ТРМ251 — ПИД-регулятор с пошаговыми программами и интерфейсом RS-485

Назначение ПИД-регулятора с пошаговыми программами и интерфейсом RS-485 ТРМ251:

Проанализировав опыт эксплуатации промышленных регуляторов со встроенным таймером и поддержкой выполнения программ технолога (ТРМ501, ТРМ151, МПР51), компания ОВЕН выпустила на рынок ТРМ251 – программный ПИД регулятор. Этот прибор объединил в себе возможности современного, универсального средства управления технологическим процессом, простоту в эксплуатации, интуитивно понятный интерфейс оператора и надежность, обеспеченную применением современной элементной базы. ТРМ251 соответствует классу «А» по электромагнитной совместимости в промышленных условиях.

Одноканальный программный ПИД-регулятор ТРМ251 применяется для управления многоступенчатыми температурными режимами в системах управления электропечами (камерными, элеваторными, шахтными, плавильными). Прибор имеет удобный, интуитивно понятный человеко-машинный интерфейс.

Варианты исполнения ПИД-регулятора с пошаговыми программами и интерфейсом RS-485 ТРМ251:

ПИД-регулятор ТРМ251​ выпускается в корпусах 2-х типов: настенном Н и щитовом Щ1, а также с разными типами выхода.

Функциональные возможности ПИД-регулятора с пошаговыми программами и интерфейсом RS-485 ТРМ251:

• Два универсальных входа (основной и резервный);
• Функция резервирования датчиков – автоматическое включение резервного датчика в случае отказа основного;
• Время опроса входа – 300 мс;
• Программное пошаговое ПИД-регулирование – 3 программы технолога по 5 шагов;
• Автонастройка ПИД-регулятора по современному эффективному алгоритму;
• Три управляющих выхода: управление исполнительным механизмом (э/м реле, транзисторная или симисторная оптопара, 4...20 мА, выход для управления внешним твердотельным реле), сигнализация о выходе регулируемой величины за заданные пределы (э/м реле) и сигнализация о неисправности датчика или обрыве контура регулирования LBA (э/м реле) или регистрация (4...20 мА);
• Удобный человеко-машинный интерфейс;
• Сетевой интерфейс RS-485 (протоколы Modbus RTU/ASCII, ОВЕН);
• Конфигурирование на ПК или с лицевой панели прибора;
• Функция сохранения образа EEPROM.

Функциональная схема ПИД-регулятора с пошаговыми программами и интерфейсом RS-485 ТРМ251:

Рис.1. Функциональная схема ТРМ251

Измерительный канал с функцией резервирования датчика:

ТРМ251 в обычном режиме осуществляет одноканальное регулирование по показаниям основного датчика, подключенного ко входу 1. В случае отказа основного датчика (обрыв, короткое замыкание и прочее) прибор автоматически переключается на регулирование по показаниям резервного датчика, подключенного ко входу 2.

Универсальные входы

Входы ТРМ251 – универсальные, к ним подключаются все наиболее распространенные типы датчиков:

• термопреобразователи сопротивления типа ТСМ/ТСП/ТСН;
• термопары TХК(L), ТХА(К), ТЖК(J), ТНН(N), ТПП(R), ТПП(S), ТПР(В), TВР(А_1,2,3), ТМК(Т);
• датчики с унифицированным выходным сигналом тока 0(4)...20 мА, 0...5 мА или напряжения 0...1 В, –50...+50 мВ.

ПИД-регулирование с автонастройкой:

ТРМ251 позволяет управлять объектом с высокой точностью благодаря ПИД-регулированию. В приборе реализована функция автонастройки ПИД-регуляторов, избавляющая пользователя от трудоемкой операции ручной настройки.

Если в особой точности нет необходимости, прибор может работать в режиме двухпозиционного регулирования.

