ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

31
PROIECT DE SPECIALI T A T E  pentru examenu l de certificare a comp etenţelor  profesionale pe ntru obţinerea c ertificatului de calificare profesională niel ! Calificarea profesională" Te#nician $n automati%ări  2015 1

Transcript of ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

Page 1: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 1/31

PROIECT DE SPECIALITATE

 pentru examenul de certificare a competenţelor  profesionale pentru obţinerea certificatului de

calificare profesională niel !

Calificarea profesională" Te#nician $n automati%ări 

 

2015

1

Page 2: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 2/31

TE&A PROIECT'L'I 

Obtinerea legilor de reglare

2

Page 3: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 3/31

Cuprins

3

Page 4: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 4/31

Pagina

ARGUMENT 4

1. Legi de reglare 5

  1.1. Legea de reglare de tip P 5

  1.2. Legea de reglare de tip I 6

  1.. Legea de reglare de tip ! "

  1.4. Lege de reglare de tip PI #

  1.5. Legea de reglare de tip P! $

  1.6. Legea de reglare de tip PI! $

2. Obtinerea legilor de reglare pentr% reg%latoare a%to&ateele'troni'e

1(

  2.1. Reg%latoare a%to&ate ele'troni'e liniare 1(

  2.1.1. Reg%latoare a%to&ate ele'troni'e pentr% pro'e)e lente 14

  2.1.2. Reg%latoare a%to&ate ele'troni'e pentr% pro'e)e rapide 1"

  2.2. Reg%latoare a%to&ate ele'troni'e neliniare 2(

  2.2.1. Reg%latoare bipo*itionale 2(

  2.2.2. Reg%latoare tripo*itionale 25

  . +I+LIOGRA,IE 2$

 

4

Page 5: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 5/31

Arg%&ent ArgumentOmul, ca fiinţă superioară, a fost preocupat din cele mai vechi timpuri de a cunoaşte şistăpâni natura, de a dirija fenomene ale naturii n scopul uşurării e!istentei sale" #n procesul cunoaşterii, omul urmăreşte evoluţia n timp a unor mărimi caracteristice inraport cu evoluţia altor mărimi, evidenţiind astfel grupul mărimilor care definesc $cau%a&şi grupul mărimilor ce definesc 'efectul'" O(servaţiile asupra presupuselor cau%e şiefecte au condus şi conduc la evidenţierea unor legi, care, creând relaţiile dintre$cau%e' şi $efecte', caracteri%ea%ă fenomenele")ta(ilirea unor legi ce caracteri%ea%ă fenomene ale naturii şi definirea unor modele alefenomenelor au permis omului o cunoaştere şi interpretare aprofundată a multorfenomene, reuşind să le dirije%e n scopul m(unătăţirii condiţiilor sale de viaţă, alreducerii eforturilor fi%ice şi intelectuale, al uşurării e!istenţei sale" #n acest proces, omul a parcurs următoarele etape*+ tapa mecani%ării, n care s+au creat pârghia, roata, scripeţii, multiplicatoarele de forţă

de cuplu, ansam(luri de calcul mecani%at etc", cu care omul şi+a uşurat eforturile fi%iceşi intelectuale pentru producerea de (unuri materiale"+ tapa automati%ării, n care omul a fost preocupat sa cree%e mijloace materiale caresă deducă sau să elimine complet intervenţia sa directă n desfăşurarea proceselor deproducţie" Astfel, n aceasta etapă, omul desfăşoară cu precădere o activitateintelectuală, n funcţii de anali%ă, control şi conducere"+ tapa ci(erneti%ării şi automati%ării, n care omul este preocupat de crearea unorasemenea o(iecte materiale care să reducă funcţia de conducere generală a omului şisă de%volte sistemul de informare" Astfel au fost create calculatoare şi sistemeautomate de calcul cu ajutorul cărora pot fi sta(ilite strategii de conducere a proceselorde producţie şi sisteme de informati%are glo(ală"

 Ansam(lul de o(iecte, materiale care asigura conducerea unui proces tehnic sau dealtă natură fără intervenţia directă a omului repre%intă un echipament de automati%are"-tiinţa care se ocupa cu studiul principiilor şi aparatelor prin intermediul cărora seasigură conducerea proceselor tehnice fără intervenţia directă a omului poartădenumirea de Automatică" Automati%area repre%intă introducerea n practică aprincipiilor automaticii" Ansam(lul format din procesul .tehnic/ condus şi echipamentul de automati%are .deconducere/ care asigură desfăşurarea procesului după anumite legi poartă denumireade sistem automat"entru o mai (ună nţelegere a acestei teme şi pentru familiari%area rapidă cu elementeşi lim(ajele tehnice, pe care un (un tehnician tre(uie să le cunoască, am structurat

această lucrare, n care am ncercat să fac o vi%iune uniformă şi generală asupraramurei a egilor de reglare"

5

Page 6: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 6/31

1.Legi de reglare

Ob-inerea legilor de reglare tipi*ate

uncţia principală a regulatoarelor automate constă n o(ţinerea legii de reglare dorite" O(ţinerea unei anumite legi de reglare din cadrul celor tipi%ate , 3, 3, 4 sau 34 esteasigurată prin intermediul circuitelor de corecţie conectate n circuitele de intrare sau ncircuitele de reacţie negativă locală ale amplificatoarelor" #n ca%ul regulatoarelor automate electronice .A/ amplificatoarele sunt electronice, iar circuitele de corecţie sunt reali%ate cu componente pasive de circuit .re%istoare şicondensatoare/"

