificate in urmatoarele categorii:

1 performane diferite cu ajutorul curbei de variaie n timp a semnalului de ieire y(t):

2 performane definite cu ajutorul curbei de variaie in funcie de frecven a raportului dintre amplitudinea semnalului de ieire i amplitudinea semnalului de referin atunci cnd acesta este sinusoidal, de frecven variabil. Aceast diagram se numete rspunsul la frecven;3 stabilitate.

1. Diagrama y(t) depinde de variaia n timp a semnalului de referin r(t) i de variaia n timp a perturbaiilor.

Pentru a definii performanele SRA n raport cu intrarea se iau in consideraie pentru semnalul r.

Performaele SRA definite cu ajutorul diagramelor se mpart n:

1.performane referitoare la regimul staionar;

2.performane referitoare la regimul tranzitoriu.

Un element al sistemelor de reglare automata este elementul de excutie. Elementul de execuie E ntr-un sistem de reglare automat are poziia indicat n schema bloc din figura 1. Mrimea de intrare n acest element este mrimea de comand Xc i ieirea este Xm, prin care se influeneaz desfurarea procesului.

Figura 1 Schema bloc pentru un circuit de reglare automat

Elementele de execuie pneumatice cu membran transform energia potenial a aerului sub presiune n energia mecanic la deplasarea liniar a unui organ de execuie cu care se face intervenia n procesul automat. Alimentarea elementelor de execuie pneumatice se face cu energie de la regulatoarele pneumatice (0.2 1 bar), sau electronice, prin intermediul convertorului electro-pneumatic.n structura sa complex, un element de execuie pneumatic se compune din (vezi figura 2) :

- 1 servomotor pneumatic;

- 2 amplificator pneumatic;

- 3 traductor de poziie;

- 4 element sensibil;

- 5 organ de execuie.

Figura 2 Structura unui element de execuie pneumatic

SISTEME DE REGLARE AUTOMAT

a. Reglarea automat a debitelor i a rapoartelor de debite

Schema de elemente a sistemului de reglare automat a debitului de lichid dintr-o conduct.

Traductorul de debit Tr poate fi realizat ca traductor de presiune diferenial, prin intermediul unei diafragme, valoarea mrimii de ieire a a traductorului fiind proporional cu ptratul debitului Q din conducta C, respectiv:

v=K1Q2 (3.1)

Pentru compensarea neliniaritii din relaia (3.1)- neliniaritate introdus de traductorul de diafragma - dup traductoru1 Tr este introdus elementul de extragere a rdcinii ptrate ER, mrimea r de la ieirea acestuia avnd expresia:

(3.2)

K`1 este o constant. n acest mod, mrimea de reacie r devine proporionala cu debitul reglat Q.

Regulatorul automat electronic RA primete de la elementul de comparaie EC valoarea abaterii a = i - r (mrimea i fiind reprezentata de valoarea prescrisa Qp pentru debitul Q) i transmite mrimea de comand c convertorului electropneumatic CV, care acioneaz asupra robinetului de reglare pneumatic RR i acesta asigur modificarea debitului Q n sensul stabilirii valorii prescrise Qp, astfel . dac:

Q < Qp(3.3)

i deci debitul Q trebuie mrit, regulatorul RA comand robinetul de reglare RR n sensul n care acesta se deschide mai mult i ca urmare debitul Q crete , iar dac:

Q > Qp (3.4)

regulatorul RA comand robinetul RR n sensul micorrii deschiderii acestuia, rezultnd scderea debitului Q pn la obinerea egalitii:

Q = Qp.(3.5)

De cele mai multe ori n practica elementul de comparaie EC este inclus n regulatorul automat RA.

b. Reglarea automat a presiunilor

Presiunea intr-un recipient poate fi reglat fie prin modificarea debitului de admisie a fluidului n recipient, fie prin modificarea debitului de evacuare din recipient. n figur este ilustrat reglarea automat a presiunii p a gazului din recipientul R prin modificarea debitului Qad, de admisie, debitul de evacuare Qev variind arbitrar, n funcie de cerinele consumatorilor racordai la recipient prin conductele C1, C2,. Cn.