Современный эффективный алгоритм АВТОНАСТРОЙКИ ПИД-регулятора разработан компанией ОВЕН совместно с ведущими российскими учеными. При автонастройке прибор вычисляет оптимальные для данного объекта значения коэффициентов ПИД-регулирования. Последующая несложная ручная подстройка позволяет свести к минимуму перерегулирование.

Рис.2. Режим автонастройки ТРМ251

Регулирование по программе, заданной технологом:

ТРМ251 управляет технологическим процессом по программе, которая представляет собой последовательность шагов. Шаг включает в себя 2 стадии:

• нагрев (или охлаждение) до заданной температуры в течение заданного времени роста;
• поддержание температуры на уровне уставки в течение заданного времени выдержки.

Рис.3. Пример программы для ТРМ251

ТРМ251 может хранить в памяти 3 программы по 5 шагов в каждой.

Управление исполнительными механизмами:

Для регулирования температуры или другой физической величины прибор управляет исполнительным механизмом, подключенным к выходному элементу 1 (ВЭ1). Тип ВЭ1 в зависимости от подключаемой нагрузки пользователь выбирает при заказе:

• реле 4 А 220 В;
• транзисторная оптопара n–p–n_типа 400 мА 60 В;
• симисторная оптопара 50 мА 250 В;
• ЦАП «параметр–ток 4...20 мА»;
• выход 4...6 В 70 мА для управления твердотельным реле.

Сигнализация о выходе регулируемой величины за заданные пределы:

ТРМ251 контролирует нахождение регулируемой величины в установленных границах. При выходе за границы технологический процесс не прерывается, но выдается предупреждение и срабатывает выходной элемент 2 (э/м реле 2 А 220 В), к которому можно подключить различные сигнальные устройства (лампу, звонок и прочее).

Контроль исправности датчиков и контура регулирования:

ТРМ251 контролирует работоспособность:

• основного и резервного датчиков (проверка на обрыв, замыкание, выход за допустимый диапазон и прочее);
• контура регулирования (LBA-авария).

В случае отказа одного из датчиков включается функция резервирования, при этом выдается предупреждающее сообщение.

В случае неисправности обоих датчиков или контура регулирования прибор останавливает технологический процесс и сигнализирует об аварии с индикацией ее причины. Возможно подключение внешней сигнализации о неисправности системы, если при заказе в качестве ВЭ3 установлено э/м реле 2 А 220 В (модификация ТРМ251-Х.ХРР).

Регистрация измеряемой величины:

ТРМ251 может осуществлять преобразование измеряемой величины в сигнал тока 4...20 мА для регистрации на внешнем носителе. Для этого при заказе в качестве ВЭ3 должен быть установлен ЦАП 4...20 мА (модификация ТРМ251-Х.ХРИ).

Интерфейс RS-485:

В ТРМ251 установлен модуль интерфейса RS-485, позволяющий:

• дистанционно запускать и останавливать программу технолога;
• конфигурировать прибор на ПК (программа-конфигуратор предоставляется бесплатно);
• регистрировать на ПК параметры текущего состояния.

ТРМ251 может работать в сети только при наличии в ней мастера. Мастером сети RS-485 может быть персональный компьютер, программируемый контроллер, например ПЛК, панель оператора ИП320 и прочее.

Подключение ТРМ251 к ПК производится через адаптер АС3-М или АС4.

Поддержка протоколов ОВЕН и Modbus:

Для сетевого обмена с ТРМ251 пользователь может выбрать один из трех протоколов: ОВЕН, Modbus RTU, Modbus ASCII. Конфигурирование ТРМ251 осуществляется по протоколу ОВЕН.

Поддержка универсального протокола Modbus позволяет ТРМ251 работать в одной сети с контроллерами и модулями как фирмы ОВЕН, так и других производителей.

Интеграция в АСУ ТП:

При интеграции ТРМ251 в АСУ ТП в качестве программного обеспечения можно использовать SCADA-систему Owen Process Manager или какую-либо другую программу.