 #n cele ce urmea%ă este ilustrată o(ţinerea legilor de reglare tipi%ate pentru Aconsiderând că este utili%at un amplificator operaţional cu circuite integrate")im(olul utili%at pentru AO este pre%entat n figura 1*

1.1. Legea de reglare de tip P

)chema unui (loc pentru reali%area legii de reglare de tip este repre%entată n figura2"

 Aplicând prima lege a lui 6irchhoff pe nodul de intrare, se o(ţine*31+ 32 7 3i

4in proprietăţile AO*8i→ ∞ ⇒ 3i 7 0 ⇒ 31  7 + 32

 Aplicând a doua lege a lui 6irchhoff pe ochiul de intrare, se o(ţine*31 1  + ui  + un  + 91 70⇒ 31 1  7 91 + .un  + ui  /

4in proprietăţile AO*

 A0→ ∞ ⇒  .un  + ui / 7 0 ⇒ 31 71

1

 R

6

(orna 1 : (orna de intrare neinversoare(orna 2 : (orna de intrare inversoare(orna ; : (orna de ieşire(orna < : (ornă la care se conectea%ă polul po%itiv

al sursei de alimentare(orna 5 : (ornă la care se conectea%ă polul negativ

al sursei de alimentare

+1

-2;

=<

+5

fig"1" )im(olul AO

31

Ii

32

+un

ui

-

9192

1

2

91 : tensiunea de intrare n regulatorul

.>/9

2 : tensiunea de ieşire din regulatorul

.!c/

9i : tensiunea (ornei inversoare

9n : tensiunea (ornei neinversoare

ig"2" )chema unui (loc de reglare tip

Page 7: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 7/31

 Aplicând a doua lege a lui 6irchhoff pe ochiul de ieşire, se o(ţine*+ 92+ 32 2 : ui + un  7 0

⇒  + 92  7 + 32 2

4in*92 7 32 2

şi

31  7 + 32

⇒ 92 7 + 31 2

 rin definiţie*

1

2

11

21

1

2

 R

 R

 R I 

 R I 

U  A   −=

−== .

⇒   1

1

2

2  U  R

 RU    ⋅−= .

?otând*

 R K 

 R

 R=

1

2   ⇒12

  U  K U  R ⋅−= ,

relaţie analoagă cu*( ) ( )t  K t  x

 Rc  ε ⋅=

)emnul minus indică polaritatea inversă a tensiunii de ieşire 92 faţă de tensiunea deintrare 91 ca urmare a aplicării semnalului la (orna inversoare" 

1.2. Legea de reglare de tip I

)chema unui (loc pentru reali%area legii de reglare de tip 3 este repre%entată n figura ;")emnalul de intrare este aplicat la (orna inversoare, iar circuitul de corecţie are ore%istenţă 1 n circuitul de intrare şi o capacitate @2 n circuitul de reacţie"

@a şi n ca%ul regulatorului de tip , intensitatea curentului prin 1 este*

31 71

1

 R

4acă se notea%ă cu uc2  tensiunea pe condensator, intensitatea curentului 32 princondensatorul @2 este*

dt 

duC  I   c2

22 =

inând cont că*22

  U uc

  −≈

7

92

3i

31

32

+

-

91

1

@2

un

ig";" )chema unui (loc de reglare tip 3

Page 8: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 8/31

1

12

2

 R

dt 

dU C    =−⇒

sau*

1

21

2  1

U C  Rdt 

dU ⋅

⋅−=

rin integrarea acestei relaţii se o(ţine*∫ −=   dt U 

T U 

i

12

1

,

cu Bi71@2"elaţia de dependenţă a mărimii de ieşire din regulator n funcţie de mărimea de intrareeste analoagă cu*

( ) ( )∫ ⋅=   dt t T 

t  x

i

c  ε 1

.

)emnul minus se datoreşte aplicării semnalului de intrare la (orna inversoare"

1.. Legea de reglare de tip !egea de reglare de tip 4 nu se foloseşte singură, separat, dar componenta derivativă4 intervine n legile de reglare 4 şi 34"

)chema de principiu pentru o(ţinerea acestei legi este repre%entată n figura <"

inând cont de proprietăţile amplificatorului operaţional re%ultă*

dt 

dU C  I 

  1

21 =

şi*

2

2

2

 R

U  I    −=

Bensiunea de ieşire este dată de*

dt 

dU T U d 

1

2  ⋅−= ,

cu Bd 7 2@2"

elaţia de dependenţă a mărimii de ieşire din regulator n funcţie de mărimea de intrare

este analoagă cu*( )

  ( )

dt 

t d T t  xd c

ε ⋅=

8

92

3i

31

32

+

-

91

2

@2

un

fig" <" )chema unui (loc de reglare tip 4

Page 9: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 9/31

1.4. Legea de reglare de tip PI

egea de reglare de tip 3 se o(ţine prin com(inarea schemelor din figura 2" şi figura ;"re%ultând n ca%ul aplicării semnalului de intrare la (orna neinversoare schema dinfigura 5"

)e o(ţine pentru semnalul de ieşire*

   

  

 ⋅

+⋅−= ∫    dt U C  R

U  R

 RU 

1

22

1

1

2

2

1,

sau*

   

  

 +⋅−= ∫    dt U T 

U  K U 

i

 R   112

1,

unde*

1

2

 R

 R K 

 R =   şi 22

  C  RT i

  ⋅=

elaţia este similară cu*

( ) ( ) ( )  

+= ∫    dt t T 

t  K t  x

 I 

 Rc  ε ε 

1

)emnalul de intrare poate fi aplicat şi la (orna neinversoare, circuitul de reacţie şi cel al(ornei inversoare conţinând aceleaşi elemente"

