Схема и основные характеристики технологической установки

22 Федеральное аген т ство по образованию Российской Федерации Орловский государственный технический университет Кафе дра "Электрооборудовани е и эне р г осбережени е " Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине АС УТП Работу выполнил студент г руппы 41-Т К : Чернышова В .А. Шифр 030917 Руководитель работы : Комаристый А .С. Курсовая работа защищена с оценкой _____________ 200 7 г . Содержание Введение 3 1. Схема и основные характеристики технологической установки 5 2. Составление функциональной схемы автоматизации технологической установки 6 3. Построение кривой разгона объекта по каналу регулирования, выбор типа регулятора 8 4. Определение пригодности регулятора и параметров его настроек 11 5. Анализ АСР на устойчивость по критериям устойчивости Гурвица и Михайлова 14 5. Анализ АСР на устойчивость по критериям устойчивости Гурвица и Михайлова 14 5.1 Определение устойчивости системы по критерию Гурвица 15 5.2 Проверка устойчивости САУ по критерию Михайлова 16 6. Определение запаса устойчивости АСР по фазе 19 Заключение 23 Литература 25 Введение Автоматика - отрасль науки и техники, охватывающая теорию и принципы построения средств и систем управления производственным процессом . Автоматика является основой автоматизации . Автоматизация - этап развития машинного производства, который характеризуется освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами и передачей этих функций техническим устройствам . Управление производственным процессом - это такое воздействие на него, которое обеспечивает оптимальный или заданный режим работы . Объект управления - управляемый производственный процесс . Совокупность технических средств, используемых для управления, и производственного персонала, который принимает в нем непосредственного участие, образует совместно с объектом систему управления . Процесс управления складывается из следующих основных функций, которые выполняются системой управления : получение измерительной информации о состоянии производственного процесса как объекта управления ; переработка полученной информации и принятии решения о необходимом воздействии на объект для достижения целей управления ; реализация принятого решения, т.е. непосредственное воздействие на производственный процесс . Средство измерений - это средство, предназначенное для получения информации о состоянии объекта управления . Среди автоматических систем наиболее распространены автоматические системы регулирования (АСР ). АСР предназначены для поддержания заданных значений технологических параметров, которые характеризуют состояние производственного процесса как объекта регулирования . С появлением новых технических средств , в практику автоматизации вошел новый тип систем управления - автоматизированные системы управления технологическими процессами . Широкое внедрение автоматизации пищевых производств позволяет повысить эффективность технологических процессов и обеспечить полную сохранность натуральных свойств исходного сырья, которое поступает на переработку . 1 . Схема и основные характеристики технологической установки Рисунок 1.1 - Схема хлебопекарной печи Регулируемые параметры : температура дымовых газов, подаваемых в центральную зону пекарной камеры . Контролируемые параметры температура, давление газа . Сушка (высушивание ) материалов состоит в удалении влаги из влажных материалов путем ее диффузии из твердого материала и испарения . Необходимость удаления влаги из материала может быть обусловлена разными причинами, например : Влажный продукт может портиться при хранении, так как влага вредно воздействует на товарные свойства некоторых материалов : слеживание, смерзание в зимнее время, образование плесени . 2 . Составление функциональной схемы автоматизации технологической установки Функциональная схема автоматизации (ФСА ) дает представление о функционально - блочной структуре системы автоматического управления - регулирования, сигнализации, защиты технологического процесса или установки и определяет объем оснащения установки (объекта ) аппаратурной автоматики . На ФСА изображены : технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации (датчики, регулирующие и контролирующие приборы, элементы управления, вычислительные устройства и пр . ). В зоне щитов и пультов условно изображают установленные средства автоматизации . От них линии связи идут к элементам схемы установки . Приборы и средства, установленные вне щитов, - местные приборы . Рисунок 2 - Функциональная схема автоматизации регулирования и контроля температуры и давления газа В соответствие с заданием для регулирования и контроля температуры и давления газа в технологической установке на выходе из топки установлен измеритель температуры (поз .4 -1 ), имеющий сдвоенный чувствительный элемент (сдвоенная термопара ), один из которых подключен ко вторичному прибору, установленному на щите (поз .4 -2 ), осуществляющий показание и запись температуры, а другой - к электрическому регулятору (поз .4 -3 ), имеющему датчик (поз .4 -4 ), не встроенный в регулятор . Исполнительным механизмом (поз .4 -5 ) можно управлять вручную с помощью кнопок управления (поз .4 -5 ) можно управлять вручную с помощью кнопок управления (поз .3 -1 ) через переключатель режима работы - ручное - автоматическое (поз .3 -2 ). Исполнительный механизм изменяет подачу газа в топку . Для контроля давления на выходе в топку установлен датчик давления (поз .2 -1 ), который подключен ко вторичному прибору на щите (поз .2 -2 ), осуществляющему показание давление газа и имеющему задатчик (поз .2 -3 ) и сигнализацию (поз .2 -4 ) для обеспечения техники безопасности . Измеритель температуры подаваемого газа (поз .1 -1 ) подключен к прибору, установленному на щите (поз .1 -2 ), осуществляющему показания и запись температуры . 3 . Построение кривой разгона объекта по каналу регулирования, выбор типа регулятора Исходные данные для построения кривой разгона объекта по каналу регулирования сведены в таблицу 1 . Таблица 1 № п/п Возмущение Y % Р .О. Относительное время кривой разгона t отн Показатели качества процесса регулирования 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 д анные эксперимента - отклонение параметра X э( t ) X 1 % X ост X р . отн . 1 10 0 0, 25 1 2,3 3,3 4 , 1 4 , 5 4 , 8 5,0 5 ,1 5 ,1 4 0 10 1, 5 Абсолютное значение времени определяется по формуле : , где t пер . - время переходного процесса, указанное для технологической установки . Кривую разгона объекта строим в единицах регулируемой величины по формуле : ( t ) где - отклонение по кривой разгона, - отклонение параметра по таблице 1 . Результаты пересчета t и X сводим в таблицу 2 . Таблица 2 Параметр Значение t отн 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 X э ( t ) 0 0, 25 1 2,3 3,3 4,1 4,5 4,8 5,0 5 ,1 5 ,1 t (М ) 0 2 4 6 8 10 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 X ( t ) 0 0, 59 2,35 5, 2 7,77 9,65 10,6 11, 3 11, 77 12 12 По данным таблицы строим кривую разгона объекта (рисунок 3 ). Рисунок 3 - Кривая разгона На кривой разгона объекта проводим касательную к точке перегиба и определяем графически динамические и установившиеся параметры объекта : = 2 ,5 мин, Т= 10,5 мин, X = 12 . Затем рассчитываем вспомогательные параметры : ; По номограмме выбираем закон регулирования . Рисунок 4 - Номограмма Согласно координаты точки ( Rg , /Т ) и ближайшей к ней кривой - это П - регулятор . 4 . Определение пригодности регулятора и параметров его настроек После того, как мы выбрали закон регулирования определяем время регулирования t р и остаточное отклонение . Время регулирования t р определяем по номограмме t р/ = f ( /Т ) (рисунок 5 ). Рисунок 5 - Номограмма t р/ = f ( /Т ) К оси абсцисс в точке с соответствующим значением /Т восстанавливаем перпендик уляр до пересечения с графиком П - регулятора . По оси ординат определяем величину " С " отношения t р/ , тогда время регулирования t р определяем по формуле : ; Затем проверяем неравенство : ; Так как . , следовательно, регулятор выбран верно . По графику (рисунок 6 ) определяем графически остаточное отклонение . Рисунок 6 - Номограмма X ’ ост=С’ X