Recipientul are astfel rolul unui vas tampon, iar reglarea automat a presiunii p permite alimentarea consumatorilor la o presiune constanta, fiind astfel asigurat o cerin important de calitate a alimentrii consumatorilor.

Bucla de reglare include traductorul de presiune Tr, elementul de comparaie EC - care primete mrimea de reacie r i mrimea de intrare i, reprezentnd valoarea prescris pp a presiunii p regulatorul automat RA i robinetul de reglare RR comandat pneumatic, care ndeplinete funcia de element de execuie (n RA i robinetul pneumatic RR n cazul cnd regulatorul este electronic; dac regulatorul RA este de tip pneumatic, convertorul nu mai este necesar).

Variaia schema nu a mai fost reprezentat un convertor electro - pneumatic, care trebuie intercalat intre regulatorul debitului de evacuare Qev determinat de cerine1e consumatorilor reprezint o perturbare pentru sistemul de reglare a presiunii. Astfel, dac crete debitul de evacuare Qev se produce o scdere a presiunii p n recipient i ca urmare regulatorul RA comand mrimea deschiderii robinetului RR rezultnd o cretere a debitului de admisie Qad i restabilirea presiunii p la valoarea prescris i = pp.

c.Reglarea automat a nivelului

Reglarea nivelului de lichid intr-un vas poate fi efectuat prin modificarea debitului de admisie Qad sau prin modificarea debitului de evacuare Qev din vas. n figura este ilustrat prima variant, debitul de evacuare Qev variind arbitrar n funcie de cerinele consumatorilor racordai la conducta de evacuare.

Variaia nivelului h - provocat de modificarea debitului de evacuare Qev este sesizat de traductorul Tr, care transmite elementului de comparaie mrimea de reacie r; primind i mrimea de intrare i (reprezentnd valoarea prescris hp, a nivelului h), elementul de comparaie EC transmite abaterea a regulatorului automat RA, care comand robinetul de reglare RR i modificarea debitului de admisie Qad n sensul necesar restabilirii valorii prescrise a nivelului.

BUCLE DE REGLARE AUTOMAT

Normativul care reglementeaza proiectarea instalatiilor de masura si reglare automata aferente instalatiilor termomecanice din termocentralele care functioneaza cu combustibili fosili (centrale termoelectrice, centrale electrice de termoficare, si centrale termice care utilizeaza gaze naturale, pacura, combustibili solizi sau gaze combustibile recuperate) este PE 510-2/96. Acest normativ se utilizeaza si in alte obiective energetice neconventionale si in centrale nuclearoelectrice, pe langa prevederile PE 510 respectandu-se si alte acte normative specifice domeniului respectiv.

Normativul stabileste conditiile pentru proiectarea sistemelor de masura si reglare automata pt.:

-cazane

-turbina

-instalatii de utilaje auxiliare din cladirea principala

-instalatii anexe din afara cladirii principale (gospodarii de combustibil, instalatii de tratare chimica, instalatii hidrotehnice).

Clasificare al structurilor de conducere:

-reglari la nivelul blocului sau centralei

-reglari la nivelul agregatelor principale (cazan, turbina, generator)

-reglari la nivelul utilajelor auxiliare ale blocului (PAR, EPA, etc.)

-reglari individuale ale parametrilor (nivel in rezervor, temperatura la preincalzitor, etc.)

Tipuri de reglare automata:

-reglare tot sau nimic -regulatoare bipozitionale

-regulatoare tripozitionale

-reglare parametrica -

-reglare in cascada -pt.regl.temp. abur supraincalzit primar si intermediar

-reglare cu structura variabila -la reglarea apei de alimentare in regimurile de pornire, oprire si functionare in sarcina

-reglare de raport -reglare debit de aer-combustibil

-reglare cu regulator conducator -la reglarea debitului de combustibil

-reglare specializata -la reglarea turatiei turbinei

Din punct de vedere al semnalului de iesire se pot utiliza:

-regulatoare cu actiune continua -regulatoare cu actiune discontinua (in impulsuri)

