Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364139
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62791)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21319)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21692)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8692)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3462)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20644)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Учебное пособие: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "проектирование автоматизированных систем управления непрерывными технологическими процессами" Часть I

Название: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "проектирование автоматизированных систем управления непрерывными технологическими процессами" Часть I
Раздел: Остальные рефераты
Тип: учебное пособие Добавлен 17:59:28 11 сентября 2011 Похожие работы
Просмотров: 1042 Комментариев: 11 Оценило: 1 человек Средний балл: 3 Оценка: неизвестно     Скачать

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПО ДИСЦИПЛИНЕ "ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ"

Часть I

Составитель Мекинян Юрий Гургенович

Киев КПИ 2002

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Общие требования к содержанию курсового проекта и ходу курсового проектирования 3

2. Обзор современного. состояния исследований техно­логического процесса и уровня его автоматического управ­ления 5

3. Разработка математической модели объекта управ­ления 6

4. Оптимальное управление непрерывными технологи­ческими процессами 10

5. Разработка функциональной схемы АСУНТП 14

6. Стадии проектирования АСУНТП и требования к содер­жанию проектной документации. 16

6.1. Технико-экономическое обоснование создания АСУНТП 16

6.2. Техническое задание на проектирование АСУНТП. 17

6.3. Технический проект 17

6.4. Рабочий проект 18

6.5. Технорабочий проект 19

6.6. Внедрение и анализ функционирования АСУНТП. 19

Приложения 19

Список литературы 39

I. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА И ХОДУ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Разработка любой автоматизированной (автоматической) систе­мы управления непрерывным технологическим процессом (АСУНТП) вклю­чает в себя следующие этапы [l].

1. Изучение объекта управления и формулирование содержательной постановки задачи оптимального управления объектом по некото­рому техническому либо технико-экономическому критерию оптималь­ности.

2. Информационный поиск состояния вопросов исследования фи­зико-химических закономерностей технологических процессов объекта управления, разработки его математической модели (ММ), уровня со­вершенства системы автоматического управления (САУ) объектом управ­ления либо процессом-аналогом.

3. На основании всестороннего изучения современного состоя­ния исследуемой проблемы формулирование постановки задачи разработ­ки АСУ технологическими процессами объекта управления:

а) определение основных направлений теоретических и экспе­риментальных исследований по разработке математических моделей статики и динамики процесса;

б) определение перечня и технических характеристик датчиков и контрольно-измерительных приборов (КИП) для проведения исследо­ваний статических и динамических характеристик объекта;

в) составление технических требований и технических заданий (ТЗ) на разработку нестандартных приборов для исследований объекта управления и его автоматического управления;

г) разработка ТЗ на создание АСУНТП, содержащего предложения по функциональной структуре системы, ее информационному и техничес­кому обеспечению, а также вопросы ее взаимодействия с верхним уров­нем управления интегрированной АСУ (ИАСУ).

4. Проведение комплекса теоретико-экспериментальных исследо­ваний кинетики, термодинамики, гидродинамики, массообмена для раз­работки математической модели объекта управления.

5. Проведение комплекса экспериментальных исследований объе­кта управления на действующей (либо опытной) установке с целью под­тверждения результатов теоретических исследований процессов, а также уточнения коэффициентов уравнений математической модели объекта управления. Экспериментальное определение уравнений формальных ма­тематических моделей статики и динамики процесса в тех случаях, ко­гда неформальная модель по тем или иным причинам не может быть по­лучена.

6. Синтез АСУНТП, предусматривающий математическую формули­ровку задачи оптимального управления процессом, а также выбор либо разработку математического метода решения оптимизационной задачи управления технологическим процессом. .

7. Проектирование АСУНТП, включающее в себя организацию ин­формационного обеспечения системы (в том числе информационных пото­ков при взаимодействии верхнего и нижнего уровней интегрированной АСУ), создание базы данных АСУНТП, разработку алгоритмов и программ задач управления, выбор состава и архитектуры комплекса технических средств АСУНТП, проектирование специальных (нестандартных) средств контроля технологических параметров процесса, конструирование щи­тов и пультов управления процессом, а также организацию взаимосвя­зи проектируемой системы с другими АСУНТП и верхним уровнем управ­ления интегрированной АСУ предприятием.

8. Опытно-промышленная эксплуатация АСУНТП с целью ее усовер­шенствования. Длительность опытной эксплуатации колеблется от I до 12 мес. в зависимости от сложности системы.

Исходя из необходимости проведения больших объемов работ практически по всем этапам разработки АСУНТП (кроме эксперименталь­ных исследований и выполнения рабочего проекта) курсовой проект (КП) целесообразно выполнять в виде комплексной темы, причем каждый студент комплексной бригады выполняет один или несколько этапов.

Вариант КП (описание технологического процесса и его аппара­турного оформления, набор экспериментальных данных для разработки математических моделей статики и динамики процесса) выдается комп­лексной бригаде руководителем КП.

В зависимости от особенностей автоматизируемого технологичес­кого процесса (его сложности, объема экспериментальных данных и т.д.) руководитель КП формирует количественный состав комплексной бригады и распределяет этапы разработки АСУНТП в качестве индиви­дуальных заданий членам комплексной бригады. При этом допустимо выполнение одним студентом двух или нескольких этапов либо трудоем­кого этапа двумя и более студентами.

В общей части комплексного КП приводится описание технологи­ческого процесса, его аппаратурного оформления, анализируются резуль­таты информационного поиска по состоянию исследований физико-хими­ческих закономерностей автоматизируемого технологического процесса, а также по автоматическому управлению процессами-аналогами. Излагается концептуальная модель разрабатываемой АСУНТП. В заключении общего раздела приводится постановка задачи разработки комплексного курсового проекта АСУНТП; при этом по пунктам перечис­ляются все этапы научно-исследовательских и проектных работ (в по­велительном наклонении), которые должны быть выполнены в процессе курсового проектирования и указываются фамилии студентов, ответст­венных за выполнение каждого из этапов. Кроме того, в общей части КП могут быть приведены материалы по расчету экономической эффектив­ности разрабатываемой АСУНТП, сетевых графиков выполнения различ­ных этапов научных исследований и проектирования либо АСУНТП в це­лом, выполнения исследований по функционально-стоимостному анализу проектируемых технических средств системы в объеме КП по организа­ции планирования и управления предприятиями (ОПУП),если представле­ние отдельного КП по дисциплине руководителем этого курсового проек­та будет сочтено нецелесообразным.

В индивидуальной части КП каждый студент отражает результаты выполнения этапа (или этапов) разработки АСУНТП, являющегося его индивидуальным заданием в составе комплексного курсового проекта.

Индивидуальными заданиями комплексного курсового проекта мо­гут быть;

I. Разработка неформальных математических моделей статики и

динамики автоматизируемого технологического процесса на основании анализа физико-химических закономерностей процесса в результате изу­чения соответствующей технической литературы.

2. Идентификация коэффициентов уравнений формальных математических моделей статики и динамики процесса на основании экспериментальных данных с разработкой программ, реализующих различные методы идентификации).

3. Математическая формулировка задачи оптимального управления технологическим процессом либо установкой, выбор математического ме­тода решения задачи, разработка программы по известному алгоритму выбранного метода оптимизации.

4. Разработка функциональной схемы автоматического контроля и регулирования технологических параметров процесса, выбор аппаратуры КИП и автоматики, а также ЭВМ с комплексом периферийных техничес­ких средств.

5. Расчет аппаратуры для аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования сигналов.

6. Расчет сужающих устройств для измерения расходов жидких и газообразных веществ, а также регулирующих органов (с разработкой программ расчетов).

7. Анализ надежности аппаратуры сбора, передачи и преобразова­ния информации с помощью ЭВМ, а также алгоритмов функционирования АСУНТП.

Количество чертежей в графической части КП должно быть не меньше числа студентов в комплексной бригаде. Содержанием графичес­кой части могут быть функциональная схема АСУНТП, схемы алгоритмов и программ идентификации, оптимизации, расчетов сужающих устройств и клапанов и т.д.

Защита курсового проекта назначается одновременно всем сту­дентам комплексной бригады, причем от каждого студента требуются глубокие знания по всем его разделам.

Далее приводятся методические указания по выполнению тех эта­пов разработки АСУНТП, о которых недостаточно полно излагается в курсе лекций "Проектирование АСУНТП".

2. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНОЛ0ГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И УРОВНЯ ЕГО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Информационный поиск по указанным направлениям следует начи­нать с составления библиографических списков отечественной и зарубежной технической литературы. Существенную помощь при этом оказы­вают реферативные журналы (РЖ), выпускаемые по различным областям науки и техники, PЖ по химии, физике, энергетике, металлургии, тепло- и масоообмену, технологии и оборудованию целлюлозно-бумажного и поли­графического производства, автоматике, телемеханике и вычислитель­ной технике и др.). Например, в "Реферативном журнале химии" (РЖХ) в соответствующих разделах можно найти рефераты по монографиям, ста­тьям ( в том числе и депонированным) советских и зарубежных авторов по кинетике химических реакций, термодинамике, гидродинамике, массо-обмену, аппаратурному оформлению автоматизируемого технологического процесса. В разделе "Общие вопросы химической технологии" (серия И) в подразделе "Автоматизация химико-технологических процессов. Кон­трольно-измерительные приборы" РЖХ приведены рефераты по автомати­ческому регулированию и оптимальному управлению технологическими процессами.

Библиографические списки могут пополняться при изучении лите­ратурных источников, рекомендованных руководителем КП, а также най­денных по РЖ, поскольку в каждой работе имеются ссылки на другие литературные источники.

