Regolatori di posizione e controllo a due posizioni

Negli oggetti di controllo che non dispongono di autolivellamento, qualsiasi effetto di disturbo non può essere localizzato senza l'ausilio di un controller automatico e lo stato di equilibrio non sarà raggiunto.

Il funzionamento del regolatore automatico è determinato dal tipo di relazione tra gli scostamenti del parametro controllato e l'effetto regolatore del corpo regolatore, che si verifica per effetto del suo movimento. Questa dipendenza è chiamata la caratteristica dinamica del controllore o la legge regolatrice del controllore... A seconda del tipo di questa dipendenza, i regolatori sono divisi in posizionali, statici o proporzionali, astatici e isodromici.

Il regolatore in un posizionatore può avere due o più posizioni fisse, ciascuna delle quali corrisponde a determinati valori del parametro controllato.

In base al numero di posizioni, i regolatori possono essere a due posizioni, tre posizioni e multiposizione.

In pratica, l'applicazione più ampia si trova regolatori a due posizioni... Dovrebbero essere discussi in modo più dettagliato.

In un regolatore a due posizioni, quando il parametro controllato si discosta dal valore impostato (di una quantità maggiore dell'insensibilità del regolatore), il corpo regolatore occupa una delle posizioni estreme corrispondenti al flusso massimo o minimo possibile della sostanza regolante . In un caso particolare, il valore minimo può essere pari a zero afflusso.

Il movimento del corpo regolatore da una posizione di estremità all'altra con regolazione on-off viene solitamente effettuato ad alta velocità, teoricamente istantanea in un istante di tempo pari a zero.

L'uguaglianza tra afflusso e deflusso non è osservata per un dato valore del parametro controllato. Questo può avvenire solo a carichi massimi o minimi. Pertanto, nel controllo a due posizioni, il sistema è solitamente in uno stato di non equilibrio. Di conseguenza, il parametro controllato oscilla continuamente in entrambe le direzioni rispetto al valore impostato.

L'ampiezza di queste oscillazioni in assenza di ritardi, come è facile ipotizzare, sarà una certa insensibilità del regolatore... La zona di possibili oscillazioni del parametro controllato dipende dalla zona morta del regolatore e si determina assumendo che ci sia non c'è ritardo.

La banda morta del controller è l'intervallo di modifica del parametro controllato richiesto per avviare il movimento del controller nelle direzioni avanti e indietro. Quindi, ad esempio, se il regolatore della temperatura ambiente, impostato per mantenere 20 °C, inizia a chiudere il regolatore quando si fornisce acqua calda al riscaldatore, quando la temperatura dell'aria interna sale a 21 °, e lo apre a una temperatura di 19 ° , quindi la zona morta di questo regolatore è pari a 2 °.

La precisione nel mantenere i parametri impostati con on-off è relativamente alta.

Se l'accuratezza del controllo è sufficientemente elevata, sembra che i controller on-off possano essere utilizzati in tutte le strutture. L'applicabilità del controllo on-off è nella maggior parte dei casi determinata non dalla precisione del controllo raggiunta, ma dalla frequenza di commutazione consentita. Va tenuto presente che frequenti commutazioni comportano una rapida usura delle parti (molto spesso contatti) del regolatore e, quindi, una diminuzione dell'affidabilità del suo funzionamento.

La presenza di un ritardo peggiora il processo di regolazione, poiché aumenta l'ampiezza delle fluttuazioni dei parametri, ma d'altra parte il ritardo riduce la frequenza di commutazione e quindi amplia l'ambito della regolazione on-off.

Un diagramma schematico di un regolatore di temperatura elettrico a due posizioni in un forno di essiccazione è mostrato in fig. 1.

Riso. 1. Schema schematico di un termostato elettrico a due posizioni in un armadio di asciugatura: 1 - sensore bimetallico; 2 — resistenza elettrica riscaldante

Questo regolatore è costituito da un sensore 1 e da un elemento riscaldante elettrico 2. Il sensore è composto da due piastre di contatto bimetalliche, che sotto l'influenza della temperatura possono, avvicinandosi l'un l'altro, chiudere o, al contrario, aprire un circuito elettrico.

Di solito nell'armadio di asciugatura viene mantenuta una temperatura di 105 ° C. Quindi, quando viene raggiunta la temperatura impostata, i contatti devono essere chiusi e parte dell'elemento riscaldante viene manipolato.Il valore richiesto di Qpr dopo la manovra del riscaldatore può essere scelto in modo tale da compensare completamente le perdite di calore dal forno di essiccazione Qst.

Ma può anche essere regolato in modo tale che quando viene raggiunta la temperatura impostata, il riscaldatore si spenga completamente. Nella prima variante, è possibile ottenere che Qpr = Qst, quindi il regolatore non commuterà.

