26. Hőmérsékletszabályozás programozható szabályozókkal A KS 40 típ. programozható szabályozó kezelése. A tápfeszültség bekapcsolása után a szabályozó inicializálódik, azaz alapállapotba áll, és eközben először a kijelző összes LED-je világít kb. 2 s időtartamig, majd a felső kijelzőn a Con 1, az alsón a Con 2 konfigurációs kód számjegyeit jelzi ki kb. 3 s időtartamig. Ezután a működtető szintre vált át, és megkezdi a szabályozást. A szabályozó kezelésének 3 szintje van: 1.: működtető szint (szabályozó/ vezérlő), 2.: paraméterező szint, 3.: konfiguráló szint. Az egyes szintekről való átmenet az 1. ábrán lévő előlapon található választó nyomógomb (VN) meghatározott ideig tartó megnyomásával valósítható meg. A szabályozó kétféle módon konfigurálható: 1.: szabályozó, 2.: vezérlő. Ebből következően kétféle üzemeltetési mód lehetséges, melyeket a következő pontok részleteznek.
1. A szabályozó működtető szintje szabályozó üzemmódban 1.1. Az alapjel (w) beállítása Az alapjel és az ellenőrzőjel értékeit egy-egy 4 digites kijelző folyamatosan mutatja. Az 1. ábrán a felső kijelzősor az ellenőrzőjel (x), az alsó az alapjel (w) kijelzésére szolgál. Az alapjelet az érték növelés (FN) és az érték csökkentés (LN) megnyomásával lehet azonnal megváltoztatni a kijelzőn. A megváltoztatott érték a VN pillanatszerű megnyomásával, vagy pedig 2 s késleltetés után beíródik. (A Loc paraméter ezt a műveletet lehetővé teszi vagy pedig letiltja - paraméterező szint!) Ha a VN-et min. 3 s-ig benyomva tartjuk, akkor az új érték beíródása után a paraméterező szintre lép át. 1
H C X W W2 HCA LC VN FN LN 1. ábra
1.2. A kimenetek ki- és bekapcsolása Kikapcsolás (letiltás). Állítsuk az alapjelet az alsó határérték alá az LN benyomásával mindaddig, amíg az alsó kijelzősoron _ _ _ _ jelenik meg. (Ha a beállítás során folyamatosan nyomjuk az LN nyomógombot, a megelőző alapjel marad érvényes az újra bekapcsolás után. Ha azonban a beállítás alatt az LN nyomógombot 2 s-nál nagyobb ideig felengedjük, majd újra lenyomjuk, a megszakítás előtti alapjel érték lesz érvényes az újra bekapcsolás után.) A kikapcsolás során: - a relé - kimenet és a logikai kimenet kikapcsolt állapotba kerül, - a folytonos áramjel 0 mA - re vagy az alsó érték alá kerül, - a 2. alapjel funkciók hatástalanok lesznek, - az LC és a HCA hibajelzések lekapcsolódnak. Bekapcsolás. A bekapcsoláshoz az FN-et kell megnyomni. Az alapjel a kikapcsolás előtti utolsó érvényes értékére áll vissza, és kb. 2 s múlva a szabályozás újra beindul. Újabb beállítás (pl. az alapjelé) csak a nyomógomb felengedése után válik lehetővé.
1.3. A riasztási (alarm) állapot kijelzése A riasztást az LC jelű LED jelzi. Ha a hibajel a határokon belül van, tehát normál állapotban, a LED világít, hibaállapotban a LED nem világít! A pontos funkció a kiválasztott riasztás típusától függ (LC relatív, LC abszolút). Kikapcsolt (letiltott) kimenetek esetén az LC LED is ki van kapcsolva. 2
1.4. A fűtés - hűtés állapotának kijelzése A H jelű LED a fűtés, a C jelű LED a hűtés állapotában világít.
1.5. A fűtőáram-hiba kijelzése A HCA jelű LED világít, ha a HC fűtőáram a HCA határérték alá csökken. (A fűtőáram mérése áramváltó alkalmazásával lehetséges, amíg az 1. relé bekapcsolt állapotban van!)