 #n practică schema se completea%ă cu un potenţiometru care asigură posi(ilitateamodificării suplimentare a parametrilor, conform schemei din figura C"

9

fig"5" )chema unui (loc de reglare de tip 3

92

3i

31

32

+

-

91

1

@2

un

2

fig" C" )chema (locului de reglare tip 3 cu potenţiometrupentru modificarea parametrilor 

92

3i

31

32

+

-

91

1

@2

un

2

 

Page 10: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 10/31

1.5. Legea de reglare de tip P!egea de reglare de tip 4 se o(ţine prin com(inarea schemelor din figura 2" şi figura<" re%ultând n ca%ul aplicării semnalului de intrare la (orna neinversoare schema dinfigura D"

@onsiderând aceleaşi polarităţi ale semnalelor şi menţinând apro!imaţiile făcute anterior se o(ţine pentru semnalul de la ieşire relaţia*

   

   +⋅−=

dt 

dU T U  K U d  R

1

12 ,

unde*

1

2

 R

 R K 

 R =   şi 11

  C  RT d 

  ⋅=

elaţia este similară cu*

( ) ( )  ( )

+=

dt 

t d T t  K t  x D Rc

ε ε 

)emnalul de intrare poate fi aplicat şi la (orna neinversoare, circuitul de reacţie şi cel al(ornei inversoare conţinând aceleaşi elemente"

1.6. Legea de reglare de tip PI!

egea de reglare de tip 34 se o(ţine prin com(inarea schemelor din figurile 2", ;" şi <" ,re%ultând n ca%ul aplicării semnalului de intrare la (orna neinversoare schema din

figura E"

10

fig" D" )chema unui (loc de reglare tip 4

31 Ii

32

+un

ui

-

9192

1 2

31

@1

Page 11: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 11/31

)emnalul de ieşire are e!presia*

   

 

 

 

++⋅−= ∫    dt 

dU T dt U 

T U  K U 

d i

 R

1

112

1

,unde*

1

2

 R

 R K 

 R =   şi 11

  C  RT d 

  ⋅= F 22  C  RT 

i  ⋅= ,

deci o lege 34 analoagă cu cea definită de*

( ) ( ) ( )  ( )

++= ∫   dt 

t d T dt t 

T t  K t  x

 D

 I 

 Rc

ε ε ε 

1"

11

31 Ii

32

+un

ui

-

91

92

1

2

31

@1

@2

fig" E" )chema unui (loc de reglare de tip 34

Page 12: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 12/31

 #n ca%ul o(ţinerii legii de reglare 34 cu un singur amplificator operaţional, parametriiregulatorului sunt interdependenţi, modificarea unui parametru conducând lamodificarea celorlalţi parametri"rin folosirea unor circuite separate pentru o(ţinerea componentelor legii de reglare seasigură o independenţă totală a parametrilor de acordare 6, Bi şi Bd"

 #n figura G" este pre%entat principiul reali%ării legii 34 cu parametri independenţi, ncare (locul sumator, prevă%ut cu o reacţie negativă pentru modificarea factorului 6, reali%ea%ă nsumarea semnalelor de ieşire din (locurile , 3, 4"

12

!c

> /

P

I

!

fig"G" rincipiul reali%ării legii 34 cu parametri independenţi

Page 13: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 13/31

2. Ob-inerea legilor de reglare pentr% reg%latoare a%to&ateele'troni'e

2.1. Reg%latoare a%to&ate ele'troni'e liniareegulatoarele automate electronice .A/ fac parte din sistemele de reglare automatăatât pentru procese lente cât şi pentru procese rapide şi au n componenţa lor circuiteelectronice cu ajutorul cărora reali%ea%ă caracteristicile funcţionale necesare"

 Avantaje RAE:- o(ţinere relativ uşoară a legilor de reglareF- inerţie redusăF- posi(ilităţi largi de miniaturi%areF- consum energetic redusF- posi(ilităţi de transmitere a semnalelor la distanţăF- posi(ilităţi de cuplare la calculator"

9n dezavantaj  al A n comparaţie cu regulatoarele pneumatice şi cele hidraulice estefaptul că nu pre%intă siguranţă suficientă n medii e!plo%ive sau inflama(ile" )tructura unui A este pre%entată n figura 1"

13

ig"1" )chema (loc a unui regulator automat electronic

!e

!c

de la calculator 

de la alt regulator de la un operator

manual

+lo' de'o&%tare a

)e&nal%l%ide re0erin-

+lo' de

a0iare

+lo''al'%leroare

+lo'%ri deli&itare

+lo' )e)e&nali*are

opti' ia'%)ti'

+lo' dee'3ilibrar 

e

Unitate dereglare

+lo' de'o&and&an%al

+lo' de'o&%tare aregi&%l%i

de0%n'-ionare

spre

Page 14: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 14/31

lementul principal este %nitatea de reglare n care este ela(orată legea de reglaresau algoritmul de reglare" 9nitatea de reglare este alcătuită din amplificatoareoperaţionale la care sunt conectate circuite de corecţie alese corespun%ător legii dereglare dorite"roarea sau mărimea de a(atere este calculată atât n unitatea de reglare cât şi n(locul de calcul al erorii"

4eoarece mărimea de referinţă poate fi prescrisă de*- un operatorF- un alt regulatorF- un calculator,

este necesară introducerea unui (loc de comutare a semnalului de referinţă"

