Современные электрические средства автоматического регулирования действительно разрабатываются по агрегированно-блочному принципу, что позволяет создавать высокоэффективные и гибкие системы управления технологическими процессами. Агрегированный комплекс технических средств (КТС) собирается из отдельных функциональных блоков, каждый из которых выполняет определенную задачу в рамках общей системы. Рассмотрим подробнее некоторые из этих блоков и их назначение.
Основные функциональные блоки
1. Блок интегрирующего задатчика (БЗИ)
- Этот блок отвечает за выполнение математической операции интегрирования входящего сигнала. Интеграция используется для компенсации интегральных составляющих в процессе регулирования, что улучшает качество стабилизации системы.
2. Блок динамической связи (БДС)
- Задача этого блока состоит в компенсации влияния временных задержек в процессе регулирования. Временные задержки возникают из-за физических свойств регулируемого объекта, таких как инерционность или запаздывания. БДС учитывает эти факторы и вводит необходимые поправки в управление процессом.
3. Блок суммирования и сигнализации (БСС)
- Этот блок выполняет операцию суммирования нескольких входных сигналов и производит сигнализацию в случае выхода параметра за заранее установленные пределы. Таким образом, он служит для контроля и предупреждения о возможных отклонениях в процессе регулирования.
4. Блок суммирования и демпфирования (БСД)
- Этот блок выполняет операции суммирования нескольких сигналов с учетом временной задержки. Демпфирование позволяет сглаживать колебания в системе, улучшая стабильность и точность регулирования.
5. Блок нелинейных преобразований (БНП-2)
- Данный блок занимается преобразованием входящего сигнала в нелинейный выход. Это полезно в системах, где необходимы нелинейные преобразования для улучшения качества регулирования.
6. Блок селектирования (БСЛ-2)
- Блок селектирования выбирает максимальный или минимальный сигнал из нескольких входных сигналов. Это помогает избежать конфликтов в системе управления, выбирая оптимальный сигнал для дальнейшего использования в системе.
7. Блок вычислительных операций (БВО-2)
- Этот блок выполняет сложные арифметические вычисления с несколькими сигналами. Он необходим для выполнения точных расчетов и обработки большого объема данных в режиме реального времени.
Преимущества агрегированно-блочной структуры
Агрегированно-блочная структура имеет ряд преимуществ:
- Гибкость: Каждый объект может быть индивидуально спроектирован с учетом своих особенностей, что позволяет учитывать индивидуальные требования к процессу регулирования.
- Масштабируемость: Система может быть масштабирована за счет добавления новых блоков или удаления ненужных, что делает её легко адаптируемой к изменениям в производственных процессах.
- Ремонтопригодность: При выходе из строя отдельного блока его замена не требует полной остановки всей системы, что уменьшает простои и повышает общую надежность.
- Модульность: Каждая часть системы функционирует автономно, что упрощает диагностику и ремонт.
Примеры использования
Электрические средства автоматического регулирования на основе агрегированно-блочных комплексов широко применяются в различных отраслях, таких как химическая промышленность, энергетика, металлургия и машиностроение. В каждом конкретном случае создается уникальная конфигурация, включающая необходимые блоки, что позволяет достигать высокого уровня автоматизации и повышения эффективности производства.
Заключение
Современные электрические средства автоматического регулирования, основанные на агрегированно-блочном принципе, предоставляют предприятиям широкие возможности для создания эффективных и надежных систем управления технологическими процессами. Благодаря гибкости и модульности, такие системы могут адаптироваться под конкретные производственные задачи, обеспечивая высокий уровень стабильности и точности регулирования.
Характеристики функциональных устройств БЗИ, БДС, БСС, БСД, БНП2, БСЛ2, БВО2
| Наименование | Значение |
| Напряжение питания | 220 В или 240 В переменного тока частотой 50 или 60 Гц |
| Входные сигналы от термоэлектрических преобразователей, термометров сопротивления и дифференциально-трансформаторных датчиков | 0-5мА, 0-20 мА, 4-20 мА, 0-10 В постоянного тока |
| Температура окружающей среды | -5…+50°С |
| Климатическое исполнение |
УХЛ4.2 О4.1 |
| Окружающая среда | отсутствие в окружающем воздухе паров и примесей агрессивных веществ |
| Монтаж | щитовой утопленный |
| Относительная влажность | 30-80 % |
| Габариты | 80х160х537 мм |
Рассмотрим основные функции блоков, которые участвуют в системах автоматического регулирования:
Блок интегрирующего задатчика (БЗИ)
Основные функции блока БЗИ включают:
- Интегрирование входящих сигналов: Блок БЗИ выполняет математическую операцию интегрирования входящего сигнала, что означает накопление и суммирование малых изменений во времени.
