Назначение. Принцип работы. Трехпозиционные регуляторы обеспечивают хорошее качество регулирования для инерционных объектов с малым запаздыванием

Трехпозиционные регуляторы обеспечивают хорошее качество регулирования для инерционных объектов с малым запаздыванием. Трехпозиционные регуляторы используются для управления переключательными элементами - дискретными исполнительными устройствами:

• электромеханическими реле,
• контакторами,
• транзисторными ключами,
• симисторными или тиристорными устройствами,
• твердотельными реле и др.

Трехпозиционныерегуляторы используются для систем управления уровнем различных веществ, для систем управления нагреванием-охлаждением различных тепловых процессов, холодильных установок, регулирования микроклимата подогревателем и вентилятором, для систем распределения и смешивания различных потоков веществ с помощью трехходовых клапанов, кранов,смесителей, реверсивных электродвигателей, сервоприводов и др. Трехпозиционный регулятор включает при помощи переключательных элементов электродвигатель исполнительного механизма на правое вращение (например, открытие регулирующего органа), остановку или левое вращение (соответственно - закрытие регулирующего органа), три позиции (отсюда и название регулятора - трехпозиционный) - электродвигатель включен на правое вращение, полностью остановлен или включен на левое вращение.

Принцип работы трехпозиционного регулятора рассмотрим на емкости с водой, с постоянно работающим насосом подкачки (рис.10).

1. Для измерения уровня в емкости установлен датчик уровня. На линии подкачки после насосаустановлен регулирующий клапан с электроприводом. При заданном уровне SP - «норма» - клапан находится в некотором промежуточном положении.
2. При уменьшении уровня ниже уставки SP_L «нижний уровень» включится электродвигатель сигналом Б (больше), открывая клапан.
3. При восстановлении уровня электродвигатель клапана остановится (снятием сигнала Б) - уровень будет находиться в зоне SP «норма».
4. Если уровень повысится выше уставки SP_H «верхний уровень», то клапан закроется,отключится электродвигатель сигналом М (меньше).

Рис. 10 Схема управления регулятором уровня в емкости

АР – трехпозиционный регулятор, ИМ – исполнительный механизм, LE – датчик уровня, SP – заданное значение , SP_H – заданное значение верхнего уровня, SP_L – заданное значение нижнего уровня, DB –зона нечувствительности регулятора, М – сигнал регулятора «меньше», Б – сигнал регулятора «больше».

Регулятор работает по принципу SP_L «нижний уровень» - SP «норма» (средний уровень) - SP_H «верхний уровень».

Величина ширины зоны нечувствительности (мертвой зоны) DB (зона «норма») - является программируемым параметром настройки трехпозиционного регулятора (рис. 10). Увеличение ширины зоны нечувствительности DB уменьшается точность регулирования и может привести к тому, что в процессе работы сисиемы регулирующий орган будет без остановки перемещатьсяот одного крайнего положения к другому, т.е., не будет отличаться от двухпозиционного регулятора. К такому же результату приводит значительное увеличение скорости регулирующего органа.

Диапазон нечувствительности (мертвая зона) DB устанавливается с центром в заданной точке. Варианты представления зоны нечувствительности (DB):

• полное значение зоны нечувствительности (см. рис. 10),
• половинное значение зоны нечувствительности (см. рис.11).

Структурная схема трехпозиционной системы регулирования приведена на рис. 11.

Рис. 11 Структурная схема трехпозиционной системы регулирования

где: АР – трехпозиционный регулятор, ОУ – обьект управления, SP – узел формирования заданной точки (задания), Е – рассогласование регулятора, PV=X – регулируемая величина, сигналы Б (больше) и М (меньше) – управляющие воздействия, Z – возмущающее воздействие. Для предотвращения «дребезга» управляющего выходного устройства (например, реле) и исполнительного механизма вблизи точки его включения (слишком частого включения), предусматривается гистерезис Н.