Регулирующие малоканальные микропроцессорные контроллеры МПК Ремиконты Р-130

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное

учреждение высшего профессионального образования

"Тульский государственный университет"

Кафедра "автоматики и телемеханики"

Контрольно-курсовая работа

по дисциплине: "Автоматика"

Тема: "Регулирующие малоканальные микропроцессорные контроллеры МПК Ремиконты Р-130"

Выполнил: ст. гр.621091 Кивелёва Е.В.

Проверил: докт. техн. наук, проф.  Говоров А.А.

Тула 2012

Задание № 1

Для микропроцессорного регулирующего контроллера МПК Ремиконты Р-130" (выбранного в соответствии с вариантом 2. Необходимо кратко описать его техническую структуру и программно-алгоритмическое обеспечение: виртуальную структуру, функциональные схемы основных алгоритмов или функций. Дать описание конструкции контроллера, его выходных разъемов технических характеристик.

1 Разработать функциональную схему контроллера для реализации конкретной автоматической системы регулирования (АСР), в которой датчиком является термометр сопротивления, исполнительным устройством - датчик напряжения, входной сигнал которого от 0 до 10 В, закон регулирования - ПИ. Описать порядок записи программы (конфигурирования), задания коэффициентов.

2 Разработать схему внешних соединений АСР, описать порядок проверки правильности соединений, анализа (калибровки) входных и выходных сигналов.

Задание № 2

1. Провести исследования АСР и выбрать тип регулятора (ПИ - или ПИД - регулятор с импульсным или с аналоговым выходом) для заданного объекта управления (в соответствии с вариантом № 18). В качестве модели объекта предлагается звено четвертого порядка с передаточной функцией вида:

,

где x - вход объекта управления (ОУ); y - выход ОУ; k₀ - коэффициент усиления ОУ; T₀ - время чистого запаздывания в ОУ; T₁ - T₄ - постоянные времени ОУ; p - оператор Лапласа. Тип ОУ задается с помощью параметра a, причем a = 1 - для статического объекта (с самовыравниванием) и a = 0 - для астатического объекта (без самовыравнивания).

Для исследования АСР и выбора типа регулятора предлагается использовать программно - логическую модель "СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ". Параметры объекта ОУ выбрать (в соответствии с вариантом № 18) следующим образом:

a =0;

k₀ = 0,5*2=1;

T₁ = 0,1*2²=0,4;

T₂ = 0,05*2=0,1;

T₃ = T₄ = 0.

Регулирующие МПК Ремиконты

Эти малоканальные МПК предназначены для автоматизации ТОУ с несколькими регулируемыми координатами. В класс Ремиконтов входят МПК типов Р-100, Р-112, Р-120, Р-122, Р-130. Базовой моделью для данного класса МПК считается Р-100. Остальные модификации Ремиконтов имеют в значительной мере аналогичную структуру, модульную и элементную базу.

Основные свойства МПК Ремиконт Р-130

Ремиконт Р-130 - это компактный малоканальный многофункциональный микропроцессорный контроллер, предназначенный для автоматического регулирования и логического управления технологическими процессами. Он применяется в электротехнической, энергетической, химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Р-130 содержит средства оперативного управления, расположенные на лицевой панели контроллера. Эти средства позволяют вручную (безударно) изменять режимы работы, устанавливать задание, управлять ходом выполнения программы, а также исполнительными устройствами, контролировать сигналы и индицировать ошибки.

Стандартные аналоговые и дискретные датчики и исполнительные устройства подключаются к Ремиконту Р-130 с помощью индивидуальных кабельных связей. Внутри контроллера сигналы обрабатываются в цифровой форме.

Ремиконт Р-130 разработан НИИтеплоприбор (г. Москва) на базе процессора КР1821ВМ85 и имеет две основные модели - регулирующую и логическую. Регулирующая модель Ремиконта Р-130 позволяет вести локальное, каскадное, программное, супервизорное, многосвязное регулирование. Логическая модель реализует программы шагового управления. Разработана также непрерывно-дискретная модель Р-130 для решения смешанных задач управления: регулирование и логико-программное управление.

Модели Р-130 в основном аппаратно совместимы и отличаются специализированными панелями оперативного управления, а также конструктивным исполнением: приборным либо настенным.

Блок контроллера (БК) каждой модели Р-130 имеет два места для модулей устройства связи с объектом (УСО). Разработаны и выпускаются семь модификаций модулей УСО:

на 8 аналоговых входов + 2 аналоговых выхода;

на 8 аналоговых входов + 4 дискретных выхода;

микропроцессорный контроллер регулирующий автоматический

остальные 5 модификаций модулей рассчитаны на 16 только дискретных входов и дискретных выходов в следующих сочетаниях: (0 + 16); (4 + 12); (8 + 8); (12 + 4); (16 + 0).

В зависимости от номенклатуры входов-выходов предусмотрено 30 модификаций каждой модели Р-130: 00 (нет модулей УСО), 10 (только один модуль типа 1), 11 (два модуля типа 1), 12,.,76, 77 (два модуля УСО типа 7).

В соответствии с количеством мест под УСО (два) имеется два разъема УСО (каждый на 23 контакта): разъем группы А и разъем группы Б. Например, в лаборатории кафедры есть в наличии регулирующая модель Р-130 модификации 15: модуль УСО типа 1 (разъем А) на 8 аналоговых входов + 2 аналоговых выхода и модуль УСО типа 5 (разъем Б) на 8 дискретных входов + 8 дискретных выходов.

