133_136.pdf

A U T O M A T Y K A

Przedstawiamy kolejn¹ grupê produktów

z oferty firmy Omron - regulatory

temperatury. Z³o¿onoæ tych urz¹dzeñ

dorównuje coraz wiêkszym wymaganiom

u¿ytkowników i ich aplikacji. Pomimo

przypisania przez producenta tym

regulatorom okrelonego obszaru

zastosowania, mog¹ one byæ stosowane

tak¿e do regulowania innych ni¿

temperatura parametrów.

Skupimy siê przede wszystkim na krótkim

przegl¹dzie mo¿liwoci i wyposa¿enia

regulatorów ró¿nego typu. Zagadnieniom

regulacji powiêcimy artyku³ w jednym

z najbli¿szych numerów EP.

powania przeregu-

lowañ w momen-

tach gwa³townej

zmiany np. tempe-

ratury.

Teoretycznie

najlepsz¹ metod¹

regulacji jest PID.

Najwiêkszym prob-

lemem, na jaki na-

potykaj¹ u¿ytkowni-

cy korzystaj¹cy z re-

gulatorów PID, jest ko-

niecznoæ umiejêtnego za-

dawania wartoci poszcze-

gólnych parametrów regulacji,

których wyliczenie nie jest

praktycznie mo¿liwe. Wynika to

z bardzo z³o¿onych charakterys-

tyk typowych obiektów, których

obiektu. Za jedne z najlepszych

na rynku uchodz¹ algorytmy

AutoTuning firmy Omron, któ-

rych podstaw¹ jest logika roz-

myta.

i ich mo¿liwoci. Nie bez zna-

czenia jest tak¿e sposób zasila-

nia i ³atwoæ obs³ugi, która naj-

czêciej zale¿y od panelu ope-

ratora.

W dalszej czêci artyku³u

staramy siê zwróciæ uwagê Czy-

telników na najwa¿niejsze w³a-

ciwoci regulatorów.

Istotne...

...dla u¿ytkowników s¹ tak-

¿e inne w³aciwoci regulato-

rów. Do takich bez w¹tpienia

nale¿y zaliczyæ deklarowan¹

przez producentów szczelnoæ

obudowy (standardowo IP66),

mo¿liwoæ do³¹czenia do regu-

latora dodatkowych modu³ów

wejciowych lub wyjciowych,

wyposa¿enie w interfejsy po-

zwalaj¹ce wspó³pracowaæ ze ste-

rownikami lub komputerem PC,

rodzaje i liczba wejæ, wyjæ

Fot. 1.

Przegl¹d...

...sterowników firmy Omron

rozpoczniemy od najprostszego

modelu E5C2 ( fot. 1 ). Panel

operatorski tego regulatora jest

bardzo prosty - sk³ada siê z po-

krêt³a regulacyjnego i diody

LED sygnalizuj¹cej w³¹czenie

obwodu wyjciowego. Regulator

wspó³pracuje z czujnikami tem-

Nieco teorii na pocz¹tek

Niezale¿nie od fizycznej

realizacji regulatora i przewi-

dywanej aplikacji, jego

budowa jest, z ma³ymi tylko

wyj¹tkami, zawsze taka jak

przedstawiono blokowo na

rys. 1 . Parametry regulacji s¹

zazwyczaj okrelone przez typ

regulatora. Najprostsz¹ metod¹

regulacji jest sposób ON/OFF,

polegaj¹cy na ci¹g³ym ledze-

niu przez regulator stanu

obiektu i impulsowym nad¹¿a-

niu za zmianami poprzez w³¹-

czanie i wy³¹czanie elementów

wykonawczych. Znacznie lep-

sz¹ metod¹ jest czêsto stoso-

wana PD, której najwiêksz¹

wad¹ jest sk³onnoæ do wystê-

opisy matematyczne s¹ zawsze

tylko zgrubnymi przybli¿eniami

ich rzeczywistych w³aciwoci.

