Úloha 5 Řízení teplovzdušného modelu TVM pomocí PC a mikropočítačové jednotky CTRL



Podobné dokumenty
Prostředky automatického řízení Úloha č.5 Zapojení PLC do hvězdy

PROSTŘEDKY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

TEPLOVZDUŠNÝ MODEL Fotorezistor Ochranný tunel

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ - AUTOMATIZACE

Prostředky automatického řízení

Anemometr s vyhřívanými senzory

Měřící a senzorová technika

Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Vlastnosti regulátorů

Laboratorní úloha č.8 MĚŘENÍ STATICKÝCH A DYNAMICKÝCH CHARAKTERISTIK

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

Řízení tepelné soustavy s dopravním zpožděním pomocí PLC

Prostředky automatického řízení

Vysoká škola Báňská. Technická univerzita Ostrava

Elektronické praktikum EPR1

MĚŘENÍ A REGULACE TEPLOTY V LABORATORNÍ PRAXI

Obr. 1 Činnost omezovače amplitudy

Práce s PID regulátorem regulace výšky hladiny v nádrži

Automatizační technika Měření č. 6- Analogové snímače

Laboratorní cvičení z předmětu Elektrická měření 2. ročník KMT

Návrh frekvenčního filtru

Hierarchická struktura řízení

Návrh konstrukce odchovny 2. dil

Návrh konstrukce odchovny 3. dil

Robustnost regulátorů PI a PID

- + C 2 A B V 1 V 2 - U cc

PROSTŘEDKY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

idrn-st Převodník pro tenzometry

APOSYS 10. Kompaktní mikroprocesorový regulátor APOSYS 10. MAHRLO s.r.o. Ľudmily Podjavorinskej 535/ Stará Turá

Příloha A návod pro cvičení 1. SESTAVENÍ MODELU V PROSTŘEDÍ MATLAB SIMULINK Zapojení motoru

Řízení tepelné soustavy pomocí PLC Siemens

Ṡystémy a řízení. Helikoptéra Petr Česák

Oscilátory. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EO.

PROSTŘEDKY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ Úloha č. 4 Hierarchická struktura řízení

Mikropočítačová vstupně/výstupní jednotka pro řízení tepelných modelů. Zdeněk Oborný

5. A/Č převodník s postupnou aproximací

ELEKTRICKÉ STROJE. Laboratorní cvičení LS 2013/2014. Měření ztrát 3f transformátoru

Kompaktní mikroprocesorový regulátor MRS 04

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Zapojení teploměrů. Zadání. Schéma zapojení

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Elektrická měření proud, napětí, odpor

b) Vypočtěte frekvenci f pro všechny měřené signály použitím vztahu

HPS - SEŘÍZENÍ PID REGULÁTORU PODLE PŘECHODOVÉ CHARAKTERISTIKY

D/A převodník se dvěma napěťovými nebo proudovými výstupy. (0 10 V, 0 5 V, ±10 V, ±5 V, 4 20 ma, 0 20 ma, 0 24 ma)

Frekvenční charakteristika soustavy tří nádrží

Modelová úloha Zabezpečení a správa budovy

Wie232. Převodník rozhraní Wiegand z bezkontaktních čteček na RS června 2011 w w w. p a p o u c h. c o m

Spojité regulátory Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012. Spojité regulátory. Jednoduché regulátory

Měření na nízkofrekvenčním zesilovači. Schéma zapojení:

OVLÁDÁNÍ FAN COIL JEDNOTKY 02

PROSTŘEDKY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

k DUM 08. pdf ze šablony 1_šablona_automatizační_technika_I 03 tematický okruh sady: regulátor

PXR3 PXR4 PXR7 PXR5 PXR9 PXR4

Programovatelný regulátor osvětlení PLX5000

Nespojité (dvou- a třípolohové ) regulátory

VARIPULSE 04/07 1/10 NÁVOD NA INSTALACI ŘÍDÍCÍ JEDNOTKA VARIPULSE

AD4RS. měřící převodník. 4x vstup pro měření unifikovaného signálu 0 10 V, 0 20 ma, 4 20 ma. komunikace linkami RS232 nebo RS485

