Мы продолжаем серию статей, посвященных компараторам в измерительных и регулирующих приборах НПФ КонтрАвт.
В первой статье мы рассказали о четырех функциях, которые описывают работу компаратора в зависимости от соотношения входного сигнала и порога. Мы упомянули, что можно ввести дополнительные условия на срабатывание компаратора, которые расширяют спектр решаемых ими задач.
О первом таком дополнительном условии - введении задержки переключения компаратора и пойдет речь в данной статье.
На рисунке 1 представлена временная диаграмма работы компаратора с заданной задержкой срабатывания на примере функции «Меньше», а также, для сравнения, график без функции задержки.
Рис. 1. Пример работы компаратора с задержкой переключения и без нее
В продукции НПФ “КонтрАвт” времена задержки можно задавать как на задержку включения, так и на задержку выключения. Они задаются при конфигурировании прибора двумя параметрами:
- Время задержки включения компаратора - задает время, в течение которого должно без перерыва выполняться условие включения, чтобы компаратор включился.
- Время задержки выключения компаратора - задает время, в течение которого должно без перерыва выполняться условие выключения, чтобы компаратор выключился.
Режим задержки срабатывания компаратора может быть задан для каждой из четырех функций компаратора (см. cтатью 1).
Рассмотрим ситуации, когда функция задержки срабатывания компараторов может оказаться полезной.
Задача двухпозиционного регулирования
Довольно часто в системах с двухпозиционным регулированием возникает ситуация, когда измеренный сигнал содержит случайную составляющую и при подходе к порогу срабатывания компаратора несколько раз пересекает его туда и обратно.
Рис. 2. Работа компаратора с задержкой переключения и без нее в задаче двухпозиционного регулирования
Компаратор без задержки каждый раз улавливает эти переходы сигнала через пороговое значение и меняет свое состояние (включается и выключается). Это сопровождается хаотическим срабатыванием исполнительных устройств, что может существенно сократить их ресурс.
Один из способов борьбы с таким поведением компаратора описан в статье, посвященной гистерезису в компараторах. Там показано, что введение гистерезиса устраняет лишние срабатывания компаратора.
В данной статье предлагается случайные срабатывания компаратора при переходе измеренного параметра через порог устранить путем введения времени задержки срабатывания компаратора.
Действительно, введение времени задержки исключает такие ложные срабатывания компаратора от случайных кратковременных возмущений измеряемого параметра.
Условие срабатывания компаратора должно выполняться без перерывов в течение заданного времени задержки. Если в течение этого времени условие нарушилось (произошел обратный переход через порог срабатывания компаратора), то отсчет времени начинается заново. Таким образом, после первого пересечения порога до момента срабатывания компаратора, в принципе, может пройти время, существенно большее, чем заданное время задержки.
Очевидно, ненулевое время задержки срабатывания замедляет реакцию компаратора и ухудшает точность регулирования.
Как видим, в задачах двухпозиционного регулирование борьба со случайными срабатываниями компаратора (а значит и исполнительных устройств) может решаться путем введения как гистерезиса, так и задержки срабатывания. В обоих случаях уменьшается износ оборудования, но расплатой является ухудшение точности регулирования. Какой из двух способов выбрать, зависит от условий конкретной задачи.
Выбросы в измеренном сигнале
Рассмотрим, вторую ситуацию, когда решить проблему удается с помощью задержки срабатывания компаратора, но не путем введения гистерезиса. Это ситуация, когда в измеренном сигнале присутствуют одиночные достаточно большие выбросы (рисунок 3). Они могут возникать, например, под действием импульсных помех. Но это может быть и регулярный выброс измеренного значения, например, при кратковременном извлечении датчика температуры из объекта.
Независимо от природы возникновения таких всплесков, нам нужно, чтобы компаратор, выполняющий функцию сигнализации, не срабатывал, если длительность всплеска меньше допустимой величины.
Введение времени задержки компаратора идеально решает эту задачу. Короткие (в сравнении с заданным временем задержки) выбросы компаратор не замечает, но срабатывает при длительных. При этом на такое селективное по времени поведение компаратора величина выброса не влияет.
Рис. 3. Работа компаратора с задержкой переключения и без нее при наличии выбросов
Отметим, что попытка решить задачу с помощью гистерезиса у компаратора, приводит к совершенно иному результату. На рисунке 4 показано, как результат работы компаратора с гистерезисом меняется в зависимости от поведения сигнала, от положения порога, от величины зоны гистерезиса.
Рис.4. Попытка решения проблемы выбросов с помощью гистерезиса
Наконец, бывают ситуации, когда в системах управления технологическим процессом необходимо временную задержку сформировать целенаправленно. Например, в проходной печи требуется включить подачу конвейера через 5 мин после выхода на требуемый температурный режим (рисунок 5).
Рис. 5. Целенаправленное формирование временной задержки в системе
Итак, введение времени задержки переключения компараторов является весьма полезным дополнительным условием, расширяющим спектр их возможностей в применении к задачам измерения и регулирования. Другие условия на срабатывание компараторов будут описаны в следующих материалах. Следите за обновлениями.
Авторизация