Целесообразно просматривать РЖ за последние 5 лет, а ссылки на использованную литературу в прорабатываемых литературных источни­ках делать за последние 10 лет. Подбор литературы РЖ целесообразно начинать с пономерного предметного указателя за календарный год, в результате чего находят номер РЖ и номер реферата по нтересующей тематике (например, "автоматическое регулирование", "автомагическое управление", "оптимизация" и т.д.).

Существенную помощь в подборе технической литературы по инте­ресующим вопросам оказывают предметный указатель в систематическом каталоге библиотеки и библиографические обзоры по различным пробле­мам науки в техники.

Изучению иностранных литературных источников существенно по­могает просмотр "Экспресс-информации", выпускаемых по различным об­ластям техники, так как в них приведены переводы на русский язык наиболее ценных статей зарубежных авторов. При выполнении курсового проекта патентную литературу можно не просматривать. Указанный информационный поиск можно производить с помощью Internet.

После завершения информационного поиска нужно составить анно­тации по наиболее полезным литературным источникам, провести сопос­тавительный анализ данных, а также выписать сведения, которые могут быть использованы при выполнении курсового проекта.

При оформлении соответствующего раздела КП целесообразно при­водить анализ сведений отдельно по физико-химическим закономерностям управляемого технологического процесса и отдельно - по опыту его автоматического оптимального управления.

Литературный обзор состояния решаемой проблемы выполняется всеми студентами комплексной бригады. Распределение работ по этому этапу производится либо внутри бригады студентами самостоятельно, либо руководителем курсового проекта.

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

При математическом описании технологических процессов как объектов управления используются математические модели статики (ММС), опи­сывающие установившиеся состояния, и математические модели динамики (ММД), описывающие переходные режимы процессов. И те, и другие могут быть построены аналитическими и экспериментальными методами или в результате их совместного использования. Кроме того, ММС могут быть получены из моделей динамики, если приравнять нулю все производные по времени дифференциальных уравнений, описывающих динамику процессов.

Аналитические методы построения математических моделей основа­ны на теоретическом анализе и экспериментальных исследованиях физи­ко-химических закономерностей технологических процессов - гидродина­мики, кинетики химических реакций, термодинамики, массопередачи. При построении неформальных математических моделей используется так на­зываемый "блочный принцип" построения. Согласно этому принципу вна­чале на основании изучения процесса перемешивания вещества в техно­логическом аппарате составляется дифференциальное уравнение (обыч­ное либо в частных производных), описывающее гидродинамику процесса с учетом интенсивности источника вещества. Поскольку источником вещества может быть либо химическая реакция, либо массопередача, на основании соответствующих исследований составляется уравнение кине­тики либо массопередачи. Если технологический процесс сопровождает­ся выделением либо поглощением теплоты, составляются дифференциальные уравнения, описывающие термодинамику процесса во всех зонах технологического аппарата, где возможно накопление теплоты (напри­мер, для реактора с охлаждащей рубашкой таких зон три: объем, за­нимаемый реакционной массой, стенка реактора и охлаждающая вода в рубашке).

Методы разработки неформальных ММ непрерывных ТП с большим количеством примеров подробно изложены в [2, с. 41-90; З, с. 237- 307; 4, с. 315-334 ; 5, с. 35-43 ] .

Соответствующий раздел комплексного курсового проекта должен выполняться на основании материалов по описанию технологических процессов, выдаваемых руководителем КП, а также сведений о характе­ре физико-химических процессов автоматизируемого технологического процесса, полученных в процессе выполнения анализа современного со­стояния исследования технологического процесса и его автоматическо­го управления.

Существует множество экспериментальных методов получения ма­тематических моделей объектов управления. Эти математические моде­ли называют формальными, так как структура математических выражений не зависит ни от физико-химической сущности протекающих реальных процессов, ни от конструкций технологических аппаратов, а определя­ется требуемой степенью адекватности математической модели ре­альному процессу.

Далее приведена краткая характеристика методов определения уравнений статики и динамики объектов управления в результате прове­дения активных и пассивных экспериментов с указанием соответствую­щей технической литературы, где эти методы подробно изложены. Резу­льтаты исследований статических и динамических характеристик объек­тов (таблицы данных статистического исследования объектов при пас­сивном и активном экспериментах, графики переходных и импульсных функций) выдаются студентам руководителем КП совместно с описанием технологии управляемого процесса и дополняются в результате изуче­ния соответствующей технической литературы.

При идентификация ММС непрерывных технологических процессов, используют методы пассивного и активного экспериментов. При пассив­ном эксперименте получают выборку экспериментальных данных, фикси­руя с выбранной периодичностью значения всех технологических пара­метров процесса.

Оценку зависимости выходной величины от входных воздействий (уравнение статики исследуемого объекта управления)обычно ищут в форме уравнения множественной регрессии

,

где - оценка выходной переменной; - входные переменные; ,,,-коэффициенты уравнения регрессии,

Коэффициенты уравнения регрессии можно определить методом

наименьших квадратов из условия

где n - объем выборки из совокупности выходных переменных;

- фактические значения выходной переменной; - оцен­ка выходной величины по уравнению регрессии.

Для увеличения точности ММС идентификацию коэффициентов уравнений статики объектов производят методом активного (факторного) эксперимента. Методика расчета коэффициентов уравнения регрессии на основании дан­ных, полученных в результате факторного эксперимента, наиболее пол­но приведена в [l2; 13] .

В настоящее время при разработке систем оптимального управле­ния технологическими процессами используются ММД процессов в виде систем дифференциальных уравнений высокого порядка, систем уравнений состояния, передаточных функций и частотных характеристик. Ис­пользование в качестве математической модели обычных дифференциаль­ных уравнений и уравнений состояния в векторно-матричной форме тре­бует применения при анализе и синтезе автоматической системы управ­ления методов вычислительной математики и ЭВМ. Особенность использования передаточных функций и частотных характеристик при разработ­ке САУ состоит в том, что они позволяют при анализе и синтезе сис­тем операции интегрирования и дифференцирования заменить умножением и делением, так как при этом интегродифференциальные уравнения сво­дятся к алгебраическим.

В данных методических указаниях рассмотрены методы обработки экспериментальных данных, по­зволяющих определять передаточные функции и частотные характеристики объектов. При этом, имея передаточные функции проекта

и используя понятие операторной передаточной функции

, можно перейти к обычным дифференциальным уравнениям либо к уравнениям состояния.

Например, передаточной функции соответствует дифференциальное уравнение

и полагая , и , можно записать соответствующую систему уравнений состояния:

Методы и идентификации объектов в действующих системах автома­тического регулирования, изложенные, например, в [6, C.356-382] , основаны на анализе частотных характеристик замкнутых систем. Иден­тификация на действующих объектах проводится также с использованием методов псевдослучайных сигналов, синхронного детектирования, эта­лонной модели и др. Однако эти методы при выполнении КП не могут быть использованы из-за невозможности получения соответствующих экспериментальных данных в условиях выполнения учебной темы курсового проекта.

В технической литературе описаны различные методы определения коэффициентов передаточных функций дифференциальных уравнений объек­тов управления, их обычных и расширенных амплитудно-фазовых харак­теристик на основании переходных характеристик (кривых разгона), полученных экспериментально.

При определении коэффициентов передаточных функций объектов с самовыравниваем и чистым, запаздыванием, описываемых передаточной

функцией типа (где К - коэффициент усиления объекта,

Т - постоянная времени, - время чистого запаздывания), широкое

распространение получили метод, использующий расчетные соотношения, и метод касательных [7, с. I59-I60; 8, с. 113-117] . Однако эти методы очень неточны и пригодны лишь для качественной оценки коэффи­циентов передаточной функции либо дифференциального уравнения.

Более точно передаточную функцию регулируемого объекта по гра­фику кривой разгона можно определить методом, предложенным М.П.Си­мою, Этот метод пригоден для аппроксимации любых переходных харак­теристик, имеющих график монотонной функции (для объектов с самовыравниванием и без самовыравнивания, с наличием чистого запазды­вания и без него с передаточными функциями соответственно: ; ;; ;.

Метод Симою подробно, с большим количеством примеров для всех перечисленных типов объектов и вспомогательных таблиц для выполнения расчетов изложен в [9, с. 80-91].

Коэффициенты дифференциального уравнения объекта управления определяют также путем аналогового моделирования [10]. С этой це­лью на аналоговой вычислительной машине (АВМ) набирается схема, cоответствующая предполагаемой структуре передаточной функции объекта (о которой судят по характеру кривой разгона). Методика аналогового моделирования, аналоговые модели типовых динамических звеньев под­робно изложены в [ll]. Суть метода состоит в том, что путем подбо­ра параметров модели добиваются полного совпадения эксперименталь­ной кривой разгона с кривой переходного процесса исследуемой модели объекта при скачкообразном возмущающем воздействии. Окончательно установленные параметры модели с учетом масштабных коэффициентов и являются искомыми коэффициентами дифференциального уравнения объек­та.

4. ОПТИМАЛЫЮЕ УПРАВЛЕНИЕ НЕПРЕРЫВНЫМИ ТЕХНОЛ0ГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

При разработке систем оптимального управления непрерывными технологическими процессами и производствами обычно выделяют три уровня задач оптимального управления, на каждом из которых исполь­зуются специфические для данного уровня методы оптимизации.

На первом уровне решаются задачи оптимизации автоном­ных процессов по технологическим критериям. На втором уровне выполня­ют оптимизацию стационарных режимов технологических процессов (аппа­ратов, агрегатов), а также целых комплексов таких процессов (техно­логических установок, технологических комплексов) по технико-эконо­мическим критериям с учетом ограничений по ресурсам и показателям качества продукции. На третьем уровне принимаются сложные решения группой экспертов (экспертные системы) в масштабах всего производ­ства на множестве критериев, зачастую противоречивые в условиях зна­чительной неопределенности конъюнктуры рынка, с учетом факторов рис­ка и т.д. Далее рассматриваются характеристики методов оптимизации первых двух уровней исходя из ограниченных возможностей решения про­блемы в рамках курсового проекта.

