Regulacja temperatury jest jedną z najczęściej spotykanych czynności w przemyśle. Temperatura jest istotnym parametrem w wielu różnych branżach i procesach technologicznych. Najczęściej zależy nam na tym, aby temperatura utrzymywała się na określonym poziomie lub oscylowała w zadanym przedziale. Do osiągnięcia tego celu wykorzystujemy rozmaite algorytmy regulacji: dwustawną, trójstawną, PID, kaskadową.

Obiekt regulacji

W procesie dydaktycznym w szkołach technicznych i na studiach inżynierskich bardzo ważne jest opanowanie wiedzy związanej z algorytmami regulacji. Podstawą jest oczywiście wiedza teoretyczna. Niezmiernie ważne jest również opanowanie umiejętności praktycznych. I tu z pomocą przychodzą różnego rodzaju stanowiska dydaktyczne pozwalające na automatyczną regulację temperatury. Do budowy takich stanowisk wykorzystujemy typowe wersje regulatorów przemysłowych. Są to urządzenia, z którymi absolwenci na pewno spotkają się trafiając do zakładów przemysłowych. Podstawową różnicą pomiędzy rzeczywistym procesem przemysłowym a stanowiskiem dydaktycznym jest obiekt regulacji. Zamiast ogromnych kadzi czy tanków do budowy stanowiska dydaktycznego wykorzystujemy niewielkie gabarytowo elementy lub urządzenia. Dzięki temu uzyskujemy możliwość łatwego i szybkiego wymuszenia zmian wartości regulowanej temperatury. 

Regulacja temperatury – grzanie i chłodzenie

 Bardzo często takim elementem powodującym zmiany temperatury jest rezystancyjna grzałka elektryczna. Instalujemy ją w naczyniu z wodą i po uruchomieniu obserwujemy wzrost temperatury w obiekcie regulacji. Równie dobrze zamiast grzałki elektrycznej zasilanej z sieci 230 V możemy zastosować oporniki mocy. Bardzo dobrze sprawdzą się tu oporniki drutowe. Mają niewielkie gabaryty, działają przy bezpiecznym napięciu np. 12 V DC i błyskawicznie reagują na przepływający prąd. Możemy użyć również specjalnie wykonanych, rezystancyjnych elementów grzejnych na podłożu stalowym lub ceramicznym. W najprostszym rozwiązaniu zastosujemy zwykłą żarówkę halogenową, która w trakcie świecenia wydziela energię cieplną.

A jak poradzimy sobie z chłodzeniem? Tu już nie jest tak łatwo. Najprostszym rozwiązaniem jest użycie wentylatora. Możemy zastosować np. wentylator przeznaczony do chłodzenia procesorów. Bardzo często zarówno do grzania jak i chłodzenia obiektu wykorzystujemy moduły Peltiera. Te półprzewodnikowe elementy działają jak pompy ciepła. Transportują ciepło z jednej strony modułu na drugą. Uzyskujemy w ten sposób efekt generowania ciepła z jednej strony modułu Peltiera. Druga strona modułu w tym samym czasie się ochładza.

Stanowisko dydaktyczne

Stanowisko dydaktyczne zbudowane w taki sposób daje wiele możliwości. W trakcie zajęć laboratoryjnych możemy zaprezentować zasadę pomiaru temperatury z użyciem rezystancyjnego czujnika temperatury. Osoby korzystające ze stanowiska dydaktycznego powinny opanować umiejętność odpowiedniego konfigurowania regulatora RE72. Możliwe jest również uruchomienie stanowiska i obserwowanie sposobu działania algorytmu regulacji dwustawnej czy PID. Niestety, gdybyśmy chcieli precyzyjnie ocenić np. jakość układu regulacji, to będziemy potrzebowali dokładnych wyników pomiarów. Korzystając z samodzielnego stanowiska dydaktycznego możemy jedynie uruchomić stoper i w zadanych odstępach czasu manualnie zapisywać zmierzone wartości.

Oprogramowanie do stanowiska dydaktycznego

O wiele ciekawszym rozwiązaniem jest regulacja temperatury w komputerowo wspomaganym stanowisku dydaktycznym. Decydując się na takie rozwiązanie potrzebujemy tak naprawdę odpowiedniej wersji regulatora temperatury, wyposażonego w interfejs komunikacyjny. Najczęściej jest to przemysłowy interfejs szeregowy RS-485. W nowszych rozwiązaniach możemy spotkać porty Ethernetowe, pozwalające na podłączenie regulatora do sieci komputerowej. Dzięki temu zyskujemy możliwość połączenia regulatora temperatury z komputerem PC. Otrzymujemy w ten sposób możliwość obserwowania zmierzonych wartości temperatury, wartości zadanej na ekranie monitora. Możemy również za pomocą komputera wybrać odpowiedni algorytm regulacji i wprowadzić zmiany nastaw parametrów regulatora, np. wartości SP, P, I, D.

