1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления icon

1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления




Скачать 182.03 Kb.
Название1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления
Дата20.11.2012
Размер182.03 Kb.
ТипРеферат
источник




Содержание

Нормативные ссылки

6

Введение

7

1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления.


8

1.1 Описание технологического процесса и оборудования.

8

1.2 Структурная идентификация ТОУ.

10

1.3 Анализ статических характеристик ТОУ.

10

1.4 Анализ динамических характеристик ТОУ

12

2 Техническое обеспечение системы локальной автоматики

13

2.1 Структурная схема САР

13

2.2 Анализ функций контроллера S7-200 в составе САР

13

2.3 Выбор средств измерений для подсистем ввода измерительной информации в САР и САК

14

2.4 Выбор средств автоматизации для подсистемы вывода командной информации

14

2.5 Схема автоматизации ТОУ

14

3 Математическое обеспечение САР

15

3.1 Выбор параметров настройки контроллера

15

3.2 Моделирование системы автоматического регулирования в динамическом режиме

16

3.3 Анализ показателей качества переходных процессов в САР

17

Заключение

18

Список использованных источников

19

Приложение А

20



Нормативные ссылки


В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ Р 8.625-2001 ГСИ. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования.

ГОСТ Р 8.625-2006 ГСИ. Термометры сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний.

ГОСТ 34.003-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. автоматизированные системы. термины и определения.

РМГ 29-99 Рекомендации по межгосударственной стандартизации. ГСИ. Метрология. Термины и определения.


Введение

Система локальной автоматики (СЛА) по ГОСТ 34.003 представляет собой систему устройств автоматики, автономно реализующую функцию управления технологическим объектом или его частью, либо функцию контроля за технологическим объектом управления (ТОУ) или его частью. В отличие от интегрированной автоматизированной системы СЛА функционирует на нижнем уровне управления без взаимосвязи с системами более высоких уровней. В этой связи задачей СЛА, разрабатываемой в настоящем курсовом проекте в форме системы автоматического регулирования, является автоматическое регулирование основных физических величин, характеризующих протекание технологического процесса закваски в заквасочной установке.

Структура СЛА по заданию жестко задана: предусматривает использование программируемого контроллера S7-200, состоящего из процессорного модуля CPU 224, модуля ввода-вывода ЕМ 235 и сенсорной панели HMI Touch Panel. С учетом технических возможностей данного комплекта в курсовом проекте разрабатывается схема автоматизации участка ТОУ, для которого создается один контур регулирования физической величины расход пара и каналы передачи измерительной информации на вход контроллера о трех величинах: температуры воды, продукта и окружающей среды .

Для контура регулирования должно быть проведено предусмотренное заданием определение параметров настройки контроллера на основе математических моделей объекта, ранее полученных при выполнении курсовой работы по дисциплине "Моделирование систем". При этом должно быть проведено моделирование САР с использованием пакета Mathcad, на основе которого определены значения показателей качества переходных процессов.


^

1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления.

1.1 Описание технологического процесса и оборудования.


Предназначен для приготовления производственных заквасок на чистых культурах молочно — кислых бактерий путем пастеризации молока, его сквашивания и охлаждения закваски.

Состоит из резервуара для сквашивания и блока управляющей аппаратуры. Термоизолированный резервуар снабжен устройством для залива исходного и слива готового продукта, перемешивающим устройством, змеевиками пара и ледяной воды, устройством для мойки внутренней поверхности резервуара, датчиком контроля температуры процесса пастеризации и сквашивания. Внутренняя ванна резервуара через патрубок заполняется молоком.

Перемешивание молока осуществляется мешалкой. В змеевик, расположенный на дне наружной ванны, подается пар под давлением 0,3 ± 0,05 МПа и молоко через водяную ванну нагревается до температуры пастеризации 95° ± 2°С.

После окончания пастеризации продукта, с целью ускорения охлаждения молока до температуры сквашивания, происходит подача водопроводной воды, которая вытесняет горячую воду из рубашки, одновременно включается подача ледяной воды. При необходимости, готовую закваску можно охладить до температуры хранения 3-10°С и хранить до употребления.