1.6. A szabályozó bemenetek: az 1. alapjel (w), illetve a 2. alapjel (w2) kiválasztása A w/w2 alapjelek és a konfigurálás együttesen határozzák meg a szabályozó működését az 1. táblázat alapján. 9 és 10 sorkapocs
W2/ programszabályozó
nyitva
nem aktív
összekötve
aktív
W/W2
1. táblázat a) 2. alapjel funkció Konfigurálási feltétel: a programszabályozó letiltva (Con2 - konfiguráló szint!). Aktív 2. alapjel funkció esetén az éppen meglévő alapjel az 1. alapjel értékéről először 0 - ra, majd a 2. alapjel SP2 értékére változik Pt2 időtartam alatt a 2. ábrán látható módon. Mindaddig a 2. alapjel marad érvényben, amíg a W/W2 kontaktus zárva van (a 9 és 10 sorkapocs összekötve). Ha a szabályozót zárt W/W2 kontaktus mellett kapcsoljuk tápfeszültségre, akkor az alapjel az SP2 értékre áll be. Ha Pt2 = 0 értékű, akkor az alapjel időkésés nélkül áll be SP2 értékre (biztonsági alapjel). Ha az SP2 értékű alapjelet az LN - el letiltjuk (paraméterező szint _ _ _ _ kijelzés!), akkor a 2. alapjel funkciót nem lehet aktiválni a W/W2 kontaktussal, és így a W2 jelzés sem világít. A W2 jelzés aktív 2. alapjel funkció esetén világít, és az alsó kijelzősor az alapjel aktuális értékét jelzi ki. Programszabályozási funkció A W2 jelzés világít aktív programszabályozó funkció esetén, az alsó kijelzősor az alapjel aktuális értéket jelzi ki (programszabályozó konfigurálva - konfiguráló szint!)
1.7. Önoptimalizálás Az önoptimalizálás aktiválását a Loc = 0 paraméter beállítása engedélyezi (pataméterező szint!), letiltását pedig a Loc > 0 paraméter beállítása.
3
Indítás. Az indításhoz a VN-et és az FN-et egyszerre kell megnyomni. A felső kijelzősor felváltva jelzi az ellenőrzőjelet és az AdA kódot. A szabályozó a kimeneteket kikapcsolja. A szabályozott szakasznak az ellenőrzőjelen keresztül adott elegendő információtartalmú válasza után visszakapcsolja azokat, hogy kiszámítsa a szabályozó paramétereit (xP, TI, TD). Az önoptimalizálást csak arra a szabályozó típusra (P, PI, PD vagy PID) végzi el, amelynek paramétereit a paraméterező szinten előzetesen 0-tól különböző, tetszőleges értékre állítottunk be. Sikeres optimalizálás után az AdA kód a felső kijelzősoron eltűnik és az aktuális ellenőrzőjel jelenik meg. Ezután a szabályozó az új paraméterekkel működik tovább. Törlés. Az önoptimalizálás bármikor törölhető a VN megnyomásával. Ezután a szabályozó az eredetileg beállított paraméterekkel működik tovább. Ha az önoptimalizálás megkezdésekor vagy lefolyása közben a szabályozási körben fellépő körülmények megakadályozzák az eredményes működést, az önoptimalizálás megszűnik, és a felső kijelzősoron AdF hibajelzés jelenik meg.
2. A szabályozó működtető szintje vezérlő üzemmódban 2.1. A végrehajtójel beállítása A felső kijelzősor ekkor kikapcsolt állapotban van. Az alsó kijelzősor a végrehajtójel H fűtés illetve C hűtés értékét mutatja. A végrehajtójel az FN és az LN megnyomásával változtatható meg a kívánt irányban. A megváltoztatott érték a VN pillanatnyi megnyomásával vagy 2 s késleltetés után válik hatásossá. Ha a VN-et min. 3 s időtartamig nyomjuk, akkor a megváltoztatott érték beíródása után a paraméterező szintre lép át (a belső huzalkapcsoló nyitott állapotában). Folytonos kimeneti jelű szabályozóknál a végrehajtójel 0/4 . . . 20 mA.
