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:
364141
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 (21320)
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 (8693)
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 рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры автоматики и компьютерных систем автф «17» сентября 2009

Название: Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры автоматики и компьютерных систем автф «17» сентября 2009
Раздел: Остальные рефераты
Тип: учебное пособие Добавлен 02:14:44 12 сентября 2011 Похожие работы
Просмотров: 238 Комментариев: 0 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

_________________________________________________

Утверждаю

Декан АВТФ

__________ С.А. Гайворонский

«___»____________2009г.

В.Н Скороспешкин, В.С. Аврамчук

Микропроцессорная система управления гидравлическим объектом

Методические указания к выполнению лабораторной работы № 1

по курсу «Основы автоматизации производственных процессов» для студентов, обучающихся по специальности 130501 - «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» и 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

Издательство

Томского политехнического университета

2009

УДК 681.325.5-181.48(076.5)

ББК 32.973.26-04я73

С446

Скороспешкин В.Н., Аврамчук В.С.

С446 Микропроцессорная система управления гидравлическим объектом. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 1 по курсу «Основы автоматизации производственных процессов» для студентов специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» и 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений».-Томск: Изд. ТПУ 2009 - 19.

УДК 681.325.5-181.48(076.5)

ББК 32.973.26-04я73

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры автоматики и компьютерных систем АВТФ « 17 » сентября 2009 г.

Зав. кафедрой АиКС

доктор технических наук ___________Г.П. Цапко

Председатель учебно-методической

комиссии ___________В.И. Рейзлин

Рецензент

Доцент, кандидат технических наук

В.И. Коновалов

© Скороспешкин В.Н.,

Аврамчук В.С., 2009

© Томский политехнический университет, 2009

© Оформление. Издательство Томского

политехнического университета, 2009


1 Цель работы

Целью работы является знакомство со стандартной конфигурацией алгоритмов импульсного регулирования, методиками настройки цифровых регуляторов и получения практических навыков работы с микропроцессорным контроллером «Ремиконт Р-130».

2 Назначение, состав и структурная схема лабораторного стенда

Цифровая система управления гидравлическим объектом, предназначена для учебных целей и позволяет осуществлять следующие операции.

1. Осуществить реализацию одноконтурной системы автоматического регулирования уровня с использованием:

a) аналогового выхода программируемого контроллера, используя исполнительный пневматический механизм и электропневматический преобразователь;

b) импульсного выхода программируемого контроллера, используя в качестве исполнительного механизма механизм электрический однооборотный (МЭО) с реостатным указателем положения и мембранным регулирующим органом;

c) дискретного канала контроллера, используя в качестве датчика реле устройство РОС-301 и управляя включением насоса по определенному уровню.

2. Осуществить предупредительную сигнализацию предельного уровня через РОС-301 или дискретный выход контроллера.

3. Осуществлять технологическую сигнализацию по уровню используя сигнал кондуктометрического датчика уровня, установленного в Е2. Этот датчик запитывается от внешнего источника стабилизированного напряжения;

4. Позволяет осуществить переход на дистанционное управление, как насосом, так и МЭО.

5. Можно измерить количество жидкости перекачиваемой насосом по числу его включений;

6. Демонстрировать возможности контроллера и программного обеспечения, используя стенд, как физическую модель.

7. Отображать информацию о ходе процесса с помощью программного обеспечения на экране монитора ПЭВМ.

В цифровую систему управления гидравлическим объектом входят.

1. Гидравлический стенд.

2. Контроллер.

3. Пульт оператора.

4. ПЭВМ.

Структурная схема цифровой системы управления гидравлическим объектом представлена на рис.1.

Гидравлический стенд состоит из трех емкостей Е1, Е2, Е3 и блока управления.

Е1 – напорная емкость. Водопроводная вода в нее первоначально заливается через верхнюю горловину, а в последующем процессе работы закачивается насосом, находящимся в Е3.