- Преобразование интеграла в унифицированный сигнал постоянного тока: После интегрирования, результат преобразуется в унифицированный сигнал постоянного тока, который передается дальше по цепи.
- Запоминание значения интеграла: Блок сохраняет текущее значение интеграла для последующих вычислений.
- Ограничение выходного сигнала: Блок следит за тем, чтобы выходной сигнал оставался в установленных пределах, и сигнализирует при достижении минимального или максимального уровня.
Блок динамической связи (БДС)
Основные функции блока БДС заключаются в следующем:
- Алгебраическое суммирование до четырёх унифицированных сигналов постоянного тока: Блок БДС объединяет входные сигналы в единый выходной сигнал.
- Демпфирование и динамическая коррекция: Блок сглаживает колебания и компенсирует временные задержки, что улучшает стабильность системы.
- Динамическое преобразование сигнала: Блок корректирует выходные сигналы с учётом реальных динамических характеристик объекта, таких как инерционность и запаздывание.
Блок суммирования и сигнализации (БСС)
Основные функции блока БСС включают:
- Суммирование трёх унифицированных сигналов постоянного тока: Блок БСС выполняет операцию суммирования входных сигналов.
- Формирование релейного сигнала: На основании результатов суммирования, блок создаёт релейный сигнал, который указывает на достижение пределов.
- Введение сигнала от задатчика: Блок принимает сигнал от внутреннего или внешнего задатчика для сравнения с суммой сигналов.
- Демпфирование суммы: Блок уменьшает амплитуду колебаний в системе.
Блок суммирования и демпфирования (БСД)
Основные функции блока БСД:
- Суммирование четырёх унифицированных сигналов постоянного тока: Блок БСД выполняет операцию суммирования входных сигналов.
- Сравнение с сигналом задания: Блок сравнивает сумму сигналов с заданным уровнем и корректирует динамику системы.
- Демпфирование суммы: Блок снижает амплитуду колебаний в системе.
Блок нелинейных преобразований (БНП-2)
Основные функции блока БНП-2:
- Нелинейное преобразование входного сигнала: Блок преобразует входной сигнал в нелинейный выходной сигнал.
- Аппроксимация сигнала кусочно-линейным методом: Блок использует метод кусочно-линейной аппроксимации для обработки сигнала.
Блок селекции (БСЛ-2)
Основные функции блока БСЛ-2:
- Приём четырёх унифицированных сигналов: Блок принимает четыре унифицированных сигнала постоянного тока.
- Выделение максимального или минимального сигнала: Блок выбирает самый большой или маленький сигнал из поступивших, и передает его на выход.
- Сигнализация номера сигнала: Блок сигнализирует номер выбранного сигнала.
Блок вычислительных операций (БВО-2)
Основные функции блока БВО-2:
- Выполнение арифметических операций: Блок выполняет алгебраические операции, такие как сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в квадрат и извлечение квадратного корня.
- Гальваническое разделение сигналов: Блок разделяет входные сигналы, чтобы предотвратить короткое замыкание.
- Демпфирование результата: Блок сглаживает колебания после проведения арифметических операций.
Эти блоки формируют основу систем автоматического регулирования, каждая из которых выполняет свою уникальную функцию, направленную на улучшение качества управления и повышение стабильности процессов.
Блок интегрирующего задатчика (БЗИ)
Основные функции блока БЗИ включают:
- Интегрирование входящих сигналов: Блок БЗИ выполняет математическую операцию интегрирования входящего сигнала, что означает накопление и суммирование малых изменений во времени.
- Преобразование интеграла в унифицированный сигнал постоянного тока: После интегрирования, результат преобразуется в унифицированный сигнал постоянного тока, который передается дальше по цепи.
- Запоминание значения интеграла: Блок сохраняет текущее значение интеграла для последующих вычислений.
- Ограничение выходного сигнала: Блок следит за тем, чтобы выходной сигнал оставался в установленных пределах, и сигнализирует при достижении минимального или максимального уровня.
Блок динамической связи (БДС)
Основные функции блока БДС заключаются в следующем:
- Алгебраическое суммирование до четырёх унифицированных сигналов постоянного тока: Блок БДС объединяет входные сигналы в единый выходной сигнал.
- Демпфирование и динамическая коррекция: Блок сглаживает колебания и компенсирует временные задержки, что улучшает стабильность системы.
- Динамическое преобразование сигнала: Блок корректирует выходные сигналы с учётом реальных динамических характеристик объекта, таких как инерционность и запаздывание.
Блок суммирования и сигнализации (БСС)
Основные функции блока БСС включают:
- Суммирование трёх унифицированных сигналов постоянного тока: Блок БСС выполняет операцию суммирования входных сигналов.
- Формирование релейного сигнала: На основании результатов суммирования, блок создаёт релейный сигнал, который указывает на достижение пределов.