В курсовых проектах студенты выполняют разделы по статической и динамической оптимизации технологических процессов.

В качестве критериев эффективности управления при оптимизации динамики переходных процессов в системах управления используются различные показатели качества переходных процессов (динамическое отклонение, перерегулирование, длительность переходных процессов, установившееся отклонение, интегральные оценки вида где - рассогласование между заданным и текущим значениями переменной.

В соответствии с выбранным критерием эффективности для опти­мизации динамики переходных процессов рассчитываются оптимальные параметры настройки регулятора либо регулирующего программируемого микропоцессорного контроллера [коэффициента усиления , постоянной времени инте­грирования и коэффициента дифференцирования передаточной функции пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулятора]

Другой возможный путь оптимизации переходного процесса-достижение требуемого характера переходного процесса в результате автоматического изменения структуры управляющей части системы в пе­реходном процессе (синтез систем с переменной структурой).

Третье направление динамической оптимизации непрерывных технологических процессов - реализация методов теории оптимального управления (ме­тод с использованием уравнения Эйлера, принцип максимума Понтрягина).

В теории автоматического управления разработаны различные ин­женерные методы расчета оптимальных параметров настроек пропорци­ональных (П), пропорционально-интегральных (ПИ), пропорционально-интегрально-дифференциальных регуляторов и программируемых регулирующих микроконтроллеров в [9, с. 227- 251], приведены расчетные формулы для определения оптимальных параметров настроек всех типов регуляторов [9, с. 249-251], описаны графоаналитические методы определения оптимальных параметров настроек регуляторов и приведено большое число примеров, таблиц и номограмм [9, с. 251-282] , описаны методы расчета оптимально настроек регуляторов двухконтурных систем управ­ления [9. c.283-328].

В [7, с. 169-184] приводятся расчетные соотношения, графики и номограммы, позволяющие рассчитывать параметры настроек П, ПИ-, ПИД регуляторов непрерывного действия, а также релейных и импульс­ных регуляторов.

Указанные методы расчета трудоемки и требуют большого коли­чества вычислений и графических построений. Наличие программ ЭВМ, реализующих указанные методы рассчета, позволяет существенно упрос­тить процедуру расчета оптимальных параметров настроек регуляторов. Поэтому в качестве одного из индивидуальных заданий комплексного курсового проекта целесообразно предложить разработать программу расчета оптимальных параметров регулятора, реализующую один из ука­занных методов.

Динамическую оптимизацию технологических процессов можно осу­ществить путем изменения структуры управляющей части системы в пе­реходном процессе. Для этого в структуру системы вводятся такие функциональные элементы, которые во время протекания процесса мо­гут изменять знак обратной связи, включать или отключать звенья, реализующие интегральные или дифференциальные составляющие закона регулирования, скачкообразно изменять параметры настроек регулято­ров,т.е. изменять структуру системы. В такой системе удается сочетать полезные свойства каждой из совокупности структур, а также получать новые свойства, не присущие ни одной из них (на­пример, создание скользящего ре­жима регулирования). Такие сис­темы получили наименование сис­тем с переменной структурой (СПС).

Рис.1

Синтез СПС производится методом фазового пространства. Скачкооб­разно изменяя параметры системы либо вводя дополнительные элемен­ты в структуре управляющего уст­ройства, можно добиться такого поведения системы, которое описывается различными фазовыми портре­тами в различных областях фазового пространства. На рис. 1 показан пример того, как в результате "сшивания" в определенной последова­тельности участков неустойчивых траекторий удается получить устойчи­вое движение (скользящий режим) для любых начальных условий.

Наиболее полно методы синтеза СПС для различных классов объек­тов изложены в [14].

Метод динамической оптимизации с использованием уравнения Эй­лера, а также метод максимума Понтрягина изложены в [15, с. 227-315; 16, с. 393-426]. Указанные методы позволяют синтезировать системы оптимальные по точности, быстродействию, различным интегральным критериям качества переходных процессов.

В [I7] приводятся алгоритмы в примеры расчета оптимальных в экстремальных систем управления.

Область применения указанных методов определяется структурой математической модели объекта управления и требованиями к характеру

управляющих воздействий. Так, метод уравнения Эйлера целесообразно применять для таких задач оптимального управления, где по физичес­кому смыслу трудно ожидать решения в виде разрывных функций и где оптимизируемый функционал и уравнения связи (ограничения) существен­но нелинейные. Принцип максимума Понтрягина целесообразно применять при формировании кусочно-непрерывных управлявших воздействий и при ограничениях на управления в виде неравенств.

Оптимизацию стационарных режимов непрерывных технологических процессов (статическую оптимизацию) производят, используя в качест­ве критерия эффективности управления различные технико-экономические показатели функционирования объекта управления - его производи­тельность, себестоимость производимой продукции, энергетические за­траты, степень превращения вещества в результате химической реакции, а также показатели качества продукции, некоторые комплексные показа­тели, характеризующие ход технологического процесса.

Статическая оптимизация заключается в определении нового, наи­лучшего с точки зрения выбранного критерия эффективности технологи­ческого режима, если необходимость в этом вызывается изменением внешних условий (возмущающих воздействий, качества сырья и т.д.). Такая оптимизация предполагает, что процесс находится в установив­шемся состоянии и может быть мгновенно переведен в новое, при этом динамика переходного процесса в новое установившееся состояние не существенна.

В зависимости от полноты знаний об объекте управления стати­ческая оптимизация может выполняться с помощью:

-ЭВМ, использующих математические модели объектов и эконо­мико-математические методы решения задач оптимизации (когда знания об управляемом процессе достаточно полны и задача оптимизации чисто математическая);

-автоматических оптимизаторов (когда создание математической модели статики процесса затруднено либо достаточно просто экспери­ментально определить экстремум регулируемого показателя);

-комбинированных методов, сочетающих методы математического и экспериментального определения оптимума.

Математические методы решения задач статической оптимизации непрерывных технологических процессов можно разделить на две группы: методы безусловной и условной оптимизации.

Методы безусловной оптимизации используются, когда математичес­кая модель представляет собой целевую функцию, условия поддержания экстремума которой требуется определить. Такие задачи решаются ме­тодами математического анализа (методами нахождения экстремума функ­ции одной либо нескольких переменных).

Если математическая модель технологического процесса представ­ляет собой совокупностъ целевой функции и системы ограничений, оп­тимизация такого процесса может быть решена одним из известных из курса "Математические методы исследования операций" методов математического программиро­вания (линейного, нелинейного, динамического и т.д.). Выбор того или иного метода математического программирования определяется ха­рактером управляемого технологического процесса и его математичес­кой модели (стадийность процесса, характер нелинейности математи­ческой модели и т.д.).

Метода поиска оптимума регулируемого параметра с помощью авто­матических оптимизаторов (экстремальных регуляторов) изложены в ряде учебников курса “Теория автоматического управления”. В частности в [15] рассмотрены методы поиска экстремума функции одной переменной с помощью экстремального шаго­вого регулятора, экстремальных регуляторов с запоминанием экстремума, с непрерывной модуляцией, с синхронным детектором и др.

Комбинированные методы требуют менее точного математического описания процесса, чем методы строгой математической оптимизации, однако эффективность(например, быстрота) поиска оптимума резко воз­растает: грубый выход в район оптимума осуществляется по упрощенной модели, а оптимум уточняется в процессе экспериментов на объекте.

С комбинированными методами оптимизации тесно связаны методы определения и поддержания экстремума двух и более переменных, пос­кольку поисковые шаги при отыскании экстремума формируются с помощью соответствующих программ ЭВМ, а рабочие шаги осуществляются экстремальным регулятором. Из этих методов наиболее распространены методы: покоординатной оптимизации (Гаусса - Зайделя), градиента крутого восхождения (Бокса - Уилсона), случайного поиска и др. [15].

Особеностъю систем экстремального регулирования, реализующих указанные методы, является то, что в процессе регулирования постоян­но уточняются условия экстремума оптимизируемого критерия и выраба­тываются управляющие воздействия для оптимального ведения техноло­гического процесса.

Программой комплексного курсового проекта предусмотрена раз­работка алгоритмов и программ статической и динамической оптимизации технологического процесса, основанных либо на экспериментальных данных по исследованию процесса, выдаваемых руководителем курсового проекта, либо на использовании неформальных математических моделей, разработанных в результате анализа физико-химических закономернос­тей технологического процесса.

5. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АСУНТП

При проектировании АСУНТП все основные технические решения по автоматизации установок, агрегатов или отдельных узлов технологического процесса отображаются на функциональных схемах автоматиза­ции.

Функциональная схема автоматизации является основным техническим документом, определяющим структуру и функциональные связи между технологическим процессом и средствами контроля и автоматизации (в том числе сред­ствами телемеханики и вычислительной техники). Ее выполняют в виде чертежа, на котором схематически условными изображениями показывают технологическое оборудование, коммуникации, органы управления, при­боры и средства автоматизации.

В процессе разработки функциональных схем на основании анали­за условий работы технологического оборудования и агрегатов, выяв­ленных законов и критериев управления объектом, а также таких требо­ваний, предъявляемых к качеству работы систем автоматизации, как точность поддержания технологических параметров, качество регулиро­вания и надежность, необходимо решить следующие задачи:

-получение первичной информации о ходе технологического процес­са и состоянии технологического оборудования;

-непосредственное воздействие на технологический процесс для оптимального управления им;

-стабилизация отдельных технологических параметров процесса;

-контроль и регистрация технологических параметров процесса и состояния оборудования.