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

E L E K T R I C K Á M Ě Ř E N Í

25.z-6.tr ZS 2015/2016

KZPE semestrální projekt Zadání č. 1

Korekční křivka napěťového transformátoru

Prostředky automatického řízení

Praktické úlohy- 2.oblast zaměření

UNIVERZÁLNÍ PID REGULÁTORY

Automatizace je proces při němž je řídicí funkce člověka nahrazována činností

1. Navrhněte a prakticky realizujte pomocí odporových a kapacitních dekáda derivační obvod se zadanou časovou konstantu: τ 2 = 320µs

APL-113 Čtení hodnot z indukčních průtokoměrů KROHNE prostřednictvím protokolu Modbus-RTU

Měření Záznam Online monitorování Regulace Alarmování

Petr Myška Datum úlohy: Ročník: první Datum protokolu:

TENZOMETRICKÝ PŘEVODNÍK

Regulace teploty v teplovzdušném tunelu

4x vstup pro měření unifikovaného signálu 0 10 V, 0 20 ma, 4 20 ma. komunikace linkami RS232 nebo RS485

Sauter Components CZ 01

Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Kvalita regulačního pochodu

REGULÁTOR TEPLOTY. typ REGU REGU2198 Technická dokumentace. REGU2198 Technická dokumentace

Ht200 / Ht205. programový regulátor. český výrobce měřicí a regulační techniky dodavatel zařízení pro tepelné procesy

ZDROJE NAPAZ. I.Výrobní program firmy

Dodatek k manuálu. Analyzátor vibrací Adash 4102/A

Přenos signálů, výstupy snímačů

Servisní manuál. Řídící systém MS 300. v aplikaci pro vzduchotechniku SERVISNÍ MANUÁL

Operační zesilovač. Úloha A2: Úkoly: Nutné vstupní znalosti: Diagnostika a testování elektronických systémů

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

MĚŘICÍ PŘÍSTROJ PRO PC. 4 VSTUPY: 0 10 V ZESÍLENÍ : 1x, 2x, 4x, 8x VÝSTUP: LINKA RS232 RS232 DRAK 4 U1 U2 U3 U4

Zpětná vazba, změna vlastností systému. Petr Hušek

Identification and Design Control for Hydraulic-Pneumatic Model Identifikace a návrh regulátoru pro hydraulicko-pneumatickou soustavu

Zpráva o měření. Střední průmyslová škola elektrotechnická Havířov. Úloha: Měření signálu měřící kartou V A charakteristiky diody. Třída: 3.

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

BKD/ BKF 7000 tyristorové DC měniče od 5 do 1100 kw

Regulační obvody se spojitými regulátory

ZOBRAZOVACÍ JEDNOTKA

14. AKCELEROMETR. Úkol měření. Postup měření

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

SonoMeter 31 Měřiče tepla

Měření teploty, tlaku a vlhkosti vzduchu s přenosem dat přes internet a zobrazování na WEB stránce

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

MĚŘENÍ STATICKÝCH A DYNAMICKÝCH CHARAKTERISTIK C) REGULAČNÍCH VENTILŮ

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1

1. Regulace proudu kotvy DC motoru

EC Motor. IO Modul EC200. EC200 Int. EC200 Ext. Verze 1.20, revize PMControl s.r.o.

Srovnání PID regulace a anisochronního řízení na PLC Tecomat Foxtrot

Transkript:

VŠB-TUO 2005/2006 FAKULTA STROJNÍ PROSTŘEDKY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ Úloha 5 Řízení teplovzdušného modelu TVM pomocí PC a mikropočítačové jednotky CTRL SN 72 JOSEF DOVRTĚL HA MINH