Z tego powodu coraz wiêksza

liczba firm implementuje

w swoich regulatorach ró¿nego

rodzaju algorytmy samoucz¹ce,

które u³atwiaj¹ samoczynne do-

strajanie parametrów regulacji

do rzeczywistych w³aciwoci

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 9/2000

133

A U T O M A T Y K A

Elektronika Praktyczna 9/2000

133

A U T O M A T Y K A

Fot. 2.

Fot. 3.

Fot. 4.

peratury typu J, K oraz rezys-

tancyjnymi. Zakres temperatur

pracy mieci siê w przedziale:

-50..+1200 o C.

Regulatorem o znacznie

wiêkszych mo¿liwociach funk-

cjonalnych jest E5CS ( fot. 2 ).

Na panelu u¿ytkownika znajdu-

je siê 3-cyfrowy wywietlacz

LED, na którym mo¿na odczy-

taæ aktualn¹ temperaturê obiek-

tu, temperaturê zadan¹ oraz

alarmow¹. Bardzo przydatny jest

tak¿e wskanik odchylenia, któ-

ry za pomoc¹ prostych symboli

graficznych informuje u¿ytkow-

nika o bie¿¹cej fazie procesu re-

gulacji. Obs³ugê regulatora

umo¿liwiaj¹ cztery przyciski,

z których jeden nie zosta³ opi-

sany i s³u¿y do modyfikacji pa-

rametrów przez osobê upowa¿-

nion¹ (blokowanie tej mo¿liwo-

ci wewnêtrznymi DIP-switcha-

mi). Regulator mo¿e wspó³pra-

cowaæ z czujnikami temperatury

typu J i K oraz rezystancyjnym

Pt100. Bardzo przydatn¹

w praktyce cech¹ regulatora

E5CS jest mo¿liwoæ swobodne-

go konfigurowania warunków

sygnalizacji alarmu.

Nieco wiêcej informacji na

panelu operatorskim wywiet-

lanych jest w regulatorach E5CJ

( fot. 3 ) i E5CK ( fot. 4 ). W regu-

latorze E5CJ wywietlacz sk³ada

siê z dwóch 4-pozycyjnych pól

cyfrowych, na których wywiet-

lana jest bie¿¹ca temperatura

oraz (jednoczenie) wartoæ na-

stawy jednego z dwóch alarmów

lub wartoæ zadana. Ponadto,

optycznie sygnalizowane s¹

przekroczenia nastaw alar-

mowych oraz - w niektórych

wersjach regulatora - przepale-

nie grza³ki. Funkcjonalnoæ re-

gulatorów E5CJ jest zwiêkszona

przez rozbudowane zestawy kry-

teriów generacji alarmów oraz

mo¿liwoæ swobodnego kszta³to-

wania parametrów charakterys-

tyki regulacji PID. Oprócz wyj-

cia przekanikowego, modu³

E5CJ wyposa¿ono w wyjcie

pr¹dowe 4..20mA o rozdziel-

czoci 12 bitów.

Regulator E5CK jest zewnêt-

rznie bardzo podobny do E5CJ,

lecz w jego wnêtrzu zintegrowa-

no jedn¹ z najdoskonalszych

jednostek regulacyjnych, wyko-

rzystuj¹c¹ w dzia³aniu logikê

rozmyt¹.

Rolê czujników temperatury

mo¿e spe³niaæ praktycznie do-

wolny element termoparowy lub

rezystancyjny, mo¿na tak¿e wy-

korzystaæ dowolny inny czujnik

(cinienia, napiêcia, owietlenia,

itp.) z wyjciem pr¹dowym

4..20mA lub napiêciowym 1..5V,

0..5V lub 0..10V. Regulator mo¿-

na skonfigurowaæ do pracy

w trybie ON/OFF lub PID, oczy-

wicie z mo¿liwoci¹ samodziel-

nego okrelenia wartoci para-

metrów regulacji lub - w tym

tkwi¹ du¿e mo¿liwoci regula-

tora - mo¿na oddaæ proces re-

gulacji w rêce samoucz¹cego

siê automatu Fuzzy Selftuning .