Функциональные задачи автоматизации, как правило, реализуют­ся с помощью технических средств, включавших в себя: отборные уст­ройства, датчики, средства преобразования и переработки информации, отображения и выдачи информации обслуживающему персоналу. Результатом составления функциональных схем автоматизации являются:

-выбор методов измерения технологических параметров;

-выбор основных технических средств контроля и автоматизация (в том числе вычислительной техники);

-определение приводов исполнительных механизмов, регулирующих и запорных органов;

-размещение средств контроля и автоматизации на щитах, пультах, технологическом оборудовании и трубопроводах;

-определение способов и технических средств для представления информации о состоянии технологического оборудования.

При разработке функциональной схемы АСУНТП нужно руководство­ваться следующими основными принципами .

1. При разработке функциональных схем автоматизации и выборе технических средств должны учитываться вид и характер технологического процесса, условия пожаро- и взрывоопасности, агрессивность и токсичность рабочей и окружающей сред, требуемая точность и быстро­действие средств автоматизации.

2. АСУНТП должна строиться, как правило, на базе серийно вы­пускаемых средств автоматизации и вычислительной техники. При этом необходимо стремиться к применению однотипных средств автоматизации и вычислительной техники.

3. В качестве локальных средств сбора данных (датчиков), вто­ричных приборов, регулирующих органов, средств централизованного сбора, передачи и обработки информации на ЭВМ следует использовать преимущественно приборы и средства автоматизации Государственной системы промышленных приборов (ГСП). Перечень и характеристики при­боров этой системы приведены в [20; 44] .

4. Классы точности выбираемой аппаратуры определяются требо­ваниями автоматизируемого технологического процесса. Чем выше класс точности измерительной аппаратуры, тем сложнее конструкция приборов и выше их стоимость.

5. При разработке функциональной схемы автоматизации техноло­гического процесса, агрегата или участка должны быть решены вопросы с взаимной связи этих систем с АСУ предприятием. Технические сред­ства АСУНТП должны выбираться с учетом возможности их использования для обмена информацией с техническими средствами АСУП.

6. Применение вычислительной техники позволяет существенно со­кратить размеры щитов для отображения информации о ходе технологи­ческого процесса, повысить надежность и эффективность АСУНТП. Выбор системы централизованного управления с применением управляющей ЭВМ либо распределенной системы управления с применением микропроцессо­рных контроллеров и микро ЭВМ производится исходя из экономической целесообразнос­ти того или иного варианта технического решения.

В курсовом проекте предполагается выполнение двух вариантов функциональной схемы АСУНТП с применением: I) серийной аппаратуры кон­троля и автоматизации, ГСП и 2) средств вычислительной техники.Рекомен­дация о внедрении одного из предложенных вариантов должна быть осно­вана на результатах функционально-стоимостного анализа решаемого во­проса. Выбор аппаратуры системы управления может быть произведен с помощью [44], а также на основании пакета прикладных программ авто­матизированного проектирования спецификации технических средств АСУТП методика работы с которыми описана в [20] .

Подробное изложение требований к графическому оформлению функ­циональных схем, условных изображений средств автоматизации приведе­но в прил.1.

В качестве локальных средств сбора и накопления первичной ин­формации (автоматических датчиков), вторичных приборов, регуляторов и исполнительных устройств используются преимущественно приборы и средства автоматизации ГСП. В качестве технических средств центра­лизованного сбора, передачи и обработки данных также используются агрегатированные комплексы ГСП. Методические указания по выбору ти­па датчиков, преобразователей, вторичных приборов и регуляторов при­ведены в [20].

При разработке функциональных схем автоматизации технологичес­кое оборудование и коммуникации нужно показывать упрощенно, но при втом разработанная схема должна давать ясное представление о техно­логическом оборудовании и его взаимодействии со средствами автомати­зации.

Приборы, средства автоматизации, электрические устройства и элементы вычислительной техники на функциональных схемах автомати-зации должны изображаться согласно действующим стандартам ОСТ 36-27-77, система обоз­начений в котором основывается на функциональных признаках. Техни­ческие коммуникации и трубопроводы жидкостей и газов изображаются условными обозначениями по ГОСТ 3464-63.

Условные обозначения приборов, средств автоматизации, техноло­гической аппаратуры согласно указанным стандартам подробно описаны в [21, с. 29-54].

6. СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСУНТП И ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Стадии, этапы и перечень работ по созданию АСУНТП установлена ГОСТ 20913-75 "Автоматизированные системы управления технологичес­кими процессами. Стадии создания".

Проектирование АСУНТП включает в себя следующие стадии: тех­нико-экономическое обоснование (ТЭО), техническое задание (ТЗ), технический проект (ТП), рабочий проект (технорабочий проект ТРП), внедрение, анализ функционирования.

6.1. Технико-экономическое обоснование создания АСУНТП

Основная цель ТЭО состоит в формировании обоснованного с пози­ций заказчика предложения о создании АСУНТП с определенными основны­ми функциями и техническими характеристиками.

Работы стадии ТЭО выполняются заказчиком совместно с генера­льным проектировщиком системы. Ответственность за разработку и ре­зультаты ТЭО несет заказчик системы.

На стадии ТЭО анализируются случаи применения АСУНТП для анало­гичных объектов и обследование действующего объекта и существующей системы управления технологическими процессами. Основные выходные документы стадии ТЭО:

-технико-экономическое обоснование АСУНТП с выбранными функция­ми и их характеристиками;

-исходные технические требования к АСУТП согласно ГОСТ I7I95-76.

ТЭО должно содержать;

-исходные положения (основание разработки АСУНТП; сведения о заказчике, исполнителе, соисполнителях; данные о роли системы в об­щей структуре ИАСУ );

-общую характеристику объекта и системы управления (краткая характеристика ТОУ, контролируемых сред, взрыво-и пожароопасность помещений, уровень автоматизации ТП, требования к информационной и технической совместимости АСУ разных уровней);

-обоснование цели создания АСУНТП (основные критерии эффектив­ности, оценка повышения технико-экономических показателей производ­ства за счет АСУНТП);

-предварительный выбор и обоснование комплекса задач управления;

-предварительное обоснование выбора комплекса технических средств;

-предварительное обоснование экономической эффективности;

-вывод об экономической целесообразности и хозяйственной не­обходимости создания АСУНТП.

6.2. Техническое задание на проектирование АСУНТП

Исходными материалами для работ на стадии ТЗ являются: согласованная заявка на разработку системы по форме ТК-2; ТЭО создании си­стемы; исходные технические требования заказчика к системе.

Основные этапы стадии ТЗ:

-предварительное обследование автоматизированного объекта;

-предпроектные научно-исследовательские работы;

-эскизная разработка АСУНТП;

-разработка ТЗ на создание АСУНТП.

Основные выходные документы стадии:

-ТЗ на создание АСУНТП, содержащее технические требования и план-график работ;

-научно-технический отчет, содержащий результаты проведенных предпроектных исследований и эскизной разработки АСУНТП.

Состав, содержание и порядок оформления ТЗ регламентируется ГОСТ 23252-78, в соответствии о которым ТЗ должно содержать:

-вводную часть (основание для создания АСУНТП, сроки начала и окончания работы, наименование организаций заказчика и исполнителей работ);

-характеристику ТОУ (описание объекта и его технологические режимы, характеристики материальных и энергетических потоков, усло­вий эксплуатации);

-назначение АСУНТП (критерии и целевые функции управления, пе­риодичность и формы представления информации, требования к точности и качеству регулирования);

-технико-экономические показатели АСУНТП (экономический эффект, смета затрат, коэффициент окупаемости капитальных вложений);

-требования к АСУНТП (точность и быстродействие выполнения каждой функции, патентная чистота, совместимость АСУНТП со смежными системами);

-требования к заказчику по подготовке объекта;

-состав и содержание работ по созданию АСУНТП (план-график ра­бот с указанием сроков и исполнителей);

-порядок ввода АСУНТП в промышленную эксплуатацию.

ТЗ на создание АСУНТП и ТЭО являются обязательными исходными документами для .проведения проектных и научно-исследовательских ра­бот на стадиях технического и рабочего проектирования.

6.3. Технический проект

На стадии технического проектирования разрабатываются основные технические решения по создаваемой системе - выполняются системо­технический и аппаратурно-технический синтез АСУНТП, разрабатывает­ся ее математическое и информационное обеспечение.

Системотехнический синтез включает разработку функциональной структурной схемы системы, схем информационных потоков, разработку содержательных постановок для всех задач управления, решаемых системой, решение вопросов совместимости системы со смежными АСУНТП и АСУ предприятием.

Аппаратурно-технический синтез АСУНТП включает разработку си­стем локальной автоматики, блок-схемы информационно-управляющего комплекса на базе средств вычислительной техники, принципиальные ре­шения по выбору аппаратуры локальной автоматики и комплекса техни­ческих средств вычислительной техники.

Техническое проектирование специального математического обес­печения АСУНТП заключается в разработке полного набора алгоритмов контроля и управления, общего алгоритма функционирования системы в реальном масштабе времени, экспериментальной проверке основных алгоритмов управления на объекте либо модели, выборе математических методов решения задач оптимального управления.

При решении вопросов информационного обеспечения основное вни­мание уделяют разработке схем сбора, передачи и обработки данных, формированию баз данных, подготовке фонда нормативно-справочной информации,

Перечень разделов пояснительной записки к техническому проек­ту АСУНТП и их основное содержание приведены в [l, с. II9-I22] .