Постоянная температура в процессе сквашивания поддерживается автоматически с точностью до ± 1°С с периодической подачей пара в теплообменник.




Рис. 1.1 - схема заквасочника

1 – стенка внутреннего резервуара;

2 – стенка кожуха;

3 – крестообразная мешалка;

4 – привод мешалки;

5 – люк;

6 – клапан для спуска готового продукта;

7 – штуцер для подачи хладагента;

8 – штуцер переливной трубы;

9 – штуцер моющего устройства;

10 – пробный кран;

11 – изоляция танка;

12 – штуцер датчика верхнего уровня;

13 – штуцер для удаления охлаждающей воды


1.2 Структурная идентификация ТОУ.

Для заквасочника регулируемой величиной является температура продукта . Регулируемыми воздействия являются температура воды , и расход пара . Возмущающим воздействием можно считать температуру окружающей среды .













Рис. 1.2 - Структурная схема заквасочника


1.3 Анализ статических характеристик ТОУ.





Рис. 1.3 - Структурная схема канала регулирования












В соответствии с рекомендациями по созданию САР необходимо выбирать расходную характеристику регулирующего органа такой, чтобы коэффициент передачи последовательно соединенных звеньев регулирующего органа технологического процесса был постоянным во всем диапазоне изменения нагрузки. Поэтому с некоторыми упрощениями будем считать, что регулирующий орган (клапан) подобран соответствующим образом и коэффициент передачи является постоянным.



Для рассматриваемого случая с заквасочником, основываясь на литературных источниках



Математическая модель статики в аналитической форме имеет вид



Математическая модель статики с учетом датчиков имеет вид



Математическая модель статики в табличной форме имеет вид


Таблица 1.1 – Математическая мод-

ель статики объекта регулирования

М,%

Тп,

,мА

0

20

7,2

20

35

9,6

40

50

12

60

65

14,4

80

80

16,8

100

95

19,2


Математическая модель статики соответствующая первым и вторым колонкам таблицы в графической форме имеет вид



Рисунок 1.4 – Статическая характеристика объекта регулирования.


Математическая модель статики объекта регулирования по данным из граф 1 и 3 таблицы 1.1 в графической форме имеет вид



Рисунок 1.5 - Статическая характеристика объекта регулирования.


1.4 Анализ динамических характеристик ТОУ.

Передаточная функция по регулирующему каналу может быть представлена







Для датчика типа ДТПL045-02.10.200 показатель тепловой инерции 20 сек.






2 Техническое обеспечение системы локальной автоматики.

2.1 Структурная схема САР.




Рисунок 2.1 - Статическая характеристика объекта регулирования.


2.2 Анализ функций контроллера S7-200 в составе САР.

Программируемые контроллеры семейства Simatic S7-200 предназначены для построения систем автоматического управления, способны работать в реальном масштабе времени и могут быть использованы для систем распределенного ввода-вывода с организацией обмена через промышленные сети, Profibase-DP, системы модемной связи. В состав применяемого в курсовом проекте контроллера входит процессорный модуль CPU 224, данный модуль обладает 14 входами и десятью релейными выходами, а также возможностью скоростного счета, например для организации широко-импульсной модуляции. К данному модулю можно подключить до семи различных модулей расширения таких как модули ввода и вывода цифровых и аналоговых сигналов, коммуникационные интерфейсы, модемы и интеллектуальные модули, позиционирование, весоизмерение. Также обеспечивает возможность связей котроллера с различными текстовыми и графическими панелями человеко-машинного интерфейса. В курсовом проекте к модулю CPU 224 подключен модуль аналоговых входов-выходов ЕМ 235, предоставляющий возможность контроллеру получать четыре аналоговых сигнала широкого перечня диапазонов и выдавать один унифицированный аналоговый сигнал управления, напряжения или токовый. Таким образом, на системе с данной конфигурацией можно реализовать один контур непрерывного и три контура дискретного (например, двухпозиционного) регулирования. При непрерывном регулирование реализовывается ПИД закон.


