Курсовой проект на тему: Разработка систем управления технологическим процессом. Скачать бесплатно.
Фрагменты работы:
Качественные мойки самообслуживания купить Москва.
Задание
1. Разработать систему управления технологическим процессом или установкой.
Реализовать решения по управлению с помощью средств, используемых по управлению с помощью средств, используемых в АСУ в качестве нижнего уровня системы управления.
Наименование процесса – процесс сушки в прямоточной барабанной сушилке. Сушильный агент – топочные газы, получаемые в топке. Объектно-ориентированные КТС «Режим-1Д».
2. Расчетная часть. Исследовать АСР 3-го порядка: рассчитать переходные процессы в АСР, состоящей из одноемкостного статического объекта регулирования, ПИ-регулятора, измерительного преобразователя и исполнительного устройства.
Принять, что характеристика измерительного преобразователя (датчика) описывается уравнением апериодического звена 1-го порядка с коэффициентами ТИП=2,5, КИП=2,5, а характеристика исполнительного устройства описывается уравнением усилительного звена с коэффициентом усиления КИУ=0,3
Содержание
1. Разработка систем управления технологическим процессом…………..4
1.1 Краткое описание технологического процесса…………………………4
1.2 Технологические параметры, требующие автоматической стабилизации (построение АСУ)…………………………………………………………..5
1.3 Параметры автоматического контроля, сигнализации и защиты………8
1.4 Краткое описание заданного комплекса технических средств (КТС)…9
1.5 Обоснование выбора средств для измерения параметров…………….11
1.6 Спецификация средств автоматизации……………………………….12
2. Расчетная часть. Исследование АСР 3-го порядка………………..…..14
2.1. Уравнения динамических характеристик объекта регулирования и автоматического регулятора в общем виде и с заданными коэффициентами (ТОБ, КОБ, КР, ТИ)……………………………………………………………………………..……..13
2.2. Параметры настройки ПИ-регулятора…………………………………………. ….15
2.3. Кривые разгона ОР и АР по заданным коэффициентам их характеристик…………………………………………………………………………17
2.4. Передаточные функции всех элементов АСР согласно заданию………………………………………………………………………………..20
2.5. Структурная схема замкнутой АСР………………….……………………21
2.6. Выражение эквивалентной передаточной функции АСР, определяя коэффициенты b0, b1, а0, а1, а2, а3………………………………..………………………22
2.7. Расчет по программам АСР-V (в качестве исходных данных вводятся коэффициенты диаграммы Вышнеградского) функции переходного процесса в компьютерном классе факультета…………………….…………………………………24
2.8. График переходного процесса в АСР….……………………….………26
2.9. Оценка показателей качества переходного процесса…………………27
2.10. Сравнительный анализ показателей качества регулирования при двух различных значениях КР при ТИ = const…………………………………………..……28
Список использованной литературы………………………………………….29
1. Разработка систем управления технологическим процессом
1.1 Краткое описание технологического процесса
Сушка – тепловой процесс обезвоживания твердых материалов путем испарения влаги и отвода образующихся паров.
Во вращающийся барабан дозатором из бункера подается влажный материал, где он постепенно перемещается вдоль по уклону барабана. В том же направлении в барабан поступает сушильный агент — горячий воздух, нагреваемый в топке за счет сжигания топливного газа.. Материал нагревается и содержащаяся в нем влага испаряется. Выделяющиеся водяные пары удаляются из сушилки вместе с отработанным газом. Вместе с газом увлекается часть тонкозернистого материала, поэтому отработанный сушильный агент перед выбросом в атмосферу очищается от пыли в циклоне. Высушенный материал разгружается в конце барабана в бункер. На концах барабана часто устанавливают уплотнительные устройства, затрудняющиеся утечку сушильного агента.
Барабанные сушилки широко применяются для непрерывной сушки при атмосферном давлении кусковых, зернистых и сыпучих материалов.
