Vjezba 7 2011-2012 - PBF

Mjerenje razine (kalibracija i PID regulacija)
Prilikom izvoñenja vježbi mjerenja razine koristiti će se Lucas Nőlle model Level Control
SO3620-1H prikazan na slici 1. zajedno s S04201-5R PID Controller karticom prikazanom na
slici 2.
1
11
15
9
5 6
2
12
16
7
8
9
13
14
18
3
10
4
17
Slika 1. Level Control SO3620-1H model
1. Konektor za ulaz napajanja +15V
2. Manipulativna varijabla za pumpu
3. Konektor za uzemljenje
4. Izlazni senzor razine (kontrolirana varijabla X 1)
5. Konektor za ulaz napajanja +15V
6. Senzor za razinu s kontrolerima za otklon i pojačanje
7. Prekidač za otvorenu/zatvorenu petlju (krug)
8. Kontrolirana varijabla X 2
9. Senzor brzine kapljevine
10. Mjerne spojnice za napon pumpe
11. Cijev kroz koju prolazi kapljevina
12. Ventil V1 za otvaranje/zatvaranje dotoka kapljevine
13. Senzor brzine kapljevine
14. Pumpa
15. Spremnik
16. Izlazni ventil V2
17. Ventil za pražnjenje rezervoara s kapljevinom
18. Unutarnji rezervoar s kapljevinom

1 2 3 4 5 6
7
8
10
11
12
13
9
19
20
14
15
16
17
18
1. Sklopka za paljenje/gašenje P kontrolera
2. Sklopka za raspon P kontrolera
3. Skolpka za paljenje/gašenje I kontrolera
4. Sklopka za raspon I kontrolera
5. Skolpka za paljenje/gašenje D kontrolera
6. Sklopka za raspon D kontrolera
7. Kontrolni potenciometar P kontrolera
8. Kontrolni potenciometar I kontrolera
9. Kontrolni potenciometar D kontrolera
10. Pomoćna vrijednost ulaza
11. Maksimalna vrijednost ulaza
12. Vrijednost pravog ulaza
13. Uzemljenje signala
14. Kontrolni izlaz D kontrolera
15. Kontrolni izlaz I kontrolera
16. Kontrolni izlaz P kontrolera
17. Zajednički izlaz PID kontrolera
18. Uzemljenje signala
19. Izlaz signala za pogrešku
20. Terminal za I kontroler
Slika 2. S04201-5R PID Controller kartica
Uni Train-I kartica S04201-5R PID Controller je modul koji se koristi za tehnologiju
automatske kontrole. PID regulator se najčešće koristi kao kontinuirana univerzalna
upravljačka jedinica .
PID regulator sastoji se od analognih računskih sklopova s potenciometrima i kip (preklopnik)
prekidačima za konfiguriranje i podešavanje parametara. Kako kontrolni elementi za P, I i D
komponente mogu biti individualno uključeni ili isključeni, bilo koja kombinacija P/I/D je
moguča.
Za mjerenje razine tekućine u spremniku, hidrostatski tlak se odreñuje u staklenoj cjevi
lociranoj unutar spremnika i pretvara se u DC napon pomoću tlačno naponskog pretvornika.
Za precizna mjerenja važno je prije početka rada kalibrirati senzor za mjerenje razine koji
pokazuje 0 % kada je spremnik prazan (senzor pokazuje 0 V) i 100 % kada je spremnik pun
(senzor pokazuje 10 V).

ZADATAK 1.
Kako bi se napravila kalibracija potrebno je povezati žice kako je prikazano na slici 3.
Sliika 3. Shema povezivanja žica na maketi
Nakon što je sve spojeno otvara se program VI Starter i u njemu Voltmetar A pod opcijama
Instruments, Meters, Voltmeter A.
Voltmetar A je potrebno je podesiti prema slijedećim parametrima:
Meas. range:
Operating mode:
Voltmeter A
20 V DC
AV