Hărimea de comandă pentru acţionarea elementului de e!ecuţie este furni%ată fie deunitatea de reglare, fie de la un dispo%itiv de comandă manuală, fie de la un calculator prin intermediul comutatorului ce permite trecerea pe regimul de funcţionare automat+manual" entru ca trecerea de pe manual pe automat şi invers să se facă fără vi(raţii

(ruşte ale mărimii de comandă este necesar circuitul de echili(rare"

@onform schemei (loc din figura 1" A mai conţine*- (locuri de limitare a semnalelor n limite admisi(ileF- (loc de afişare a semnalelor de comandă, ieşire şi eroareF- (locuri de semnali%are optică şi acustică n ca%ul depăşirii limitelor admisi(ile

de mărimea de comandă"

rincipalele elemente componente ale A sunt*

a. ir'%ite pentr% reali*area legii de reglare

 Aceste circuite denumite şi circuite de corecţie sau elemente de corecţie au fostpre%entate n fişa suport 2"1"

b.Ele&ent%l de 'o&para-ie E

ste inclus n (locul de reglare şi are rolul de a compara mărimea de referinţă .! i/ cumărimea de reacţie .!r /"

 #n figura 2" este repre%entată cea mai simplă variantă a unui @ reali%at cu un

amplificator operaţional n montaj diferenţial"entru notaţiile din figură*91 : semnalul de reacţie .mărimea de reacţie/ şi92 : semnalul de referinţă .mărimea prescrisă/,se o(ţine pentru tensiunea de ieşire*

( )1

2

12

 R

 RU U U 

e  ⋅−= ,

semnalul de ieşire fiind proporţional cu eroarea >"

14

Page 15: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 15/31

'.Ele&ente de inter0a- '% operator%l

 Au rolul de a reali%a n am(ele sensuri legătura ntre regulatorul automat şi operator şicuprind (utoane şi comutatoare pentru ca operatorul să poată*

- modifica anumite condiţii de funcţionareF- sta(ili valorile constantelor ce intervin n legea de reglareF- efectua trecerea de la funcţionarea automată la funcţionarea cu comandă

manuală a 3B şi invers"

d.Ele&ente de inter0a- '% 'al'%lator%l

)unt instalate pe toate legăturile dintre calculator şi sistemul de reglare automată, pe

cele prin care calculatorul primeşte informaţii de la )A şi pe cele prin care sunttransmise comen%i spre )A"

e.7%r)e de ali&entare

ermit alimentarea cu o tensiune sta(ili%ată, regla(ilă"

2.1.1.Reg%latoare a%to&ate ele'troni'e pentr% pro'e)e lente

4omeniul proceselor lente se caracteri%ea%ă prin constante de timp mai mari de 10 s şicuprinde marea majoritate a proceselor industriale n care se reali%ea%ă reglări detemperatură, presiune, de(it, nivel etc" O altă caracteristică generală a proceselor lenteconstă n faptul că timpul mort nu este neglija(il şi tre(uie luat n consideraţie nproiectarea regulatoarelor electronice"

4in cau%a vite%elor mici de variaţie a semnalelor, constantele de timp B i şi Bd au valorimari, ceea ce impune utili%area de amplificatoare operaţionale şi circuite de corecţie cucomponente pasive de (ună calitate, ale căror caracteristici să nu varie%e n timp"

 #n figura ;" este pre%entată structura generală a unui A destinat reglării proceselor lente"

15

91

-

 

1

1

2

92

9e

fig"2" @ircuit de comparaţie cu AO n montaj diferenţial

Page 16: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 16/31

rincipalele module componente ale A liniare sunt*

• Mod%l%l adaptor de intrare care conţine elementul de comparaţie reali%at cudouă amplificatoare operaţionale, un (loc pentru afişarea valorii a(aterii pe placafrontală a regulatorului şi un (loc de filtrare prin care este trecut numai semnalulde reglat"

• Mod%l%l PI de fapt un modul =3 reali%ea%ă componentele legii de reglare" #nfigura <" este repre%entată schema simplificată a (locului 3"

• Mod%l%l ! derivea%ă numai semnalul a cărui valoare depinde de mărimea dereacţie ceea ce conduce la evitarea şocurilor n funcţionarea instalaţieitehnologice"

• Mod%l%l 'on8ertor de ieire asigură o(ţinerea la ieşire a semnalului unificat<"""20 mA curent continuu"

ara'teri)ti'ile generale ale A liniare pentru procese lente*

16

Hodul adaptor deintrare

Ir 

!i

+

=

 Afişare

Hodul3

Hodulconvertor

de ieşireHodul

4

=

+

fig";" )chema (loc a unui regulator pentru procese lente

fig"<" )chema (locului 3 din A pentru procese lente

Page 17: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 17/31

• (locurile de reglare sunt reali%ate cu amplificatoare electronice integrate cuperformanţe ridicate, curenţi de intrare foarte mici"

• semnalul de eroare este prelucrat după o lege de reglare de tip 3 iar mărimeade reacţie după o lege 34, pentru evitarea şocurilor provocate de componentaderivativă asupra instalaţiei tehnologice"

• pentru limitarea efectelor %gomotelor sunt prevă%ute filtrări ale semnalelor"

• semnalul de intrare, respectiv de ieşire sunt semnale unificate"

Reg%lator%l PI! 'ontin%% pentr% pro'e)e lente

ste un regulator cu structură 34 ce face parte din sistemul unificat cu circuite

integrate şi este destinat utili%ării n (ucle de reglare automată aferente proceselor tehnologice lente, când elementele de e!ecuţie sunt de tip continuu"

 #n funcţie de variantele de echipare, cu sau fără sursă internă de referinţă, cu circuit dereacţie operaţională ce permite o(ţinerea unei legi de reglare 3 sau 34, se deose(escdiferite variante ale acestor regulatoare"