В качестве теплоносителя используются топочные газы, получаемые в топке в результате сжигания топлива.
1.2. Технологические параметры, требующие автоматической стабилизации (построение АСУ)
Цель управления:
Это, как правило, необходимость получения целевого продукта заданного качества при определенной производительности. Критерием управления (показателем эффективности) процесса выступает параметр, определяющий качество продукта или его количество.
Цель управления процесса сушки заключается в обеспечении высушивания поступающего влажного твердого материала до заданного значения влажности.
В качестве объекта управления при автоматизации процесса сушки представлена барабанная прямоточная сушилка, в которой сушильным агентом служат топочные газы, получаемые в топке. Показателем эффективности данного процесса является влажность материала, выходящего из сушилки, а целью управления — поддержание этого параметра на определенном значении. Основными возмущающениями процесса являются изменения расхода материала и его влажности, а также изменения расхода и начальной температуры сушильного агента — теплоносителя.
Влажность сухого материала определяется, с одной стороны, количеством влаги, поступающей с влажным материалом, а с другой стороны количеством влаги, удаляемой из него в процессе сушки. Количество влаги, поступающей с влажным материалом, зависит от расхода этого материала и его влажности, а также от расхода сушильного агента.
Расход материала определяет производительность сушилки, которая, как правило, должна быть постоянной. Поэтому следует идти по пути стабилизации расхода влажного материала, что обеспечивает заданную производительность и устраняет возмущения по данному каналу. Для этой цели устанавливают автоматические дозаторы.
Влажность материала, поступающего в сушилку, зависит от технологического режима предыдущих процессов. С изменением этого параметра в объекте будут иметь место сильные возмущающие воздействия.
Поверхность контакта сушильного агента и материала зависит от толщины слоя этого материала и его гранулометрического состава. Толщина слоя определяется наличием материала в барабане и при постоянном расходе материала и скорость вращения барабана будут постоянной. Гранулометрический состав определяется ходом предыдущих технологических процессов; с его изменением в объект вносятся возмущения.
Величина влажности сушильного агента зависит от расхода этого агента, проходящего через сушилку; чем больше расход, тем меньше влажность сушильного агента. С изменением расхода сушильного агента в объект может вноситься возмущающие воздействия.
Разрежение в барабане сушилки легко стабилизируется путем изменения расхода сушильного агента, выводимого из сушилки. Температура же определяется всеми наличными параметрами, и также интенсивностью процесса испарения влаги из материала. Стабилизировать ее можно путем изменения расхода или температуры сушильного агента. Необходимо отметить, что диапазон изменения последнего параметра существенно ограничен, что объясняется требованиями техники безопасности и возможность разложения высушиваемого материала.
Нагрузка объекта по сушильного агенту поддерживается на постоянном значении регулятором разрежения воздуха в смесительной камере, воздействующим на клапан, установленный на линии отвода воздуха после циклона, При постоянном гидравлическом сопротивлении барабана и отсутствии подсоса воздуха из атмосферы система регулирования разрежения обеспечивает постоянство скорости прохождения сушильного агента вдоль барабана. Оптимальное значение скорости воздуха устанавливают с учетом того, что с ее увеличением возрастает скорость сушки твердого материала и одновременно увеличиваются потери тепла с отработанным воздухом.
Таким образом, все параметры, влияющие на показатель эффективности, стабилизировать невозможно, В частности, возмущение будет возникать в результате изменения начальной влажности материала и сушильного агента, гранулометрического состава материала и т. д. В барабане может изменятся распределение материала, а также гидродинамические условия его обтекания сушильным агентом. В связи с этим в качестве основного регулируемого параметра целесообразно взять влажность твердого материала, а регулирующее воздействие осуществлять изменением расхода сушильного агента. Однако при отсутствии надежного прибора для непрерывного измерения влажности материала, а также при больших запаздываниях в сушилке в качестве регулирующего параметра используют температуру сушильного агента в барабане. Это целесообразно с точки зрения динамики, т.к. на возмущения эта величина реагирует быстрее. Датчик регулятора температуры устанавливают в пределах первой трети длины сушилки. т.к. в начале аппарата температура теплоносителя изменяется более интенсивно, чем в его конце. При этом уменьшается также запаздывание объекта. Датчик монтируют непосредственно на поверхности барабана, а его свободные концы присоединяют к передающему преобразователю через специальное токосъемное устройство с подвижными контактами.
