Устройства системы "Каскад"

Система «Каскад» может использоваться для автоматизации теплоэнергетических установок на заводах, производящих химические волокна, электроприводов, построения аналоговых моделей. Большое быстродействие приборов позволяет применять эту систему для регулирования температуры процессов, время протекания которых составляет от 0,2 до 2000 с.

По функциональному назначению приборы системы «Каскад» делятся на группы: регулирующие, алгебраические, измерительные и логические блоки, динамические и нелинейные преобразователи, блоки управления, задающие и вспомогательные устройства.

Основные характеристики регулирующих и задающих устройств приведены в табл. 1.

Регулирующие блоки подразделяются на непрерывные и релейные. Непрерывные (Р-12, Р-13) служат для формирования закона регулирования, управления исполнительными механизмами, а также для динамического преобразования входных сигналов по пропорциональному, пропорционально-интегральному и пропорционально - интегрально - дифференциональному законам регулирования. Релейные (Р-21, Р-23) применяются в составе автоматических регуляторов с исполнительными механизмами постоянной скорости, совместно с которыми обеспечивают формирование пропорционально-интегрального закона регулирования. Блок Р-23 обеспечивает дистанционное переключение динамических параметров. Максимальная мощность нагрузки - 8 Вт. Электрические схемы соединений регулирующих блоков изображены на рис. 1.

Таблица 1. Основные характеристики регулирующих и задающих устройств системы «Каскад»

Примечания. 1. Напряжение питания 220 В, 50 Гц: 2. Монтаж щитовой, утопленный; 3. Блоки работоспособны при температуре окружающего воздуха 5—50°С, наличии магнитного поля до 400 А/м, поперечной помехи (размещена к входным клеммам блока) до 50 мВ, продольной помехи (размещена между любой входной клеммой и корпусом блока) до 100 В.

Рис. 1. Схемы соединений регулирующих блоков системы «Каскад»: а — аналогового Р-12, б— релейного Р-21

Алгебраический блок суммирования А-04 предназначен для алгебраического суммирования токовых сигналов. Его закон преобразования выражается зависимостью

где Iвх — входные токовые сигналы; yi—независимые коэффициенты масштабирования; Iсм— дискретное смещение выходного сигнала, используемого при суммировании разнополярных сигналов (Iсм = 2,5 мА).

Алгебраический блок умножения и возведения в квадрат А-31 применяется в схемах автоматического регулирования температуры в качестве вычислительного или корректирующего устройства, формирующего выходной сигнал, пропорциональный произведению двух входных сигналов. Блок выполняет операцию умножения в соответствии с зависимостью:

При объединении входов операция возведения в квадрат выполняется в соответствии с зависимостью:

Алгебраический блок деления А-32 служит для формирования выходного токового сигнала, равного отношению двух токовых сигналов на входе, выполняя операцию согласно следующей зависимости:

Алгебраический блок извлечения квадратного корня А-33 формирует выходной сигнал, пропорциональный квадратному корню из входного сигнала. Операция выполняется в соответствии с зависимостью:

Входным сигналом алгебраических блоков является унифицированный сигнал постоянного тока 0—5 мА; блок А-33 имеет один вход, блоки А-31 и А-32 — два, а блок А-04 — четыре входа. Выходной сигнал такой же по уровню, как и входной, при сопротивлении нагрузки не более 3 кОм. Пульсация выходного сигнала составляет не более 0,8% от диапазона изменения входного.

Основная погрешность преобразования для блока А-04 составляет ±1,5% от верхнего предела выходного сигнала; блока А-31—±1%; блока А-32—±1% в диапазоне изменения 1—5 мА, ±10% в диапазоне 0,25— 1 мА; блока А-33 —±1% в диапазоне изменения входного сигнала 0,5—5 мА, ±5% в диапазоне 0—0,5 мА.

Измерительный блок И-04 применяется в схемах автоматического регулирования температуры для суммирования четырех токовых сигналов, формирования сигнала задания и сигнала рассогласования, характеризующего отклонение температуры от ее заданного значения. Прибор предназначен для утопленного монтажа на вертикальной плоскости в закрытых взрывобезопасных помещениях при отсутствии в окружающем воздухе агрессивных компонентов.

