Схемы управления регулирующим клапаном,системы управления электроприводом

Запорно-регулирующий клапан один из конструктивных видов регулирующей трубопроводной арматуры. Это наиболее часто применяющийся тип регулирующей арматуры как для непрерывного (аналогового), так и для дискретного регулирования расхода и давления. Выполнение этой задачи запорно-регулирующие клапаны осуществляют за счёт изменения расхода среды через своё проходное сечение. Для автоматического управления процессами, протекающими в системах тепло-, водоснабжения и системах кондиционирования воздуха, в качестве исполнительных устройств применяются запорно-регулирующие клапаны с электроприводами. Правильный выбор запорно-регулирующего клапана и обеспечение его требуемой характеристики обеспечивают необходимое качество регулирования. Подвижные части запорно-регулирующих клапанов отличаются конструктивной, внутренней и регулирующей характеристиками. Конструктивная характеристика клапана устанавливает зависимость между перемещением подвижной части клапана и изменением площади открытого сечения для прохода среды. Внутренняя характеристика определяет зависимость между ходом штока клапана и расходом среды через клапан при постоянном перепаде давлений на клапане (более подробно читайте в статье «Выбор типа регулирующей арматуры»).

В качестве исполнительного элемента в данной статье выбран запорно-регулирующий клапан КЗР КОНТУР. Электропривод запорно-регулирующего клапана КЗР КОНТУР, состоящий из электродвигателя и схемы управления, и обеспечивает необходимое качество управления процессами. На первом этапе разработки системы управления необходимо выбрать тип электропривода. Благодаря возможности управления перемещением ротора на любой угол, Запорно-регулирующий клапан КЗР КОНТУР применяется в качестве регулирующего устройства для автоматизированных систем как дискретного, так и аналогового типа. Конструкция клапанов КЗР КОНТУР обеспечивает плавную регулировку и полное закрытие клапана вне зависимости от направления потока энергоносителя. Использование клапана КЗР КОНТУР позволяет изменять расход энергоносителя и ограничивать поток при переменном положении штока клапана. Кроме того, запорно-регулирующие клапаны КЗР КОНТУР сочетают в себе лучшие свойства клапанов, применяемых в сетях, а именно: малый ход; почти линейную характеристику регулирования расхода энергоносителя при высоких значениях давления на штоке клапана, высокую точность регулирования при малых значениях расхода, а также относительно низкую цену в сравнении с аналогами как российского, так и зарубежного производства.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации применяются различные типы контроллеров запорно-регулирующими клапанами и регулирующей арматурой (читайте более подробно в статье «Основные законы регулирования. П & И — регуляторы»). Чаще всего при этом используются промышленные микроконтроллеры, которые управляют системой по команде от датчиков, фиксирующих параметры среды. В современной промышленности уже редко, но все же встречается, основной способ управления регуляторами в прошлом — ручное управление.

Системы автоматического регулирования, применяющие в качестве контроллеров П регулятор, ПИ регулятор, ПИД регулятор, позиционный регулятор управляют электроприводом запорно-регулирующего клапана при помощи импульсных сигналов. Принцип действия: 3-хточечная, либо 4-х проводная схема обеспечивает управление запорно-регулирующим клапаном. Открытие или закрытие клапана осуществляется управлением по однопроводной схеме. Преимущества системы: простой монтаж и подключение, низкая цена. Недостатки: отсутствие возможности плавного регулирования потоком. Наиболее популярные модели контроллеров, использующие для управления запорно-регулирующими клапанами описанные выше сигналы: ОВЕН ТРМ (ТРМ32, ТРМ33, ТРМ132М, ТРМ133М,ТРМ10); ПЛК 100/150/154.