In circuitele de reglare se recomanda utilizarea organelor de executie actionate prin semnale discontinue. Viteza de lucru a servomotoarelor se va alege tinand cont de constantele de timp ale procesului tehnologic, in gama de valori de 10, 20, 30 si 60 secunde, pentru durata totala de parcurgere a cursei. Servomotoarele electrice trbuiesc prevazute cu limitatoare de moment care sa intrerupa comanda la final de cursa sau pe parcurs, in cazul blocarii elementului de executie. La alegerea elementelor de executie se va respecta PE 811 (Conditii tehnice pentru caracteristicile elementelor de executie din schemele de automatizari termice din centralele electrice).

Se recomanda ca circuitele de reglare sa aiba urmatoarele elemente de interfata:

-indicator pt. param. reglat

-indicator pt. abaterea de reglare

-indicator de pozitie a organului de reglare

-elementul de comanda a organului de reglare -scade

-manual/automat

-indicator pt. referinta (consemn)

-elementul de comanda a referintei

Instalatiile de automatizare cu functii de reglare automata au rolul de a mentine parametrii blocului energetic la valorile de regim in cazul perturbatiilor interne sau externe, care pot sa apara in regimurile de exploatare.

Perturbatiile externe pentru sistemul de reglaj al blocului energetic sunt considerate variatiile de frecventa din SEN, care, in cazul functionarii turbinei in regim de reglaj primar sau reglaj de putere, conduc la modificarea debitului de abur care este admis in turbina, cu efecte directe asupra presiunii aburului inaintea turbinei si implicit cu efecte asupra reglajului cazanului/cazanelor in sensul maririi sau micsorarii sarcinii.

Perturbatiile interne considerate a fi cele mai importante sunt variatiile calitative ale combustibilului, care determina variatii ale parametrilor aburului datorita modificarii constantelor de timp ale procesului de ardere si datorita modificarii raportului optim combustibil / aer , ceea ce inseamna necesitatea reacordarii cel putin a buclelor de reglaj combustibil si aer.

Sistemul de reglare automata este in mod cert cea mai solicitata parte a sistemului de automatizare a unui bloc energetic, atat datorita complexitatii si interdependentei buclelor de reglaj, cat si datorita numarului mare de comenzi ce trebuiesc elaborate si executate. Orice traductor care trimite o informatie eronata, orice element de executie care nu isi indeplineste sarcina sau orice perturbatie in una din buclele de reglaj pot sa duca instalatia intr-un regim anormal de functionare sau chiar intr-un regim periculos. Este important sa mentionam ca in acordarea unei bucle de reglaj trebuie sa se tina seama atat de obtinerea unei variatii cat mai mici a parametrului reglat, cat si de protejarea elementului de executie. In cazurile in care procesul este foarte greu de controlat din motive care nu tin de bucla respectiva de reglaj, este indicat sa nu se faca o acordare la limita a regulatorului, in sensul compensarii perturbatiilor din proces prin comenzi mai rapide sau prin micsorarea intervalelor dintre impulsurile de comanda, deoarece acest mod de functionare nu poate sa dureze (uzura mecanica prematura a elementului de executie, functionarea protectiei termice a motorului actionarii, arderea bobinajului motorului), rezultatul fiind, in marea majoritate a cazurilor, indisponibilizarea buclei atat in regim automat cat si manual. B.SISTEME DE REGLARE N CASCAD

Sistemele de reglare n cascad sunt des ntlnite n practic,mai ales n regulile de vitez sau de temperatur,atunci cnd trebuie evitate att abateri mari ale parametrului regulat fa de mrimea de referin,ct i regimuri tranzistorii lungi.

1.EXEMPLE DE REGLARE N CASCAD

n fig.13.2 este reprezentat o schem de reglare n cascad a temperaturii ntr-un cuptor. Valoarea msurat a temperaturii de ctre traductorul T este transmis regulatorului de temperatur .ntr-un circuit de reglare simplu,mrimea de ieire a regulatorului s-ar transmite direct robinetului de reglare V,care modific debitul de combustibil.