Уровень входных сигналов (диапазон) составляет 0— 5 мА постоянного тока. На вход блока И-04 может подаваться сигнал от выносного потенциометрического задатчика ЗУ-11, работающего в комплекте с блоком. Сигнал, соответствующий заданному значению, можно установить и с помощью встроенного в блок корректора в диапазоне 0—100% «грубо» и 0—10% «точно» с точностью ±10%. Выходной сигнал блока представляет собой напряжение постоянного тока с линейным диапазоном изменения 0— 2,5 В при сопротивлении нагрузки не менее 20 кОм. Коэффициент масштабирования по каждому входу настраивается в пределах 0—1. Пределы плавного изменения коэффициента пропорциональности — 0—500 мВ/мА.

Логический блок переключения Л-02 служит для двухпозиционного переключения выходных цепей в зависимости от соотношения между входным сигналом и его заданным значением.

Может применяться в схемах сигнализации предельных значений регулируемых температур, для автоматического подключения резервных элементов систем регулирования и для дискретного изменения параметров настройки.

Логический блок сравнения Л-04 предназначен для выделения и воспроизведения на выходе наибольшего (наименьшего) из входных сигналов. Максимальная зона нечувствительности составляет 5% от верхнего предела любого из входных сигналов.

Блок ограничения Н-02 обеспечивает ограничение сигнала по минимуму и максимуму.

Блок нелинейного преобразователя Н-04 применяется для линеаризации нелинейных характеристик и воспроизведения различных зависимостей. На вход блока подается унифицированный сигнал постоянного тока 0—5 и 0— 20 мА. Выходной сигнал представляет собой унифицированный сигнал постоянного тока 0—5 мА при сопротивлении нагрузки не более 3 кОм с пульсацией до 0,8%. Коэффициент пропорциональности блока для сигнала 0—5 мА составляет 1±10%, для 0—20 мА — 0,25±10%.

Динамический преобразователь дифференцирования Д-01 обеспечивает формирование выходного сигнала, характеризующего скорость изменения входного сигнала, и может формировать пропорциональную зависимость между ними. Динамический преобразователь дифференцирования Д-03 выполяет те же функции, что и преобразователь Д-01, но допускает дистанционное трехступенчатое изменение установленных заранее значений постоянной времени дифференцирования.

Основные метрологические характеристики динамических преобразователей: диапазон изменения выходного сигнала постоянного тока —5—0—+5 мА; диапазон изменения входных сигналов постоянного тока 0—5 мА, 0—20 мА, 0—2,5 В; пульсация выходного сигнала 0,5% от номинального диапазона его изменения; сопротивление нагрузки 0—2,5 кОм.

Блоки выполнены по блочно-модульному принципу. Каждый блок состоит из шасси 1 (рис. 2), жестко связанного с передней панелью 5 и вставленного в корпус 4, рассчитанный на щитовой утопленный монтаж на вертикальной панели щита 2. Крепление корпуса к щиту осуществляется с помощью рамы 3, которая винтами прижимает корпус к наружной стороне щита. На задней стороне корпуса размещена клеммная колодка 6, к которой подключаются внешние соединения.

Рис. 2. Габаритные размеры и монтаж блоков Р-12, Р-21, А-04, А-31, А-32, А-33, И-04, Н-02, Д-01: 1 — шасси, 2 — щит, 3— рама, 4 — корпус, 5—передняя панель, 6 —клеммная колодка

Блок управления аналогового регулятора БУ-12 используется в комплекте с регулирующими блоками Р-12 и Р-13 и служит для переключения управления выходными цепями с автоматического на ручное и обратно, а также для ручного управления током нагрузки. Габаритные и установочные размеры блока указаны на рис. 3.

Блок управления релейного регулятора БУ-21 обеспечивает ручное переключение управления нагрузкой релейного регулирующего блока с автоматического на ручное и обратно, а также коммутацию цепей ручного управления. Электрическая схема соединений блока управления БУ-21 изображена на рис. 4, габаритные и установочные размеры указаны на рис. 5.

Рис. 3. Блок управления БУ-12

Рис. 4. Электрическая схема соединений блока управления БУ-21

Рис. 5. Блок управления БУ-21