Пояснительная записка ТП должна включать в себя:

-общую часть;

-общую характеристику ТОУ;

-общесистемные вопросы (обоснование целей создания АСУНТП, опи­сание критериев эфективности управления и ограничений, перечень основных функций системы, обоснование принятой функциональной структуры и ее описание и т.д.);

-математическое обеспечение (обоснование выбора средств матема­тического обеспечения, алгоритмы контроля и управления, функциони­рования системы и комментарий к ним и т.д.);

-информационное обеспечение (краткое описание процедур сбора, Обработки и использования информации, объем и периодичность входных и выходных потоков информации);

-техническое обеспечение (обоснование структуры КТС и его вы­бора, спецификации оборудования и материалов и др.);

-оперативный персонал (проект штатного расписания, функциональные обязанности эксплуатационного и ремонтного персонала, описание организации эксплуатации и обслуживания системы).

Графическая часть технического проекта должна состоять из схе­мы функциональной структуры АСУНТП, структурных схем KTС и вычисли­тельного комплекса, функциональной схемы автоматизации и схемы орга­низационной структуры АСУНТП.

6.4. Рабочий проект

Целью работ, выполняемых на стадии рабочего проектирования, является выпуск рабочей документации на создаваемую систему.

Работы этой стадии завершаются выпуском рабочего проекта АСУНТП, состоящего из проектно-сметной документации для приобрете­ния, монтажа и наладки комплекса технических средств системы и до­кументации программного и организационного обеспечения, необходимой для наладки и эксплуатации системы.

6.5. Технорабочий проект

Проектирование АСУНТП производится в одну стадию (ТРП), если при создании системы широко используются типовые проектные решения либо тиражируется проект, ранее внедренный на аналогичном предприя­тии. Документация ТРП включает в себя документацию технического и рабочих проектов.

6.6. Внедрение и анализ функционирования АСУНТП

Стадия "внедрение" представляет собой завершающую стадию работ по созданию АСУНТП. Цель стадии и главный результат работ - переда­ча действующей системы в промышленную эксплуатацию.

Основные этапы работ на стадии внедрения АСУНТП:

-подготовка объекта к внедрению АСУНТП и наладка системы;

-опытная эксплуатация АСУНТП;

-приемо-сдаточные испытания АСУНТП и сдача АСУНТП .

На стадии анализа функционирования исследуется фактическая технико-экономическая эффективность системы, разрабатываются рекомендации по ее развитию и совершенствованию.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение I

Разработка функциональных схем автоматизации технологических процессов

П. I . I . Общие указания по оформлению функциональных схем автоматизации

Функциональная схема автоматизации (ФСА)-основной технический документ, определяющий структуру и характер системы автоматизации технологических процессов, а также оснащения их приборами и средст­вами автоматизации (в том числе средствами вычислительной техники). ФСА выполняются в соответствии с РМ-2-78.

При выполнении ФСА учитываются:

а) состав и содержание задач по контролю и управлению;

б) организация пунктов контроля и управления и взаимосвязь между местными системами управления, отдельными объектами и цент­ральной СУ;

На ФСА изображаются:

1) упрощенная технологическая схема;

2) приборы, средства автоматизации и управления по OCT. 36-27-77 и линии связи между ними;

3) средства вычислительной техники и связь их с датчиками, преобразователями, ручной ввод данных в ЭВМ;

4) таблица условных обозначений, не предусмотренных дейст­вующими стандартами;

5) поясняющие надписи.

Сложные технологические схемы допускается расчленять на от­дельные технологические узлы. На ФСА дают пояснения,на основании какого документа она разработана.

При использовании многоточечного прибора на ФСА показывает­ся только один технологический аппарат и один датчик, а около при­бора показывают линии связи от отдельных датчиков (рис. П.1.1).

П.1.2.Изображение технологического оборудования

Технологическая схема должна изображаться в соответствии со схемой, принятой в технологической части проекта.

Технологическое оборудование должно показываться упрощенно. Можно изображать технологическое оборудование в виде прямоугольниников c пояснениями. Внутренние элементы оборудования показывают в тех случаях, когда они взаимодействуют с автоматикой.

Рис. П.I.I. Функциональная схема автоматизации

На трубопроводах показывают только те вентили, задвижки, которые участвуют в системе контроля и управления.

Технологическое оборудование показывают тонкими линиями. Тут же помещают поясняющие надписи, либо наименование оборудования, либо позиции по технологической схеме

Соединение или пересечение показывают так:

На потоках (трубопроводах) следует ставить стрелки с поясняю­щими надписями на входах и выходах:

К выпарному аппарату От смесителя

По согласованию с заказчиком на ФСА можно технологическое обо­рудование не показывать. Показывают только прямоугольник, который делят вертикальными линиями на участки.

Рис. П.1.2. Функциональная схема управления агрегатом

П. 1.3. Условные графические обозначения средств автоматизации по ОСТ 86-27-77 и использование их при разработке ФС в проектах автоматизации

Условные графические обозначения средств автоматизации по ОСТ 36-27-77 приведены в табл. П. 1.1., буквенные обозначения - в табл. П.1.2.

Отборное устройство (рис, П.1.3) для всех постоянно подклю­ченных приборов не имеет специального обозначения, а представляет собой тонкую сплошную линию, соединяицую технологический трубопро­вод или аппарат с первичным измерительным преобразователем или прибором. .

Рис. П.1.3. Обозначение отборных устройств и первичных преобразователей

Таблица П.1.1.

Условные графические обозначения средств автоматизации ОСТ 36-27-77

Обозначение

Наименование

Первичный измерительный преобразователь (датчик) ; прибор, устанавливаемый по месту: на технологическом трубопроводе, аппарате, стене, колонне, металлоконструкции

Прибор, устанавливаемый на щите, пульте

Отборное устройство без постоянно подключен­ного прибора (служит для эпизодического под ключения приборов во время наладки, снятия характеристик и т.п.)

Исполнительный механизм. Общее обозначение. Положение регулирующего органа при прекраще­нии подачи энергии или управляющего сигнала не регламентируется

Исполнительный механизм, открывающий регули­рующий орган при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала

Исполнительный механизм, закрывающий регулиру­ющий орган при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала

Исполнительный механизм, который при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала оставляет регулирующий орган в неизменном по­ложении

Исполнительный механизм о дополнительным ручным приводом (обозначение может применяться в соче­тании с любым из дополнительных знаков, харак­теризующих положение регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала)

Регулирующий орган

Линия связи

Пересечение линий связи без соединения друг с другом

Пересечение линий связи с соединением между собой

Рис.П.I.4. Функциональная измерения расхода и температуры, а также регулирования сигнализации уровня

Таблица П.1.2.

Измеряемая величина

Функции, выполняемые прибором

Основное значение первой буквы

Дополнитель­ное значение, уточняющее значение первой буквы

Отображение информации

Формирова­ние выход­ного сиг­нала

Дополни­тельное значение

1

2

.3

4

5

6

А

Сигнализа­ция

C

Регулирова­ние, управ­ление

D

Плотность

Разрядность,

перепад

Е

Любая элек- тричеокая величина

Первичный измерительный преобразователь

F

Расход

Соотношение, доля, дробь

G

Размер, поло-жительное перемещение

Н

Ручное воздействие

Верхний предел из­меряемой величины

I

Показание

J

Автоматическое переключение

К

Время, временная программа

L

Уровень

Нижний предел из­меряемой величины

М

Влажность

Р

Давление, вакуум

Q

Качество, состав, концентрация

Интегрирование, сумми­рование по времени

1

2

3

4

5

6

R

Радиоактив­ность

Регистрация

S

Скорость, частота

Включение, отключение, переключе­ние

Т

Температура

Вторичный измерительный преобразователь

U

Несколько разнородных

измеряемых величии

V

Вязкость

W

Масса

X


Y

Не рекомендуемая резервная буква

АЦП, ЦАП

Буквы B , N , O , не используются.

Буква A применяется для обозначения функции “сигнализа­ция" независимо от того, вынесена ли сигнальная аппаратура на щит (пульт) или для сигнализации используются лампы, встроенные в прибор.

Сигнализируемые предельные значения уровня следует конкретизировать добавлением букв H и L . Эти буквы наносят вне графическо­го изображения, справа от него. Например:

- прибор для измерения уровня бесшкальний, регулирующий, с контактним устройством, установленный по месту; H -блокировка по верхнему уровню.

-прибор для измерения уровня показывающий с контактным устройством, установленный на щите; Н - верхний, L - нижний уровень.

Буква S применяется для обозначения контактного устрой­ства прибора, используемого только для включения, отключения, блокировки и т.д.

- прибор для измерения температуры бесшкальный, c

контактным устройством, установленный по месту.

-прибор для измерения давления с контактным ус­тройством, установленный по месту (реле давления).

- прибор для измерения давления (разрежения) пока­зывающий с контактным устройством, установленный по месту (электроконтактный манометр).

При применении контактного устройства прибора для включения, отключения и одновременно для сигнализации следует использовать обе буквы S и A .

- прибор для измерения уровня с контактым устрой­ством. установленный по месту.

Для конкретизации измеряемой величины рядом о изображением прибора (оправа) необходимо указывать наименование или символ измеряемой величины (напряжение, сила тока, рН, O2 и т.д.).

--прибор для измерения любой электрической величины показывающий, установленный по месту.

Например:

--прибор для измерения напряжения, установленный

по месту;

--прибор для измерения силы тока, установленный по месту,

-первичный измерительный преобразователь (чув­ствительный элемент) для измерения качества продукта, установленный по месту (датчик рН).

- прибор для измерения качества продукта показываю­щий, установленный по месту (газоанализатор показывающий для контроля содержания кислорода в дымовых газах).