Zadání:. Seznamte se s teplovzdušným modelem (TVM), mikropočítačovou měřící jednotkou CTRL a programovou podporou v prostředí Win. 2. Proveďte konfiguraci jednotky CTRL v režimu měření a poté řízení, ověřte funkci všech vstupních a výstupních signálů. Nastavte model TVM do definovaného stavu, umožňující proměření další části úlohy. 3. Změřte dynamickou charakteristiku změny napětí na výstupu při nastavení skokového napětí na vstupu, při měření průtoku vzduchu vrtulkou. 4. Navrhněte pro danou soustavu vhodný regulátor, spočítejte a vypište jeho parametry. 5. Naměřené a vypočtené hodnoty vyneste do grafů a proveďte zhodnocení měření. Zapojení úlohy Model teplovzdušného obvodu je tvořen žárovkou napájenou z řiditelného zdroje napětí, jež je umístěná v krytém tunelu, kterým je profukován vzduch pomocí ventilátoru (ten je rovněž napájen pomocí řiditelného zdroje napětí). V tunelu je umístěno několik snímačů: Tři snímače teploty (termistor T3 měřící teplotu baňky žárovky, T2 - teplota vzduchu v bezprostřední blízkosti baňky žárovky, T - teplota vzduchu v zadní části tunelu). Fotodetektor (fotorezistor FR měřící jas žárovky). Termoanemometr (je tvořen dvěma termistory, první je umístěn v tunelu a měří rychlost proudění vzduchu - TA, druhý referenční termistor RT není proudem vzduchu ovlivňován) Objemový vrtulkový průtokoměr (VP - měřicí vrtulka s připojeným snímačem otáček). Postup práce. Zapojte použité přístroje dle obr., zapněte počítač PC, jednotku CTRL a elektronickou jednotku teplovzdušného modelu TVM. 2. Spusťte program CTRL.exe nebo WinCRTL.exe pro ovládání jednotky CTRL. 3. Cílem regulační úlohy je udržet teplotu baňky žárovky na požadované konstantní hodnotě, jíž odpovídá napětí na vybraném snímači teploty např. termistoru T 3 připevněném na baňce žárovky (např. w = 2,5 V, což koresponduje s polohou pracovního bodu regulačního obvodu ve 25% rozsahu statické charakteristiky). Akční člen regulačního obvodu je představován řízeným zdrojem žárovky a porucha je realizována proměnným ochlazováním baňky žárovky nastavovanými otáčkami ventilátoru (Výstup2). 4. Vstup 7 (vrtulkový průtokoměr) nastavte jako aktivní, Výstup l (akční veličina - napětí na žárovce) nastavte na vypnuto a Výstup 2 (pravoúhlý impuls) jako zdroj signálu.

Schéma zapojení TVM obvodu s počítačem PC a jednotkou CTRL Hlavní Ventilátor Ochranný tunel Fotorezistor Termistory Žárovka Termoanemometr Vrtulkový průtokoměr Napájecí zdroj Mikropočítačová jednotka CTRL Elektronická jednotka Vstupy y Výstupy RS 232 Počítač PC 5. Podle časového průběhu výstupní veličiny zjistěte druh soustavy, navrhněte regulátor a spočítejte jeho parametry. 6. Grafické znázornění průběhů zvolených veličin před a po regulaci doložte do protokolu. Popis mikropočítačové jednotky CTRL: Základní technické parametry CTRL: CPU 875 EPROM/RAM: 4 KB integrální /28 B integrální+256 B externí počet analogových vstupů/výstupů: 6/4 vstupní rozsah/rozlišitelnost: 0-0V/2bitů výstupní rozsah/rozlišitelnost/vzájemné ovlivňování: 0-0V/2bitů/<3% komunikace s PC: standardní sériové rozhraní RS 232 napájecí napětí/odběry: +5V/0,6A, +5V/0,A rozměry: 2 x 3 x 4 cm