La un astfel de sistem de reglare simpl apare urmtorul neajuns:la o modificare a presiunii pe conducta de alimentare cu combustibil,aceasta ar provoca o schimbare a debitului de combustibil ptruns n arztor,far ca robinrtul V s-i fi schimbat poziia.Se produce astfel o schimbare atemperaturii n cuptor;modificarea de temperatur este sesizat i corectat de bucla de reglare a temperaturii,prin schimbarea poziiei robinetului V,dar aceast colecie se produce cu mare ntrziere,din cauza ineriei termice mari a cuptorului.

Colecia se poate face mult ami rapid dac se introduce o bucl secundar a reglare a debitului.

n acest scop se introduce traductorul de rebit F i regulatorul de debit ,care primete ca mrime prescris mrimea de ieire din .n felul acesta,orice modificare nedorit a debitului este rapid corectat de bucla intern de reglare a debitului.Se observ c debitul este meninut la valoare prescris de regulatorul de temperatur,valoare care asigur realizarea valorii dorite a temperaturii.

2.AVANTAJELE REGLRII N CASCAD

Din exemplul prezentat se desprind cteva aspecte generale legate de reglrile de acest tip. Se msoar mai multe mrimi di sistem,fiecare mrime msurat fiind transmis la cte un regulator; regulatoarele se monteaz n cascad(unul dup altul),astfel ca ieirea dintr-un regulator s constituie mrime de prescriere pentru urmtorul. Se formeaz de fapt,mai multe bucle de reglare interioare una alteia. Buclele se aranjeaz astfel nct cea exterioar s corespund mrimii reglate,iar spre interior s fie din ce n ce mai rapide(s aib constante de timp mai mici).Din aceast aranjare decurge i o comportare mai bun a sistemelor de reglare n cascad i anume: efectul unei perturbaii care apare ntr-o bucl interioar este rapid inhibat de ctre bucla respectiv i se resimte n mic msur n buclele exterioare i deci afecteaz puin mrimea reglat.

3.ACORDAREA REGULATOARELOR

Acordarea regulatoarelor din sistemele de reglare n cascad se face dup aceleai criterii ca i la reglrile simple. Se pornete de la bucla interioar,care se acordeaz independent de restul sistemului. O dat efectuat aceast operaie,bucla interioar apare ca parte fix n cea exterioar,n care urmeaz s se aleag i s se acordeze regulatorul.

C.CARACTERISTICI ALE SISTEMELOR DE REGLARE INND SEAMA

DE PARAMETRII REGLAII

1.REGLRI DE VITEZ

n cazurile n care sunt necesare reglri de vitez la diverse maini de lucru,se prefer acionrile cu motoare de curent continuu comandate prin tensiunea rotoric.Drept elemente de execuie se folosesc n ultima vreme cu precdere redresoare comandate realizate cu tiristoare.La reglrile de vitez se utilizeaz de cele mai multe ori scheme de cascad,introducndu-se de obicei o reacie dup viteza de rotaie i una i una dup curentul retoric.Fat de avantajele obinuite ale reglrii n cascad,apare astfel n plus i posibilitatea de a se asigura o limitare a volorii curentului,care astfel ar putea depi anumite valorii periculoase.Cele dou regulatoare din schema n cascad sunt n tip PI,acordate conform criteriului modului sau simetriei.

n anumote cazuri se realizeaz simultan i o reglare a curentului de excitaie.

2.REGLRI DE NIVEL

n numeroase cazuri de reglri ale nivelului nu se cere o mare precizie a reglrii:este suficient,de exemplu s se menin nivelul cu o precizie de civa centimenti pentru o nline total de civa decimetri.S-ar putea trage concluia c u regulator bipoziional ar fi suficient i n practic o asemenea dotare este satisfctoare.Trebuie totui analizate mai ndeaproape instalaiile tehnologice pentru c,de exemplu,reglarea nivelului ntr-un rezervor de suprafa orizontal mic n care debitele de intrare i ieire sunt mari este o problem mult mai dificil dect reglarea cu aceeai precizie a nivelului ntr-un rezervor de mare capacitate n raport cu debitul care l tranverseaz.n asemenea situaii,cu o toleran acceptat n ce privete nivelul reglat se recomand un regulator continuu de tip P.