Для систем автоматического регулирования, где необходима плавная регулировка, применяются унифицированные сигналы 4-20 мА,2(0). 10В. Соответственно и регуляторы/контроллеры должны иметь для управления либо аналоговый выходной сигналы, либо один или два дискретных сигнала для реализации ШИМ управления (ШИМ регулятор — ПДД регулятор, выход которого преобразуется в один или два дискретных сигнала с помощью широтноимпульсной модуляции). Наиболее популярные модели контроллеров, использующие для управления — Siemens Simatic; Honeywell Centraline; Honeywell MVC80
Ниже приведены типовые схемы управления различными моделями приводов, которые применяются в запорно-регулирующих клапанах КЗР КОНТУР:

Для сигнала управления 4-20 мА

Подсоедините к клеммам 1 и 3 один из резисторов 500 Ом из комплекта поставки

Дискретное – 3-х проводное / 2-х позиционное

Дискретное – 4-х проводное / 3-х позиционное плавающее

Запорно-регулирующие клапаны КЗР КОНТУР выпускаются в модификациях, позволяющих реализовать как импульсное и/или ШИМ управление, так и аналоговое управление. Более подробно о схемах управления, реализованных в запорно-регулирующих клапанах КЗР КОНТУР можно почитать здесь: КОНТУР КЗР — СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПРИВОДОВ.

При этом некоторые модели запорно-регулирующих клапанов КЗР КОНТУР могут быть перенастроены с импульсного на аналоговое управление уже в процессе работы, что позволяет значительно снизить стоимость модернизации системы регулирования, а также уменьшить затраты на поддержание аварийных запасов электроприводов.

Кроме стандартных функций, таких как ручное управление и индикация положения, все запорно-регулирующие клапаны КЗР КОНТУР могут иметь концевые выключатели, прекращающие их работу при возникновении перегрузок, в том числе в случае достижения штоком клапана крайних положений, а также обратную связь и электронную систему безопасности, которая позволяет возвращать клапан в безопасное положение при аварийном отключении электропитания. Так как все приводы запорно-регулирующих клапанов КЗР КОНТУР реверсивные, установка необходимого положения клапана «нормально открыто» или «нормально закрыто» выполняется наладчиком непосредственно на объекте и может быть при необходимости в любое время изменена.

Остались вопросы? Не стесняйтесь задавать их: ФОРМА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Список литературы:

1. Поговорим об арматуре. Р.Ф.Усватов-Усыскин — М.: Vitex, 2005.
2. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник. Под общей редакцией С.И.Косых. — Л.: Машиностроение, 1982.

Подпишитесь на нашу емей рассылку и всегда будьте в курсе последних поставок и новостей

Источник

Аналоговые, дискретные и цифровые сигналы

Любая физическая величина по характеру изменения ее значения может быть постоянной (если она имеет только одно фиксированное значение), дискретной (если она может иметь два или более фиксированных значений), или аналоговой (если она может иметь бесчисленное множество значений). Все эти величины могут быть преобразованы в цифровую форму.

Аналоговым называется такой сигнал, который может быть представлен непрерывной линией из множества значений, определенных в каждый момент времени относительно временной оси. Значения аналогового сигнала произвольны в каждый момент времени, поэтому он может быть в принципе представлен как некая непрерывная функция (зависящая от времени как от переменной) либо как кусочно-непрерывная функция времени.

Аналоговым сигналом можно назвать, например, звуковой сигнал, генерируемый обмоткой электромагнитного микрофона или ламповым акустическим усилителем, поскольку такой сигнал непрерывен и его значения (напряжение или ток) сильно отличаются друг от друга в каждый момент времени.

На приведенном ниже рисунке изображен пример подобного рода аналогового сигнала.

Аналоговые величины могу иметь бесконечное множество значений в определенных пределах. Они непрерывны и их значения не могут изменяться скачками.

Пример аналогового сигнала: термопара передает в аналоговом виде значение температуры в программируемый логический контроллер, который управляет с помощью твердотельного реле температурой в электрической печи.

Если некий сигнал принимает произвольные значения лишь в отдельные моменты времени, то такой сигнал называют дискретным. Чаще всего на практике применяются дискретные сигналы, распределенные по равномерной временной решетке, шаг которой называется интервалом дискретизации.

