Babieczko Andrzej

Babiński Paweł

Bąk Mariusz

Berbeć Marcin

Regulatory

1 . Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z regulatorami stosowanymi w technice obecnie w przemyśle . W szczególności z regulatorami :

-     analogowe ( ARC-1w, ARC-2w, ARC-3w,stacyjka zadająca ADS-41)

-     cyfrowe (RWP-95)

-     logiczny sterownik programowalny PLC

2 . Podstawy teoretyczne

Zadaniem regulatora w układzie automatycznej regulacji jest wytworzenie sygnału sterującego obiekt regulacji w taki sposób , żeby osiągnąć cel sterowania , przy istnieniu zakłóceń działających na obiekt regulacji . Celem sterowania albo celem regulacji najczęściej jest : nadążenie lub przestawienie .

Nadążenie polega na spełnieniu następującego warunku

dla każdej wartości t

przy zmieniającej się w sposób ciągły wartości zadanej w(t) wielkości regulowanej .

Przestawienie powinno zapewniać spełnienie warunku

dla

przy zmieniającej się w sposób ciągły wartości  zadanej w(t) wielkości regulowanej .

W celu sterowania określanym jako nadążenie mieści się regulacja stabilizacyjna , która przy spełnieniu warunku w(t)=const polega na utrzymaniu stałej wartości wielkości regulowanej y przy istnieniu zakłóceń z . Również w nadążaniu mieści się regulacja programowa gdy warunek ma wartość zadaną wielkości regulowanej przyjmuje postać : w(t)=f(t) – określona ściśle , zgodnie z programem sterowania wielkości wyjściowej y .

Przestawienie z jednej wartości w1(t) wielkości wejściowej na inną wartość w2(t) wielkości wejściowej układu regulacji może następować w układzie zaprojektowanym dla osiągnięcia celu przestawienia .

Regulator jest zlokalizowany w podstawowym jednoobwodowym układzie regulacji automatycznej w sposób pokazany na rysunku

Elementy

regulatora

         Obiekt

        regulacji

Element

wykona-

wczy

Układ

pomiarowy

Głównymi sygnałami doprowadzonymi do regulatora są :

1. wielkość wejściowa w określająca wartość oraz funkcję czasową wartości zadanej wielkości regulowanej ,
2. wielkość regulowana y lub przetworzona na odpowiednią wielkość y*

Wielkością wyjściową regulatora jest sterowanie u lub w przypadku zespolenia regulatora z elementem wykonawczym – wielkość u* .

Ze względu na sposób działania regulatorów można je sklasyfikować na dwie grupy

1. Regulatory o działaniu bezpośrednim nie korzystające z dodatkowego źródła energii pomocniczej. Typowym historycznym przykładem regulatorów tej grupy jest powszechnie znany regulator odśrodkowy J. Watta stosowany do regulacji obrotów maszyny parowej . Ich wadą jest mała dokładność regulacji i ograniczony zakres zastosowań . Cechą charakterystyczną regulatorów tego typu jest to , że energia niezbędna do sterowania elementu wykonawczego jest pobierana wprost ktu regulacji za pośrednictwem elementu pomiarowego .
2. Regulatory o działaniu pośrednim ze źródłem dodatkowej energii pomocniczej . Niezbędnym warunkiem prawidłowego działania tego typu regulatorów jest konieczność zapewnienia odpowiedniego zasilania regulatora . Może to być zasilanie elektryczne, hydrauliczne lub pneumatyczne , z czego wynika dalszy podział regulatorów o działaniu pośrednim . Regulatory te bez względu na rodzaj zasilania i rozwiązanie konstrukcyjne można je podzielić na dwa rodzaje : na regulatory o działaniu ciągłym i na regulatory o działaniu nieciągłym .

Z liniową teorią najściślej są związane regulatory o działaniu ciągłym , a więc takie regulatory , w których zainstalowane podstawowe elementy , jak wzmacniacze , elementy pomocnicze i korekcyjne działają w zasadzie w sposób ciągły . W układach regulacji automatycznej można wyróżnić trzy zasadnicze rodzaje regulatorów : regulatory o działaniu proporcjonalnym –typu P , regulatory o działaniu całkującym – typu I oraz regulatory o działaniu różniczkującym – typu D . Ponadto istnieją regulatory stanowiące kombinacje typów podstawowych , a więc regulatory PI , PD oraz PID .

Regulatory o działaniu nieciągłym  , istnieje bardzo duża grupa regulatorów tego typu których istotą działania jest dyskretne , nieciągłe sterowanie x(t) przyjmujące wartości :0,+1,w regulatorach dwupołożeniowych lub –1,0,+1- w regulatorach trójpołożeniowych , w zależności od wartości uchybu e(t) . Do tej grupy zaliczane są regulatory krokowe i regulatory impulsowe .Zakres zastosowań regulatorów przekaźnikowych jest dość szeroki . Zwłaszcza regulatory dwu- i trójpołożeniowe , ze względu na niską cenę i prostą budowę ,chętnie stosowane są np. w układach regulacji elektrycznych urządzeń grzejnych ,gdzie ich rola sprowadza się do załączania i wyłączania obwodu grzejnego w zależności od temperatury obiektu . Istotne jest również poznanie właściwości regulatorów impulsowych , których rozpowszechnienie wiąże się z szerszym zastosowaniem mikroprocesorów w układach automatycznej regulacji .

Sterowniki programowalne PLC

Programowalne sterowniki logiczne nazywane także sterownikami programowalnymi , należą do szeroko rozumianej rodziny komputerów . Praca PLC polega na monitorowaniu wejść analogowych i cyfrowych , podejmowaniu decyzji w oparciu o program (algorytm działania) użytkownika oraz odpowiednim sterowaniu wejściami . Sterowniki PLC zbudowane są z modułów wejściowych , jednostki centralnej (CPU) oraz modułów wyjściowych .

Sterownik akceptuje różnorodne sygnały wejściowe ; cyfrowe i analogowe (po zastosowaniu odpowiednich modułów) pochodzące z zewnętrznych czujników . Sygnały te są następnie przetwarzane na jednolitą postać binarnych sygnałów logicznych akceptowalnych przez CPU. Jednostka centralna podejmuje decyzje i wykonuje funkcje sterowania bazując na algorytmie sterowania (instrukcjach programowych zawartych w pamięci ) . Moduły wyjściowe przetwarzają funkcje sterowania z CPU do postaci sygnałów binarnych (lub analogowych –po zastosowaniu dodatkowych modułów) wykorzystywanych w procesie sterowania . Sterowniki programowalne PLC firmy GE Fanuc programuje się przy pomocy oprogramowania Logicmaster 90 wykorzystującego język drabinkowy . Pozwalają one także na współpracę z oprogramowaniem InTouch przewidzianym do wizualizacji automatyzowanego procesu .