MPCT – Модульный тренажер для управления процессом

АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ

MPCT – Модульный тренажер для управления процессом

1. Общее описание

Фирма “Didacta” предлагает абсолютно новый подход к изучению методов управления процессом, отличающийся:

·  умеренной стоимостью;

·  высокой износостойкостью и модульным принципом построения;

·  большими прикладными возможностями и широким диапазоном выполняемых упражнений;

·  учебным программным обеспечением для Windows.

Все это стало возможным благодаря открытой архитектуре на основе базовой системы, что позволяет выполнять предварительные упражнения по регулировке уровня, а при использовании дополнительного оборудования - проводить контроль расхода, давления и температуры.

Система MPCT представляет собой модульный тренажер низкой стоимости на базе персонального компьютера и предназначенный для изучения методов управления процессом.

Базовый модуль состоит из электрооборудования и узлов для контроля уровня.

Дополнительное оборудование, в сочетании с большинством базовых узлов модуля, позволяет выполнять контроль расхода, давления и температуры. Плата АЦ/ЦА преобразований и чрезвычайно продвинутое программное обеспечение позволяют проводить регулирование и моделировать возмущения в реальном времени, задавать параметры ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциального)- и двухпозиционного регулирования, задавать уровень или типологию контрольной точки и возмущения, необходимых для мониторинга изучаемых параметров и т. д.

Таким образом, используя потенциал персонального компьютера, можно чрезвычайно продуктивно организовать лабораторную деятельность.

2. Комплектация

Тренажер включает:

·  Базовый модуль и контроль уровня (код 916960);

·  Вспомогательный комплект оборудования для контроля расхода (код 916961);

· Вспомогательный комплект оборудования для контроля давления (код 916962);

· Вспомогательный комплект оборудования для контроля температуры (код 916963);

· Учебное программное обеспечение для регулировки MPCT/CRS (код 917024);

· Вспомогательный электронный регулятор MiniReg (код 016940).

Рис.1. Комплектация установки	Рис.2. Схема базового модуля для контроля уровня (IN – сигнал уровня, OUT1 – возбуждающий сигнал, OUT2 – возмущающий сигнал)

3. Описание

Базовый модуль и контроль уровня

Включает:

·  Емкость для сбора жидкости (объем – 4 л);

· Градуированный резервуар из прозрачного оргстекла (габариты: Æ 40х300 мм);

· Два перистальтических насоса, работающих от двигателя постоянного тока с постоянными магнитами, управляемых тахиметрическим сигналом, предназначенных соответственно для регулируемой величины и возмущающего потока (максимальная емкость 7 л/ч);

· Преобразователь давления 0..50 мбар производительностью 4..20 мА;

· Источник электрического тока, устройство для формирования и отображения сигнала;

· 12-битовая плата АЦ/ЦА преобразований для связи с ПК.

Такая комплектация полностью позволяет изучать регулирование уровня, как показано на Рис.2. При этом электронный сигнал, соответствующий уровню жидкости в градуированном резервуаре, поступает от преобразователя давления.

Регулирующий сигнал воздействует на поток жидкости, поступающий в резервуар, а возмущающий сигнал действует на поток жидкости, вытекающий из резервуара.

Электрооборудование, поставляемое с базовым модулем, уже предварительно настроено для использования всех вспомогательных устройств; к примеру, он включает адаптер Pt100-зонда, входящего в комплект для контроля температуры, и преобразователь частоты/напряжения в составе комплекта для контроля расхода. Поэтому пользователь может в любой момент легко и быстро установить дополнительные модули.

Комплект оборудования для контроля расхода

В комплект входит:

·  Турбина для измерения расхода;

· Счетчик расхода для прямого считывания расхода (макс. емкость 12 л/ч);

· Соединители

Используя насосы и электрооборудование базовой системы, можно собрать схему, см. Рис.3, и произвести контроль расхода.

Рис.3. Схема базового модуля с комплектом оборудования для контроля расхода (IN – сигнал расхода, OUT1 – возбуждающий сигнал, OUT2 – возмущающий сигнал).	Рис.4. Схема базового модуля с комплектом оборудования для контроля давления (IN – сигнал давления, OUT1 – возбуждающий сигнал, OUT2 – возмущающий сигнал).

Комплект оборудования для контроля давления

В комплект входит:

·  Пробка главного резервуара, укомплектованная зажимами Гоффманна и Мора;

· U-образный манометр 0…30 мбар;

· Соединители

В соответствии со схемой, представленной на Рис.4, данный комплект позволяет проводить новый процесс, регулируемой величиной в котором является давление в воздушной камере между жидкостью в резервуаре и воздухонепроницаемой крышкой. Давление регулируется за счет притока воды; оттоком воды генерируется возбуждающий поток.

Комплект оборудования для контроля температуры

Комплект включает:

·  Термическое сопротивление мощностью прибл. 200 Вт;

· Резервуар из моплена;

· Смеситель, укомплектованный термосопротивлением из Pt100;

· Термометр для считывания температуры в резервуаре с горячей водой;

· Биметаллический термостат для контроля максимальной температуры;

· Соединители.

В соответствии со схемой 5 возможно выполнение процесса контроля температуры жидкости.

Контролируемой величиной является температура жидкости в смесителе, устанавливаемая с помощью Pt100-зонда, соединенного с электрооборудованием с целью считывания показаний в градусах Цельсия и для передачи сигнала на плату АЦ/ЦА-преобразований. Нагрев производится посредством электрической спирали, входящей в комплект, а охлаждение достигается за счет холодной воды в резервуаре, в который поступает вытекающий поток.

