Разработка системы автоматического управления технологическим производством на примере сборника эмульсии

 

Найдем выражение для  АФХ разомкнутой системы без  запаздывания. Для этого в формуле (22) без сомножителя  заменим  p на  jw и получим:

 

W_раз (jw)=

   (23)

 

Вводим в (23) обозначения F₁w² = ; (w - F₂w³) = _. Приводим (23) к алгебраической форме, освобождаясь от комплексности в знаменателе, в конечном счёте получаем

 

W_раз (jw)=               ₍₂₄₎

 

W_раз (jw)=

 

Выделим выражения  для вещественной и мнимой части W_раз (jw):

 

Р_раз (w)=

     

 

Q_раз (w)=

 

Заменим в выражении (24) и и найдем выражение для А_раз (w)= _:

 

А_раз (w) =

А_раз (w)=

 

А_раз (w)=

,

 

А_раз (w)=

 

В конечном счёте  получаем выражение для АЧХ без  запаздывания

 

A_раз (w) = K_об

     (25)

 

Находим выражение  для ФЧХ  j_раз (w) = -wt+аrctg :

 

           ₍₂₆₎

 

В численном  виде это выражение можно представить  как:

 

 

 

Найдем АФХ  разомкнутой системы с запаздыванием,  для этого представим характеристику в виде тригонометрической функции

 

                      (27)

где А_раз (w) и j_раз (w) представлены формулами (25)  и (26) соответственно:

Р_t(w) – вещественная часть АФХ разомкнутой системы с запаздыванием;

jQt (w) –мнимая часть АФХ разомкнутой системы с запаздыванием.

Подставим в  выражения для Р_t(w)  и Q_t (w) формулы (25) и (26)

 

 

 

Заменяем в  выражениях «а» и «b» на их истинные значения:

 

₍₂₈₎

 

₍₂₉₎

 

В формулы (28) и (29) подставим численные значения  F₁; F₂; К_об; К_R; K_R/T_u; t получим АФХ разомкнутой системы с запаздыванием в численном виде:

 

По программе ust-pi.exe рассчитаем координаты Рt(w) и Qt(w) (приложение H).

Вводом в  программу служат:  коэффициенты передаточной функции объекта  F₁ и F₂; коэффициент передачи объекта К_об; коэффициент передачи пропорциональной части регулятора К_R; коэффициент передачи интегральной части регулятора  K_R/T_u, время запаздывания t. По расчётным данным построим график АФХ разомкнутой системы с запаздыванием. Возле каждой значимой точки проставим значение частоты, укажем стрелкой направление движения годографа. Запас устойчивости по модулю С = 0,51. Запас устойчивости по фазе γ = 32⁰

 

 

 

 

 

9 РАЗРАБОТКА СТРАТЕГИИ САР ПРОМЕЖУТОЧНОГО НАКОПЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИИ С ПОМОЩЬЮ СРЕДСТВ SCADA-СИСТЕМЫ GENIE

 

9.1 Постановка задачи

 

В данном разделе курсового  проекта следует разработать стратегию управления давления в водяной рубашке сборника с помощью средств SCADA-системы GENIE. Структурная схема контроля и регулирования САР промежуточного накопления эмульсии представлена в приложении ФИТЭ 050702 КП 03.01 А1. Значение давления в водяной рубашке определяется датчиком давления с унифицированным выходным сигналом 4…4мА Сапфир 22-ДИ и через преобразователь ток-напряжение PCLD-8115 (где сигнал 4…20мА преобразуется в сигнал 0…5В) поступает на вход встраиваемого модуля PCL-818H и вводится в память компьютера. Полученные данные обрабатываются SCADA-систамой GENIE и отображаются на дисплее компьютера с помощью набора экранных форм Редактора форм отображения (элементов отображения «стрелочный индикатор», «цифровой индикатор» и «просмотр данных архива». Вид панели окна форм отображений САР промежуточного накопления эмульсии представлен в приложении J – Вид окна DISP 1 редактора форм отображения САР промежуточного накопления эмульсии. SCADA-система GENIE позволяет организовать ручное и/или автоматическое управление ходом технологического процесса.

Регулирующее воздействие, в данной лабораторной работе, осуществляется с помощью элементов управления «кнопка с 2-мя состояниями», расположенными в редакторе форм.

С помощью кнопок мы управляем  дискретными выходами модуля PCL-818H, который в свою очередь управляет платой мощных реле PCLD-885, осуществляющих управление многооборотным исполнительным механизмом МЭ0. Исполнительный механизм МЭ0 содержит встроенный блок сигнализации положения выходного вала БСПТ-IIBТ6. Информация о положении регулирующего органа вводится в ЭВМ по каналу БСПТ-IIBТ6 PCLD-8115 PCL-818H, и также отображается на экране.

Исходные данные:

- диапазон изменения давления: 0.25...0.30 МПа

- диапазон изменения  выходного сигнала датчика Сапфир 22-ДИ при изменении давления от 0.25...0.30 МПа:   4…20мА;

- диапазон изменения  выходного сигнала модуля сигнализации  положения БСПТ-IIBТ6 при изменении положения выходного вала от 0 до 100% полного хода: 4...20мА;

- диапазон изменения  выходного сигнала преобразователя  PCLD-8115: 1…5 В.