В емкости имеется переливная труба и выходной штуцер, к которому можно шлангом подсоединить либо МЭО (механизм электрический однооборотный), либо ПОУ (пневматическое односедельное устройство с мембранным регулирующим органом). МЭО управляется от панели дистанционного управления (ПДУ) или от контроллера.

ПОУ управляется от аналогового выхода контроллера через электропневматический преобразователь (ЭЛ - ПН).

Е2 – емкость с аналоговым датчиком уровня. При заполнении водой зазора между электродами, питающимися от внешнего источника стабилизированного напряжения, меняется ток, что воспринимается контроллером, как изменение уровня.

В емкости Е2 имеется переливная труба и сливной патрубок, соединенный с Е3 через вентиль В1 мембранного типа, служащий для внесения возмущений в систему, путем изменения слива из Е2 в Е3.

Е3 – емкость с дискретным датчиком уровня на базе реле уровня РОС-301 и насосом от омывателя автомобилей. Датчик РОС-301 находится в блоке управления, где также имеется кнопка и тумблер для перехода на дистанционное управление.

В Е3 имеется переливная труба и сливной патрубок, закрытый заглушкой на случай полного опорожнения системы после завершения работы со стендом.

Роль контроллера в системе выполняет регулирующий микропроцессорный контроллер «Ремиконт Р–130».

В состав лабораторного стенда также входит пульт оператора. На пульте оператора расположены кнопки включения и отключения питания лабораторного стенда, а также кнопка аварийного отключения питания,

На пульте оператора также расположены ламповые панели, предназначенные для выполнения следующих вторичных функций – технологической и аварийной сигнализации, свидетельствующей о включенном или выключенном состоянии насоса в емкости Е3 (технологическая сигнализация), превышении или понижении уровня жидкости в емкости Е2 относительно регулируемого значения (технологическая сигнализация), достижении жидкостью в емкости Е3 предельно допустимого значения (аварийная сигнализация).


В качестве ПЭВМ используется персональный компьютер на базе процессора Intel 80486 DX2, с установленной на нем программной средой Labwiev 4.0.

3. Функциональная схема системы управления

Функциональная схема рассматриваемой цифровой системы управления гидравлическим объектом представлена на рис.2.

Функции контроля и регулирования в системе управления гидравлическим объектом выполняет регулирующий микропроцессорный контроллер «Ремиконт Р-130».

В качестве используемого на практике контроллера, используем ремиконт Р-130 14 модификации. Этот контроллер позволяет произвести ввод 8 аналоговых сигналов группы А и 4 дискретных сигналов группы Б, а так же вывод 2 аналоговых сигналов группы А, 4 дискретных и 4


импульсных сигналов группы Б.

Первый контур, в состав которого входят приборы с позиционными обозначениями 1-1, …, 1-8, обеспечивает регулирование уровня жидкости в емкости Е2.

Процесс регулирования уровня в емкости Е2 производится с помощью мембранного регулирующего органа.

Перемещение регулирующего органа в положения «открыто» и «закрыто» осуществляется однооборотным исполнительным электрическим механизмом. На функциональной схеме исполнительный электрический механизм имеет позиционное обозначение 1-5.

Однооборотными называются исполнительные электрические механизмы с постоянной скоростью, у которых выходные устройства осуществляют вращательное движение в пределах 0.25 или 0.63 оборота.

В данной системе регулирования используется электрический исполнительный механизм типа МЭО.

Управление механизмом (пуск, останов, изменение направления движения) осуществляется пусковой аппаратурой (NS), с позиционным обозначением 1-3, управление которой, в свою очередь, осуществляется как выходным импульсным воздействием микропроцессорного контроллера «Ремиконт Р-130», так и органом ручного управления (HS), с позиционным обозначением 1-4.

Упомянутое выше устройство для дистанционного указания положения (GS) имеет позиционное обозначение 1-6.

