Разработка двухпозиционной системы управления уровнем жидкости

ЗАДАНИЕ 2
Введение 5
1. Обзор существующих технических решений 8
2. Разработка функциональной схемы устройства 12
2.1 Расчёт мощности привода насосов 13
2.2 Выбор преобразователя частоты 14
2.3 Выбор датчика уровня 15
2.4 Выбор контроллера 15
3. Выбор и определение параметров математической модели стенда. Разработка структурной схемы 18
4. Синтез регуляторов. Моделирование динамики системы 22
5. Разработка интерфейса пользователя и порядка выполнения лабораторной работы 23
6. Вопросы БЖД 28
6.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов, связанных с эксплуатацией ПЭВМ на рабочем месте 28
6.2 Требования безопасности к рабочему месту оператора АСУ (с применением ЭВМ) 29
6.3 Требования и защитные мероприятия в области безопасности жизнедеятельности 33
7. Экономическое обоснование разработки системы управления уровнем жидкости 49
7.1 Расчет сметы затрат на разработку 49
7.2 Расчет себестоимости изделия 56
7.3 Определение конкурентной цены объекта 60
7.4 Определение нормативной цены 60
7.5 Анализ безубыточности производства изделия 61
7.6 Расчет экономических результатов 63
Заключение 76
Список использованной литературы 77

В своей жизни человек повсеместно имеет дело с регулированием и измерениями. Измерения служат одним из путей познания природы. Они дают количественную оценку параметров окружающего мира.
Высокопроизводительная, экономическая и безопасная работа технологических процессов требует применения современных методов и средств измерения величин, характеризующих ход производственного процесса и состояния оборудования. Автоматический контроль является логически первой ступенью автоматизации, без успешного функционирования которых невозможно создание эффективных АСУ ТП.
В данной работе речь пойдет о системе измерения уровня жидкости в резервуаре. Рассмотрим некоторые методы измерения уровня в резервуарах разной конфигурации.
Уровень жидкости представляет собой положение поверхности жидкости, находящейся выше или ниже базовой линии или реперной точки. Базовая линия -это линия нулевой (реперной) точки, относительно которой проводятся измерения. Нулевая точка в измерении уровня обычно является начальной точкой отсчета при выполнении измерений. Совершенно необязательно, что при этом в резервуаре отсутствует жидкость.
В контейнере, изображенном на рисунке 1, базовая линия или нулевая точка находится на донной плоскости резервуара. Измерение уровня жидкости всегда является вертикальным измерением. В данном случае измерением уровня будет высота жидкости или высота, на которую поднялась поверхность жидкости над доной плоскостью резервуара.

Рисунок 1. Базовая линия или нулевая точка, находящаяся на уровне донной плоскости резервуара
В зависимости от того, где находится базовая линия, возможны различные виды непосредственного измерения уровня.
Если за базовую линию принят уровень донной плоскости резервуара, то измерения уровня могут осуществляться, от донной части резервуара до поверхности жидкости; и это будет называться измерением высоты заполненного пространства в резервуаре.
Если базовая линия находится наверху резервуара, измерение может проводится вне жидкости, от поверхности жидкости до верхней точки резервуара; обычно это называется измерением свободного или незаполненного объема в резервуаре (над поверхностью жидкости).
Различие между измерением уровня жидкости заполненного объема и измерением свободного объема проиллюстрировано на рисунке 2.

Рисунок 2. Два типа измерения уровня жидкости с непосредственным отсчетом
Жидкость принимает форму резервуара, в котором она находится. Это или горизонтальные резервуары или вертикальные резервуары. Пространство, занимаемое жидкостью в резервуаре, называется объемом жидкости.
По мере изменения уровня жидкости меняется также и объем или общее количество жидкости. Однако, изменения объема не всегда равнозначны изменениям уровня. Взаимосвязь уровня и объема зависит от формы резервуара.
Этот момент проиллюстрирован на рисунке 3. На шкале в центре рисунка обозначены равные по величине изменения уровня. На рисунке 3А изображен вертикальный цилиндр резервуар. Поскольку у этого цилиндра площади поперечного сечения равные по величине на любом уровне, результатом равных по величине изменений уровня будут равные по величине изменения объема. У горизонтального цилиндра резервуара, изображенного на рисунке 1.1-3 Б, на разных уровнях подъема площадь поперечного сечения цилиндра не равна по величине. В резервуаре такой формы, равные по величине изменения уровня не влекут за собой равные во величине изменения объема.

А. Вертикальный резервуар Б. Горизонтальный резервуар
Рисунок 3. Виды поперечного сечения двух различных резервуаров
При осуществлении учетных операций может быть необходимо преобразование величины измерений уровня в единицы объема. Обычно это выполняется с помощью переводных таблиц, которые рассчитываются с учетом определенного размера и формы емкости. И важно пользоваться переводной таблицей, которая по спецификации соответствует измеряемому резервуару.
 

При исследовании системы автоматического регулирования были выполнены следующие задачи:
1. На основе заданной функциональной схемы исходной системы, построили математические модели каждого элемента, получили передаточные функции каждого звена и составили структурную схему САР.
2. Определили:
- передаточную функцию разомкнутой САР;
- передаточную функцию замкнутой САР относительно задающего воздействия;
- передаточную функцию замкнутой САР по ошибке от задающего воздействия.
В результате получили систему, отвечающую предъявленным требованиям к ней с показателями качества:
перерегулирование σ 0%
время переходного процесса tпп 50с.
3. Создали модель в среде Labview и описали порядок работы с ней.