n continuare se prezint un sistem bipoziional a nivelului lichidului ntr-un rezervor(fig13.3). S presupunem c apare un debit de pierderi ;nivelul lichidului coboar;ca atare plutitorul i contactul mobil coboar.n momentul n care atinge contactul fix ,n circuitul electric se asigur alimentarea bornei contactorului R.Contactoarele R se nchid i motorul asincron M este cuplat la reea,antrennd pompa P.Aceasta trimite un debit de lichid (presupus mai mare ca )n rezervor,nivelul lichidului crete,contactul se deschide i pompa i nceteaz aciunea.Dac debitul se menine,fenomenele se repet,adic nivelul scade,se renchid contactele ,etc.Nivelul se modific deci permanent n jurul valorii prescrise(prescrierea se face deplasnd pe vertical contactul ).

Din acest exemplu se desprind cteva caracteristici generale ale reglrii bipoziionale, indiferent de mrimea reglat:

reglarea bipoziional este mai simpl din punct de vedere constructiv dect cea continu i deci mai economic;

performanele realizate cu o reglare bipoziional sunt mai slabe dect cele obinute cu un reglaj continuu,avnd n vedere c mrimea de ieire nu se menine constant,ci variaz ntre anumote limite n jurul valorii prescrise;

atunci cnd nu se impun precizii prea ridicate,este indicat s se adopte un reglaj bipoziional

3.REGLRI DE PRESIUNE

Procesele n care se regleaz presiunea sunt caracterizate de obicei prin constante de timp mici i timp mort mic i ca urmare poate fi suficient dotarea sistemului de reglare n cele mai multe din cazuri numai cu un regulator P. Dac reglarea este mai dificil pentru c perturbaiile de sarcin sunt importante,sau presiunea trebuie meninut foarte viguros constant,sau procesul are un timp mort important,n afar de efectul P regulatorul va necesita i un efect I poate un efect D.

4.REGLRI DE DEBITE

Caracteristicile principale ale reglrii de debit sunt urmtoarele:

constante de timp ale procesuluisunt foarte mici.Ele se situeaz aproximativ n domeniul 0,5...3 s.Aceasta nseamn c dac robinetul de reglare trece pe o nou poziie,debitul final se obine ntr-un timp foarte scurt.Rspunsul tranzistoriu al sistemului de reglare depinde n primul rnd de celelalte elemente componente qle sistemului de reglare,adic de constante de timp ale elementului de msurare,regulatorului,robinetului de execuiein cazul sistemelor realizate cu elemente pneumaticede lungimea conductelor pneumatice de legtur

semnalul de ieire din proces are frecven mare.Unele variaii de debit provin de la pomp sau compresor,de la variaii ntmpltoare prin rodinet sau prin diafragm de msurare i sunt prea rapinde pentru a putea fi corectate ntr-un sistem de reglare.Din cauz c n general elementele de msurare a debitelor au o amortizare mare,asemenea fluctuaii nu influeneaz desfurarea procesului.Totui cu unele elemente de msurare pot ajunge la regulator i la nregistrator.

Un regukator de tip PID nu este de obicei indicat n reglrile de debit,deoarece efectul D amplific efectul fluctuaiei rapide.Din aceast cauz se construiesc regulatoare speciale pentru debite,care sunt numai de tipul PI.

5.REGLRI DE TEMPERATURI

Toate sistemele de reglare a temperaturii sunt de fapt sisteme de reglare a transferului de cldur.Din cauza caracteristicilor acestui transfer,procesele respective au constante de timp mari.

Timpul mort este de obicei mare,mai ales n utilaje n care se nclzesc fluide,cum este cazul coloanelor de distilare.n unele procese(de exemplu,n cuptoarele de nclzire)constante de timp i timpul mort sunt mai mici.

ntrzierile care apar n msurarea temperaturii sunt de asemenea un factor importatnt.Elemente de msurare pentru acest parametru sunt de obicei introduse ntr-un tub de protecie care produce ntrzieri suplimentare.