 Ansam(lul funcţional se găseşte ntr+o carcasă paralelipipedică, montat pe un saşiuglisant, schema electrică fiind echipată pe module de(roşa(ile, cu un panou frontalavând elementele principale de comandă şi semnali%are"

ig" 5" anoul frontal A pentru procese lente

1" 3ndicator a(atere C" Juton pentru echili(rare

2" 3ndicator semnal de ieşire D" Juton sensi(ilitate a(atere

;" Jandă indicatoare referinţăinternă

E" Jutoane acţionare semnalieşire

<" Juton comandă referinţăinternă G" @omutator automatKmanual AKH

17

Page 18: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 18/31

  5" @omutator referinţă internăKe!ternă 3K

e panoul frontal sunt prevă%ute următoarele elemente de afi(are*- valoarea semnalului măsurat sau a a(aterii- valoarea referinţei interne şiKsau e!terne- valoarea semnalului de ieşire"

e panoul frontal operatorul poate acţiona următoarele comen%i *

- selectarea modului de lucru AKHK@ .automatK manualK cu calculatorul/- selectarea referinţei 3K .referinţă internă sau e!ternă/- prescrierea referinţei interne- comanda semnalului de ieşire pentru funcţionarea n regimul manual- echili(rarea referinţelor- demultiplicarea cu 10 a sensi(ilităţii indicatorului de a(atere"

@u ajutorul (utoanelor din interiorul regulatorului operatorul poate efectua urmatoarelecomen%i interne*

- prescrierea parametrilor de acordare J, Bi , Bd F- tipul de comandă, directK invers, n functie de caracteristica elementului de

e!ecuţieF- sta(ilirea limitelor semnalului de ieşire"

Parametrii de acordare sunt*

• J* 2L"""500 L continuuF 2L"""1000 L la comandă specială• Bi * 1s""" 2000 s

• Bd* 0,Cs"""C00 s

• imitarea inferioara a semnalului de iesire* 0 L

• imitarea superioara a semnalului de iesire* 100 L"

2.1.2.Reg%latoare a%to&ate ele'troni'e pentr% pro'e)e rapide

rocesele rapide se caracteri%ea%ă prin vite%e mari de variaţie a mărimilor reglate, maimici de 10s, procese ntâlnite n domeniul acţionărilor electrice şi echipamentelor electroenergetice" #n cadrul proceselor rapide cele mai frecvent mărimi reglate sunt*

- mărimi de po%iţie .deplasări liniare, unghiulare/- vite%e liniare sau de rotaţie- mărimi electrice şi magnetice .intensitatea curentului electric, tensiune

electrică, flu! magnetic/"

@ondiţii impuse sistemelor de reglare automată pentru procese rapide*

- gamă largă de variaţie a mărimii reglate- vite%ă mare de răspuns .efectul unei variaţii (ruşte a sarcinii tre(uie nlăturat n

100ms"/18

Page 19: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 19/31

- preci%ie mare a reglării .1L sau chiar 0,1L/- constanţă n timp a parametrului reglatF- nivel redus al semnalelor de intrare"

lementele de automati%are folosite n sistemele de reglare automată a proceselor rapide pre%intă particularităţi datorită condiţiilor enumerate mai sus şi datorită naturii

mărimilor reglate" Astfel A pentru procese rapide tre(uie să fie compati(ile cu elementele de e!ecuţie,de o(icei electrice, specifice acestor procese"egile de reglare se o(ţin pe (a%a aceloraşi scheme electrice ca n ca%ul proceselor lente, cu deose(irea că valorile re%istenţelor şi capacităţii condensatoarelor dincircuitele de corecţie sunt mai mici deoarece constantele de timp Bi şi Bd sunt mai mici"

 #n figura C" este pre%entată schema (loc a A pentru procese rapide"

 Acesta cuprinde*

- @ .cele două re%istoare 0/ care compară semnalul de referinţă .9i/ cusemnalul de reacţie .9r /

-  Amplificatorul diferenţial A- @ircuitul de reacţie .impedanţele 81, 82 şi 8;/"

a ieşirea regulatorului este legat re%istorul de sarcină s care constituie re%istenţa deintrare a elementului de e!ecuţie comandat de acest regulator"

4acă se nlocuiesc impedanţele 81, 82  şi 8;  prin re%istenţele 1, 2, respectivcondensatorul de capacitate @ se o(ţine conform schemei din figura D" A de tip 4"

19

99

9i

s

8;

82

81

0

09  A:

fig"C" )chema de principiu a A pentru procese rapide

Page 20: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 20/31

egea de reglare de tip 34 se o(ţine dacă impedanţa 8 1 este nlocuită de gruparea

serie 1 şi @1, impedanţa 82 de 2, iar 8; de @2, conform schemei din figura E"

20

99

9i

s

@

2

1

0

0

9  A

:

fig"D" )chema de principiu a A de tip 4 pentru procese rapide

Page 21: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 21/31

 

21

@1

1

fig"E" )chema de principiu a A de tip 34 pentru procese rapide

99

9i

s

@2

2

0

09  A:

Page 22: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 22/31

2.2. Reg%latoare a%to&ate ele'troni'e neliniareuncţionarea regulatoarelor neliniare este caracteri%ată n regim staţionar de odependenţă neliniară ntre mărimea de comandă !c  şi eroarea ε    .sau mărimea dea(atere !a/" Această dependenţă este denumită caracteristică statică pentru a su(liniacă este vala(ilă numai n regimul staţionar"