Дискретный сигнал принимает определенные не нулевые значения лишь в моменты дискретизации, то есть он является не непрерывным в отличие от аналогового сигнала. Если из звукового сигнала вырезать небольшие кусочки определенного размера через равные интервалы, такой сигнал можно будет назвать дискретным.

Ниже приведен пример формирования подобного дискретного сигнала с интервалом дискретизации Т. Обратите внимание, что квантуется лишь интервал дискретизации, но не сами значения сигнала.

Дискретные сигналы имеют два и более фиксированных значений (количество их значений всегда выражается целыми числами).

Пример простого дискретного сигнала на два значения: срабатывание путевого выключателя (переключение контактов выключателя в определенном положении механизма). Сигнал с путевого выключателя может быть получен только в двух вариантах — контакт разомкнут (нет действия, нет напряжения) и контакт замкнут (есть действие, есть напряжение).

Когда дискретный сигнал принимает только какие-то фиксированные значения (которые могут быть расположены по сетке с определенным шагом), такие что они могут быть представлены как количество квантовых величин, такой дискретный сигнал называется цифровым. То есть цифровой сигнал — это такой дискретный сигнал, который квантован не только по промежуткам времени, но и по уровню.

Практически дискретные и цифровые сигналы в ряде задач отождествляются, и могут быть легко заданы в форме отсчетов с помощью вычислительного устройства.

На рисунке приведен пример формирования цифрового сигнала на базе аналогового. Обратите внимание, что значения цифрового сигнала не могут принимать промежуточных значений, а только определенные — целое количество вертикальных шагов сетки.

Цифровой сигнал легко записывается и перезаписывается в память вычислительных устройств, просто считывается и копируется без потери точности, тогда как перезапись аналогового сигнала всегда сопряжена с утратой некоторой, пусть и незначительной, части информации.

Обработка цифровых сигналов позволяет получать устройства с очень высокими характеристиками благодаря выполнению вычислительных операций совершенно без потерь качества, либо с пренебрежимо малыми потерями.

В силу этих достоинств, именно цифровые сигналы повсеместно распространены сегодня в системах хранения и обработки данных. Вся современная память — цифровая. Аналоговые носители информации (такие как пленочные кассеты и т.д.) давно ушли в прошлое.

Аналоговый и цифровой приборы для измерения напряжения:

Но даже у цифровых сигналов есть свои недостатки. Их невозможно передать напрямую как есть, ибо передача обычно реализуется посредством непрерывных электромагнитных волн. Поэтому при передаче и приеме цифровых сигналов необходимо прибегать к дополнительной модуляции и аналого-цифровому преобразованию. Меньший динамический диапазон цифровых сигналов (отношение наибольшего значения к наименьшему), обусловленный квантованностью значений по сетке, является еще одним их недостатком.

Существуют и такие области, где аналоговые сигналы незаменимы. Например аналоговый звук никогда не сравнится с цифровым, поэтому ламповые усилители и пластинки до сих пор не выходят из моды, несмотря на обилие цифровых форматов записи звука с самой высокой частотой дискретизации.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Трёхходовой смесительный клапан — управление, применение, особенности.

Трёхходовой клапан (кран) — устройство смешения или разделения потоков рабочей среды (жидкости или газа). В быту чаще всего он используется в системах вентиляции, отопления, ГВС и тёплых полов. С помощью трёхходового крана можно плавно менять расход воды через теплообменник, регулируя тем самым температуру в системе.

Проще говоря, трёхходовой кран применяют тогда, когда нужно перераспределять поток рабочей среды, а не просто открывать или закрывать, как в случае с обычным краном. Это позволяет поддерживать постоянную циркуляцию в системе, улучшить теплосъём и оптимизировать работу отопительных приборов.

Принцип работы трёхходового клапана

Трёхходовые клапаны бывают двух видов: смесительные и разделительные.

Как понятно из названия, первые смешивают два потока, а вторые, наоборот разделяют один поток на два. При этом они имеют схожий принцип работы: внутренний клапан перекрывает два отверстия в определённой пропорции. В этой же пропорции смешиваются или разделяются потоки.