Работа МЭО в том или ином режиме (закрытие или открытие мембранного регулирующего органа) осуществляется по сигналу об увеличении или уменьшении уровня в емкости Е2 относительно определенного значения (уставки). Сигнал о значении уровня воды в емкости снимается с первичного измерительного преобразователя для измерения уровня (LE), имеющего позиционное обозначение 1-1, аппаратурой для измерения уровня с дистанционной передачей показаний (LT), позиционный номер которой 1-2.

Роль первичного преобразователя (LE) выполняет кондуктометрический датчик уровня.

При выходе регулируемого параметра за допустимые пределы, необходимо оповестить об этом оператора. Для этих целей используется технологическая сигнализация. В данной системе технологическая сигнализация, свидетельствующая о превышении или понижении уровня жидкости в емкости Е2, выполнена при помощи ламповых индикаторов (LA), расположенных на пульте управления. Позиционное обозначение ламповых индикаторов на функциональной схеме 1-7 и 1-8.

Второй контур обеспечивает включение или отключении насоса, при достижении жидкостью, в емкости Е3, определенных уровней.

Измерение уровней в емкости Е3 осуществляется дискретным уровнемером на базе промышленного реле уровня РОС-301. Первичные измерительные преобразователи (LE), имеющие позиционные обозначения 2-1, 2-2, представляют собой чувствительные элементы. При достижении жидкостью уровня, на котором они находятся, происходит передача дискретного сигнала, аппаратурой измерения уровня. На основе полученной информации, контроллер Ремиконт Р-130 осуществляет управление путем включения и отключения насоса, имеющего позиционное обозначение 2-9, при помощи пусковой аппаратуры (NS) с позиционным обозначением 2-7.

В качестве насоса используется насос от омывателя автомобилей, который перекачивает жидкость из емкости Е3 в напорную емкость Е1, и тем самым, обеспечивает непрерывную подачу воды из Е1 в Е2.

В этом контуре предусмотрен орган ручного управления насосом (HS). На функциональной схеме орган ручного управления имеет позиционное обозначение 2-8.

Контроль за работой насоса осуществляется с помощью технологической сигнализации, которая сообщает информацию о состоянии

насоса (включено или выключено). Технологическая сигнализация выполнена с использованием ламповых индикаторов (LA), имеющих позиционные обозначения 2-10 и 2-11.

В данной системе предусмотрена аварийная сигнализация, которая сообщает о превышении допустимого значения уровня в емкости Е3, что свидетельствует об отказе насоса.

Измерение уровня осуществляется дискретным уровнемером на базе реле уровня РОС-301. Первичный измерительный преобразователь (LE) имеет позиционное обозначение 3-1. Аппаратура для измерения уровня (LT) имеет позиционное обозначение 3-2.

Сигнализация выполнена с использованием ламповых индикаторов (LA) с позиционным обозначением 3-4.

Контроль за ходом процесса ведется с помощью лицевой панели контроллера «Ремиконт Р-130».

В верхнем левом углу, имеется цифровой индикатор, указывающий номер контура регулирования, задействованный в данный момент.

В верхнем правом углу находится цифровой индикатор, показывающий сигнал задания, относительно которого производится регулирование уровня в емкости Е2. Этот сигнал задается, как правило, вручную, при помощи клавиатуры лицевой панели контроллера.

Под цифровым индикатором показывающим сигнал задания, находится цифровой индикатор отображающий значение контролируемого параметра в процентах. В данном случае контролируемым параметром является значение уровня жидкости в емкости Е2. Аналоговый сигнал, несущий информацию о величине уровня жидкости в емкости Е2, поступает на аналоговый вход контроллера ВА1 от устройств, имеющих позиционные обозначения 1-1 и 1-2. Далее программно выполнен вывод этого аналогового сигнала на лицевую панель контроллера, а также дискретными сигналами, поступающими на дискретные выходы ДВ2 и ДВ3, производится включение технологической сигнализации, сообщающей о превышении или понижении допустимого значения уровня жидкости в емкости.