- Введение сигнала от задатчика: Блок принимает сигнал от внутреннего или внешнего задатчика для сравнения с суммой сигналов.
- Демпфирование суммы: Блок уменьшает амплитуду колебаний в системе.
Блок суммирования и демпфирования (БСД)
Основные функции блока БСД:
- Суммирование четырёх унифицированных сигналов постоянного тока: Блок БСД выполняет операцию суммирования входных сигналов.
- Сравнение с сигналом задания: Блок сравнивает сумму сигналов с заданным уровнем и корректирует динамику системы.
- Демпфирование суммы: Блок снижает амплитуду колебаний в системе.
Блок нелинейных преобразований (БНП-2)
Основные функции блока БНП-2:
- Нелинейное преобразование входного сигнала: Блок преобразует входной сигнал в нелинейный выходной сигнал.
- Аппроксимация сигнала кусочно-линейным методом: Блок использует метод кусочно-линейной аппроксимации для обработки сигнала.
Блок селекции (БСЛ-2)
Основные функции блока БСЛ-2:
- Приём четырёх унифицированных сигналов: Блок принимает четыре унифицированных сигнала постоянного тока.
- Выделение максимального или минимального сигнала: Блок выбирает самый большой или маленький сигнал из поступивших, и передает его на выход.
- Сигнализация номера сигнала: Блок сигнализирует номер выбранного сигнала.
Блок вычислительных операций (БВО-2)
Основные функции блока БВО-2:
- Выполнение арифметических операций: Блок выполняет алгебраические операции, такие как сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в квадрат и извлечение квадратного корня.
- Гальваническое разделение сигналов: Блок разделяет входные сигналы, чтобы предотвратить короткое замыкание.
- Демпфирование результата: Блок сглаживает колебания после проведения арифметических операций.
Эти блоки формируют основу систем автоматического регулирования, каждая из которых выполняет свою уникальную функцию, направленную на улучшение качества управления и повышение стабильности процессов.
Пример функциональных блоков в структурной схеме «АКЭСР»
Блоки, такие как БЗИ, БДС, БСС, БСД, БНП-2, БСЛ-2 и БВО-2, широко используются в различных отраслях промышленности, где требуется высокая степень автоматизации и эффективного управления технологическими процессами. Вот примеры областей применения:
1. Химическая промышленность:
- В химических реакторах для поддержания необходимого уровня реагентов и параметров реакции.
- В установках очистки сточных вод для обеспечения соблюдения экологических норм.
2. Энергетика:
- В теплоэнергетических станциях для регулирования параметров парообразования и теплопередачи.
- В системах водоснабжения для контроля качества воды и поддержания давления в трубопроводах.
3. Металлургия:
- В прокатных станах для управления качеством проката и устранения дефектов.
- В плавильных печах для поддержания оптимальных температур и давления.
4. Машиностроение:
- В металлообрабатывающих станках для точного позиционирования инструмента и поддержания заданных параметров обработки.
- В системах смазки и охлаждения для контроля состояния оборудования.
5. Нефтехимическая промышленность:
- В нефтеперерабатывающих заводах для контроля качества продуктов и соблюдения стандартов.
- В трубопроводах перекачки нефти для поддержания параметров потока и давления.
6. Экология:
- В очистных сооружениях для мониторинга и управления качеством воды.
- В системах управления выбросами для соблюдения нормативов по охране окружающей среды.
Эти блоки обеспечивают точную настройку и контроль процессов, что позволяет достичь высоких показателей производительности, качества продукции и соответствия строгим нормам экологической безопасности.
1. Химическая промышленность:
- В химических реакторах для поддержания необходимого уровня реагентов и параметров реакции.
- В установках очистки сточных вод для обеспечения соблюдения экологических норм.
2. Энергетика:
- В теплоэнергетических станциях для регулирования параметров парообразования и теплопередачи.
- В системах водоснабжения для контроля качества воды и поддержания давления в трубопроводах.
3. Металлургия:
- В прокатных станах для управления качеством проката и устранения дефектов.
- В плавильных печах для поддержания оптимальных температур и давления.
4. Машиностроение:
- В металлообрабатывающих станках для точного позиционирования инструмента и поддержания заданных параметров обработки.
- В системах смазки и охлаждения для контроля состояния оборудования.
5. Нефтехимическая промышленность:
- В нефтеперерабатывающих заводах для контроля качества продуктов и соблюдения стандартов.
- В трубопроводах перекачки нефти для поддержания параметров потока и давления.
6. Экология:
- В очистных сооружениях для мониторинга и управления качеством воды.
- В системах управления выбросами для соблюдения нормативов по охране окружающей среды.
Эти блоки обеспечивают точную настройку и контроль процессов, что позволяет достичь высоких показателей производительности, качества продукции и соответствия строгим нормам экологической безопасности.