Основные свойства регулирующей модели Р-130

1. До четырёх независимых контуров регулирования, каждый из которых может быть локальным или каскадным, с аналоговым или импульсным выходом и с задатчиком: ручным, программным (в том числе многопрограммным) или супервизорным (внешним).

.76 "зашитых" в ПЗУ алгоритмов обработки информации, включая ПИД-регулятор; математические, динамические, аналого-дискретные, нелинейные и логические преобразования.

. До 99 алгоритмических блоков (алгоблоков) со свободным заполнением их любыми алгоритмами из библиотеки (76 алгоритмов) и свободным конфигурированием между собой и с входами-выходами МПК.

. Разнообразное сочетание (по заказу) аналоговых и дискретных входов-выходов (всего 30 модификаций).

. Безударное изменение режимов управления и безударное включение, отключение и переключение контуров регулирования.

. Объединение до 15 МПК в локальную управляющую сеть, куда могут включаться и логические модели Р-130.

Краткие технические характеристики регулирующей модели Р-130

1. Диапазоны изменения сигналов и параметров настройки:

аналоговых сигналов » ± 200 % с шагом изменения 0,012 % и шагом установки 0,024 %;

временных сигналов [с, мин, ч] 0.819 и ¥;

коэффициентов масштабирования » ± 16;

коэффициентов пропорциональности » ± 128;

длительности импульса 0,12.3,84 с.

. Аналоговые входные сигналы (см. ПРОТАР): 0.2 В, R_ВХ ³ 100 кОм. Остальные сигналы преобразуются нормирующими резисторами:

…5 мА, R = 400 Ом; 0 (4) …20 мА, R = 100 Ом; 0…10 В, R_ВХ = 27 кОм.

МПК Р-130 воспринимает аналоговые сигналы от термопар и от термометров сопротивления. Для этого используют блоки усиления сигналов от термопар БУТ и от термометров сопротивления БУС.

. Аналоговые выходные сигналы унифицированы:

…5 мА, R_Н £ 2 кОм; 0 (4) …20 мА, R_Н £ 0,5 кОм.

. Дискретные выходные сигналы (на выходе - транзисторные ключи с защитой от короткого замыкания): U_MAX = 40 В, I_MAX = 0,3 А. Суммарная токовая нагрузка не более 0,6 А в пределах одной четверки выходов и не более 2 А для всего МПК.

Общие функциональные параметры и состав Р-130

Максимальное число алгоблоков N_{АБ MAX} = 99, число алгоритмов в библиотеке N_АЛГ = 76; время цикла T_Ц = 0,2.2 с, DT_Ц = 0,2 с.

Погрешность цифровой обработки: сложения и вычитания - 0 %, умножения и деления - 0,01 %, извлечения квадратного корня - 0,1 %.

Объемы памяти: ПЗУ - 32 кБ, ОЗУ - 8 кБ, ППЗУ - 8 кБ.

Максимальное число независимых контуров регулирования - 4.

Состав изделия: блок контроллера БК-1; пульт настройки ПН-1; нормирующие резисторы РН-1; межблочный соединитель МБС и клеммно - блочные соединители КБС-0.3; блок питания БП-1; блоки усиления сигналов низкого уровня (термопар) БУТ-10, резистивных датчиков (термометров сопротивления) БУС-10 и мощности БУМ-10; блок переключения БПР-10; блок шлюза БШ-1; блок стирания БСТ-1.

Функциональные возможности и виртуальная структура Р-130

Виртуальная (кажущаяся) структура описывает информационную организацию контроллера и характеризует его как звено системы управления. Виртуальная структура Р-130 является развитием виртуальной структуры предыдущих Ремиконтов. Создается при программировании Ремиконта и представляет собой структурную схему АСР.

Основа виртуальной структуры - алгоблок с помещенным туда алгоритмом из библиотеки. Такой алгоблок можно рассматривать как виртуальный прибор, выполняющий заданные ему функции.

Процесс программирования Р-130 сводится к записи в алгоблок нужного алгоритма из библиотеки. Затем алгоблоки соединяют между собой и устанавливают нужные параметры. В исходном состоянии алгоблоков нет. Они появляются после записи в них алгоритмов.

Общие свойства алгоритмов и алгоблоков Р-130

Алгоритмы и алгоблоки имеют входы, выходы и функциональное ядро. Входы бывают сигнальные и настроечные. Число входов m и выходов n не фиксировано и определяется модификатором алгоритма: m £ 99, n £ 25.

Некоторые алгоритмы имеют неявные входы или выходы (алгоритмы ввода-вывода, приема-передачи и т.д.). Неявные входы-выходы соединяются автоматически с аппаратурой, которую они должны обслуживать (на схемах изображаются пунктиром).

В общем случае алгоритм имеет три реквизита:

) библиотечный номер N_Б;

) модификатор m;

) масштаб времени МВ.

Модификатор задает дополнительные свойства алгоритма. Обычно модификатор задает число однотипных операций, которые может выполнять один алгоритм. Ряд алгоритмов модификатора не имеет.

Масштаб времени имеется только в алгоритмах, работа которых связана с реальным временем. Если контроллер в целом настроен на младший диапазон, то масштаб времени индивидуально в каждом алгоблоке задает масштаб "Секунды" или "Минуты". Для старшего диапазона масштаб времени задает "Минуты" или "Часы".