Prze³¹czanie pomiêdzy automa-

tycznym trybem pracy a regu-

lacj¹ rêczn¹ umo¿liwia przy-

cisk znajduj¹cy siê na p³ycie

czo³owej, któr¹ ponadto zdobi

7 sygnalizatorów wietlnych. Po

zastosowaniu modu³u komuni-

kacyjnego z interfejsem RS232

lub RS485 istnieje mo¿liwoæ

zdalnego sterowania prac¹ regu-

latora.

Dotychczas prezentowane

modu³y by³y wyposa¿one

w 7-segmentowe wy-

wietlacze LED, które

pobieraj¹ stosunkowo

du¿o energii, kompli-

kuj¹ tak¿e konstrukcjê,

a to ze wzglêdu na ge-

nerowane zak³ócenia

EMC. Nowoczeniej-

szym rozwi¹zaniem

jest zastosowanie wy-

wietlaczy LCD.

Przyk³adem minia-

turowego regulatora

temperatury z wywietla-

czem LCD jest E5CN ( fot. 5 ),

który pomimo prostego panelu

operatora wyposa¿ono w wiele

mo¿liwoci. Bardzo istotn¹ dla

u¿ytkowników w³aciwoci¹ te-

go modu³u jest mo¿liwoæ sa-

moczynnego dobierania para-

metrów regulacji do w³aciwo-

ci obiektu. Procesor regulacyjny

wykorzystuje metodê 2PID, któ-

ra jest alternatyw¹ dla syste-

mów rozmytych, optymaln¹ dla

systemów samoucz¹cych siê.

Wartoæ parametrów regulacji

PID mo¿na tak¿e ustaliæ rêcz-

nie. Rolê czujnika wejciowego

regulatora E5CN mo¿e spe³niaæ

jedna z typowych termopar lub

rezystancyjny czujnik tempera-

tury typu Pt100 lub JPt100. Re-

gulator wyposa¿ono w wejcie

analogowe o zakresie napiêcio-

wym 0..50mV oraz wejcie dla

czujników bezkontaktowych

K10, K60, K115 lub K160. Mo-

du³ E5CN mo¿na wyposa¿yæ

w modu³ komunikacyjny z inter-

fejsem RS485, poprzez który od-

bywa siê dwukierunkowa trans-

misja umo¿liwiaj¹ca m.in. kon-

figuracjê i sterowanie prac¹ re-

gulatora.

Fot. 5.

W niektórych aplikacjach

du¿e znaczenie mog¹ mieæ wy-

miary obudowy regulatora. Jed-

n¹ z najmniejszych obudów (1/

32DIN!) ma model E5GN ( fot.

6 ), lecz nie zmniejsza ona jego

mo¿liwoci. Jest to regulator

2PID z funkcj¹ automatycznego

dobierania parametrów regulacji

do w³aciwoci kontrolowanego

obiektu oraz z wbudowanym

portem komunikacyjnym RS485.

Regulator mo¿e tak¿e pracowaæ

w kluczowanym trybie ON/OFF.

Dziêki uniwersalnemu interfej-

sowi wejciowemu wspó³pracu-

j¹cemu z ró¿nymi typami czuj-

ników termoparowych, rezystan-

cyjnych, bezstykowych, a tak¿e

dowolnych innych czujników

z wyjciami napiêciowymi, mo-

du³ E5GN mo¿na wykorzystaæ

do regulacji praktycznie dowol-

nych procesów wymagaj¹cych

nadzoru i sterowania.

Nale¿y tak¿e zwróciæ uwa-

gê na regulator E5EN ( fot. 7 ),

którego p³ytka czo³owa ma wy-

miary standardowe (1/8DIN),

ale jego g³êbokoæ wynosi za-

ledwie 78mm. Podstawowe

Rys. 2.

Rys. 3.

Fot. 6.