-прибор для измерения качества продукта регистри­рующий, регулирующий, установленный на щите (регулятор концентрации H 2 SO 4 ).

В случае необходимости около изображения прибора можно ука­зывать вид радиоактивнооти, например: излучение.

- прибор для измерения радиоактивности показывающий, c контактным уcтройcтвом, уcтановленный по месту.

- прибор для измерения нескольких разнородных величин регистрирующий, установленный по месту.

Буква U может быть применена для обозначе­ния прибора, измеряющего несколько разнородных величии.

Для обозначения величин, не предусмотренных ОСТ 36--27-77, мо­гут быть использованы резервные буквы. При этом многократно при­меняемые величины следует обозначать одной и той же буквой. Для одноразового или резервного применения может быть использована буква Х . Одной буквой разные величины обозначать не следует.

Для обозначения дополнительных значений D , F , G допуска­ется применение строчных букв .

П.1.4. Методика построения графических условных обозначений

В верхней части окружности наносятся буквенные обозначения измеряемой величины и функциональные признаки прибора.

Порядок расположения буквенных обозначений (слева направо) должен быть таким, как показано на рис. П.1.5.Здесь изображен пример обозначения прибора, измеряющего перепад давлений, регистрирующего и регулирующего.

Рис.П.1.5. Пример построения условного буквенного обозначения прибора давления

Порядок расположения буквенных обозначений функциональных признаков (если их несколько в одном приборе) должен быть следую­щим: I R С S А.

Надо показывать только те функциональные признаки, которые используются в данной схеме. Например, при обозначении показывающих и самопишущих приборов (если функция "показание” не использу­ется) следует писать Т R вместо TIR , PR вместо РIR.

При построении условных обозначений сигнализатора уровня, блок сигнализации которого является бесшкальным прибором, снаб­женным контактным устройством и встроенными сигнальными лампами, следует писать:

а) LS - если прибор используетcя только для включения и выключения насоса, блокировок,

б) LA - если прибор используется только для сигнализации (местной, дистанционной) ;

в) LSA - если используются обе функции по подпунктам "а" и “б".

г) LC - если прибор используется для регулирования уровня.

В нижней части окружности наносится позиционное обозначение (цифровое или буквенно-цифровое), служащее для нумерации комплек­та измерения или регулирования по заказной спецификации проекта. Если прибор предназначен для монтажа на щите, верхняя х нижняя части окружности разделяются чертой .

Примечание . Комплектные устройства (ЭВМ, ВУ и т.д.) обозначаются прямоугольником произвольных размеров с указанием внутри прямоу­гольника типа устройства по документации завода-изготовителя.

П.1.5. Дополнительные буквенные обозначения, отражающие функциональные признаки приборов

Таблица П.1.3

Наименование

Обозначение

Первичное преобразование (чувствительный элемент)

Промежуточное преобразование (дистанцион­ная передача)

Станция управления

Преобразование вычислительной функции

Е

Т

К

У

Рекомендуемые условные обозначения

Е - применяется для обозначения чувствительных элементов,

т.е. устройств, выполняющих первичное преобразование. Примеры:

термопары, термометры сопротивления, датчики пирометров, сужающие устройства, датчики индукционных расходомеров,

Т - обозначает промежуточное преобразование -дистанцион­ную передачу сигнала. Т рекомендуют применять для обозначения приборов с дистанционной передачей показаний. Например: бесшкальных манометров, дифманометров, манометрического термометра с дис­танционной передачей и т.п.;

К - применяется для обозначения приборов, имеющих станцию управления, т.е. переключатель для выбора вида управления (авто­матическое, ручное) и устройство для дистанционного управления.

Y - рекомендуется для построения обозначений преобразова­телей и сигналов вычислительных устройств.

Порядок построения условных обозначений с применением допол­нительных устройств следующий: на первом месте ставится буква, обозначающая измеряемую величину, на втором - одна из дополннтельных букв: Е, Т , К или У.

Например: первичные измерительные преобразователя температуры (термопары, термометры сопротивления в др.) обозначаются ТЕ , первичные измерительные преобразователи расхода (сужающие устрой­ства, датчики индукционных расходомеров и др.) — ЕЕ, бесшкальные манометры с дистанционной передачей показаний — РТ, бесшкальные расходомеры о дистанционной передачей - FT и т.д.

П.1.6. Дополнительные обозначения, применяемые для построения преобразователей сигналов и вычислительных устройств

Таблица П.1.4

Обозначение

Наименование

L.————— , •

1

2

I. Род энергии:

Е электрический

Р

пневматический

G

гидравлический

2. Виды форм сигнала:

A

аналоговый

D

дискретный

3. Операции, выполняемые вычислительным устрой­ством

суммирование

x

перемножение значения двух и более сигналов

:

деление значений сигналов одно на другое

fn

возведение значения сигнала f в степень п

K

умножение значения на постоянный коэффициент

извлечение из значения сигнала корня сте­пени n .

lg

логарифмирование

dx / dt

дифференцирование

интегрирование

x(-1)

изменение знака сигнала

max

ограничение верхнего значения сигнала

min

ограничение нижнего значения сигнала

4. Связь с вычислительным комплексом:

Bi

передача сигнала на ЭВМ

B0

вывод информации с ЭВМ

При построении условных обозначений преобразователей сигна­лов и вычислительных устройств расшифровка преобразования или операции, выполняемой вычислительным устройством, наносится справа от графического обозначения прибора.

Примеры;

- электропневматцческий преобразователь температуры (независимо от вида электрического сигнала) ;

- преобразователь аналогового сигнала в дискретный ;

-вычислительное устройство для извлечения квадратного корня.

В обоснованных случаях во избежание неправильного понима­ния схемы допускается вместо условных обозначений приводить полное наименование преобразуемых сигналов.

При построении обозначений комплектов средств автоматиза­ции первая буква в обозначении каждого прибора, входящего в ком­плект, является наименованием измеряемой величины. Например, в , комплекте для измерения и регулирования температуры:

-первичный измерительный преобразователь ,

- вторичный регистрирующий прибор ;

- регулирующий блок.

Все устройства, выполненные в виде отдельных блоков и предназначенные для ручных операций, должны иметь на первом месте в обозначении бувву Н независимо от того, в состав какого изме­рительного комплекта они входят:

HS - переключатели электрических цепей измерения (управления), переключателя газовых (воздушных) линий ;

НС - байпасные панели дистанционного управления ;

Н -кнопки (ключи) для дистанционного управления, задатчики.

Примеры:

-комплект для измерения температуры регистрирующий, регулирующий, снабженный станцией управления, ус­тановленный на щите (например, прибор и регулятор системы "Старт");

- байпасная панель дистанционного управления, уста­новленная на щите ;

- переключатель электрических цепей измерения (уп­равления), переключатель для газовых (воздушных) линий, установленный на щите ;

--прибор для измерения перепада давления показываю­щий, установленный по месту (дифманометр) ;

- регулятор давления прямого действия "до себя";

-прибор для регистрации соотношения расходов, установленный на щите.

П.1.7. Примеры выполнения условных обозначений средств автоматизации

Условные обозначения средств автоматизации -по ОСТ 36-27-77

-Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения температуры, установленный по месту. Например: термометр термоэлектрический преобразователь (термопара), термометр сопротивления, термобаллон манометрического термометра, датчик пирометра.

-Прибор для измерения температуры показывающий, установленный по месту. Например; термометр ртутный, термометр манометрический и т.п.

-Прибор для измерения температуры показывающий, уcтановленный на щите.

Например: милливольтметр, логометр, потенциометр

-Прибор для измерения температуры бесшкальный, с дистан­ционной передачей показаний, установленный по месту. Например: термометр манометрический (или любой другой датчик температуры), бесшкальный с пневмо- или электропе­редачей

-Прибор для измерения температуры одноточечный, реги­стрирующий, установленный на щите. Например: самопишущий милливольтметр, логометр, потен­циометр, мост автоматический и т.п.

-Прибор для измерения температуры с автоматическим обе­гающим устройством, регистрирующий, установленный на щите. Например: многоточечный самопишущий потенциометр, мост автоматический и т.п.

-Прибор для измерения температуры регистрирующий, регу­лирующий, установленный на щите. Например: любой самопишущий регулятор температуры (термометр манометрический,милливольтметр, логометр, потенциометр, мост автоматический и т.п.)

-Регулятор температуры бесшкальный, установленный по месту. Например: дилатометрический регулятор температуры

-Прибор для измерения температуры бесшкальный с контакт­ным устройством, установленный по месту. Например: реле температуры.

Прибор измерения давления (разрежения) показывающий, уетановленный по месту.

Например: любой показывающий манометр, тягомер, напоромер, вакуумметр и т.п.

-Прибор для измерения перепада давления показывающий, установленный по месту.

Например: дифманометр показывающий

-Прибор для измерения давления (разрежения) бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: манометр бесшкальный с пневмо- или электропередачей

-Прибор для измерения давления (разрежения) регистриру­ющий, установленный на щите. Например: самопишущий манометр или любой вторичный при­бор для регистрации давления

-Прибор для измерения давления о контактным устройством, установленный по месту. Например: реле давления.

-Прибор для измерения давления (разрежения) показываю­щий, с контактным устройством, установленный по месту. Например: электроконтактный манометр, вакуумметр и т.п.

-Первичный измерительный преобразователь (чувствитель­ный элемент) для измерения расхода, установленный по месту. Например: диафрагма, сопло, сопло Вентури, датчик индукционного расходомера и т.п.

-Прибор для измерения расхода бесшкальный, с дистанци­онной передачей показаний, установленный по месту . Например: дифманометр (ротаметр) бесшкальный с пневмо- или электропередачей .