2.3 Выбор средств измерений для подсистем ввода измерительной информации в САР и САК.

Для измерения температуры используем ДТПL 045-02.10.200 термопреобразователь электрический, диапазон измерений -200…+600. НСХ типа L, класс допуска 2. Ш78 преобразователь нормированный, НСХ типа L, класс точности 1. Для измерения внешней температуры используем ATМ2-I ТД1 — активный датчик температуры наружного воздуха с выходом 4-20 мА; диапазон измерения от -50 до +50 градусов.


2.4 Выбор средств автоматизации для подсистемы вывода командной информации.

Для автоматизации подачи пара используем электропневматический позиционер SIPOS 5 flash, класс защиты IP 67.


2.5 Схема автоматизации ТОУ.

Для получения измерительной информации о температуре продукта в заквасочной установке используется термоэлектрический преобразователь типа ДТПL045-0210.200, поз. 2а, выходной сигнал которого поступает на вход нормирующего преобразователя типа Ш78, поз. 2б. Выходной сигнал Ш78 подается на вход контроллера SIMATIC S7-200, поз. 2в. Для получения измерительной информации о температуре воды подаваемой в рубашку заквасочной установки используется термоэлектрический преобразователь типа ДТПL045-0210.200, поз. 1а, выходной сигнал которого поступает на вход нормирующего преобразователя типа Ш78, поз. 1б. Выходной сигнал Ш78 подается на вход контроллера SIMATIC S7-200, поз. 1в. Командный сигнал контроллера поступает на исполнительный механизм типа SIPOS 5 Flash, поз. 1г, который воздействует на клапан, изменяющий расход пара, подаваемого к змеевику под водяной рубашкой заквасочника. Для получения измерительной информации в помещение используется ATМ2-I ТД1, активный датчик температуры наружного воздуха, поз. 3а, выходной сигнал которого поступает на вход контроллера SIMATIC S7-200, поз. 3в.


3 Математическое обеспечение САР.

3.1 Выбор параметров настройки контроллера.

Сначала выбираем степень затухания и соответствующее ему значение параметра m.









Построим АЧХ для нашей передаточной функции 2го порядка:





Таблица 3.1 – значения АЧХ





0

120

0,05

6,57

0,10

0,71

0,15

0,16

0,16

0,126

0,2

0,0539




Рисунок 3.1 – АЧХ.


3.2 Моделирование системы автоматического регулирования в динамическом режиме.

Покажем структурную схему рассматриваемой системы



Рисунок 3.2 – Структурная схема.





Расчет параметров настройки произведены в MathCad и приведены в приложение А.


Таблица 3.2 - значения параметров настройки контроллера



Параметры

Кр, %

Ти, с

1

1

5

2

0,8

7

3

0,5

10



3.3 Анализ показателей качества переходных процессов в САР.


Таблица 3.3 – значения показателей качества САР

Показатели

Значение параметров для процесса

1

2

3

4

Время регулирования, с

800

640

480

800

Остаточное отклонение

0.01

0.02

0.01

0.03

Перерегулирование, %

50

30

0.1

80

Степень затухание, %

51

66

99

25

Период, с

330

332

200

270


Заключение

Развитие пищевой промышленности нашей страны и области имеет важное политическое, экономическое и социальное значение. Только при верном подходе к организации перерабатывающих предприятий, их модернизации и соблюдении всех технологических нормативов можно добиться создания наиболее конкурентоспособной продукции. Необходимо помнить, что производство и реализация пищевых продуктов несут в себе не только экономическую целесообразность, но и коренным образом влияют на состояние здоровья населения.

Кисломолочная продукция оказывает положительное воздействие на пищеварительную систему человека, в связи с тем, что в результате ряда биохимических процессов, протекающих при сквашивании молока, образуется особая, молочнокислая микрофлора, имеющая в своем составе различные вещества - молочную кислоту, углекислый газ, спирт, антибиотики и др. Усвояемость кисломолочных продуктов выше, чем усвояемость свежего молока, так как в кисломолочных продуктах белки частично пептонизированы. Кроме того, в ряде кисломолочных продуктов сгусток пронизывается мельчайшими пузырьками углекислого газа, в результате чего становится более доступным воздействие ферментов пищеварительного тракта.