Регулировочный сигнал действует на поток горячей воды, а возмущающий сигнал вызывает изменение притока холодной воды в смеситель.

В случае возникновения необходимости проведения контроля в течение длительного времени, следует избегать перегрева воды в резервуаре с вытекающим потоком. Для этого следует заранее обеспечить дополнительный приток воды извне и отток горячей воды.

Рис.5. Схема базового модуля с комплектом оборудования для контроля температуры (IN – сигнал температуры, OUT1 – возбуждающий сигнал, OUT2 – возмущающий сигнал).	Рис.6. Программное обеспечение CRS (Control Regulation Software – программное обеспечение для контроля и регулирования) для Windows.

Учебное программное обеспечение MPTC/CRS для регулирования

Программное обеспечение для мониторинга и контроля позволяет производить цифровой контроль всех ранее перечисленных процессов через программу типа ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциального) или двухпозиционного действия. Поэтому в случае использования дополнительного оборудования нет необходимости в привлечении еще каких-либо программ. Можно установить, независимо и в реальном времени, константы, связанные с типом контроля (относительный диапазон, интегральное и дифференциальное время в случае с ПИД, диапазон гистерезиса в случае с двухпозиционной регулировкой), а также значения уровня и контрольной точки.

Кроме того, данное программное обеспечение позволяет генерировать различные типы возмущений. Ориентируясь на реакцию системы, можно выбрать либо импульсное, либо скачкообразное, либо линейно-нарастающее, либо синусоидное возмущение. Данное программное обеспечение позволяет производить мониторинг процесса в реальном времени с демонстрацией видеоизображения диаграммы регулируемой величины, регулировочного сигнала и контрольной точки в зависимости от времени (см. Рис.3).

Такую диаграмму можно в любое время распечатать, а выборки сигналов и параметров регулировки сохранить в файл в формате ASCII или распечатать.

Кроме того, данное программное обеспечение можно использовать исключительно для обнаружения и визуализации регулирующих и регулируемых сигналов. Для этой цели используют внешний регулятор электронного типа для контроля (например, вспомогательный электронный регулятор).

В случае использования электронного регулятора с входом для дистанционного задания контрольной точки, типа оптического электронного регулятора, можно с помощью программного обеспечения менять контрольную точку регулятора, моделируя таким образом процесс с помощью локального регулятора и дистанционного задания контрольной точки, и наблюдая сигналы на видеоаппаратуре.

Вспомогательный электронный регулятор MiniReg

Электронный регулятор MiniReg является высоконадежным прибором, выполненным по микропроцессорной цифровой технологии, способный регулировать любую физическую величину, обнаруженную датчиками со стандартным электрическим выходом.

Трехкомпонентный электронный регулятор (пропорционально-интегрально-дифференциальный) имеет следующие характеристики:

·  Контрольная точка задается как непосредственно вручную, так и дистанционно;

· Возможность задавать линейно-нарастающую контрольную точку, крутизна которой рассчитывается на основе часового принципа;

· Возможность независимо задавать аварийные сигналы при максимальных и минимальных значениях;

· Наличие памяти для сохранения заданных параметров;

· Простое программирование и вызов данных с клавиатуры;

· Четкое наблюдение аварийных сигналов и параметров на дисплее;

· Возможность самонастройки и автоматического определения параметров оптимальной регулировки.

4. Возможное применение

·  Изучение процессов, выполняемых с использованием различных комплектов оборудования и узлов (например, определение характеристик термосопротивления, используемого при контроле температуры или на турбине при контроле расхода);

·  Ручное управление процессом;

·  Определение характеристик процесса регулирования по разомкнутому циклу;

·  Определение характеристик процесса регулирования по замкнутому циклу с помощью ПИД-регулирования и проверка влияния трех регулировочных воздействий (пропорционального, интегрального, дифференциального) по отдельности;

·  Изучение устойчивости системы в различных условиях и калибровка различных регулировочных действий;

·  Определение характеристик процесса по замкнутому циклу с помощью двухпозиционной регулировки и влияния регулировочных параметров;

·  Сравнение процессов с различными временными константами (уровень, расход, давление, температура) и проблем, связанных с соответствующими контролируемыми процессами;

·  Изучение реакции системы на различные типы возмущений (импульсное, скачкообразное, линейно-нарастающее, синусоидное);

·  Демонстрация применения локального регулятора электронного типа с дистанционным заданием контрольной точки.

5. Требуемая конфигурация ПК

Жесткий диск

·  IBM или IBM-совместимый ПК, не менее Pentium, с жестким диском (>1Гб), графической картой SVGA 800х600, мышью, оперативной памятью не менее 32 МБ

· Графический принтер

Программное обеспечение

· MS Windows 98, 2000, ХР или более поздние версии

6. Требования к питанию

· Источник переменного тока 220/240 В частотой 50/60 Гц

7. Вес и габариты

Базовая система

·  Размеры: 700х400х1000 мм

·  Вес: 30 кг

Дополнительные комплекты оборудования

Состоят из различных элементов, имеющих собственный вес и габариты

Вспомогательный электронный регулятор

·  Размеры: 200х350х200 мм

· Вес: 1,5 кг

Cod. R00787/E 0104 Ed. 01 Rev. 02