-Прибор для измерения соотношения расходов регистриру­ющий, установленной на щите. Например: любой вторичный прибор для регистрации соот­ношения расходов

-Прибор для измерения расхода показывающий, установлен­ный по месту. Например: расходомер (ротаметр) показывающий

-Прибор для измерения расхода интегрирующий, установ­ленный по месту.

Например: любой бесшкальный счетчик-расходомер с интегратором

-Прибор для измерения расхода показывающий, интегрирую­щий, установленный по месту. Например: показывающий дифманометр с интегратором

-Прибор для измерения расхода интегрирующий, с устрой­ством для выдачи сигнала после прохождения заданного количества вещества, установленный по месту. Например: счетчик-дозатор

-Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения уровня, установленный по месту. Например: датчик уровня электрический емкостный.

-Прибор для измерения уровня показывающий, установлен­ный по месту. Например: манометр (дафманометр), используемый для измерения уровня.

-Прибор для измерения уровня с контактным устройством, установленный по месту. Например: реле уровня.

-Прибор для измерения уровня бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: уровнемер бесшкальный с пневмо- или электропередачей

-Прибор для измерения уровня бесшкальный, регулирующий, с контактным устройством, установленный по месту. Например: электрический регулятор-сигнализатор уровня. Буква Н в данном примере означает блокировку по верх­нему уровню

-Прибор для измерения уровня показывающий, с контактним устройством, установленный на щите. Например: вторичный доказывающий прибор и сигнальным устройством. Буквы Н и L означают сигнализацию верх­него и нижнего уровней

-Прибор для измерения плотности раствора бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установлений по мес­ту. Например: датчик плотнометра с пневмо- или электропере­дачей.

-Прибор для управления процессом по временной програм­ме, установленный на щите. Например: командный электропневматичеокий прибор (КЭП), многоцепное реле времени

-Прибор для измерения влажности регистрирующий, установ­ленный на щите. Например: вторичшй прибор влагомера.

-Первичный измерительный преобразователь (чувствитель­ный элемент) для измерения качества продукта, установ­ленный до месту. Например; датчик рН-метра.

-Прибор для измерения качества продукта показывающий, установленный по месту. Например: газоанализатор показывающий для контроля содержания кислорода в дымовых газах.

-Прибор для измерения качества продукта регистрирующий регулирующий, установленный на щите. Например: вторичный самопишущий прибор регулятора концентрации серной кислоты в растворе.

-Прибор для измерения вязкости раствора показывающий, установленный по месту. Например: вискозиметр показывающий.

-Прибор для измерения массы продукта показывающий, с контактным устройством, установленный по месту. Например: устройство алектронно-тензометричеокое сигнализирующее.

-Преобразователь сигнала, установленный на щите. Входной и выходной сигналы электрические. Например: преобразователь измерительный, служащий для преобразования ЭДС термопары в сигнал постоянного тока.

-Преобразователь сигнала, установленный во месту. Входной сигнал пневматический, выходной - электри­ческий.

-Вычислительное устройство, выполняющее функцию умно­жения. Например: множитель на постоянный коэффициент К.

-Пусковая аппаратура для управления электродвигателем (включение, выключение насоса, открытие, закрытие задвижки и т.д.).Например: магнитный пускатель, контактор и т.п. Применение резервной буквы N должно быть огово­рено на поле схемы

-Аппаратура, для ручного дистанционного управлевия (включение, выключение двигателя, открытие, закрытие запорного органа, изменение задания регу­лятору), установленная на щите. Например: кнопка, ключ управления, задатчик.

-Аппаратура для ручного дистанцион­ного управления, снабженная устройством для сигнализации, установленная на щите. Например: кнопка со встроенной лампочкой, ключ управления с подсветкой и т.п.

П.1.8. Линии связи между приборами и средствами автоматизации

Линии связи должны выполняться тонкими линиями (0,2...0,3 мм) по кратчайшему расстоянию с минимальным количеством пересечений. Подвод линии связи к прибору может быть выполнен в любой точке. При необходимости на линии связи указывается стрелка. Для сложных объектов о большим количеством применяемых приборов можно линии связи разрывать. При этом в месте обрыва ставят цифру для нумерации:

На линиях связи можно указывать предельные рабочие (максимальные и минимальные) значения регулируемых величин. Эти величины указывают в единицах шкалы выбираемого прибора или в единицах СИ. Не рекомендуется на линиях связи ставить надписи "регулирова­ние", "управление" и т.п.

П.1.9. Позиционные обозначение приборов, средств автоматизации и электроаппаратуры в функциональных схемах автоматизации.

На стадии технического проекта всем приборам, средствам авто­матизации и электроаппаратуре на ФСА присваивают позиции арабскими цифрами в соответствии с нумерацией ведомости (перечня).

На стадии "рабочий проект" позиции приборов и средств автоматизации состоят из двух частей: цифрового обозначения комплекта и буквенных индексов - строчных букв русского алфавита, присваиваемых отдельным элементам, входящим в комплект (функциональную группу). Комплектом (функциональной группой) называется совокупность отдельных функционально связанных элементов,выполняющих определен­ную задачу (регулирование расхода, измерение и сигнализация уровня и т.д.).

Отдельным приборам, не входящим в комплект (манометрам, пока­зывающим термометрам и т.п.), присваиваются позиции, состоящие только из одного номера.

Буквенные обозначения присваиваются каждому элементу комплекта в зависимости от последовательности прохождения сигналов (от устрой­ства получения информации к устройствам воздействия на управляемый процесс).

Если имеем многоконтурную схему, то все элементы схемы, выпол­няющие дополнительные функции, необходимо отнести к той фуикциональной группе, на которую они оказывают воздействие. Например: при регулировании соотношения двух потоков регулятор соотношения вносится в состав той функциональной группы, на которую оказывается ведущее воздействие по независимому параметру.

Одинаковым комплектам или однотипным элементам одного комплек­та рекомендуется присваивать одинаковые позиции независимо от места их установки.

Позиции приборов при использовании ОСТ 36-27-77 проставляют в нижней части окружности. Если позиция не помещается в \окружности, то её можно вынести за пределы окружности.

П. 1. 10. Графическое оформление функциональных схем автоматизации

Форматы выбираются обычно в соответствии с ГОСТ 2.301-68 и РМ 4-69-78.

Основную надпись и дополнитедьные графы к ней, их заполнение (обозначение, наименование схемы и пр.) выполняют по руководящему материалу РМ 4-171-77.

Для ФСА., выполняемых в проектах нестартизированного оборудования по стандартам ЕСКД, заполнение основной надписи и наименование схемы выполняются в ГОСТ 2.104-68 и ГОСТ 2.701-76.

Над основной надписью по ее ширине сверху вниз располагают таблицу не предусмотренных стандартами условных обозначений. Таблицу рекомендуется заполнять в таком порядке:

а) условные обозначения трубопроводов;

б) условные обозначения приборов и средств автоматизации, ко­торые не представляются возможным построить по действующим стан­дартам;

в) сокращения, принятые для условных обозначений отдельных блоков или устройств агрегатированных комплексов, вычислительных машин, комплектов (пунктов) телемеханики и т.п. ;

г) буквенные обозначения при использовании:

-ГОСТ 3925-69 - заимствованные из энциклопедий, технических справочников и т.п. ;

-ОСТ 36-27-77 - резервные буквы, примененные для обозначения контролируемых величин или функциональных призна­ков приводов.

Толщину линий на схеме выбирают на основании ГОСТ 3925-69 или ОСТ 36-27-77 и ГОСТ 2.303-68.

Рекомендуется использовать линии следующей толщины, мм:

а) контурные (для агрегатов, установок, технологических аппа­ратов) - 0,2 ... 0,5;

б) трубопроводов - 0,5 .. 1,5 ;

в) обозначений приборов и средств автоматизации - 0,5...0,6 ;

г) линий связи - 0,2...0,3 ;

д) прямоугольников, изображающих щиты, пульты, агрегатированные комплексы и т.п. -0.5...1 ;

е) выносок - 0,2...0,3 .

При одинаковой толщине линий различного назначения их рекомен­дуется вычерчивать (для выделения) по толщине в противоположных (большем и меньшем) пределах.

Размеры цифр и букв для позиций, позиционных обозначений и надписей выбирают на основании ГОСТ 2.304-68.

Рекомендуется применять следующие размеры шрифта, мм:

а) для позиций - цифры - 3,5 ; буквы (строчные) - 2,5 ;

б) для позиционных обозначений - буквы и цифры - 3,5;

в) для пояснительного текста и надписей – 3,5...5. Расстояние между параллельными линиями связи должно быть не менее 3 мм.

В надписях и текстах не допускаются сокращения слов за исключением общепринятых, а также установленных ГОСТ 7.I2-70, приложениям к ГОСТ 2.316-68 и СН 460-74.

Рис.П.1.6 Схема функциональная: а) по ГОСТ 3925-59,

б)по ОСТ 36-27-77

Приложение 2

Расчет и выбор сужающих устройств и регулирующих клапанов

Для измерения расходов газов и жидкостей (количества прошедшего по трубопроводу продукта в единипу времени) обычно применяют различные сужающие устройства - диафрагмы, нормализованные сопла и сопла Вентури. Применение этих сопел обеспечивает большую точность измерения, однако оно ограничено из-за сложности изготовления. Поэтому они ис­пользуются только в тех случаях, когда из-за требуемой точности измерения расхода применение диафрагмы невозможно.

Выбор сужающего устройства выполняется исходя из свойств изме­ряемой среды (агрессивность, наличие взвешенных частиц, вызывающих повышенный износ сужающего устройства), чисел Рейнольдса для макси­мального и минимального расходов, допустимой потери давления в сужаю­щем устройстве.

