Многоканальная система управления нагревом «Март-Тепло»

Многоканальная система управления нагревом (МСУН) «Март-Тепло» предназначена для создания на объекте испытаний температурных полей, действующих на изделие в условиях полета.

В МСУН «Тепло» управление электрической мощностью, подаваемой на нагреватели, осуществляется с помощью тиристорных преобразователей напряжения, а измерение температуры – с помощью термопар.

Система нагрева построена следующим образом (рис. 1). Промышленный контроллер, включающий в себя одноплатный компьютер, 16-ти канальный аналого-цифровой преобразователь и 4-х канальный мультиплексор последовательного интерфейса RS-485 является многоканальным цифровым регулятором температуры. Измерение температуры осуществляется с помощью термопар, установленных на изделии. Термопары подключаются к измерительным устройствам (И). Используются 8-ми канальные измерительные устройства серии i-7018, или ADAM – 4018. На одноплатном компьютере установлены программы, реализующие ПИД-регулятор, управления измерениями, программы обмена данными с компьютером верхнего уровня по сети Ethernet. Управляющее воздействие в виде аналогового сигнала с выхода ЦАПов поступает на тиристорные регуляторы напряжения (мощности или тока в зависимости от конфигурации тиристорного преобразователя) (Т), которые пропорционально этому сигналу питают нагреватели. В качестве тиристорных преобразователей используются преобразователи типа CD3200 итальянской фирмы CD Automation. Конфигурация тиристорных преобразователей осуществляется от отдельного компьютера по сети RS-485. При этом устанавливаются минимально и максимально допустимые токи нагрузки, вид внутренней обратной связи: по току, мощности или напряжению, вид управления тиристорами: по фазовому углу, распределенный периодный. Настройки тиристора выбираются исходя из используемых нагревателей. Этот компьютер непрерывно считывает текущее значение тока через нагрузку и выодитэти значения на экран монитора.

На персональном компьютере верхнего уровня реализованы следующие функци:

  1. Конфигурация системы нагрева. Здесь указывается, какой тиристорный преобразователь управляет конкретной зоной, какой канал ЦАПа управляет этим тиристором, и какие термопары в ней используются в качестве обратной связи. Возможен вариант, когда нагрузка подключается к одной фазе, тогда используется один тиристорный преобразователь на одну зону нагрева. В случае трехфазного включения нагрузки, могут использоваться два или три тиристорных блока. В этом случае на соответствующие ЦАПы поступает один и тот же сигнал. В каждой зоне в качестве обратной связи могут быть использованы три термопары. Алгоритмы обработки показаний термопар определяются на стадии конфигурирования системы.
  2. Формирование программы нагрева в виде отрезков (сегментов) по времени. При этом задается температура и время, за которое эта температура должна быть достигнута. Количество сегментов в программе не ограничено.
  3. Задание предельных значений ошибки нагрева (перегрева), при которых зона отключается. Задание максимальной мощности в данной зоне, выше которой недопустимо подавать в нагрузку.
  4. Представление в виде таблиц и графиков на мониторе в реальном масштабе времени процесс нагрева по выбранным зонам, а также управление процессом нагрева (пуск, останов, продолжение, выдача заданного процента мощности на любую зону для проверки функционирования оборудования) с клавиатуры компьютера.

Технические характеристики системы управления нагревом:

1 Количество независимых зон нагрева подключенных к одному промышленному контроллеру (ПК):
1.1 при темпе нагрева от 50 до 120град.С в секунду, не более 10
1.2 при темпе нагрева до 50град.С в секунду, не более 16
2 Количество термопар, используемых для управления в каждой зоне, не более 3
3 количество регистрирующих термопар на один контроллер, не более 16
4 Выходной сигнал для управления тиристорным преобразователем 4 – 20мА; 0 – 10В;
5 Относительная погрешность измерения сигналов термопар (%), не более ±0,5
6 Количество контроллеров подключаемых к компьютеру верхнего уровня 4