Przygotowaliśmy dedykowane oprogramowanie do stanowisk dydaktycznych związanych z regulacją temperatury. Oprogramowanie to zdecydowanie ułatwia i usprawnia prowadzenie eksperymentów polegających na utrzymywaniu temperatury na zadanym poziomie. Aplikacja współpracująca z regulatorem przemysłowym RE72 posiada element graficzny odzwierciedlający panel przedni regulatora. Uczniowie i studenci mogą obserwować zmiany wartości mierzonej i zadanej dokładnie tak, jak w trakcie korzystania z rzeczywistego urządzenia. W aplikacji prezentujemy w formie liczbowej zmierzoną wartość temperatury (PV – Present Value) i obliczoną wartość sygnału sterującego (CV – Control Value). Oprócz tego z poziomu aplikacji można wybrać rodzaj algorytmu regulacji (Załącz – wyłącz lub PID) oraz zmienić parametry regulatora: wartość zadaną (SP – SetPoint), histerezę (H – Hysteresis) i parametry regulacji typu PID (P-proportional, I-integral, D-derivative).

Na wykresie możemy obserwować zmiany temperatury zmierzonej, wartości zadanej i sygnału sterującego w czasie. Kolory przebiegów zostały dostosowane do kolorystyki stosowanej w regulatorze (wartość zmierzona – kolor czerwony, wartość zadana – kolor zielony). Możliwość obserwowania zmian na wykresie ułatwia zrozumienie zasady działania algorytmów regulacji oraz wpływu poszczególnych parametrów na jej przebieg. Podnosi to zdecydowanie atrakcyjność eksperymentów i przekłada się na lepsze opanowanie zagadnień praktycznych.

Dodatkowe funkcjonalności oprogramowania dedykowanego

Personalizacja interfejsu użytkownika aplikacji

Oprócz typowych aplikacji oferujemy także możliwość dostosowania wyglądu interfejsu użytkownika aplikacji sterującej do indywidualnych preferencji zamawiającego. Dopasujemy zarówno dominującą kolorystykę aplikacji, jak i rozmieszczenie poszczególnych elementów na ekranie. Zmodyfikujemy wygląd każdego elementu graficznego służącego wizualizacji przebiegu eksperymentów. Dzięki temu program nabierze unikalnego wyglądu i będzie łatwo rozpoznawany na tle innych aplikacji tego samego typu. 

W naszym portfolio znajduje się oprogramowanie do następujących stanowisk dydaktycznych:

Pomiary i regulacja

• Regulacja temperatury z modułem Peltiera
• Stanowisko do regulacji temperatury z regulatorem przemysłowym
• Stanowisko do badania obiektu termicznego
• Stanowisko dydaktyczne pomiarów w układach przemysłowych — temperatura
• Regulacja ciśnienia w zbiorniku
• Regulacja ciśnienia powietrza regulatorem przemysłowym
• Stanowisko do badania obiektu regulacji ciśnienia
• Regulacja przepływu cieczy w rurociągu
• Regulacja poziomu cieczy regulatorem przemysłowym
• Regulacja prędkości obrotowej silnika
• Sterowanie procesami technologicznymi
• Stanowisko dydaktyczne do prezentacji wykresu linii ciśnień i energii
• Stanowisko dydaktyczne do pomiarów oporów liniowych i miejscowych w rurociągach
• Stanowisko dydaktyczne współpraca wentylatorów

Odnawialne źródła energii

• Badanie ogniw słonecznych
• Badanie modułów fotowoltaicznych
• Minielektrownia słoneczna – Badanie charakterystyk ogniw fotowoltaicznych
• Fotowoltaika z rejestracją danych
• Fotowoltaika zaawansowana – zestaw panelowy
• Badanie przenoszenia energii słonecznej do termicznej
• Badanie podgrzewacza wody z płaskim kolektorem
• Badanie pompy energii termicznej
• Pompa ciepła powietrze/woda
• Pompa ciepła – stanowisko demonstracyjne
• Instalacja solarna CWU z kolektorem płaskim
• Badanie instalacji CWU z kolektorem próżniowym i pompą ciepła powietrze-woda
• Badanie charakterystyk kolektorów słonecznych
• Stanowisko badawczo–dydaktyczne do badania grzejników centralnego ogrzewania
• Badanie przenoszenia energii w elektrowni wiatrowej
• Badanie generatora turbiny wiatrowej
• Mała elektrownia wiatrowa – zestaw panelowy
• Badanie turbiny wodnej Peltona
• Badanie turbiny wodnej Francisa
• Badanie turbiny Banki-Michella
• Badanie turbiny Archimedesa

Silniki i układy napędowe

• Stanowisko do badania silników – uniwersalne
• Stanowisko do badania silnika asynchronicznego 3f z falownikiem i hamownią
• Stanowisko do badania silnika prądu stałego z hamownią
• Stanowisko do badania silnika krokowego z hamownią
• Stanowisko do badania serwonapędu z hamownią
• Stanowisko do badania silnika synchronicznego BLDC z hamownią
• Stanowisko do badań silnika DC z enkoderem inkrementalnym
• Stanowisko do badania silnika indukcyjnego ze zwartą fazą rozruchową z hamownią

Inne

• Stanowisko do badania prostowników sterowanych
• Badanie zaworów rozprężnych
• Stanowisko klimatyzacji okrętowej
• Zestaw do obrazowania procesów hydromorfologicznych w ciekach płynących