2.2. A kimenetek kikapcsolása (letiltása) A vezérlő üzemmódban a kimenet a 0 beállításával tiltható le, mivel a _ _ _ _ beállítás itt nem lehetséges!
2.3. A riasztási (alarm) állapot kijelzése A vezérlő üzemmódban az LC jelű LED mindig kikapcsolt állapotban van!
2.4. A fűtőáram - hiba kijelzése A kijelzés ugyanúgy történik, mint a szabályozó üzemmódban!
4
3. A szabályozó paraméterező szintje A működtető szintről a paraméterező szintre való átlépés a VN-nek min. 3 s ideig tartó megnyomásával, a belső huzalkapcsoló nyitott állapota esetén lehetséges (a belső huzalkapcsoló zárt állapotában az átlépést tiltja!). A paraméterező szinten a felső kijelzősor a szimbólumokat, az alsó azok értékeit mutatja. Az egyes paramétereket és azok beállítási tartományát a 2. táblázat tartalmazza. A szabályozó bemeneti jeleinek beállítható tartománya: a) Hőelemeknél L J K N S R
0 ..... 900 C 0 ..... 900 C 0 ..... 1350 C 0 ..... 1300 C 0 ..... 1760 C 0 ..... 1760 C
Fe-Ko Fe-Ko Cr-Al Ni-Cr-Si-NiSi Pt-PtRh (10%) Pt-PtRh (13%)
b) Pt 100-as ellenálláshőmérőnél: - 99 .....+ 500 C Beállítási korlátok (egymásra hatás): A Pb1, az InL és az InH értéke
InLmax = InH-1 SPLmin = InL
InHmin = InL+1 SPHmax = InH
SPLmax = SPH-1 SPmin = SPL
SPHmin = SPL+1 SPmax = SPH
befolyásolja az SP - Iv összefüg-
5
gést!
Paraméter
Szimbólum
Beállítási tartomány
2. alapjel
w2
SP2
beállási idő
t2
Pt2
3. alapjel
w3
SP3
beállási idő
t3
Pt3
w0 ... w100 0 ... 9999 min
4. alapjel
w4
SP4
w0... w100
beállási idő
t4
Pt4
0 ... 9999 min
5. alapjel
w5
SP5
w0…w100
beállási idő
t5
Pt5
0…9999 min
LCL
relatív: 1 ... 9999
1)
abszolút: x0... 9999
1)
relatív: 1 ... 9999
1)
abszolút: x0... 9999
1)
alsó határérték felső határérték
LCH
w0... w100 0 ... 9999 min
hiszterézis
Sd
1…9999
fűtőáram
HC
csak kijelzés
fűtőáram határérték
HCA
0 ... 30 A
blokkolás beállítás
Loc
0 ... 3
alapjel alsó határérték w0
SPL
alapjel felső határérték w100
SPH
x 0 ... x100 x 0 ... x100
arányossági tartomány xP1 (fűtés)
Pb1
0,1 ... 999,9 %
integrálási idő TI
ti
0 ... 9999 s
1)
1)
(0: nincs integrálás!) differenciálási idő TD
td
0 ... 9999 s (0: nincs differenciálás!)
fűtési ciklusidő tizedespont
2)
t1
0,4 ... 999,9 s
dP
0 vagy 1 (0: nincs tizedespont!)
