Popis TVM 2005

Popisovaný model umožňuje realizovat jak jednorozměrové, tak mnohorozměrové regulační úlohy. Programátor má možnost volby výstupní (měřené) veličiny, kterou může být teplota měřená snímači umístěnými v různých vzdálenostech od zdroje tepla - žárovka, nebo průtok vzduchu v tunelu měřený vrtulkovým průtokoměrem. Blokové schéma modelu je na obr.1.

Obr.1 Blokové schéma inovovaného TVM2004 (teplovzdušného modelu) s počítačem PC a sériovou jednotkou CTRL_V3

Model teplovzdušného obvodu můžeme ovládat dvěma akčními členy tj. žárovka a ventilátor.

Pro řízení výkonu žárovky byl navržen obvod umožňující měnit výkon na žárovce pomocí pulsně šířkové modulace (PWM). V minulé verzi modelu byl výkon na žárovce ovládán změnou napětí na žárovce. To vedlo na velké tepelné ztráty na výkonovém spínacím prvku.

Ovládáni otáček ventilátoru 1 (akční zásah) a ventilátoru 2 (porucha) je realizováno podobným způsobem jako u předcházejícího modelu. Jen pro VENTILÁTOR 2 se musela zohlednit změna ovládacího vstupu. Nyní je poruchový ventilátor ovládán pomocí diskrétního výstupu, což vede na omezené možnosti zavádění poruchy (stav zapnuto/vypnuto).

Výstupy z modelu jsou 4 a to dva termistory typ NR 354 20 KU a jeden typ KTY 82. Průtok vzduchu se měří vrtulkovým průtokoměrem.

Úpravy unifikačních obvodů pro normalizaci signálů z teplotních čidel byly provedeny podle použitých typů snímačů. Novým typem snímače je KTY 82, u něhož se projevuje větší setrvačnost.

Také snímač „vrtulkový průtokoměr“ má navržený, pro zpracování pulsů ze světelné závory, jiný vyhodnocovací obvod. Základem je monostabilní klopný obvod 74 123. Důvodem inovace bylo ukončení výroby obvodu MAF 115.

Mimo tyto nově vytvořené unifikační obvody byla zhotovena i nová základová deska se společnou sběrnicí, důvodem byla nutnost externího zdroje. Do slotů této sběrnice se zasouvají jednotlivé bloky pro unifikaci a zesílení, což umožňuje modifikovatelnost celého systému v závislosti na požadavcích reálné úlohy. Pomocí stabilizátorů bylo odděleno napájení výkonové části modelu od napájení části zpracovávající signály.

Z důvodu větší bezpečnosti a možnosti poskytnutí modelů jiným pracovištím, byla zdrojová část oddělena od výkonové části. Zdroje byly navrženy dle požadavků modelu a vyrobeny firmou DIAMETRÁL.

Parametry zdroje:

· napájecí napětí : ± 15V,

· max. proud kladné větve zdroje: 3A,

· max. proud záporné větve zdroje: 1A.

S ohledem na novou jednotku CTRL_V3 byla provedena úprava rozmístění jednotlivých snímačů. Nová jednotka CTRL_V3 obsahuje:

· 2x analogový výstup (0 - 10V),

· 4x analogový vstup (0 - 10V)

· 4x digitální výstup (TTL)

· 4x digitální vstup (TTL)

Tab.1 Zapojení vstupních a výstupních kanálů jednotky CTRL_V3

Obr. 2 Inovovaný model TVM2004 připojený k PC pomocí jednotky CTRL_V3 a modul elektroniky 2004

Obr.3 Detailní pohled na miniaturizovaný inovovaný modul elektroniky 2004 (bez externího napájecího zdroje)

Daný model lze využít jak pro jednorozměrové, tak pro mnohorozměrové regulace s možnosti, konfigurace podlé kterého snímače bude regulace prováděná viz. "prezentace" . Pracovní oblast snímačů je nastavena tak, aby zahrnovala oba extrémy regulace. (max. teplota, min. teplota), proto při určitém typu regulace se může lokální pracovní bod pohybovat v omezeném rozsahu hodnot.

Laboratorní úlohu lze připojit k řídicímu systému pomocí rozhraní s unifikaci signálů 0-10V. Úloha byla otestována se systémem Control Web 2000, WinCTRL, InTouch, Matlab.

Zpracoval: Ing. Jaromír Škuta, Ph.D.

prof. Dr. RNDr.Lubomír Smutný

Ostrava 3. 3. 2005