Způsob propojení počítače PC s jednotkou CTRL a TVM Jednotku CTRL tvoří dvě části - napájecí síťový zdroj (220 V/50 Hz) a vlastní elektronická jednotka vybavená mikroprocesorem. Zdroj poskytuje napětí ±5 V, +5 V a umožňuje připojit dva přístroje CTRL. Jednotka CTRL je vybavena signálovým konektorem typu CANON 25, přístrojovým kabelem a napájecím kabelem. Přístrojový kabel je určen pro přímé propojení se sériovým výstupem PC podle standartu V24/RS 232 a je zakončen standardním konektorem (COM nebo COM 2). Parametry komunikace: parity. max. rychlost 9600 Bd, 8 datových bitů, stop bit, bez Signálový konektor CANON 25 je propojen následovně: piny - 2 jsou určeny pro vstupní analogové signály, zbývajícími čtyřmi analogovými vstupy se přímo měří hodnota analogových výstupů. Analogové výstupy jsou na pinech 5-9. S ohledem na rychlost přenosu a množství vstupních a výstupních kanálů je jednotka vhodná jako laboratorní monitorovací mikropočítačový systém pro měření a řízení středně rychlých a pomalejších procesů (teplotní aj.). Popis vstupních signálů Vstupní kanál Vstup Snímač Výstupní kanál snímač jasu žárovky (fotorezistor) Výstup Akční člen ovládací napětí na žárovce Vstup 2 snímač teploty v blízkosti baňky Výstup 2 ovládací napětí na hlavním ventilátoru (řízení otáček) Vstup 3 žárovky T snímač teploty baňky žárovky T 2 Výstup 3 ovládací napětí na vedlejším ventilátoru (řízení otáček) Vstup 4 snímač teploty na výstupu z tunelu Vstup 6 termoanemometr TA 6 Vstup 7 vrtulkový průtokoměr

Vypracování: K regulaci jsme si vybrali průtok vzduchu TVM. Nastavili jsme vstup 7 (vrtulkový průtokoměr) a výstup 2 (hlavní ventilátor) jako aktivní. Identifikace soustavy Změřili jsme odezvu soustavy na skokovou změnu vstupního napětí 2,5V: 3,5 Časová závislost výstupního napětí při skokové změně vstupního napětí 3 2,5 2 nap ě tí [V],5 0,5 0 Výstupní napětí Žádané napětí 0 5 0 5 20 25 čas [s] Z přechodové charakteristiky jsme určili, že se jedná o proporcionální soustavu se setrvačností. řádu s dopravním zpožděním, jejíž přenos G s je: Ustálená hodnota y = 2,95V Vzorkovací perioda T = 0,2s k GS ( s) = * e T s + Td s Z žádané a ustálené hodnoty jsme vypočítali zesílení k : k 2,95 2,5 = = = w y,8 Výpočet PID regulátoru metodou požadovaného modelu Časové konstanty T a T 2 : T =,245( t0,7 t0, 33 ) =,245(7 3,9) = T =,794( t t ) = 0,794(7 3,9) 2 0 0,7 0, 33 = 3,86s 2,46 s

Dopravní zpoždění T d a T d2 : T d =,498 * t 0,33-0,498 * t 0,7 =,498*3,9-0,498*7=2,36 s T d2 =,937 * t 0,33-0,937 * t 0,7 =,937*3,9-0,937*7= s Integrační složka T I *: T I * =T +T 2 -T=3,86+2,46-0,2=6,2 Derivační složka T D *: T * T2 T 3,86* 2,46 0,2 T D * = = =,45 T + T2 4 3,86 + 2,46 4 Zesílení k p *: T d =T d2 =s pro nulový překmit: α=,282 β=2,78 a = = = 0,336 αt + β,282*0,2 + 2,78* a * TI k p * = k T d * = 0,336*6,2,8 =,74 Regulace průtoku vzduchu v TVM Nastavili jsme vypočítané optimální parametry pro PID regulátor a změřili časovou závislost akční a výstupní veličiny při skokové změně žádané hodnoty 4,5V. Časová závislost akčního a výstupního napětí 5 4 3 nap ě tí [V] 2 výstupní napětí akční veličina žádaná hodnota 0 0 20 40 60 80 čas [s]

Závěr: Seznámili jsme se s teplovzdušným modelem, mikropočítačovou měřící jednotkou CTRL a programovou podporou v prostředí Windows. K regulaci jsme si zvolili průtok vzduchu v TVM. Změřili jsme přechodovou charakteristiku soustavy. Jako vhodný regulátor jsme navrhli PID a vypočítali jeho parametry. Správnost regulace jsme ověřili měřením. Výsledná přechodová charakteristika měla nekmitavý aperiodický průběh bez překmitu, ustálená hodnota byla dosažena za 23,4s.