Параллельно с этим, по результатам измерения, микропроцессорный контроллер формирует выходные импульсные сигналы, управляющие работой пусковой аппаратуры (NS 1-3), а следовательно и МЭО (1-5), поступающие с импульсного выхода ИВ1. Направление вращения МЭО отображается на лицевой панели при помощи ламповых индикаторов «t» и «u», что значит "больше" и "меньше" соответственно.

Для визуального наблюдения за ходом процесса регулирования, информация о уровне жидкости в емкости Е2, сигнал задания, а также сигнал с указателя положения МЭО, по интерфейсному каналу связи, в цифровом виде подаются на ПЭВМ. В дальнейшем эти сигналы, с помощью программного обеспечения, в виде временного графика выводятся на экран монитора ПЭВМ.

4. Алгоритмическое и программное обеспечение стенда

Алгоритмическая структурная схема, отображающая алгоритм работы контроллера, представлена на рисунке 3.

Алгоритмическое обеспечение контроллера позволяет ему выполнять следующие функции:

- ввод двух аналоговых и трех дискретных сигналов;

- отображение на цифровых индикаторах лицевой панели всех аналоговых сигналов;

- формирование дискретного сигнала управляющего работой насоса;

- формирование дискретных сигналов при выходе уровня воды в емкости Е2 за установленные пределы;

- управление исполнительным механизмом;

- вывод трех дискретных и одного импульсного сигналов.

Ввод аналоговых сигналов обеспечивается алгоритмом ВАА(07), размещенным в пятом алгоблоке.

В алгоблоке 06 установлен алгоритм ЗДН(24) – задание. Алгоритм применяется для формирования сигнала ручного задания в контуре регулирования и задания верхней границы изменения сигнала.

В алгоблоке 07 размещен алгоритм РИМ(21) – регулирование импульсное. Алгоритм использован при постройке ПИД регулятора, работающего в комплекте с исполнительным механизмом.

В алгоблок 08 помещен алгоритм РУЧ(26) – ручное управление. Алгоритм переключает регулятор в дистанционный и ручной режимы работы. В ручном режиме выходной сигнал изменяется вручную.

Преобразование аналогового сигнала, сформированного импульсным регулятором, в последовательность импульсов переменной скважности осуществляется алгоритмом ИВБ(16). Алгоритм размещен в 09 алгоблоке.


Алгоритм ОКО(01) - оперативный контроль, используется для оперативного управления контуром регулирования с помощью лицевой панели контроллера. Алгоритм имеет модификатор m=05, что в соответствии с библиотекой алгоритмов говорит о том, что обеспечивается работа обычного импульсного регулятора, способного работать в режиме дистанционного управления (ДСТ).

Перечисленные выше алгоритмы входят в стандартную конфигурацию РЕГИ – регулятор импульсный.

Используемая стандартная конфигурация РЕГИ дополнена несколькими алгоритмами.

В алгоблоках 10 и 11 находятся алгоритмы ФИЛ(35) (фильтрация), обеспечивающие фильтрацию вводимых аналоговых сигналов.

Алгоритм МСШ(55) -масштабирование, размещенный в 12 алгоблоке используется для сведения отфильтрованного выходного сигнала датчика и выходного сигнала указателя положения, в один алгоблок, для дальнейшей передачи их в ПЭВМ. А также для масштабирования этих сигналов в случае необходимости.

В алгоблок 17 помещен алгоритм АНР(30) – автонастройка регулятора. Алгоритм используется для автоматизации расчета динамической настройки регулятора и применяется совместно с алгоритмом РИМ.

В алгоблоке 15 помещен алгоритм ОГР(48) – ограничение. Алгоритм вырабатывает дискретные сигналы DВ =1, или DН =1, при выходе сигнала датчика за допустимые пределы (верхний или нижний), на 2 или 3 выходах соответственно, что обеспечивает технологическую сигнализацию.