Полнота сгорания топливного газа обеспечивается АСР соотношения расходов топливного газа и первичного воздуха, управляющего подачей первичного воздуха в топку. При изменении теплотворной способности топлива целесообразно корректировать это соотношение по содержанию кислорода в топочных газах.
Таким образом, при управлении процессами сушки в прямоточной барабанной сушилке следует регулировать соотношение расхода топлива и первичного воздуха, влажного материала, температуру сушильного агента на входе и выходе из сушилки, температуру в сушилке, разрежение в смесительной камере.
1.3. Параметры автоматического контроля, сигнализации и защиты
Контролю подлежат нерегулируемые режимные и входные параметры.
Сигнализации подлежат все параметры, изменения которых может привести к аварийной ситуации или серьезному нарушению технологического режима и, в конечном счете, к изменению критерия управления.
Параметрами автоматической защиты являются те параметры, при недопустимом отклонении которых должны срабатывать устройства автоматической защиты и не допустить перехода в аварийную ситуацию.
При опасном повышении температуры сушильного агента на входе в сушилку и остановке электродвигателя барабана должен быть подан сигнал обслуживающему персоналу. Кроме того, при остановке электродвигателя должна срабатывать защита и при этом прекращаться подача материала в сушилку. При повышении температуры сушильного агента на входе в сушилку сверх допустимого значения, приводящая к перегреву материала, и остановке электродвигателя барабана должна включаться сигнализация. При этом в качестве защиты отключается подача влажного материала.
1.4. Краткое описание заданного комплекса технических средств (КТС)
Автоматизированные системы, построенные на базе установок «Режим-1Д», относятся к локальным информационно-управляющим системам с индивидуальными управляющими свойствами и станциями управления и централизованными станциями контроля. Системы управления на базе установок «Режим-1Д» применяют для построения АСУ непрерывными технологическими процессами. КТС «Режим-1Д» обеспечивает прием и передачу унифицированных пневматических сигналов.
Централизованное управление, заложенное в комплексе, позволяет: управлять с одного пульта n однотипными агрегатами; осуществлять автоматический плавный (безударный) переход с режима на режим с минимальным использованием аппаратуры; сравнительно легко осуществлять связь с ЭВМ.
Сигналы от датчиков регулируемых параметров поступают на выход ПИ-регулятора ПР3.31, субблоков сигнализации технологической и коммутатора К1. С коммутаторов К3 на входы задания регуляторов подаются сигналы номинальных значений (Н). В зависимости от режима управления, заданного для каждого параметра своим переключателем А-Р-Пр-М («Автомат-ручное-программа-машина), через соответствующий коммутатор К3 на вход регулятора ПР3.31 проходит сигнал от установленного на пульте ПКУ задатчика номинала Зн (режим «автомат»). Регулятор ПР3.31 стабилизирует при этом контролируемый параметр на уровне, формируемом одним из задающих устройств; выходной сигнал регулятора ПР3.31 коммутируется к исполнительному механизму.
С помощью соответствующей клеммы вызова оператор может вызвать на показывающий прибор ППМ-20П значение любого параметра, а также для регулируемых контуров значения номинала и сигналов с выходов регулятора и задатчика дистанционного управления.
Обрабатываемые параметры делятся на три группы. К первой относятся регулируемые параметры, подлежащие стабилизации, сигнализации технологических отклонений, контролю на приборе.