@ele mai utili%ate regulatoare neliniare sunt regulatoarele (ipo%iţionale .J/ şiregulatoarele tripo%iţionale .B/" Aceste regulatoare, un ca% particular al regulatoarelor neliniare, pot fi considerate re)ulatoare discontinue, deoarece mărimea de comandăde la ieşirea regulatorului poate avea numai anumite valori .varia%ă n funcţie de eroaredupă o funcţie discontinuă/ şi sunt utile n procesele industriale la care sunt admise micivariaţii ale mărimii reglate n jurul valorii de referinţă"2.2.1. Reg%latoare bipo*i-ionale

rin regulator bipoziţional  se nţelege un regulator la care mărimea de comandă arenumai două valori n tot domeniul de variaţie a erorii" 4e e!emplu dacă la ieşirea unui

regulator (ipo%iţional este conectat un releu, atunci unei valori a mărimii de comandă,notată cu 1 logic, i corespunde starea n care releul este acţionat .anclanşat/, iar celeilalte valori, notată cu 0 logic, i va corespunde starea neacţionată a releului.declanşat/"@aracteristica statică a acestor regulatoare are forma din figura 1"

4in aspectul caracteristicii statice ideale se constată că dacă eroarea satisface condiţia*

> M 0la ieşirea J se o(ţine mărimea de comandă*

!c7 0,iar pentru*

> N 0

re%ultă*!c7 !cma! 7const 0

22

0

  !c

!cma!

>

a"

>h

i

0- >

h

i

  !c

!cma!

>

 ("

i

ig"1" @aracteristica statică a regulatorului (ipo%iţionala" caracteristica ideală (" caracteristica reală

Page 23: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 23/31

4enumirea de regulator (ipo%iţional se datorea%ă faptului că mărimea de comandăpoate avea n regim staţionar numai două valori"

@aracteristica statică reală a J este o caracteristică cu histere%is, valorile mărimii decomandă !c depin%ând şi de sensul de variaţie, creştere sau descreştere, a erorii >"

 Astfel dacă eroarea creşte, trecerea de la valoarea !c7 0 la valoarea !c7 !cma! nu are locpentru condiţia > N 0, ci pentru condiţia > N > h, unde h este jumătate lăţimii ciclului dehistere%is"4e asemenea dacă !c7 !cma! şi eroarea scade, trecerea la valoarea ! c7 0 nu are locpentru condiţia > M 0, ci pentru condiţia > M >h "

@aracteristica statică a J poate fi repre%entată şi ca n figura 2"

uncţionarea J după această caracteristică este descrisă de relaţiile*

> M +>hF !c 7 + !cm

> N >hF !c 7 !cm

+>h M > M =>h  !c 7 !cm  dacă > anterior N = >h 

!c 7 + !cm dacă > anterior M +>h

)chema (loc a J este dată n figura ;" şi este alcătuită din elementul de comparaţie@, un amplificator electronic A şi un circuit de prag @ care face trecerea din continuu n discontinuu"

@ircuitul de prag este unreleu

23

>

a"

0

  !c

  =!cm

+!cm

 =!cm

>h

i

 0- >

h

i

  !c

>

 ("

i

 +!cm

ig" 2" @aracteristica statică a regulatorului (ipo%iţionala" caracteristica ideală ( caracteristica reală

;'

:

;i A P

E

9;r 

  ig" ;" )chema (loc a J

Page 24: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 24/31

electromagnetic care efectuea%ă şi o amplificare, deoarece intensitatea curentului dincircuitul comandat de contactele releului este mult mai mare decât cea din circuitul dealimentare" olosirea releului ca element de prag pre%intă de%avantajul apariţieivi(raţiilor armăturii, ceea ce conduce la scurtarea timpului de viaţă al releului şi alelementului de e!ecuţie acţionat de J")chema simplificată a unui J reali%at cu componente analogice este pre%entată n

figura <"

Bensiunea 9> este proporţională cu eroarea, care poate avea valori po%itive saunegative, astfel că polaritatea acestei tensiuni se modifică n funcţie de semnul erorii" Amplificatorul A amplifică tensiunea 9 > o(ţinându+se la ieşire tensiunea amplificată 9 >A

care de asemenea şi modifică polaritatea n funcţie de semnul a(aterii >"resupunând *

> 7 !i + !r  N 0,

deci* !r  M !i,tensiunea 9>A are polaritatea cu plus la emitor şi minus la (a%ă, joncţiunea (a%ă :emitor este polari%ată direct şi tran%istorul B conduce , (o(ina releului electromagneticR  conectată n circuitul de colector al tran%istorului este parcursă de un curent suficientca releul să cuple%e şi să se nchidă un contact aflat n serie cu elementul de e!ecuţie,de e!emplu o re%istenţă de ncăl%ire , presupunând că mărimea reglată este otemperatură" 4atorită conectării re%istenţei de ncăl%ire temperatura creşte şi la unmoment dat se o(ţine*

> 7 !i + !r  M 0O dată cu schim(area semnului erorii şi modifică polaritatea şi tensiunile 9 > şi 9>A F ca

urmare tensiunea u>A va avea polaritatea cu plus la (a%ă şi minus la colector, deci joncţiunea (a%ă : emitor este polari%ată invers şi tran%istorul este (locat, ceea ce

24

ig" <" )chema simplificată a J cucomponente analogice

T

 R

A

+ U p

uεA

Page 25: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 25/31

determină deschiderea contactului releului R   , ntreruperea alimentării re%istenţei de ncăl%ire şi micşorarea temperaturii până când este ndeplinită din nou condiţia *