Компания ОВЕН бесплатно предоставляет для ТРМ251:

• драйвер для Trace Mode;
• OPC-сервер для подключения прибора к любой SCADA-системе или другой программе, поддерживающей OPC-технологию;
• библиотеки WIN DLL для быстрого написания драйверов.

Элементы управления ПИД-регулятора с пошаговыми программами и интерфейсом RS-485 ТРМ251:

Рис.4. Дисплей прибора

Терморегулятор ТРМ251 имеет удобный интуитивно понятный интерфейс оператора Контрастный цифровой индикатор отображает всю необходимую информацию.

В процессе выполнения программы технолога индицируется измеренное значение, при этом светится светодиод  «ЗНАЧЕНИЕ» и, если измеряется температура, светодиод «°С».

Удобно организован выбор программы и шага для выполнения.

	В памяти ТРМ251 могут содержаться 3 программы технолога по 5 шагов каждая. Необходимую программу оператор выбирает кнопкой «№», начальный шаг – кнопкой «ШАГ» с соответствующим номером. Оператор видит, какая программа и какой шаг выполняются в текущий момент, по свечению светодиодов: «ПРОГРАММА» 1...3  «ШАГ» 1...5
	Для запуска и остановки выбранной программы

Оператор может контролировать, а также редактировать технологические параметры программы в процессе ее выполнения

Мгновенное значение уставки текущего шага вызывается на дисплей нажатием кнопки «УСТАВКА» на лицевой панели, при этом рядом с кнопкой загорается светодиод.

Схемы подключения ПИД-регулятора с пошаговыми программами и интерфейсом RS-485 ТРМ251:

Рис.5. Общая схема подключения 

Рис.6. Схемы подключения выходного элемента 1 (ВЭ1)

Рис.7. Схемы подключения выходного элемента 2 (ВЭ2)

Рис.8. Схемы подключения выходного элемента 3 (ВЭ3)

Примеры применения ПИД-регулятора с пошаговыми программами и интерфейсом RS-485 ТРМ251:

Программное управление процесом полимеризации порошковых покрытий

Рис.9. Пример применения ТРМ251

Процесс полимеризации включает в себя 3 стадии: нагрев до 100...250 °С, выдержку при данной температуре и охлаждение. ТРМ251 позволяет на каждом шаге задать необходимую скорость роста (или снижения) температуры. Прибор сигнализирует о возникновении аварийных ситуаций (перегрев, недогрев, неисправность датчика или контура регулирования).

Обеспечение температурного режима при отжиге: управление процессом гомогенизации слитков

Рис.10. Пример применения ТРМ251

ТРМ251 может управлять отжигом различных изделий, обеспечивая нагрев до высокой температуры с заданной скоростью, выдержку и последующее охлаждение. Пользователь может занести в память прибора 3 технологические программы с различными температурными режимами, а затем выбрать и запустить нужную программу нажатием одной кнопки. Прибор может быть интегрирован в сеть RS-485, что позволяет запускать и останавливать технологический процесс дистанционно, а также регистрировать данные на ПК.

Управление многоступенчатым температурным режимом при обжиге керамических изделий

Рис.11. Пример применения ТРМ251

ТРМ251 позволяет на каждом шаге задать необходимую скорость роста (или снижения) температуры. В результате нагрев и охлаждение происходят плавно, без скачков, что позволяет избежать термических напряжений, которые могут привести к разрушению керамики. Кроме того, ТРМ251 контролирует перегрев/недогрев, а также аварийные ситуации в цепях измерения и регулирования. Прибор имеет возможность подключения резервного датчика, с которого снимаются показания в случае неисправности основного датчика.

Обеспечение температурного режима в лабораторной печи при приготовлении фармацевтических препаратов

Рис.12. Пример применения ТРМ251

ТРМ251 может управлять различными технологическими процессами в лабораторных печах. При управлении маломощным нагревателем выходное реле прибора подключается к ТЭНу напрямую. В случае мощной нагрузки управление нагревателем осуществляется через промежуточное реле (см. Рис.12).