Ко второй группе относятся нерегулируемые параметры, для которых осуществляется сигнализация об аварийных отклонениях и контроль на приборе. К третьей группе относятся вызывные параметры, которые периодически могут быть вызваны на прибор контроля.
Параметры из второй группы регистрируются непрерывно. а параметры из третьей группы регистрируются по вызову с помощью коммутатора К4, управляемого сигналом движкового переключателя. Регистрация осуществляется трехстрелочными приборами типа ПВ4ю4Э системы «СТАРТ».
Технические характеристики установки «Режим-1Д»:
число переменных:
— общее — 50
— контролируемых по вызову — 50
— регулируемых — 20
Сигнализируемых при отклонении:
— технологических 20
— аварийных 3
Регистрируемых:
— непрерывно 6
— по вызову 18
Число выходов:
— от УВК 20
— от программных устройств 5
Число установок «Режим-1Д» в отдельных проектах автоматизации может колебаться от 1 до 13. В 80 % проектов число установок не превышает 5.
…
Трубопровод газообразного топлива Контроль и регулирование температуры с дополнительным воздействием по температуре 5-1 Термоэлектрический преобразователь температуры ТХК-0515. Предел измерений 0-6000С Электроды хромель-копель
5-2 Нормирующий преобразователь Ш-700 Преобразует ТЭДС термопары в унифицированный электросигнал (0…5)мА
5-3 Электропневмопреобразователь типа ЭПП — 63 Преобразует унифицированный электросигнал (0…5)мА в унифицированный пневмосигнал (0,02…0,1)МПа
6-1 Термоэлектрический преобразователь температуры ТХК-0515. Предел измерений 0-6000С Электроды хромель-копель
6-2 Нормирующий преобразователь Ш-700 Преобразует ТЭДС термопары в унифицированный электросигнал (0…5)мА
6-3 Электропневмопреобразователь типа ЭПП — 63 Преобразует унифицированный электросигнал (0…5)мА в унифицированный пневмосигнал (0,02…0,1)МПа
6-4 Регулирующий клапан с мембранным исполнительным механизмом 25с48нж НЗ
2. Расчетная часть. Исследование АСР 3-го порядка
2.1. Уравнения динамических характеристик объекта регулирования и автоматического регулятора в общем виде и с заданными коэффициентами (Тоб, Коб, Кр, Ти)
Объект регулирования (ОР):
Тоб dy/dt + y = Коб * x
Тоб = 16,6;
Коб = 2;
16,6 * dy/dt + y = 2 * x
Автоматический регулятор (АР) (ПИ – регулятор):
dx /dt = Кр * dy/dt + 1/Ти * y
…
2.10. Сравнительный анализ показателей качества регулирования при двух различных значениях КР при ТИ = const
Анализ кривых переходных процессов в АСР третьего порядка показывает, что при изменении (увеличении) коэффициента усиления регулятора КР и при постоянном времени интегрирования Ти, показатели качества регулирования улучшаются, что удовлетворяет требованиям качества, задаваемыми требованиями технологического процесса.
Список использованной литературы.
1. Кулаков М. В., Технологические измерения и приборы для химических производств, 3-е изд. М.: Машиностроение, 1983
2. Голубятников В. А., Шувалов В. В., Автоматизация производственных процессов. 2-е изд. М.: Химия, 1985.
3. Буртоликова З. Л., Александров И. А., Автоматика, автоматизация и АСУТП, Альбом структурно-логических схем к рабочей программе. М: ВЗПИ, 1988, Часть 2.
4. Полоцкий Л. М., Лапшенков Г. И., Автоматизация химических производств. М.: Химия, 1982
5. Шувалов В. В. и др. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М: Химия, 1991
6. Под ред. Дудникова Е. Г. Автоматическое управление в химической промышленности: Учебник для вузов. М.; Химия, 1987.
7. Под ред. Клюева А. С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем, справочное пособие, 2-е изд., М.; Энергоатомиздат, 1989.
Скачать всю работу:
СКАЧАТЬ ТУТ
|