alsó méréshatár x0
2)
InL
-999 ... 9999
felső méréshatár x100
2)
InH
-999 ... 9999
2. táblázat A %-ban megadott adatok az Xt = x100 - x0 szabályozási tartományra vonatkoznak. 1): lekapcsolható az LN-el (a kijelzőn: _ _ _ _ jelenik meg). 2): csak a 0/4 ... 20 mA vagy a 0 ... 10V bemeneteknél. A szabályozó csak a mindenkori konfigurációhoz tartozó paramétereket jelzi ki. A paraméterek értékeit a megengedett tartományon belül az FN és az LN megnyomásával lehet a kívánt értékre beállítani. A beállított érték a VN pillanatnyi megnyomásával vagy 2 s késleltetés után íródik be. A VN megnyomása után a következő paraméter jelenik meg a kijelző sorokon. Az utolsó paraméter után a szabályozó visszatér a működtető szintre. Ha a paraméter - beállítás nem a VN megnyomásával fejeződik be, akkor 30 s késleltetés után tér vissza a működtető szintre. 6
A letiltás (blokkolás) lehetőségei (a Loc paraméterrel) (3. táblázat): Loc
Működés engedélyezés (csak szabályozó működtetésnél)
0
Ellenőrzőjel és alapjel kijelzés, beállítás; önoptimalizálás megengedett
1
Ellenőrzőjel és alapjel kijelzés, beállítás
2
Ellenőrzőjel és alapjel kijelzés, beállítás nélkül
3
Ellenőrzőjel kijelzés; az alapjel kijelzés és állítás letiltva 3. táblázat
Ha a Loc paraméter > 0, akkor a paraméter-táblázaton az utána következő paramétereket már nem jelzi ki, így azok nem is állíthatók! Ha a 2. alapjelet (SP2) az alsó határérték alá állítjuk az LN-el a szabályozó működése közben (a kijelzőn: _ _ _ _ ), akkor a programszabályozó funkció tiltva van. A hozzájuk tartozó paramétereket (Pt2, SP3, Pt3, SP4, Pt4) nem jelzi ki, így azokat nem is lehet változtatni! Ezeket a paramétereket csak akkor lehet beállítani, ha a 2. alapjel funkció vagy a programszabályozó funkció nincs letiltva. A határértékeknek (LCL, LCH) az LN-el az alsó határ alá való beállításával (a kijelzőn: _ _ _ _ ) a megfelelő paraméter le van tiltva! A letiltást jelentő alsó határérték abszolút határérték esetén x0, relatív határérték esetén 1. A relatív határérték függ a w alapjeltől, az abszolút határérték nem függ a w alapjeltől. A fűtőáram határértéknek (HCA) az LN-el az alsó határ alá való beállításával (a kijelzőn: _ _ _ _ ) a fűtőáram-hiba kijelzés le van tiltva! A paraméterező szinten a fűtőáram értéke (HC) ekkor nincs kijelezve. Programszabályozás A program - profil az SP2, SP3 és SP4 alapjel - értékek és a hozzájuk tartozó Pt2, Pt3 és Pt4 beállási időtartamok beállításával valósítható meg. Ha a programszabályozás konfigurálva van, a W/W2 kontaktus zárásával lehet indítani, nyitásával pedig leállítani a programszabályozást. Ha az SP2 alapjel tiltva van (a kijelzőn: _ _ _ _ ), akkor a programszabályozást nem lehet a kontaktussal elindítani, és a W2 jelzés is kikapcsolva marad! A programszabályozás lefutását a 2. ábra mutatja.
7
2. ábra Ha a program fut: - a W2 jelzés világít, - az x0 és az x100 érétkeket nem lehet megváltoztatni! A tápfeszültség ideiglenes kimaradása utáni visszatérésekor, zárt W/W2 kontaktus esetén: - az 1. alapjel lesz hatásos, - a W2 jelzés villog, - a program újra indítása a W/W2 kontaktus nyitásával és újbóli zárásával, vagy a VN megnyomásával történik. A programszabályozás csak a 8-as kódú szabályozó típusnál valósítható meg úgy, hogy a végrehajtójel változik (a többinél csak a kijelzőn).