При выборе типа сужающего устройства учитываются следующие ограничения:

а) диафрагмы применяются для трубопроводов диаметром не менее 50 мм при условии 0,050,7 (m- модуль сужающего устройства) для незагрязненной среды;

б) нормализованные сопла применяются для трубопроводов диамет­ром 50 мм при условии 0,050,65 для агрессивных и загрязненных сред;

в) сопла Вентури применяются для трубопроводов Д50 мм при 0,05 0,6 когда необходима минимальная потеря давления в сужаю­щем устройстве.

При диаметре трубопровода менее 50 мм и малых расходах продук­тов используются расходомеры постоянного перепада (ротаметры) и счетчики.

Расчет сужающих устройств выполняется на основании исходных данных, характеризующих измеряемый поток: максимального и минималь­ного расходов, давления, температуры, плотности и вязкости измеряе­мого вещества, относительной влажности (для газа), внутреннего диа­метра трубопровода, допустимой потери давления в сужающем устройст­ве при максимальном расходе, длины прямых участков трубопровода до и после сужающего устройства.

Для определения числа Рейнольдса (Re), характеризующего сте­пень турбулентности потока, используются различные расчетные соотно­шения в зависимости от размерности физических величин, через которые вычисляется число Re. Так, если задан объемный расход Q 0 3 /ч] , внутренний диаметр трубопровода Д [мм] и кинематическая вязкость

Основные расчетные формулы для определения диаметра отверстия сужащих устройств приведены в [22, с. 440-443] .

Так, например, для измерения расхода жидкости Q 0 3 /ч] ди­афрагмой с внутренним диаметром d в комплексе c мембранным дифманометром используются следующие расчетные соотношения:

где - коэффициент расхода, зависящий от геометрической формы мо­дуля сужающего устройства m и числа Рейнольдса Re измеряемого по­тока; - номинальный перепад давления дифманометра [кгс/м2 ];

- плотность измеряемой среды в рабочих условиях.

Методика расчета сужающих устройств достаточно подробно изло­жена в [7, с. I25-I43; 45, с. 435-466 ], где показаны графики и но­мограммы для определения m = f ( Re ), = f ( m ), приведены различные поправочные коэффициенты и примеры расчетов всех видов сужающих ус­тройств для различных измеряемых сред.

Регулирующие органы (клапаны и заслонки) предназначены для поддержания заданного значения расходов различных сред (жидкостей, пара, газов). Для регулирования расходов твердых сред используются различного типа шиберы, вибропитатели и др.

Регулирующие клапаны подразделяются на одно- и двухседельные, шланговые клапаны средних расходов, односедельные клапаны малых рас­ходов. Для регулирования больших расходов пара и газов используются поворотные заслонки.

Двухседельные клапаны применяют для регулирования жидкостей, паров и газов при относительно больших перепадах давлений в клапане. Вследствие того, что перепад давлений протекающего вещества в рав­ной мере воздействует на верхнюю и нижнюю части затворного устрой­ства клапана, возникающие усилия на штоке клапана уравновешиваются, что обеспечивает разгрузку клапана от одностороннего воздействия статического давления, что характерно для односедельн ых клапанов. Шланговые регулирующие клапаны применяют для регулирования расходов пульпы и веществ, содержащих твердые примеси, так как прямолиней­ность потока и отсутствие мертвых полостей предохраняет клапан это­го типа от оседания в нем твердых частиц.

В задачу расчета регулирующих органов входит определение их пропускной способности, выбор диаметра условного прохода и опреде­ление пропускной характеристики, выражающей зависимость относитель­ной пропускной способности от относительного хода штока регулирую­щего органа.

Методы расчета регулирующих органов в соответствии с ГОCT I6443-70 базируются на определении коэффициента пропускной способ­ности регулирующего органа, физический смысл которого может быть выяснен из зависимости расхода протекающей жидкости или газа G от перепада давления р в регулирующем органе;

(П.2.1)

(П.2.2)

где G - расход жидкости, кг/ч; Q - расход жидкости, м3 /ч; -удельный вес жидкости, г/см3 .

Коэффициент К v численно равен расходу несжимаемой жидкости = I гс/см3 при = 1 кг/см3 . Значения условной пропускной спо­собности Кv регулирующих клапанов и заслонок в зависимости от их типов и диаметров условных проходов Dy , а также максимально до­пустимые перепады давлений в регулирующих клапанах и заслонках при­ведены в [45, с. 470-472, табл. ХП-2 и ХП-3].

Методика расчета регулирующих клапанов и заслонок [45, 0.467-491] предполагает определение Кvmax расчетного перепада давления в регулирующем проведение расчетов регулирухщих ор­ганов на кавитацию и вскипание. В [45, с. 486-491] приведены примеры расчета регулирующих органов для регулирования расходов во­ды, органе р, учет вязкости жидкости на пропускную способность регулирующего органа, вязкой жидкости, водяного пара и пароводяной смеси.

Программой курсового проекта предусматривается разработка алгоритмов и программ расчета регулирующих органов для различных сред и выполнение вручную контрольных примеров расчета.


Список литературы

1. Общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию АСУТП. - М.: Финансы и статистика, 1982. - 86 с.

2. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. - М.: Химия, 1975. - 576 с.

3. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической техноло­гии. Учебник для вузов- М.: Химия, 1985. - 448 с.

4. Ордынцев В.М. Математическое описание объектов автоматизации,

- М.: Машиностроение, 1965. - 360 с.

5. Скурихин В.И., Савустьяненко Э.И., Мекинян Ю.Г. Управление производственными процессами с непрерывным характером производства: Учеб. пособ. - К.: КПИ, 1986. - 108 с.

6. Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических сис­тем регулирования. - М.: Энергия, 1973. - 440 с.

7. Глинков Г.М., Маковский В.А., Лотман С.Л. Проектирование сис­тем контроля и автоматического регулирования металлургических процес­сов, - М.: Металлургия, 1970. - 412с.

8. Балакирев B.C., Дудников Е.Г., Цирлин A.M. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управле­ния. - М.: Энергия, 1967. - 232 с.

9. Стефани Е.П. Основы расчета настройки регуляторов теплоэнергетических процессов. - М.: Энергия, 1972. - 376 с.

10. Мекинян Ю.Г., Адарюкова Н.Н. Труды НИИАвтоматика, № 4, I960.— С. 14-21.

11. Методические указания по моделированию систем автоматического управления на аналоговых вычислительных машинах, /Сост. Н.И.Голубни-чий, - К.; КПИ, 1979. - 64 с.

12. Статистические методы в инженерных исследованиях. /Под ред. Г.К.Круга.-М.: Высш. шк. - 1983. - 216 с.

13. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. - М.: Наука, 1965. - 340 с.

14. Емельянов С.В. Системы автоматического управления с перемен­ной структурой. - М.: Наука, 1967. - 336 с.

15. Нетушил А.В. и др. Теория автоматического управления. - М.: Высш. шк., 1983. - 432 с.

16. Куропаткин П.В. Оптимальные и адаптивные системы. - М,: Высш. шк. I960. - 287 с.

17. Сборник задач и примеров по ТАУ / Под ред. А.В.Фатеева. - М.: Высш. ж. 1969. - 200 с.

18. Кубрак А.И. Расчет автоматических систем регулирований на микро-ЭВМ (расчет переходных процессов). Сб.: Химическая промыышлен-ность.-К.: Тэхника, 1987, вып. 46. с. 70-88.

19. Кубрак А.И. Расчет автоматических систем регулирования (ап­проксимация динамических объектов путем обработки переходных процес­сов), Сб.: Химическая промышленность. Вып. 47,-К.: Тэхника. С.73-99.

20. Методические указания к лабораторной работе "Выбор комплекса технических средств локальной автоматики при проектировании АСУНТП/Сост. Ю.Г. Мекинян, В.А.Гомов, В.Т.Ткаленко. - К.: КПИ, 1989.

21. Клюев А. С., Глазов Б.В., Дубровский АД. Проектирование систем автоматизации технологических процессов Справ. пособ.— М.: Энергия. 1980. - 512 с.

22. Классификация АСУТП. Приборы и системы управления, 1970, №4. с. 10,11.

23. Захаров В.Н. Системы управления. - М.; Энергия, 1972, -344 с.

24. АСУ ТП /Под ред. Ю.С.Вадьденберга. - М.: Статистика. - I974, 180 с.

25. Управляющие вычислительные машины в АСУ ТП, /Под ред. Т.Харрисона. -М.: Мир, 1975. - 530 с.

26. Аверин В.И., Иванов А.П. Выбор комплекса технических средств АСУ. - М.: Статистика, 1973. - 208 с.

27. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы Справ. пособ. / Под ред.Б.Д.Кошарского. - Л.: Машиностроение, 1976. - 488 с.

28. Техника проектирования систем автотизации технологических процесоов. / Под ред. Л.И. Шипетина. -М.: Машиностроение, 1976.-496 с.

29. Расчет расходомеров по РД 50-213-80. Инструкция по заполнению входного документа. Госстандарт СССР, 1987. - 38 с.

30. Справочник проектировщика автоматизированных систем управ­ления технологическими процессами. / Под. ред. Г.Л.Смилянского.

-М.: Машиностроение, 1983. - 527 с.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Olya16:58:35 01 сентября 2019
.
.16:58:34 01 сентября 2019
.
.16:58:33 01 сентября 2019
.
.16:58:32 01 сентября 2019
.
.16:58:31 01 сентября 2019

Смотреть все комментарии (11)
Работы, похожие на Учебное пособие: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "проектирование автоматизированных систем управления непрерывными технологическими процессами" Часть I

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(266114)
Комментарии (3599)
Copyright © 2005-2020 BestReferat.ru support@bestreferat.ru реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru