ĆWICZENIE 1: Dwustawna regulacja temperatury 1. Wymagane

AUTOMATYKA, STEROWANIE EKSPLOATACJĄ URZĄDZEŃ TECHNICZNYCH
KARTY ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
ĆWICZENIE 1: Dwustawna regulacja temperatury
1. Wymagane wiadomości
1.1. Schemat blokowy układu regulacji automatycznej (URA), rola poszczególnych
elementów.
1.2. Zasada regulacji dwustawnej. Ograniczenia stosowalności.
1.3. Wskaźniki opisujące pracę układu z regulatorem dwustawnym w stanie
ustalonym.
1.4. Właściwości statyczne i dynamiczne obiektu inercyjnego pierwszego rzędu
z opóźnieniem.
2. Program ćwiczenia
2.1. Zapoznanie się ze stanowiskiem. Wykonanie rysunku stanowiska oraz
szczegółowego opisu aparatury kontrolno – pomiarowej.
2.2. Określenie celu regulacji. Lokalizacja i opis poszczególnych elementów URA.
2.3. Uruchomienie rejestracji danych pomiarowych na komputerze.
2.4. Rejestracja pracy układu dla trzech wartości zadanych: 45, 65, 85 oC – od
momentu załączenia do osiągnięcia stanu ustalonego.
2.5. Po osiągnięciu stanu ustalonego dla y0=85
o
C wyłączenie ogrzewacza
i rejestracja krzywej studzenia.
opracowanie: dr inż. Jan Porzuczek
Instytut Inżynierii Cieplnej i Ochrony Powietrza
Politechnika Krakowska
AUTOMATYKA, STEROWANIE EKSPLOATACJĄ URZĄDZEŃ TECHNICZNYCH
KARTY ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
3. Zawartość sprawozdania
3.1. Cel ćwiczenia.
3.2. Opis zrealizowanych eksperymentów.
3.3. Rysunek stanowiska pomiarowego.
3.4. Szczegółowy spis aparatury kontrolno – pomiarowej ze szczególnym
uwzględnieniem
zastosowanego
regulatora.
Opis
funkcji
regulatora
przygotowany na podstawie informacji ze strony www producenta.
3.5. Wyznaczona histereza oraz charakterystyka statyczna regulatora.
3.6. Wyznaczony współczynnik wzmocnienia oraz stałe czasowych: grzania TG
oraz studzenia TS (metodą najmniejszych kwadratów).
3.7. Określenie współczynnika nieliniowości µ (na podstawie: Skoczowski S.,
„Technika regulacji temperatury”, PAK 2000).
3.8. Charakterystyka statyczna obiektu regulacji: ϑśr = f (Pśr)
3.9. Obliczone wartości wskaźników opisujących pracę układu z regulatorem
dwustawnym oraz ich zależność od y0.
3.10.
Wykresy zarejestrowanych przebiegów temperatury oraz sterowania.
3.11.
Wnioski
4. Wyposażenie stanowiska
4.1. Zbiornik wody – ultratermostat laboratoryjny – z grzałką elektryczną
(Pn = 0.8 kW) oraz mieszadłem.
4.2. Termorezystancyjny czujnik temperatury Pt100.
4.3. Uniwersalny, cyfrowy regulator przemysłowy z łączem komunikacyjnym
RS-485 (protokół Modbus RTU).
4.4. Komputer z kartą komunikacyjną RS-485 oraz oprogramowaniem do
rejestracji i wizualizacji danych pomiarowych.
opracowanie: dr inż. Jan Porzuczek
Instytut Inżynierii Cieplnej i Ochrony Powietrza
Politechnika Krakowska
AUTOMATYKA, STEROWANIE EKSPLOATACJĄ URZĄDZEŃ TECHNICZNYCH
KARTY ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
ĆWICZENIE 2: Regulacja PID ciśnienia w instalacji sprężania powietrza
1. Wymagane wiadomości
1.1. Schemat blokowy układu regulacji automatycznej (URA), rola poszczególnych
elementów.
1.2. Zasada regulacji PID. Parametry regulatora.
1.3. Wskaźniki jakości opisujące pracę układu z regulatorem PID w stanie
przejściowym
i ustalonym.
Wpływ
parametrów
regulatora
na
kształt
przebiegu przejściowego.
1.4. Właściwości statyczne i dynamiczne obiektu inercyjnego pierwszego rzędu
z opóźnieniem.
1.5. Metoda Zieglera – Nicholsa doboru nastaw regulatora.
2. Program ćwiczenia
2.1. Zapoznanie się ze stanowiskiem oraz wykonanie szczegółowego spisu
aparatury kontrolno - pomiarowej
2.2. Wykonanie schematu instalacji do sprężania powietrza z zaznaczonymi
punktami pomiarowymi
2.3. Zbadanie pracy układu z regulatorem dwustawnym ciśnienia – presostatem.
2.4. Wyznaczenie zależności est = f (kp) w układzie z regulatorem P.
2.5. Wyznaczenie kkryt oraz Tosc w układzie z regulatorem P.
2.6. Zbadanie wpływu czasu całkowania na kształt przebiegu przejściowego
w układzie z regulatorem PI.
2.7. Zbadanie wpływu czasu różniczkowania na kształt przebiegu przejściowego
w układzie z regulatorem PID.
2.8. Przeprowadzenie strojenia regulatora metodą Zieglera – Nicholsa.
2.9. Określenie wpływu położenia zaworu regulacyjnego na przebieg przejściowy
wielkości regulowanej przy ustalonych (metodą Zieglera – Nicholsa)
nastawach regulatora PI.
opracowanie: dr inż. Jan Porzuczek
Instytut Inżynierii Cieplnej i Ochrony Powietrza
Politechnika Krakowska
AUTOMATYKA, STEROWANIE EKSPLOATACJĄ URZĄDZEŃ TECHNICZNYCH
KARTY ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
3. Zawartość sprawozdania
3.1. Cel ćwiczenia
3.2. Opis zrealizowanych eksperymentów
3.3. Rysunek stanowiska pomiarowego z zaznaczonymi przyrządami pomiarowymi
3.4. Szczegółowy spis aparatury kontrolno – pomiarowej ze szczególnym
uwzględnieniem zastosowanego sterownika PLC. Opis funkcji sterownika
przygotowany na podstawie informacji ze strony www producenta.
3.5. Zestawienie wyników kolejnych eksperymentów (dane surowe, obliczenia,
wyniki, wykresy)
3.6. Wnioski
4. Wyposażenie stanowiska
4.1. Instalacja sprężania powietrza
4.2. Przemysłowy
sterownik
programowalny
(PLC
–
Programmable
Logic
Controller) z oprogramowaniem wirtualnego regulatora PID oraz dotykowy
panel obsługowy (touch panel)
4.3. Komputer z oprogramowaniem do rejestracji i wizualizacji danych
4.4. Presostat
4.5. Manometr z rurką Bourdona
4.6. Piezorezystancyjny przetwornik ciśnienia
4.7. Telerotametr
4.8. Gazomierz miechowy z impulsatorem
4.9. Czujnik Pt100 z przetwornikiem R/I (3 szt.)
opracowanie: dr inż. Jan Porzuczek
Instytut Inżynierii Cieplnej i Ochrony Powietrza
Politechnika Krakowska