4. A szabályozó konfiguráló szintje A konfiguráló szintre a paraméterező szintről a VN-nek min. 5 s időtartamú megnyomásával lehet áttérni. A konfiguráló szintre való áttérés után a felső kijelzősoron Con 1, az alsó kijelzősoron pedig a 8 számjegyes konfiguráló kód első 4 számjegye (1. konfiguráló szó) jelenik meg, melyek a 4. a) táblázat alapján értelmezhetők. Az első 4 számjegy beállítása után a VN megnyomásával lehet a második 4 számjegy beállításához továbblépni. Ekkor a felső kijelzősoron Con 2, az alsó kijelzősoron pedig a 8 számjegyes konfiguráló kód második 4 számjegye jelenik meg, melyek a 4. b) táblázat alapján értelmezhetők. A konfiguráló kód számjegyei az FN és az LN segítségével állíthatók be. A kívánt beállítást a VN megnyomásával lehet jóváhagyni. A második 4 számjegy jóváhagyása után a szabályozó újra inicializálódik és a működtető szintre lép át. Ha a konfigurálás nem változott, akkor inicializálás nélkül tér vissza a működtető szintre. A konfiguráló szintet nem lehet késleltetéssel elhagyni, hanem csak a VN megnyomásával!
8
Con 1 0000
Skálázás/ Sza-
A be-
A szabályo-
bályozási kör
menet
zó típusa
hiba ellenőrzés
típusa
Riasztás/ 3. relé kimenet 4)
2)
1) 0 oC / növekvő
0
L
0
jelző direkt
0 relatív határérték (LC)
5)
skála 1 oC / csökkenő
1
J
1
jelző inverz
1 abszolút határérték (LC)
5)
skála 2 oF / növekvő
2
K
2
PID direkt
2 relatív határérték (LC) / fűtőáram
skála 3 oF / csökkenő
határérték 3
N
3
PID inverz
skála
3 abszolút határérték (LC) / fűtőáram határérték
vezérlő
4
S
4
5
R
5
PID
6
Pt 100
6
vezérlő 3)
3)
0 ...
7
20mA 8
4 ... 20mA
9
folyt. direkt PID
8
folyt. inverz
5)
4 relatív határérték (LC)
6)
5 abszolút határérték (LC)
6)
6 relatív határérték (LC) / fűtőáram határérték
7
5)
6)
7 abszolút határérték (LC) / fűtőáram határérték 8 relatív határérték (LC)
6) 7)
PID
0 ... 10V
1): 2): 3): 4): 5): 6): 7):
4. a) táblázat Növekvő skálánál a szabályozási kör hibaellenőrzése x > w-re reagál. Csökkenő skálánál a szabályozási kör hibaellenőrzése x < w-re reagál. A folytonos szabályozónál a 0 ...8 konfiguráció, ezen belül a folytonos kimenetnél csak a 4 ... 8 konfiguráció a megengedett. A folytonos szabályozónál: logikai kimenet: fűtés, 0/4 ... 20mA kimenet: hűtés. A fűtőáram hibajelzés a 3. kimenetet működteti (az LC-vel együtt). Normál üzemnél meghúzott állapotú relé (riasztás esetén elenged). Normál üzemnél elengedett állapotú relé (riasztás esetén meghúz). Normál üzemnél meghúzott állapotú relé (riasztás esetén elenged). A hibajelképzés indulásakor és az alapjel megváltoztatásakor csillapítva van. 9
Con 2 0000
Interfész
Programadó
Folytonos kimenet
Tartalék
Nincs folytonos ki-
0
opció 0
Nincs soros
0 A 2. alapjel engedélyezve,
0
a programszabályozó tiltva
vonal
1 A programszabályozó
menet 1
0 ... 20 mA
2
4 ... 20 mA
engedélyezve
4. b) táblázat A szabályozó üzemeltetési módból a vezérlő üzemeltetési módba való átkonfiguráláskor a w és a w2 alapjelek automatikusan 0-ra íródnak át, a vezérlő üzemeltetési módból a szabályozó üzemeltetési módba való átkonfiguráláskor pedig mindkét alapjel tiltott állapotba kerül (a kijelzőn: _ _ _ _ ), s ezáltal a kimenetek is kikapcsolt (letiltott) állapotba kerülnek, valamint a 2. alapjel funkció és a programszabályozási funkciók is letiltott állapotba kerülnek! A bemenetek átkonfigurálásakor az összes alapjelet és azok határértékeit az új méréshatárokhoz kell igazítani! Hibajelzések Hiba esetén a felső kijelzősoron az ellenőrzőjel helyett hibajelzés jelenik meg addig, ameddig nyugtázás vagy a hiba forrásának megszűntetése meg nem történik. Mérőkör - ellenőrzés során az érzékelő hibáját mindaddig jelzi, amíg a hibát ki nem javítják. A hibajelzéseket az 5. táblázat tartalmazza.