 

 

9.2  Порядок выполнения работы

 

9.2.1 Запускаем GENIE и создаем файл под именем САРнакопленияЭМУЛЬСИИ. GNI.

9.2.2 С помощью команды меню «Редактора задач» «Настройка»/«Устройства» установливаем в системе необходимые устройства, в нашем случае РСL-818Н.

9.2.3 С помощью команды меню «Редактор задач» «Настройка»/«Параметры задачи» задаем время сканирования задачи (50.. .400 мс).

9.2.4 В редакторе задач TASK.1 установливаем и настраеваем блоки аналогового ввода AI 1 (для ввода значения давления; масштабирование блока -5...5, 0,25...0,3), AI2 (для ввода сигнала о положении РО в % от полного хода вала; масштабирование блока -5...5, О...100) и блоки дискретного вывода DO1 (сигнал на увеличение подачи горячей воды), DO2 (сигнал на уменьшение подачи горячей воды), D03( остановка МЭО).

9.2.5 В редакторе форм отображений DISP1 устанавливаем и настраеваем стрелочные и цифровые индикаторы для отображения информации с блоков АI1 (стрелочный индикатор METER1, сопоставленный блоку AI1 имеет шкалу 0-0,3 и 2 сегмента) и АI2 (стрелочный индикатор METER2, сопоставленный блоку AI2 имеет шкалу 0-100 и 3 сегмент).

9.2.6 В редакторе форм отображений DISP1 устанавливаем и настраеваем блоки «Просмотра данных архива» (HIST1 и HIST2 ). Данные блоки должен отображать информацию из блока AI1 (значение давления) и блока AI2 (значение сигнала о положении РО в % от полного хода вала).

9.2.7 В редакторе форм DISP1 устанавливаем и настраеваем элементы управления «кнопка с двумя состояниями», для подачи сигналов управления на увеличение, уменьшение подачи горячей воды и на остановку МЭО.

9.2.8 В редакторе форм делаем поясняющие надписи над индикаторами и элементами управления с помощью элемента отображения «Текстовая строка».

9.2.9 В редакторе задач TASK.1 устанавливаем и настраеваем блоки «ТЭГ» (TAG1-TAG3) для передачи информации с кнопок из редактора форм отображения в редактор задач.

9.2.10 В редакторе форм отображений DISPl устанавливаем и настраеваем индикаторы, сигнализирующие об увеличении, уменьшении подачи горячей воды и остановку МЭО, и сопоставить их соответственно блокам TAG1, TAG 2 и TAG 3.

9.2.11 Установливаем связь между блоками «ТЭГ» и блоками дискретного вывода с помощью блока «Проводник».

9.2.12 Сохраняем и запускаем полученную стратегию на исполнение.

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данном курсовом проекте  была разработана система автоматизации промежуточного накопления эмульсии. Во время  разработке проекта системы было использовано индивидуальное задание и достаточно полные сведения об элементах и устройствах, применяемые в данной системе.

Был использован промышленный контроллер Simatic S7-300 для надежной, эффективной работы системы.

В процессе проектирования была разработана структурная, функциональная, электрическая принципиальная схемы.

В результате расчета  САР с ПИ – регулятором получены следующие результаты:

 

1 Характеристики объекта:

 

1.1 Коэффициенты передаточной  функции объекта F₁ = 16.88;  F₂ = 69.57

1.2 Коэффициент передачи  объекта 

1.3 Передаточная функция  объекта в численной форме

1.4 Дифференциальное уравнение в численной форме:

1.5  Постоянная времени объекта Т_об= 16 с

1.6 Точность аппроксимации составляет 0.77%

       

    2 Характеристики  регулятора:

 

2.1 Коэффициент передачи  пропорциональной части

              K_R = 0.88576

2.2 Коэффициент передачи интегральной части

 

2.3 Степень упругой  связи

 

2.4 Время изодрома 

2.5 Степень затухания  для регулятора 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Макаревич С.П. Лекции по теории автоматического регулирования. Линейные одномерные непрерывные САР:  Учебное пособие/ ВКГТУ – Усть-Каменогорск, 2001. – 116с.
2. Макаревич С.П. Типовые расчеты по курсу Теория автоматического регулирования и управления.: Пособие к курсовому и дипломному проектированию для студентов спец.1901/ - Усть – Каменогорск, 1996г.
3. Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А.В. Основы теории и элементы автоматического регулирования. – М.: Машиностроение, 1985.– 535с.
4. Теория автоматического управления / Под редакцией А.А.Воронова. Части I и II. –М.: Высшая школа, 1986. – 367с., 504с.
5. Ротач В.Я. Расчёт настройки промышленных систем регулирования. –М.: -Л.: Госэнергоиздат, 1961. – 261с.
6. Наладка автоматических систем и устройств управления технологическими процессами. Справочное пособие / Под редакцией А.С.Клюева. – М.: Энергия, 1977. – 325с.
7. Справочное пособие. Под ред. А.С. Клюева. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. – М.: Энергоатомиздат, 1990.
8. Курс лекций по дисциплине «Проектирование автоматизированных систем и комплексов».
9. Технические каталоги «Siemens».
10. Технические каталоги компании  «Ritall».
11. Технические каталоги фирмы «WAGO».