Nella fig. 2 mostra la caratteristica del processo di controllo a due posizioni. Questa figura mostra i cambiamenti nel parametro controllato nel tempo dopo un singolo cambiamento brusco nel carico dell'oggetto Qpr o Qst. Qui viene mostrato anche il movimento del corpo regolatore nel tempo.

Riso. 2. Caratteristiche del processo di controllo a due posizioni

Si noti che nella regolazione a due posizioni, una variazione del carico provoca una variazione del valore medio della grandezza controllata, cioè caratterizzato da alcune irregolarità. La deviazione dal valore medio del parametro controllato può essere calcolata dalla formula

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),

dove ΔPcm — spostamento massimo del parametro controllato dal valore medio impostato; ΔTzap: tempo di ritardo del trasferimento; W è il fattore di capacità dell'oggetto.

In casi normali, Qpr = Qct e ΔTzap — il valore è insignificante. Pertanto, lo spostamento non può essere molto significativo e non supera la zona morta del regolatore.

Campi di applicazione dei controller on e off

Un controller a due posizioni può essere utilizzato nel caso in cui il grado di autolivellamento dell'oggetto controllato sia vicino all'unità e la sensibilità dell'oggetto ai disturbi non superi 0,0005 1 / s, se non ci sono altri motivi che ti costringono abbandonare questo controllore. Questi motivi includono:

1. Frequenti, meno di 4-5 minuti, accensioni e spegnimenti del regolatore, solitamente eseguite in siti con fattori di capacità bassi e con frequenti variazioni del carico del sito.

Va tenuto presente che la frequenza di commutazione consentita è determinata dalla sofisticazione tecnica dei regolatori a questo livello. Queste cifre sono stabilite dalla pratica del sistema di controllo automatico. Forse in futuro potranno essere perfezionati, principalmente verso il basso. Inoltre, va tenuto presente che è possibile determinare la frequenza di commutazione consentita impostando la durata richiesta del regolatore, pur conoscendo il numero minimo standardizzato di operazioni (cicli) di uno degli elementi normativi.

2. Inammissibilità dell'interruzione della fornitura del vettore di calore, ad esempio ai riscaldatori d'aria dell'unità di ventilazione di mandata o ai riscaldatori d'aria del primo riscaldamento dell'unità di condizionamento dell'aria. Va tenuto presente che se durante la stagione invernale l'alimentazione del refrigerante ai riscaldatori viene interrotta completamente o anche parzialmente, quando è in funzione la ventola, che aspira aria fredda ad alta velocità, può congelare molto rapidamente.

3.Inammissibilità di grandi deviazioni di parametri ambientali non regolamentati Qui si intende che in un certo numero di casi uno dei parametri dell'aria è regolato, mentre l'altro non è regolato, ma deve essere entro certi limiti.

Ad esempio, puoi chiamare il mantenimento di una certa temperatura nei negozi dell'industria tessile. Qui il compito è regolare una temperatura tale alla quale saranno mantenute le condizioni per mantenere l'umidità relativa entro certi limiti. Tuttavia, se la temperatura viene mantenuta entro i limiti specificati, le fluttuazioni dell'umidità relativa superano la zona consentita.

L'ultima circostanza può essere spiegata dal fatto che i coefficienti di capacità dell'oggetto controllato in relazione alla temperatura sono relativamente più alti degli stessi coefficienti in relazione all'umidità relativa. Molto spesso in pratica è necessario abbandonare il controllo della temperatura on-off in tali officine.

4. Inammissibilità di una deviazione netta e significativa dei parametri dell'ambiente di controllo in conformità con i requisiti per le fluttuazioni dei parametri controllati.

Ad esempio, la temperatura dell'aria di mandata durante la regolazione on-off della potenza termica del generatore d'aria della camera di mandata può presentare scostamenti così significativi da provocare spiacevoli sensazioni di soffio nell'ambiente di lavoro. In generale, le fluttuazioni della temperatura interna non supereranno i limiti stabiliti.

Questa circostanza può anche essere spiegata da diversi valori dei coefficienti di capacità del generatore d'aria come oggetto del controllo della temperatura dell'aria di mandata e del locale di produzione come oggetto del controllo della temperatura interna.

Pertanto, se esiste una caratteristica adatta dell'oggetto e non c'è motivo di abbandonare il controller on-off, dovresti sempre mirare a installare quest'ultimo. Questo tipo di regolatore risulta essere il più semplice ed economico, il più affidabile nel funzionamento e non richiede una manutenzione qualificata. Inoltre, tali regolatori garantiscono una qualità della regolazione stabile.

Un dato importante è che l'azionamento di un regolatore a due posizioni richiede molto spesso un consumo energetico minimo, poiché viene utilizzato solo nei momenti di chiusura o apertura.

Molto spesso vengono utilizzati controller a due posizioni per il controllo automatico della temperatura nei forni elettrici.