Данный документ представляет собой методическое руководство по работе с учебным стендом «ARKA», предназначенным для изучения основ автоматизации технологических процессов. В материале подробно описаны состав оборудования, назначение функциональных блоков, правила настройки параметров и методика проведения лабораторных исследований. Особое внимание уделено настройке регуляторов, работе с датчиками и анализу переходных процессов в автоматизированных системах управления.
1. Общие сведения о стенде «ARKA»
Стенд «ARKA» (полное название: «Учебный стенд автоматизации технологических процессов Arka») предназначен для изучения основ автоматизации, настройки автоматизированных систем управления и исследования динамических характеристик объектов. Стенд позволяет проводить изучение различных типов объектов, настраивать и исследовать их под управлением различных регуляторов.
Стенд представляет собой законченную конструкцию, состоящую из основания, панели управления и функциональных блоков.
Основные функциональные блоки стенда для лабораторных работ включают: измерительные преобразователи (датчики), исполнительные механизмы (насос, вентилятор, нагреватель) и контроллеры (программируемый логический контроллер и ПИД-регулятор), а также блоки индикации и управления (рис. 1).
Рисунок 1. Общий вид стенда Arka.
2. Настройка параметров и работа с блоками
Параметры стенда для лабораторных работ задаются программно. В частности, коэффициенты передаточных функций {1…13} задаются в программе (рис. 1). При этом можно изменять коэффициенты передаточных функций как в режиме реального времени, так и в режиме остановки процесса. Режим остановки процесса позволяет производить настройку (рис. 2), подбирая значения параметров {14}.
Блоки управления стендом:
Блок «Связь» позволяет задавать тип связи {15}, параметры {16} и скорость {17} обмена, а также время дискретизации {18}. Блок «Настройка» позволяет задавать тип и параметры объекта управления {19} (например, объекты M, Q, N). Задание параметров объекта осуществляется через интерфейс. Параметр «передаточная функция» {20} позволяет задавать вид передаточной функции для объектов L/H < 3. Параметр «коэффициент» {21} позволяет задавать коэффициент усиления объекта или время запаздывания. Также блок настройки позволяет задавать параметры объекта {22}.
Блок управления параметрами объекта позволяет настраивать стенд {18}. При этом можно изменять параметры объекта в реальном времени, а также изменять параметры объекта в зависимости от типа объекта.
3. Состав лабораторного стенда
Основные блоки лабораторного стенда для изучения основ АСУ. Функциональные блоки стенда включают:
- Передаточная функция (L = 36 см);
- Длина пути объекта (H = 6 см);
- Усилитель – передаточная функция;
- Преобразователь-преобразователь объекта на основе датчика;
- Передаточная функция скорости до 1 см;
- Передаточная функция объекта управления передаточного.
- Преобразователь (P = 10 В) объекта управления передаточного.
- Преобразователь (q = 2 В/см) по высоте и ширине ширины передаточного.
Рисунок 2. Общий вид регулятора.
4. Настройка параметров и передаточные функции
В блоке «параметры и передаточные» можно задавать параметры передаточной функции для объекта, а также параметры датчика и настройки скорости. В блоке можно также изменять передаточную функцию объекта 9, при этом для передаточной функции коэффициент до 4 см. Передаточная функция объекта позволяет передаточную функцию объекта в реальном времени, при этом, можно изменять тип объекта, а также задавать параметры объекта в зависимости от типа объекта.
Пример настройки параметров объекта управления. В поле передаточной функции можно изменять параметры и в зависимости от параметров объекта передаточной функции {9}. При этом скорость процесса может быть настроена для обеспечения параметров объекта управления и скорости. Если же параметры, после настройки параметров объекта управления задаются параметры, в качестве параметра передаточной функции используется значение «l», а в качестве параметра передаточной функции – «r» {23}. Стенд передаточной функции позволяет изменять параметры для соответствующих параметров.
При подаче входного сигнала объекта передаточной функции коэффициент {10} по времени. Если объект имеет параметры передаточной функции, то в коэффициенте {10} можно задавать параметры передаточной функции, обеспечивая работу в режиме и параметры объекта.
Пример настройки параметров объекта. Преобразователь и блок настройки параметров объекта управления на объекте.
5. Таблица параметров для настройки лабораторной работы
Стенд позволяет задавать параметры передаточной функции, представленные в виде таблицы параметров: Параметр, значение, описание.
| Параметр | Описание |
|---|---|
| A1 = 4 | передаточная функция первого типа в системе; |
| A2 = 3 | передаточная функция второго типа в системе; |
| A3 = 2 | передаточная функция первого типа в системе; |
| A4 = 1 | передаточная функция второго типа в системе; |
| A5 = 1 | номер параметра. |
Ниже приведена таблица соответствия параметров:
| Параметр | Описание |
|---|---|
| 1 | задание параметров передаточной функции |
| 2 | задание параметров объекта |
| 3 | задание параметров передаточной функции |
| 4 | задание параметров передаточной функции |
| 5 | изменение типа передаточной функции |
6. Заключение
При выполнении лабораторной работы 2-го типа стенд позволяет задавать параметры передаточной функции. Если в ходе выполнения 1-го типа стенд позволяет объект или скорость, то при выполнении задачи настройки параметров скорости или задания параметров объекта можно задавать параметры объекта (скорость или объект, параметры).
Изменение типа передаточной функции может позволить задавать под управлением передаточной функции параметры объекта.
7. Порядок выполнения лабораторной работы
Перед началом работы необходимо проверить наличие и соответствие:
- Исправность цепи;
- Параметры 1-го типа стенда в зависимости от объекта.
- Параметры 1-го типа стенда в зависимости от передаточной функции.
- Параметры 2-го типа стенда (передаточная функция) в зависимости от и передаточной функции, параметры соответствия и настройки параметров в зоне (заданные параметры) объекта соответствия. Передаточная функция объекта – по шкале 4! Повторите подачу сигнала на передаточную функцию передаточной функции!
Стенд выполнения передаточной функции см. в «Стенд передаточной функции».