КонтрАвт
YoutubeVkontakteYandex Zen
КонтрАвт
Подписка

Будьте всегда в курсе!

Новинки продукции, обучающие видеоролики, типовые решения!

 

Всего 2 раза в месяц!

Будьте всегда в курсе!

Новинки продукции, обучающие видеоролики, типовые решения!

 

Всего 2 раза в месяц!

Корзина заказов
Выбор продукции

Уставки в компараторах

Мы продолжаем серию статей, посвященных компараторам в измерительных и регулирующих приборах НПФ КонтрАвт.
В первой статье о компараторах мы определили, что компараторы сравнивают измеренное значение технологического параметра с порогами переключения и формируют сигнал компаратора.
Зависимость состояния выходного сигнала компаратора от измеренного сигнала по сравнению с заданными порогами описывается функцией компаратора.
Основных функций четыре: «Больше», «Меньше», «В интервале», «Вне интервала». Каждая функция имеет как минимум два порога срабатывания.
В данной статье мы разберем различные способы задания порогов срабатывания компараторов и дадим рекомендации по их выбору.

Способы задания порогов

Возможны несколько различных способов задания порогов срабатывания компараторов с помощью уставок H и h:

  1. Уставки H и h независимо задают абсолютные значения верхнего и нижнего порога срабатывания компаратора. Это, так называемый, независимый способ задания порогов. Значение порогов равно уставкам: П1 = hП2 = H.
  2. Уставка H задает абсолютное положение центра между порогами (центр функции) , а уставка h задает расстояние между порогами (ширину зоны гистерезиса или ширину интервала). Это зависимое задание порогов. Значения порогов рассчитываются через обе уставки: П1 = H-h/2П2 = H+h/2.
  3. Уставка H задает смещение положение центра функции относительно уставки регулятора SP (set point), а уставка h задает ширину зоны гистерезиса (или ширину интервала). Этот способ аналогичен предыдущему, но привязан к уставке регулятора, которая сама по себе может меняться во времени. Значения порогов рассчитываются также через обе уставки и через уставку регулятора SP: П1=SP+H-h/2П2=SP+H+h/2. Как видим, пороги срабатывания компаратора теперь зависят еще и от параметра (уставки SP) другого функционального блока прибора - регулятора.

Каждый способ задания порогов может быть применен к любой из четырех основных функций компаратора.

 

Какой способ задания порогов выбрать?

Какой же способ задания порогов выбрать? Чем руководствоваться? Ответ на этот вопрос зависит от двух обстоятельств.

Во-первых, от конкретной физической задачи, системы управления и реализованного алгоритма управления. Физический смысл порога срабатывания компаратора и его роль в алгоритме управления может диктовать наиболее подходящий способ задания порогов.

Во-вторых, от того, как часто нам необходимо менять значения этих порогов. Выбор того или иного способа задания порогов часто определяется соображениями простоты и удобства.

 

Примеры

  1. Рассмотрим независимое задание порогов (уставки H и h) на примере функции “Больше” (Рис.1) в задаче управления насосом в системе водоснабжения типа “башня Рожновского” (рис.2). Эту задачу мы разбирали в прошлой статье.

Рис.1. Функция «Больше» с независимым заданием порогов срабатывания

Рис.1. Функция «Больше» с независимым заданием порогов срабатывания

 

Критерии выбора порогов для верхнего и нижнего уровней никак не связаны между собой.

 

Рис. 2. Независимое задание порогов в системе водоснабжения типа “Башня Рожновского”

Рис. 2. Независимое задание порогов в системе водоснабжения типа “Башня Рожновского”

 

Верхний порог определяется высотой накопительной емкости, прочностью конструкции (например, недопустима большая масса), наличием дефектов в верхней части емкости и т.п.

Нижний порог зависит от положения сливного отверстия, наличия осадка и проч.

Как видим, эти критерии никак не связаны между собой, поэтому выбран независимый способ задания порогов. Очевидно, такой способ и наиболее удобен.

2. Далее поговорим про зависимый способ задания порогов на примере функции “Меньше” (Рис.3 ) в задаче двухпозиционного регулирования в процессе термической обработки изделия (Рис.4). Компаратор в этом случае выполняет функцию регулятора.

 

Рис. 3. Функция «Меньше» с зависимым заданием порогов срабатывания

Рис. 3. Функция «Меньше» с зависимым заданием порогов срабатывания

 

В данной задаче гистерезис предотвращает частое и хаотическое переключение силового коммутационного элемента при переходе через уставку за счет шумоподобного изменения измеренного сигнала. Требования к выбору величины гистерезиса мы подробно рассматривали в статье.

Во-первых, ширина зоны гистерезиса зависит от уровня случайной составляющей в измеренном сигнале, во-вторых, иногда ее специально принудительно увеличивают, чтобы исключить частые срабатывания пускателей.

 

Рис. 4. Работа компаратора в задаче двухпозиционного регулирования

Рис. 4. Работа компаратора в задаче двухпозиционного регулирования

 

Таким образом, ширина гистерезиса играет вспомогательную роль, она фиксирована и задается один раз при настройке.

Напротив, уставка H является основным целевым технологическим параметром и может меняться оператором системы достаточно часто при смене изделий и режима термообработки.

Зависимый способ задания в этом случае является оптимальным как по физическому смыслу, так и из соображений удобства задания.

3. Разберем третий указанный выше способ на примере функции “Вне интервала” (Рис.5) в задаче контроля технологического режима термообработки изделия по заданной температурно-временной программе (Рис. 6).

 

Рис. 5. Функция «Вне интервала» с зависимым заданием порогов срабатывания с привязкой к уставке регулятора

Рис. 5. Функция «Вне интервала» с зависимым заданием порогов срабатывания с привязкой к уставке регулятора

 

 

В этой задаче регулятор обеспечивает изменение температуры во времени по заданному температурному профилю. Это график уставки SP.

 

 

Рис. 6. Изменение температуры задаче контроля технологического режима термообработки

Рис. 6. Изменение температуры задаче контроля технологического режима термообработки

 

Реальная температура в системе будет отличаться от этого идеального графика.

Технологией термообработки предусмотрено допустимое отклонение от графика. Для контроля за соблюдением технологии применяют компаратор с функцией “Вне интервала”.

В случае выхода за технологический допуск, срабатывает компаратор, который сигнализирует о нарушении технологического режима термообработки.

Для того, чтобы компаратор следовал за изменениями графика, как раз и выбирается способ задания порогов через смещение центра функции относительно уставки SP: П1=SP+H-h/2П2=SP+H+h/2, при этом задают H=0.

Меняется в соответствии с графиком уставка SP, соответственно, меняются и пороги. В данном случае интервал h (технологический допуск) фиксирован. Он задается требованиями технологии.

Отметим, что у данной функции “Вне интервала” (Рис.5) есть еще две зоны гистерезиса шириной дельта. Как и в предыдущем примере, эти зоны гистерезиса вводятся для борьбы с частыми срабатываниями при наличии случайных помех. Ширина зоны дельта задается при настройке системы и часто бывает просто фиксированной.

Итак, мы рассмотрели лишь 3 примера применения различных способов задания уставок к конкретным видам функций компараторов.

Однако уже из них ясны основные подходы, лежащие в основе того или иного способа задания порогов и их связи с уставками.

В дальнейших статьях мы продолжим рассказывать об особенностях компараторов в измерительных и регулирующих системах.

Следите за обновлениями материалов!




Copyright © 2003-2019 КонтрАвт
Телефон: +7 (831) 260-13-08 (многоканальный)
Почта: sales@contravt.ru



Powered by TreeGraph (Graphit Ltd.)