134

Elektronika Praktyczna 9/2000

A U T O M A T Y K A

134

Elektronika Praktyczna 9/2000

A U T O M A T Y K A

Rys. 4.

Rys. 5.

Fot. 7.

Równie p³ytki jest modu³

E5AN ( fot. 8 ), którego p³ytka

czo³owa ma imponuj¹ce rozmia-

ry równe 1/4DIN. Stosunkowo

du¿e wymiary zosta³y podykto-

wane wbudowaniem w regulator

a¿ trzech przekanikowych

wyjæ alarmowych o obci¹¿alno-

ci 3A/250VAC, jednego wyjcia

o ma³ej mocy, interfejsu komu-

nikacyjnego RS485 oraz detekto-

ra poprawnej pracy elementu

sterowanego. Do specjalnego

wejcia mo¿na do³¹czyæ transfor-

mator pomiarowy, który pozwa-

la regulatorowi wykryæ przerwê

w obwodzie wyjciowym, unie-

mo¿liwiaj¹c¹ poprawne wystero-

wanie np. grzejnika.

Konfiguracja - to nie

musi byæ trudne!

Poniewa¿ wszystkie pre-

zentowane w artykule regulato-

ry s¹ wyposa¿one w wywiet-

lacze 7-segmentowe, proces ich

konfiguracji wymaga pewnej

wprawy w interpretacji znaków

wywietlanych na wywietla-

czach. Aby u³atwiæ ten proces,

Omron opracowa³ specjalny

program-konfigurator pracuj¹cy

pod skrzyd³ami Windows.

Nosi on nazwê SYS-Config. Za

pomoc¹ tego programu mo¿na

okreliæ wartoci wszystkich

parametrów istotnych dla pra-

cy sterowników nastêpuj¹cych

rodzin: E5J/K/N, E5Z oraz

K3N.

Konfiguracjê nastaw mo¿na

przeprowadziæ poprzez rêczne

ustalanie wartoci parametrów

lub uruchomienie kreatora kon-

figuracji ( rys. 2 ). Efekty pracy

kreatora mo¿na obserwowaæ

w oknie konfiguracji ( rys. 3 ).

Wartoci wszystkich parametrów

mo¿na póniej poddaæ rêcznej

modyfikacji.

Na rys. 4 pokazano g³ówne

okno programu-konfiguratora,

w którym widoczny jest panel

konfigurowanego regulatora oraz

okna komunikacji szeregowej.

Za pomoc¹ tego fragmentu SYS-

Configa mo¿na zdalnie podgl¹-

daæ pracê sterownika oraz - tak-

¿e zdalnie - wp³ywaæ na jego

pracê.

Ogromnym atutem programu

SYS-Config jest doskona³y sys-

tem pomocy oraz komentarzy

( rys. 5 ) kontekstowo powi¹za-

nych z pracami u¿ytkownika.

Tak wiêc SYS-Config jest dos-

kona³ym narzêdziem, zw³aszcza

dla mniej wprawnych u¿ytkow-

ników lub w przypadku ko-

niecznoci programowania wiêk-

szej liczby regulatorów.

Tomasz Paszkiewicz

w³aciwoci ma podobne do

modelu poprzednio prezentowa-

nego, jest pozbawiony wewnêt-

rznego modu³u komunikacyjne-

go, lecz zamiast tego mo¿e byæ

prze³¹czany w tryby pracy grza-

nie/ch³odzenie. Mo¿na tak¿e

zaprogramowaæ kilka wartoci

zadanych, które wybiera siê ze-

wnêtrznymi przyciskami po-

mocniczymi.

Fot. 8.

Program SYS-Config opubli-

kowalimy na p³ycie CD-EP09/

2000 w katalogu \Omron.

Artyku³ powsta³ w oparciu

o materia³y firmy Omron, tel.

(0-22) 645-78-60.

136

Elektronika Praktyczna 9/2000

A U T O M A T Y K A

136

Elektronika Praktyczna 9/2000

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: