26. Hőmérsékletszabályozás programozható szabályozókkal

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 1.2. A kimenetek ki- és bekapcsolása 1. ábra 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 W/W2 nyitva nem aktív összekötve aktív 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 (x P, T I, T D ). 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 Fe-Ko 0... 900 C J Fe-Ko 0... 900 C K Cr-Al 0... 1350 C N Ni-Cr-Si-NiSi 0... 1300 C S Pt-PtRh (10%) 0... 1760 C R Pt-PtRh (13%) 0... 1760 C b) Pt 100-as ellenálláshőmérőnél: - 99...+ 500 C Beállítási korlátok (egymásra hatás): InL max = InH-1 InH min = InL+1 A Pb1, az InL és az InH értéke SPL min = InL SPH max = InH befolyásolja az SP - I v összefüggést! SPL max = SPH-1 SPH min = SPL+1 SP min = SPL SP max = SPH 5

2. alapjel w2 beállási idő Paraméter Szimbólum Beállítási tartomány t2 3. alapjel w3 beállási idő t3 4. alapjel w4 beállási idő t4 5. alapjel w5 beállási idő alsó határérték felső határérték hiszterézis fűtőáram t5 fűtőáram határérték blokkolás beállítás alapjel alsó határérték w0 alapjel felső határérték w100 arányossági tartomány xp1 (fűtés) integrálási idő TI differenciálási idő TD fűtési ciklusidő tizedespont 2) alsó méréshatár x0 2) felső méréshatár x100 2) SP2 Pt2 SP3 Pt3 SP4 Pt4 SP5 Pt5 LCL LCH Sd HC HCA Loc SPL SPH Pb1 ti td t1 dp InL InH w0... w100 1) 0... 9999 min w0... w100 0... 9999 min w 0... w 100 0... 9999 min w 0 w 100 0 9999 min relatív: 1... 9999 1) abszolút: x 0... 9999 1) relatív: 1... 9999 1) abszolút: x 0... 9999 1) 1 9999 csak kijelzés 0... 30 A 1) 0... 3 x 0... x100 x 0... x100 0,1... 999,9 % 0... 9999 s (0: nincs integrálás!) 0... 9999 s (0: nincs differenciálás!) 0,4... 999,9 s 0 vagy 1 (0: nincs tizedespont!) -999... 9999-999... 9999 2. táblázat A %-ban megadott adatok az X t = x 100 - x 0 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 x 0, 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 x 0 és az x 100 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 0 0 0 0 Skálázás/ Sza- A be- A szabályo- Riasztás/ 3. relé kimenet bályozási kör menet zó típusa 4) hiba ellenőrzés típusa 2) 1) 0 o C / növekvő 0 L 0 jelző direkt 0 relatív határérték (LC) 5) skála 1 o C / csökkenő skála 1 J 1 jelző inverz 1 abszolút határérték (LC) 5) 2 o F / növekvő 2 K 2 PID direkt 2 relatív határérték (LC) / fűtőáram skála határérték 5) 3 o F / csökkenő 3 N 3 PID inverz 3 abszolút határérték (LC) / fűtőáram skála határérték 5) 4 S 4 vezérlő 4 relatív határérték (LC) 6) 5 R 5 PID 3) 5 abszolút határérték (LC) 6) 6 Pt 100 6 vezérlő 3) 6 relatív határérték (LC) / fűtőáram határérték 6) 7 0... 7 folyt. direkt 7 abszolút határérték (LC) / fűtőáram 20mA PID határérték 6) 8 4... 8 folyt. inverz 8 relatív határérték (LC) 7) 20mA PID 9 0... 10V 4. a) táblázat 1): Növekvő skálánál a szabályozási kör hibaellenőrzése x > w-re reagál. Csökkenő skálánál a szabályozási kör hibaellenőrzése x < w-re reagál. 2): A folytonos szabályozónál a 0...8 konfiguráció, ezen belül a folytonos kimenetnél csak a 4... 8 konfiguráció a megengedett. 3): A folytonos szabályozónál: logikai kimenet: fűtés, 0/4... 20mA kimenet: hűtés. 4): A fűtőáram hibajelzés a 3. kimenetet működteti (az LC-vel együtt). 5): Normál üzemnél meghúzott állapotú relé (riasztás esetén elenged). 6): Normál üzemnél elengedett állapotú relé (riasztás esetén meghúz). 7): Normál üzemnél meghúzott állapotú relé (riasztás esetén elenged). A hibajelképzés indulásakor és az alapjel megváltoztatásakor csillapítva van. 9

Con 2 0 0 0 0 Interfész opció Programadó Folytonos kimenet Tartalék 0 Nincs soros 0 A 2. alapjel engedélyezve, 0 Nincs folytonos ki- 0 vonal a programszabályozó tiltva menet 1 A programszabályozó 1 0... 20 ma engedélyezve 2 4... 20 ma 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 polaritás Növekvő/csökkenő skála Hibajavítás 1) AdF Optimalizálási hiba A szabályozó alaphelyzetben 2) VN-el 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 A hiba oka Megoldás jelzés Az önoptimalizálás inverz szabályozó azonnal félbemarad szabályozó direkt Az önoptimalizálás a végrehajtójel - lépés változása után félbemarad Az önoptimalizálás kb. 1 óra múlva félbemarad A végrehajtójel - lépést nem adja ki AdF x >w + 0,1 W t 1) AdF x < w - 0,1 W t 1) Rossz irányú működés AdF x - w < 0,02 X t 2) AdF A szabályozott jellemzőre nem reagál AdA x - w < 0,1 W t x 1) A szabályozott jellemző állandóan instabil A w alapjel növelése A w alapjel csökkentése A szabályozó átkonfigurálása (inverz direkt) A méréshatár csökkentése vagy másik érzékelő választása Az érzékelő, a csatlakozások és a szabályozott szakasz ellenőrzése A W t alapjeltartomány csökkentése A folyamat ellenőrzése (zavarások, módosított jellemzők stb.) 6. táblázat 11

1): Alapjel-tartomány: W t = w 100 - w 0 2): Szabályozási-tartomány: X t = x 100 - x 0 (méréstartomány) A sikeres önoptimalizálás előfeltétele, hogy az alapjel legalább a W t 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!!! Budapest, 2016. szeptember 10. Vajda Aurél 12