Nakon toga otvara se DC Source virtual instrument pod opcijama Instruments, Power sources,
DC Source. DC Source potrebno je podesiti prema slijedećim parametrima:
Range:
Output voltage:
DC Source settings
10 V
5 V
1) Na ploči s spremnikom potrebno je podesiti prekidač na «Open loop«.
2) Ventil V1 treba biti potpuno otvoren.
3) Ukoliko u spremniku ima tekućine potrebno ju je isprazniti otvaranjem ventila V2 koji
kasnije treba ponovno zatvoriti.
4) Potrebno je podesiti „offset“ kotačić na ploči s spremnikom kako bi Voltmetar A
pokazivao vrijednost 0 V.
5) Uključi se DC Source instrument i pumpa (POWER prekidač) i ostaju upaljeni dok
spremnik nije napunjen do 100 %
6) Ukoliko Voltmetar A ne pokazuje vrijednost 10 V potrebno je podesiti „offset“ kotačić na
ploči s spremnikom.
7) Spremnik se ponovno isprazni (točka 3) i ponovno napuniti do 100 %.
8) Kalibracija je završena kada Voltmetar A pokazuje vrijednost 0 V za prazni spremnik i 10
V za puni spremnik
ZADATAK 2.
Nakon završene kalibracije potrebno je isprazniti spremnik i postupno razinu povečavati za
10 % dok se ne doñe do gornje granice od 100%. Za svaku vrijednost razine potrebno je
upisati vrijednosti napona u tablicu 1. i nacrtati graf ovisnosti napona (V) o razini (%) .
Potrebno je otvoriti Voltmetar A (pod opcijama Instruments, Meters, Voltmeter A)
i podesiti ga prema slijedećim vrijednostima:
Meas. range:
Operating mode:
Voltmeter A settings
20 V DC
AV
Nakon toga otvara se DC Source virtual instrument pod opcijama Instruments, Power sources,
DC Source i podesi prema slijedećim vrijednostima:
Range:
Output voltage:
DC Source settings
10 V
5 V

Na ploči sa spremnikom potrebno je podesiti prekidač na «Open loop«.
Spremnik je potrebno isprazniti otvaranjem ventila V2, koji je potrebno zatvoriti kada je
spremnik prazan. Vrijednost voltmetra pri praznom spremniku očita se i upiše u tablicu 1.
(stupac razina 0 %). Nakon toga potrebno je uključiti DC source pritiskom na POWER switch
i ostaviti da radi dok kapljevina ne ispuni 10 % spremnika. Vrijednost napona upisuje se u
tablicu 1. (stupac razina 10 %). Spremnik se tako puni u razmacima od 10 % dok se ne doñe
do vrijednosti razine 100 %.
Razina
(%)
Napon
(V)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
ZADATAK 3.
Za PID regulaciju razine koja će biti podešena na npr. 40 % potrebno je složiti maketu kako je
prikazano na slici 4. Podešavanjem parametara PID regulatora na regulacijskoj kartici
potrebno je dobiti najkraće vrijeme stabilizacije s najmanjom greškom regulacije.
Slika 4. Shema povezivanja žica na maketi za PID regulaciju razine

Potrebno je potpuno otvoriti ventil V1 i ventil V2 da sva kapljevina izañe iz spremnika. Kako
bi se deaktivirala automatska kontrola razine potrebno je prekidač 7 (slika 1.) podesiti na
„Open loop“.
Unutar programa L@Bsoft Step potrebno je otvoriti Step Response dijagram (Slika 5.) i
podesiti slijedeće parametre:
Scaling of axes
X-axis Minimum: 0 Maximum: 100 Division: 10 Line markings: 1
Y-axis Minimum: 0 Maximum: 100 Division: 10 Line markings: 1
Channel A
Channel B
Meas. range:
10 V
Meas. range:
10 V
Input settings
Coupling: DC Range: 100 Offset: 0
Coupling: DC Range: 100 Offset: 0
Optional settings
Step change from 0 to 40%
Delay time/ms: 0
Number of measurements: 300
Optional
setings
Step
Response
dijagram
Input
setings
Slika 5. Prozor „Step Response“ odziva na trajni impuls.

U slijedeću tablicu potrebno je upisati najbolje vrijednosti parametara P, I, D pri kojima je
postignuto najkraće vrijeme stabilizacije s najmanjom pogreškom regulacije, a graf otisnuti i
priložiti uz referate.
P I D
Priložite grafički prikaz odziva razine za najbolju kombinaciju PID parametara.