Описание работы устройства¶

Введение¶

Устройство представляет из себя взрывозащищённый регулятор, предназначенный для применения в системах электрообогрева, в том числе с применением саморегулирующихся греющих кабелей. Устройство имеет два интерфейса RS-485, один из которых предназначен для контроля параметров и управления, а другой для сбора температур со сторонних устройств. Устройство имеет 6 каналов управления нагрузкой, снабжённых блоками измерения тока.

Режимы работы канала управления¶

Канал регулирования поддерживает следующие режимы работы:

Дистанционный вкл.;
Дистанционный выкл.;
Дистанционный с дьюти-циклом;
Автоматический;
Блокировка;
Постоянный дьюти цикл;
Внешний датчик;
Калибровка.

Дистанционный вкл.¶

Канал постоянно включен. Интегральные показатели не измеряются. Защита по перегрузке и обработка обрыва нагрузки ведётся.

Дистанционный выкл.¶

Канал выключен. Измерения не производятся.

Дистанционный с дьюти-циклом¶

Управление ведётся дистанционно, при отсутствии связи канал переходит в режим «дьюти».

Блокировка¶

Блокировка канала в текущем режиме. Канал остаётся в том состоянии, в котором был на момент включения режима.

Постоянный дьюти цикл¶

Дьюти цикл по заданным параметрам. Ведётся измерение тока и обработка ошибок.

Калибровка¶

Постоянное измерение пускового тока с заданной периодичностью. Используется при калибровке канала.

Автоматический¶

Основной режим для работы с саморегулирующимися кабелями. Регулирование температуры кабеля на основе протекающего тока.

Параметры канала, участвующие в процессе автоматического регулирования¶

Температура¶

При работе с саморегулирующимися греющими кабелями расчёт температуры производится на основе тока, протекающего через греющего кабель. Устройство поддерживает температуру греющего кабеля на заданном уровне. Корреляция с температурой объекта зависит от физических параметров, таких, как теплоизоляция, качество прилегания кабеля и др.

Температура вычисляется из удельной мощности кабеля. Так как ток, протекающий через кабель резко меняет своё значение, для вычисления температуры и регулирования применяются интегральные показатели тока. Вычисление температуры производится с помощью приближённого полинома 3-го порядка:

\[T(W) = A \times W(I)^3 + B \times W(I)^2 + C \times W(I) + D,\]

где A, B, C, D - коэффициенты, полученные при исследовании образца кабеля, W(I) - погонная мощность кабеля, вычисляемая как:

\[W(I)=\frac{I \times U}{l},\]

где I - ток, U - напряжение(задаваемое, как константа), а l - длина(задаваемая как константа).

Для упрощения настройки и исключения лабораторных исследований, функция расчёта температуры может быть сведена к линейной:

\[T(W) = C \times W(I) + D\]

Таким образом калибровка может быть сведена к измерению тока при двух различных температурах и вычислению коэффициентов C и D.

Таблица 1 Список параметров, задействованных в алгоритме¶
Обозначение	Название	Описание	Принцип получения значения параметра
I	Действующий ток канала	Измеряется на базе периода сетевого напряжения	100 точек тока на 20 мс(период сетевого напряжения)
Istart	Стартовый коммутационный ток	Измеряется в момент переключения(реле/симистор)	После коммутации канала делается пауза в 250 мс, по окончании которой усредняются 9 предшествующих значений действующего тока канала
Ichstart	Стартовый ток канала	Измеряется в момент включения канала	После включения канала делается пауза в 375 мс, по окончании которой усредняются 9 предшествующих значений действующего тока канала
Ich	Ток канала	Скользящее среднее действующего тока	Скользящее среднее на основе массива значений максимальная длинна массива 200 измерений
Iint	Интегральный ток	Интегральный действующий ток канала	Интегрирование простым фильтром 1го порядка с момента старта устройства
Ipre	Интегральный ток на момент окончания предыдущего цикла	Интегральный ток на момент окончания предыдущего цикла включения-отключения канала	В момент пересечения интегральным током уставки на отключение происходит фиксация интегрального тока тока на момент отключения. Значение хранится до конца следующего цикла
Tch	Температура канала	Температура, по которой ведётся регулирование	Tch = T(max(Ich, Iint))
Tpre	Температура за предыдущий период	Температура, которую обычно используют для вывода в SCADA-систему	Tpre = T(Ipre)
Tint	Интегральная температура	Температура, рассчитанная из интегрального тока	Tint = T(Iint)
Tsetpoint	Целевая температура	–	Задаётся пользователем
Hyster	Гистерезис	Зона нечувствительности по температуре при нагреве	Задаётся пользователем
Ithreshold	Зона нечувствительности по току	Зона нечувствительности по току
Istart_sim	Ток через симистор		Измеряется после включения симистора, до включения реле
Istart_relay	Ток через реле		Измеряется после выключения симистора, после включения реле
Imax	Максимальный ток	Максимальный допустимый ток канала

Алгоритм регулирования в автоматическом режиме¶

Данный алгоритм выполняется циклически. Ошибки, связанные с перегрузкой, пробоем и обрывом каналов, должны быть квитированы.

Рис. 1 Алгоритм работы канала в авто режиме¶

Внешний датчик¶

Регулирование ведётся на основе температуры, полученной с внешних устройств, посредством протокола Modbus.