Трёхходовой клапан с электроприводом

Для того чтобы управлять трёхходовым краном автоматически, на него устанавливают электропривод, который позволяет позволяет поворачивать кран на необходимый угол.

Сигналы управления формирует интеллектуальное устройство (контроллер или регулятор), примеры которых будут рассмотрены ниже.

Привод крана может управляться напряжением 220 В или 24 В.

По типу сигнала управления различают два вида приводов трёхходовых клапанов:

• привод с импульсным управлением
• привод с управлением аналоговым сигналом 0-10 В или 4-20 мА

Привод трёхходового клапана с импульсным управлением

Этот тип привода управляется с помощью электрических импульсов разной длительности. Электронная плата привода имеет два дискретных входа, один из которых отвечает за закрытие, а другой — за открытие.

При подаче напряжения на один из дискретных входов клапан начинает открываться или закрываться( в зависимости от того, на какой вход подано напряжение), и делает это до тех пор, пока управляющее напряжение не будет «снято» со входа. Подача напряжения на другой вход приведёт к началу вращения привода в противоположном направлении.

Таким образом, чем дольше подавать управляющее напряжение на вход, тем на больший угол привод успеет повернуть клапан. Подача на дискретные входы импульсов различной длительности позволяет открывать (или закрывать) клапан «по чуть-чуть». Полное время закрытия/открытия клапанов сильно различается и может составлять от нескольких секунд до нескольких минут.

Приводы с импульсным управлением чаще всего имеют датчик положения, для определения текущей степени открытия клапана. Сигнал с этого датчика может использоваться в контроллере для улучшения качества управления или визуализации положения клапана.

Привод трёхходового крана с аналоговым управлением

Электроника такого привода «принимает» на вход унифицированный аналоговый сигнал. Это либо токовый сигнал 4-20 мА, либо сигнал напряжения 0-10 В, либо может управляться любым из этих сигналов.

Принцип управления в данном случае достаточно прост: чем больше ток управляющего сигнала в диапазоне от 4 до 20 мА — тем больше открыт клапан. При сигнале тока 4 мА, он будет полностью закрыт, а при 20 мА — полностью открыт.

С управляющим сигналом по напряжению (0-10 В) всё аналогично.

В таких приводах датчик положения не так важен, поскольку по значению поданного управляющего напряжения можно однозначно определить его положение.

Контроллер управления трёхходовым клапаном

Для того чтобы управлять трёхходовым клапаном по температуре в системе, используют интеллектуальное устройство (контроллер или регулятор).

Для примера рассмотрим систему отопления. В качестве регулятора возьмём «ТРМ12» компании «ОВЕН».

Датчик температуры измеряет температуру в помещении и передаёт показания на регулятор, который управляет трёхходовым клапаном.

Если клапан будет полностью открыт, вся горячая вода от котла потечёт через теплообменник (показано красным цветом на схеме) и мощность нагрева будет максимальной. При полностью закрытом клапане вода будет циркулировать по малому кругу (показан синим цветом) через теплообменник, постепенно остужаясь. При понижении температуры в помещении регулятор будет приоткрывать трёхходовой вентиль, подмешивая горячую воду от котла в поток теплоносителя, циркулирующий через радиатор.

В результате регулятор «подберёт» такое положение вентиля, при котором количество подмешиваемой горячей воды обеспечит заданную температуру в помещении.

ТРМ12 работает по принципу ПИД-регулятора (о нём можно почитать тут ). Пользователь задаёт необходимое значение температуры в помещении с управляющей панели прибора. По текущему значению температуры, полученному от датчика, и заданию пользователя контроллер вычисляет, на сколько нужно открыть трёхходовой кран, и посылает управляющие импульсы необходимой длительности.

Для управления приводом клапана с аналоговым входным сигналом ТРМ12 не подходит. Вместо него можно выбрать, например ТРМ10. Вот его функциональная схема:

Как видите, этот регулятор имеет универсальный аналоговый выход (о-10 В или 4-20 мА).

Источник