Отложенная сигнализация в компараторах

Мы продолжаем серию статей, посвященных компаратором в измерительных и регулирующих приборах НРФ КонтрАвт.

В предыдущей статье мы рассказали о возможности введения различных дополнительных условий на срабатывание компаратора, которые расширяют спектр решаемых ими задач. Речь шла о первом таком условии - задержке переключения компаратора.

В данной статье мы обсудим второе возможное дополнительное условие на срабатывание компаратора - отложенную сигнализацию.

 

Определение отложенной сигнализации

Отложенная сигнализация означает блокировку срабатывания компаратора при первом (после включения прибора) выполнении условия срабатывания. Происходит пропуск первого срабатывания.

Приведем примеры, когда нужно применять отложенную сигнализацию.

 

Пример 1. Сигнализация о нарушениях технологического режима.

Требования. 

Технолог сформулировал следующие требования к  режимам работы  термического оборудования (камерная печь) и к системе автоматики:

1. В печи должна поддерживаться стабильная постоянная температура на заданном уровне.

2. Протекание процесса: загружается изделие в оборудование, включается нагрев и регулирование температуры,  выполняется термообработка  при заданной температуре  в течение  заданного времени, нагрев отключается и изделие выгружается из печи. 

3. При отклонении  температуры печи от заданного постоянного уровня больше, чем на величину технологического допуска, должна срабатывать звуковая и световая сигнализация. При срабатывании сигнализации термист должен  проанализировать причины   отклонения и принять  меры, предписанные технологическим регламентом (увеличить /уменьшить время обработки,  прервать процесс и забраковать изделие,  вызвать аварийную техническую службы и т.п.).

 

Решение.  

По пункту 1  и 2 для управления процессом и поддержания стабильной температуры в печи применен ПИД-регулятор с таймером. 

По пункту 3  в регуляторе настроен компаратор с функцией ВНЕ ИНТЕРВАЛА.  Величина интервала определяется технологическим допуском.  

Уставки по температуре и по времени,  а также  допуск задаются технологией термообработки данного изделия. 

 

Результат. 

После запуска и опробования системы получили следующий результат (см. рис.1). 

Рис.1. Работа системы без отложенной сигнализации дает ложную сигнализацию на стадии разогрева.

 

Полученный результат  соответствует формальным требованиям технолога. Но термисты  предъявили претензию к работе  сигнализации в  связи с тем,  что сигнализация начинает  работать сразу после включения  нагрева. 

Печь  еще не вышла на технологический режим, поэтому  сигнализация о нарушении режима неправомерна. Ложная сигнализация вносит путаницу в работу термиста, который обслуживает одновременно сразу много печей.  

Требуется изменение решения.

 

Коррекция  решения.

Функцию работы компаратора ВНЕ ИНТЕРВАЛА  дополнили условием ОТЛОЖЕННАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ. Теперь компаратор игнорирует первое условия срабатывания на стадии разогрева печи, но  дает верные сообщения о выходе за технологический допуск. 

Рис.2. Работа системы с отложенной сигнализацией.

Работа системы с отложенной сигнализацией полностью удовлетворяет термистов.

 

Пример 2. Управление работой вакуумной печи.

Требования. 

В данном примере требования технолога изменились. Прежде всего изменилось само термическое оборудование. Теперь это вакуумная печь.  Требование к системе автоматики:

1. В печи должна поддерживаться стабильная постоянная температура на заданном уровне.

2. Протекание процесса: загружается изделие в оборудование, печь закрывается, начинается откачка воздуха (создается разряжение  в вакуумной печи), нагрев печи начинается не сразу, а после достижения в печи определенного уровня вакуума (чтобы избежать окисления изделия), вакуум достигнут и включается нагрев и регулирование температуры,  выполняется термообработка  при заданной температуре  в течение  заданного времени, нагрев отключается, начинается естественное охлаждение печи в вакууме (поэтому  весьма медленное). После снижения температуры до порогового уровня открывается  впускной клапан печи, впускается  воздух в печь  и происходит быстрое охлаждение,  открытие печи и выгрузка изделия.  

3. ВАЖНО: Не допускается открывать клапан и впускать воздух печь сразу после окончания термообработки, так при высоких температурах произойдет окисление  изделия. Процесс первоначального охлаждения должен происходить в вакууме. Допускается открывать клапан, только  после охлаждения печи до определенного уровня.  

4. При снижении температуры в вакуумной печи до требуемого уровня (исключающего окисление изделия), клапан двери должен быть разблокирован для впуска воздуха и окончательного быстрого охлаждения печи.

 

Решение.  

По пунктам 1 и 2 для управления процессом и поддержания стабильной температуры в печи применен ПИД-регулятор с таймером. 

По пунктам 3 и 4  в регуляторе настроен компаратор с функцией МЕНЬШЕ.  

Величина порога срабатывания компаратора определяется технологией термообработки данного изделия (подбирается пороговая температура, при которой начинается окисления изделия).  

 

Результат. 

После запуска и опробования системы получили отрицательный результат: реализовать заданный алгоритм работы не удалось  (см. рис. 3.а). 

Рис 3. Применение компаратора с отложенной сигнализацией для управления впускным клапаном на стадии охлаждения вакуумной печи.

 

Компаратор с функцией МЕНЬШЕ (без отложенной сигнализации) срабатывает (открывает клапан) не только на стадии остывания (точка 2), но и на начальной стадии откачки воздуха (точка 1), когда температура еще не достигла уровня термообработки Тобр. В данной ситуации (при открытом впускном клапане) в принципе невозможно реализовать технологический процесс (откачать вакуум).

Требуется изменение решения.

Коррекция  решения.

Функцию работы компаратора МЕНЬШЕ  дополнили условием ОТЛОЖЕННАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ (см. рис. 3.б). Теперь компаратор игнорирует первое условия срабатывания на стадии откачки воздуха и впускной клапан остается закрытым, но  срабатывает на стадии остывания и открывает клапан (Рис. 3.б). Запущенный в печь воздух  приводит к ускоренному охлаждению, но  не окисляет изделие, поскольку температура  уже ниже допустимого уровня.   

Следует отметить, что данное решение можно  дополнить еще одним компаратором  для решения контроля за процессом термообработки, аналогично примеру 1. Также потребуется применение компаратора с отложенной сигнализацией и функцией ВНЕ ИНТЕРВАЛА.

Итак, введение отложенной сигнализации для компараторов является важным дополнительным условием, расширяющим спектр решаемых ими задач измерения и регулирования. Другие условия на срабатывание компараторов будут описаны в следующих материалах. Следите за обновлениями.