!r  M !i")e constată că procesul reglării (ipo%iţionale are un caracter ciclic, mărimea de

ieşire având valori care oscilea%ă n jurul valorii prescrise"

 #n variantele constructive recente circuitul de prag este un comparator integrat care ndeplineşte şi funcţia de element de comparaţie şi cea de amplificator" entruo(ţinerea unei amplificări de putere suficient de mare la ieşire releul electromagnetic afost păstrat"

uncţionarea J cu comparator integrat poate fi e!plicată cu ajutorul schemei dinfigura 5"

4acă tensiunea prescrisă 9p depăşeşte tensiunea de pe calea de reacţie 9 r , eroarea> 7 9p : 9r  N 0, şi tensiunea de ieşire a comparatorului ia valoarea logic $1& .9 e P =;Q/,tran%istorul B se deschide, (o(ina releului este alimentată şi acesta anclanşea%ă"4acă 9p M 9r , eroarea > este negativă iar ieşirea comparatorului corespunde valorii $0&logic .9e P 0,5Q/, tran%istorul B este (locat şi releul este declanşat"4eoarece circuitul are o amplificare foarte mare, nu permite o(ţinerea unor procesesta(ile şi nu are %onă de histere%is" entru o(ţinerea %onei de histere%is se aplică oreacţie po%itivă comparatorului" #n figura C" este repre%entată schema simplificată aJ reali%at cu amplificatoare operaţionale cu reacţie po%itivă"

@ircuitul de intrare al (ornei neinversoare conţine re%istenţa 1 şi se află la potenţialulpo%itiv 9p  , proporţional cu mărimea de intrare a sistemului de reglare automată, iar circuitul de intrare al (ornei inversoare care conţine re%istenţa 2 se află la potenţialulpo%itiv 9r  , proporţional cu mărimea de ieşire a sistemului de reglare automată"4acă predomină efectul tensiunii 9p ceea ce nseamnă că are loc o relaţie de tipul ! r M !i

atunci va re%ulta la ieşirea AO tensiunea*9e N 0

şi deci pe (a%a tran%istorului tensiunea va fi po%itivă

25

○ + c

9r    −

+

T

 R

2

1

;

9e

9p

ig" 5" egulator (ipo%iţional cu comparator integrat

Page 26: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 26/31

4impotrivă, dacă predomină efectul tensiunii po%itive 9 r , ceea ce nseamnă că are loc orelaţie de forma * !e N !i, atunci va re%ulta*

ue M 0şi tensiunea pe (a%a tran%istorului va fi negativă"

rin urmare, n primul ca% tran%istorul va fi n stare de conducţie având n vederecă primeşte un semnal po%itiv pe (a%ă, (o(ina releului este alimentată şi acestaanclanşea%ă, comandând intrarea elementului de e!ecuţie.de e!emplu, conectareaunei re%istenţe de ncăl%ire/" #n al doilea ca%, tran%istorul va fi (locat şi releul R declanşea%ă" e%istenţa regla(ilă permite modificarea lăţimii %onei de histere%is,re%istenţa ; limitea%ă curentul (a%ei tran%istorului"

26

1

9p

+

9r 

2

○ =c

B

 R

;

9e

ig" C" egulator (ipo%iţional cu reacţie po%itivă

Page 27: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 27/31

9n ca% tipic de utili%are a J l repre%intă sistemele de reglare automată atemperaturii n cuptoarele electrice .figura D" a/

@ repre%intă un contactor ale cărui contacte permit alimentarea re%istenţelor de ncăl%ire, mărimea de comandă este intensitatea curentului 3 ce trece prin (o(ina J acontactorului, iar mărimea reglată este temperatura din cuptor"4acă temperatura n cuptor este mai mică decât temperatura prescrisă, ceea cecorespunde erorii po%itive > N 0, contactul comandat de J se nchide, (o(inacontactorului este alimentată, contactele contactorului se vor nchide, re%istenţa de

 ncăl%ire este alimentată, iar temperatura n cuptor va creşte" a depăşirea temperaturiiprescrise, ceea ce corespunde erorii negative > M 0, contactul comandat de J se vadeschide iar contactorul şi va deschide contactele, ceea ce va conduce la scădereatemperaturii n cuptor"

 #n figura D"( este repre%entat graficul variaţiei temperaturii n cuptor n funcţie de timp* R7 f.t/, care are forma unor segmente de e!ponenţiale crescătoare şi descrescătoare" #nintervalul de timp 3  contactorul are contactele deschise, iar n intervalul 33 nchise"4atorită inerţiei termice se constată o creştere a temperaturii şi după deschidereacontactelor .punctul A de pe cur(ă/, respectiv o scădere a temperaturii şi după nchiderea acestora .punctul J de pe cur(ă/"

eglarea (ipo%iţională nu poate asigura o preci%ie ridicată, deoarece mărimea reglatăoscilea%ă n jurul valorii prescrise şi nu poate rămâne egală cu aceasta"e de altă parte,un (loc de reglare (ipo%iţională nu poate să alimente%e un element dee!ecuţie reali%at cu un motor electric, deoarece, nu s+ar putea asigura inversareasensului de rotaţie al motorului" rin urmare regulatoarele (ipo%iţionale se folosesc nsisteme de reglare care folosesc ca elemente de e!ecuţie contactoare, ntrerupătoare,electromagneţi"

2.2.2. Reg%latoare tripo*i-ionale

4upă cum le spune şi numele, regulatoarele tripo%iţionale .B/ se caracteri%ea%ă prinfaptul că mărimea de comandă nu poate lua decât trei valori"

27

ig" D" eglarea automată a temperaturii ntr+un cuptor cu J 

a"schema electrică ("variaţia n timp a mărimii reglate

Page 28: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 28/31

 @aracteristica statică a acestor regulatoare are forma din figura E"

4in aspectul caracteristicii statice ideale se constată că dacă eroarea satisface condiţia*

+ >0 M > M >0

atunci se o(ţine*

!c 7 0,deci mărimea de comandă este nulă"

entru*> N >0

re%ultă*!c 7 !cma!

iar pentru> M + >0

se o(ţine*!c 7 + !cma!

"

Hărimea de comandă !c  poate avea trei valori .+ !ma!, 0, !ma!  /, de unde vine şidenumirea de regulator tripo%iţional"8ona erorilor definită de relaţia + >0  M > M >0 este numită şi %onă de insensibilitate,deoarece pentru valori ale erorii n interiorul %onei se o(ţine o mărime de comandăegală cu %ero"

@aracteristica statică reală a B este o caracteristică cu histere%is, valorile mărimii decomandă !c depin%ând şi de sensul de variaţie, creştere sau descreştere, a erorii >"entru*

+ >r M > M >r 

mărimea de comandă este nulă*

28

+>0

0 >0

!c

!cma!

+ !cma!

>

!c

!cma!

 +>r 

i

>a

i

0>

i

>+ >a

i

+!cma!

  a" (" ig"E" @aracteristica statică a regulatorului tripo%iţional

a" caracteristica ideală (" caracteristica reală

Page 29: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 29/31

!c 7 0entru*

> M + >a

mărimea de comandă are valoarea negativă + !cma! , iar pentru*

> N >a

mărimea de comandă are valoarea po%itivă !cma! "

)chema (loc a unui regulator tripo%iţional este repre%entată n figura G" a ieşireaacestuia sunt două relee care sunt anclanşate n funcţie de semnul erorii de reglare"entru reali%area comen%ii tripo%iţionale , amplificatorul electronic este de tip diferenţial"

O caracteristică tripo%iţională de tipul celei din figura E" se poate o(ţine cu ajutorul adouă (locuri (ipo%iţionale conectate conform schemei electronice din figura 10"

29

@

-

9ref    A

+

9r .

1

2

ig"G" )chema (loc a B

;

;

2

2

1

1

+ 9>0

+

B1

○ = 9p

= 9>0   −

+

B2

○ = 9p

l1

l2

ig"10" B cu comparatoare integrate

 AO1

 AO2

Page 30: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 30/31

Bensiunea 9> proporţională cu a(aterea este aplicată la (orna inversoare a AO 1 şi la(orna neinversoare a AO2F totodată la (orna neinversoare a AO1 este aplicată tensiuneaconstantă negativă + 9>, corespun%ătoare limitei : >0 a %onei de insensi(ilitate din figuraE"a, iar la (orna inversoare a AO2 este aplicată tensiunea po%itivă = 9>  ,corespun%ătoare limitei = >0 a %onei de insensi(ilitate"a ieşirea fiecărui amplificator este conectat câte un tran%istor (ipolar având n colector relee intermediare l 1,

respectiv l2" )chema comandă un element de e!ecuţie de tip motor electric, care sepoate roti ntr+un sens, se poate găsi n repaus, sau se poate roti n sens opus" #nchiderea contactului releului l1 comandă rotirea motorului ntr+un sens, iar nchidereacontactului releului l2  , comandă rotirea motorului n sens opus, iar când am(elecontacte sunt deschise motorul se găseşte n repaus" resupunând că tensiunea 9 >

este po%itivă şi că predomină acţiunea sa asupra tensiunii =9 >0 , re%ultă că la ieşirea AO2 se o(ţine un potenţial po%itiv şi tran%istorul B2 se va găsi n conducţie, deci releull2  şi nchide contactul şi comandă rotirea motorului ntr+un sensF acest regimcorespunde porţiunii din dreaptă a caracteristicii din figura E corespun%ătoare condiţiei

> N >0

 #n acelaşi regim la ieşirea AO1  va re%ulta un potenţial negativ la care contri(uie

semnalele aplicate la am(ele intrări, deci tran%istorul B1 este (locat şi releul l1  arecontactul deschis"4acă predomină acţiunile tensiunilor + 9>  şi = 9>  , atunci la ieşirile am(elor amplificatoare se o(ţin potenţiale negative, am(ele tran%istoare sunt (locate şi am(elerelee şi păstrea%ă contactele deschise, motorul găsindu+se n repaus"4acă tensiunea 9> este negativă atunci la ieşirea AO1 se o(ţine un potenţial po%itiv,tran%istorul B1  conduce şi releul l1  comandă rotirea motorului n sens opus celuianterior" #n acest regim , care corespunde porţiunii din stânga a caracteristicii din figuraE" la ieşirea AO2 se o(ţine un potenţial negativ şi tran%istorul B 2 este (locat, contactulreleului l2 rămâne deschis"

30

Page 31: ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

8/16/2019 ATESTAT Obtinerea legilor de reglare

http://slidepdf.com/reader/full/atestat-obtinerea-legilor-de-reglare 31/31

*+ ,I,LIO-RA.IE 

1" @ălin, )ergiu" .1GDC/" Regulatoare automate, Jucureşti*ditura 4idactică şi

edagogică

2" 4umitrache, 3oan" .2005/" Ingineria reglării automate, Jucureşti* dituraolitehnica ress

;" @alin 3" 4umitrache, egulatoare automate, ditura 4idacticS si edagogica,Jucuresti, 1GE5

<" Hiron, @"+ 3ntroducere n circuite electronice" d" 4acia, @luj+?apoca, 1GG;