Procesele care au o capacitate mare,constant de timp i timpi mori mici pot fi reglate cu sisteme dotate cu regulatoare bipoziionale.n aceast categorie intr reglarea temperaturii n cuptoare i cuve.Reglarea bipoziional se aplic n cele mai multe din cuptoarele electrice,n cele mai multe din cuptoare cu tuburi radiante i n cuptoarele cu flacr.

Dac este necesar o reglare mai precis,se ntrebuineaz un regulator cu caracteristic P.

Regulatoarele de tip PI sunt ntrebuinate cnd constantele de timp sunt mari,iar perturbaiile de sarcin sunt mari i frecvente.Aceste condiii se ntlnesc n numeroase procese continue,precum i n schimbtoare de cldur i n cuptoarele continue.

Regulatoarele avnd efectul D combinat cu efecte P i I sunt indicate n cele mai multe reglri de temperaturi n care constantele de timp sunt mari.

6.REGLRI DE AMESTEC(CONCENTRAIE)

ntr-un proces n care se realizeaz o concentraie,dac se presiune c se asigur un amestec perfect i dac se fac i alte presupuneri simplificatoare,s-a stabilit c procesul are o constant de timp,n care V este volumul rezervorului i Q este debitul de ieire. Pentru o descriere mai corect a procesului ar trebui s se in seama i de timpi mori care apar n desfurarea unui asemenea proces i care depind de volumul rezervorului,de viteza de circulaie a lichidelor,precum i de asamblarea i funcionarea elementului de msurare.Fenomenele n ansamblu sunt complexe,ns caracterizarea procesului se poate face satisfctor n practic printr-o singur constant de timp i un timp mort .

NOIUNI DE TELEMECANIC

A.FUNCIUNILE I STRUCTURA SISTEMELOR

TELEMECANICE

Sistemele de telemecanic reprezint totalitatea mijloacelor tehnice prin care se asigur transmiterea la distan a unei informaii:msurare,comand sau semnalizare. Exemple de procese de producie n care este necesar utilizarea sistemelor de telemecanic sunt:

procese de producie complexe in care diferite pri,dei situate la distan mare unele de altele, funcioneaz n strns legtur:staiile de pompare ale unei conducte de iei,staiile de compresoare,de reglare i msurare ale unei conducte magistrale de gaz metan,sondele dintr-o schel petrolier,sistemele de irigaie,sisteme energice,staii de transformatoare,linii de transport i distribuie,controlul centralizat al circulaiei feroviare etc.

Telemecanica permite realizarea urmtoarelor funciuni:telemsurarea,adic transmiterea la distan a unei msuri:nivel,debit,tensiune,deplasare etc.;

telecomanda,adic transmiterea la distan a unei comenzi:pornirea sau oprirea unui agreat etc.;

telesemnalizarea,adic transmiterea la distan a unei informaii:apariia unei avarii,depirea unor limite n procesul supravegheat,poziia nchis sau deschis a unui ntreruptor etc.;

telereglarea,care const n general n transmiterea unor mrimi de intrare n sistemele de reglare locale.

O instaie de telemecanic se compune din(fig.14.1):

obiectivele industriale n care se desfoar procesul tehnologic controlat,notate in fig.14.1 cu OC;

postul de dispecer de unde se controleaz obiectivele industriale respective,notat n fig.14.1 cu PD;

sistemul de comunicaie care asigur schimbul de informaii n ambele sensuri ntre OC i PD i care cuprinde echipamentele de transmisie i recepie SC i canalele de telecomunicaie .Canalul de telecomunicaie poate fi circuit fizic,canal purttor telegrafic,canalul radio etc

Obiectivele controlate ale unei instalaii complexe pot avea n spaiu o distributie:radial (fig.14.1,a), liniar(fig.14.1,b) sau arborescent(fig.14.1,c).