Kijelzés
Hiba
Kihatás
Nyugtázás
FbF
Érzékelő szakadás
Növekvő/csökkenő skála
Hibajavítás
POL
Rossz érzékelő polari-
Növekvő/csökkenő skála
Hibajavítás
A szabályozó alaphelyzetben 2)
VN-el
tás 1) AdF
Optimalizálási hiba
5. táblázat
10
1): A Pt 100 bemenetnél érzékelő rövidzárlat. 2): Ha ez a hiba lép fel, a szabályozó kikapcsolja a kimeneteit, hogy megakadályozza az alapjel túllépését. A kimenetek mindaddig letiltva maradnak, amíg a hibát nem nyugtázzák. Ezután a szabályozó a régi szabályozó - paraméterekkel működik tovább. Az optimalizálás során többféle hiba léphet fel, ezeket, ill. ezeknek a megoldását a 6. táblázat tartalmazza. Probléma
Kijel
Megoldás
A hiba oka
jelzés Az önoptimali-
szabályozó
zálás
inverz
AdF
x >w + 0,1 Wt
azonnal
A w alapjel növelése 1)
félbemarad szabályozó
AdF
x < w - 0,1 Wt
direkt
1)
Az önoptimalizálás a végrehajtójel - lépés
A w alapjel csökken-
Rossz irányú működés
tése A szabályozó átkonfigurálása (inverz
AdF
változása
direkt) |x - w| < 0,02 Xt
után félbemarad
A méréshatár csök2)
kentése vagy másik érzékelő választása
Az önoptimalizálás kb. 1
AdF
óra múlva félbemarad
A szabályozott jellem-
Az érzékelő, a csat-
zőre nem reagál
lakozások és a szabályozott szakasz ellenőrzése
A végrehajtójel - lépést
AdA
nem adja ki
x
|x - w| < 0,1 Wt
A Wt alapjel1)
tartomány csökkentése
A szabályozott jellem-
A folyamat ellenőr-
ző állandóan instabil
zése (zavarások, módosított jellemzők stb.)
6. táblázat
11
1): 2):
Alapjel-tartomány: Wt = w100 - w0 Szabályozási-tartomány: Xt = x100 - x0 (méréstartomány)
A sikeres önoptimalizálás előfeltétele, hogy az alapjel legalább a Wt alapjeltartomány 10 %-ával legyen nagyobb az ellenőrzőjelnél inverz működési karakterisztika esetén, és ugyanannyival kisebb direkt működési karakterisztikai esetén!
Figyelem! Direkt működési karakterisztika: az ellenőrzőjel növekedésekor a végrehajtójel csökken ( itt növekszik! ). Inverz működési karakterisztika: az ellenőrzőjel növekedésekor a végrehajtójel növekszik ( itt csökken! ).
Ha ezeket nem veszi figyelembe, akkor a szabályozás a feltételezett negatív visszacsatolás helyet pozitív visszacsatolást fog tartalmazni!!!
Vajda Aurél
Budapest, 2016. szeptember 10.
12