При соблюдении технологического процесса, а именно тщательному подбору исходного сырья, соблюдению норм температур и давления при пастеризации и гомогенизации, заквашиванию молока хорошо смоделированными, качественными заквасками, постоянном контроле качества полуфабриката в химической лаборатории, своевременном разливе и маркировке, можно добиться получения продукции, отвечающей требованиям современной индустрии питания. Выбор технологической линии, подбор машин по производительности и совместимости их друг с другом, обеспечение санитарно-гигиенических норм удобством мытья оборудования, а также максимальная автоматизация процесса и улучшение условий труда рабочих наряду с реализацией технологического процесса играет важнейшую роль в формировании свойств готового продукта, рентабельности всего производства в целом.

Список использованной литературы

1. Беляев А.Н. Механизация производства кисломолочных напитков резервуарным способом – Изд-во «Пищевая промышленность», 1964

2. Беляев А.Н. Технологическое оборудование для производства кисломолочных напитков резервуарным способом. – Изд-во «Пищевая промышленность», 1970

3. Богданова Г.И., Новоселова Л.Ф. Опыт производства кефира резервуарным способом. – М.: Центипищпрм, 1965

4. Глазачев В.В. Производство кисломолочных продуктов. – М.: Пищепромиздат, 1960

5. Крусь Г.Н. и др. Технология молока и молочных продуктов / Г.Н. Крусь, А.Г. Храмцов, З.В. Волокитина, С.В. Карпычев; Под ред. А.М. Шалыгиной. – М.: Колос, 2006. – 455 с.


Приложение А

(расчет параметров настройки в приложении MathCad)




















































Лист










Похожие:

1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления iconСпецификация на поставку технологического оборудования для нужд муз города Ставрополя «Центр восстановительной медицины и реабилитации»
Функциональные характеристики (потребительские свойства), качественные характеристики товара
1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления iconОб установлении платы за технологическое присоединение по индивидуальному проекту к электрическим сетям ОАО «мрск центра» (на территории Смоленской области) объекта ип сидякина А. В
Оао «мрск центра» (на территории Смоленской области) объекта ип сидякина А. В. (строительство лэп-10кВ от пс «Центральная» для технологического...
1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления iconСтроительство влз-10кВ для технологического присоединения многоквартирных жилых домов, расположенных в г. Гагарин Смоленской области в соответствии с Федеральным законом от 26. 03
Оао «мрск центра» (на территории Смоленской области) объекта ООО «СитиСервис» (строительство влз-10кВ для технологического присоединения...
1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления iconСтроительство влз-10кВ, кл-0,4кВ, бктп-10/0,4кВ для технологического присоединения комплекса жилой застройки, расположенного по адресу: дер
Оао «мрск центра» (на территории Смоленской области) объекта ООО «Грас» (строительство влз-10кВ, кл-0,4кВ, бктп-10/0,4кВ для технологического...
1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления iconТехническое задание в части ««Функциональные характеристики (потребительские свойства), качественные характеристики товара»

1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления iconТехническое задание на приобретение коммунальной техники
Функциональные характеристики (потребительские свойства), качественные характеристики товара
1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления iconТехническое задание на приобретение коммунальной техники
Функциональные характеристики (потребительские свойства), качественные характеристики товара
1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления iconТехническое задание на приобретение коммунальной техники
Функциональные характеристики (потребительские свойства), качественные характеристики товара
1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления iconОбследования (технического осмотра) объекта
Описание объекта (вид строения, этажность и т п.): расположен в двухэтажном кирпичном
1 Статические и динамические характеристики технологического объекта управления iconДокументи
1. /35 Ведение технологического процесса/35 Вед тех проц (тесты)2.doc
2. /35...

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib3.podelise.ru 2000-2013
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Лекции
Доклады
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Программы
Методички
Документы
Документы