B.MESAJE TELEMECANICE

Conform cu terminologia utilazat n telemecanic,se numete mesaj procesul unei surse de informaie,semnal mesajul transformat n vederea transmisiei cu sistemul de comunicaie, canaltotalitatea mijloacelor utilizate ntre sursa de informaie i receptorul de informaie pentru transmiterea informaiei.

n fig.14.2 se arat simplificat structura unei instalaii de telemecanic n cazul general. S-a notat cu PD terminalul situat la dispecer,cu terminalele de la obiectivele telemecanicanizate i cu canalele de telemecanic. Att la dispecer,ct i la posturile controlate,exist instalaii SC de emisie i de racepie a semnalelor.

O instalaie de telemecanic trebuie s asigure trasmiterea ntre PD i OC a tuturor informaiilor coninute n mesaj,reducnd la maximum influena perturbaiilor care pot aprea n sistemul de comunicaie.

Mesajele telemecanice sunt produse de surse de informaie SI ce se gsesc la OC i PD. Pentru transmiterea lor,mesajele sunt transformate n semnale electrice de emitorii de semnale ES afectai fiecrei surse de informaie i apoi sunt transmise prin sistemul de comunicaie la receptorii de informaie RI prin receptorii de semnale intermediare RS. Acestea din urm au funciunea de a reconverti semnalele n mesaje. Receptorii de informaie RI primesc i interpreteaz mesajele recepionate conform specificului acestora.

Sursele de informaie de la OC sunt reprezentate de procesul controlat. Sursele de informaii de la PD sunt reprezentate de operatorul uman O al postului de dispecer sau de aparatur de comand care-l nlocuiete n instalaiile complet automatizate. Receptorii de informaie de la Oc sunt reprezentai de elemente de execuie care acioneaz prin telecomand asupra procesului,iar cei de la PD sunt reprezentai de operatorul uman O sau de aparatura automat n varianta complet automatizat.

Mesajele de telecomand,generate de SI de la PD,pot inia:

telecomand de alegere,numit i selecie a unui OC sau a unui parametru controlat n cadrul unui OC;

Mesajele de telemsurare sunt generate de SI de la OC.

Mesajele de telesemnalizare sunt generate tot de SI de la OC i se pot clasifica n:

telesemnalizare funcional,care indic poziia sau starea unor elemente de execuie sau agregate de la OC i schimbrile intervenite n acestea;

telesemnalizare de alarm,care indic depirea valorilor prescrise ale unor parametri tehnologici,situaii prevenitoare de avarii i situaiile de avarii;

telesemnalizri de confirmare,transmise ctre PD,a telecomenzilor recepionate de OC.

Mesajele de telereglare constau n general n transmiterea unei valorii prescrise de la PD

unor circuite de reglare local,controlate de multe ori prin telemsurare,de exemplu pentru reglarea puterii unei centrale electrice.

Din punct de vedere al desfurrii n timp,mesajele telemecanizate pot fi continue sau discrete.

Bibliografie

1. Damachi E. Tunsoia Electronic . EDP-BUC. 1979

2. Gray P.E. Bazele electronici moderne- vol. I-II, ETH, BUC. 1979

3. Vcrescu A. Dispozitive semiconductoare-Manual de utilizare ETH. BUC 1975

4. Ceang E. Tusac I. , Miholca C.-Electronic industrial i automatizri- EHT. BUC. 1979

5. Constantin P. Brca-Glreanu }.a. Electronic Industrial- EDH BUC.-1976

6. Maican S. Sisteme numerice cu circuite integrate ETH-BUC. 1980

7. Dancia I. Micro-procesoare arhitectur intern, E. Dacia- Cluj-Napoca 1979

8. Svescu M. , i . a. Circuite Electronicevol. I,II,III, ETH, BUC.-1987-1989

9. Crtureanu V.Iancu O. i.a. Materiale i componnte electronice

EDP. BUC. 1972

10. Internet Electronic i automatizri

PAGE 2

_1222428285.unknown

_1222428372.unknown

_1222428681.unknown

_1222438589.unknown

_1222440860.unknown

_1222442803.unknown

_1222442906.unknown

_1222438624.unknown

_1222438247.unknown

_1222428587.unknown

_1222428616.unknown

_1222428338.unknown

_1222425633.unknown

_1222428226.unknown

_1222425007.unknown

_1222425587.unknown

_1222424931.unknown