Алгоритмы, находящиеся в алгоблоках 13 и 14, служат для управления насосом.

В алгоблоке 13 помещен алгоритм ВДБ(10) – ввод дискретный группы Б. Этот алгоритм служит для связи функциональных алгоритмов с дискретными входными сигналами. С его помощью вводятся сигналы уровня жидкости в емкости Е3.

Алгоритм ТРИ(76) – триггер, расположенный в 14 алгоблоке, выдает сигнал включения или отключения насоса, при достижении жидкостью в емкости Е3 определенных уровней.

В алгоблоке 16 помещен алгоритм ДВБ(14) – дискретный вывод группы Б. Алгоритм применяется для связи функциональных алгоритмов с аппаратными средствами дискретного вывода. С его помощью производится вывод сигналов технологической сигнализации и управления насосом.

В качестве программного обеспечения в лабораторной работе используется программный продукт LabVIEW 4.0.

Пакет LabVIEW фирмы National Instruments Corporation, США, который является стандартом de facto для широко используемой инженерами развитых стран компьютерной технологии, суть которой заключается в том, что специалист, находясь в специальной графической среде, настроенной на его прикладную область, общается с техническими средствами посредством создаваемых на экране дисплея приборных панелей, диаграмм, схем, графиков, и т. п. При этом в зависимости от целей пользователя реальное оборудование или процесс могут быть подключены к системе или моделируются. Режим моделирования обычно служит целям проектирования, оценивания или обучения.

Пакет LabVIEW - графическая альтернатива обычному программированию - предназначен для создания измерительных систем и предоставляет программные средства, которые требуются в области испытаний и измерений. C помощью LabVIEW можно формировать программы, называемые виртуальными приборами (ВП), вместо написания текста программ. ВП состоит из лицевой панели и блок - схемы, состоящей из пиктограмм (условных обозначений) и соединений. Лицевая панель - это интерфейс с пользователем, блок-схема - это исходный текст ВП, а пиктограммы и соединения - это интерфейс с библиотечными функциями. Блок-схема поддерживает ввод/вывод, вычисления, и виртуальные субприборы (субВП), которые представляются пиктограммами и соединяются линиями, отображающими потоки данных. Компоненты ввода/вывода сообщаются непосредственно со встроенными в компьютер платами сбора данных или через контроллер интерфейса КОП (GPIB) с внешними приборами.

Вычислительные компоненты выполняют арифметические и другие операции. СубВП вызывают другие, нижестоящие ВП.

LabVIEW - система программирования общего назначении с расширенными библиотеками функций и подпрограмм для любой задачи программирования. LabVIEW так же содержит специализированные библиотеки для ввода данных, GPIB, выполняет последовательное управление, анализ данных, представление данных, и сохраняет данные в памяти. LabVIEW так же включает стандартные инструментальные средства программной разработки, так что Вы можете установить точечные разрывы, оживить выполнение, чтобы увидеть как данные проходят программу, и шаг через программу, чтобы сделать отладку и легче запрограммировать разработку.

LabVIEW - система программирования общего назначения, но она также включает библиотеки функций и инструментальных средств разработки, разработанные специально для ввода данных и управления виртуальными приборами. Функционирование ВП имитирует фактические инструменты.. ВП имеют диалоговый интерфейс пользователя, исходный кодовый эквивалент, и принимают параметры с высшего уровня ВП.

Диалоговым интерфейсом пользователя ВП названа внешняя панель, из-за того, что она имитирует панель физического инструмента. Внешняя панель может содержать кнопки, графы, и другие указатели. Вы вводите данные, используя мышь и клавиатуру, или обеспечиваете поступление информации от внешнего источника, и затем просматриваете результаты на экране компьютера.

5. Настройка регулятора

Для проведения настройки регулятора необходимо произвести синтез системы.

Для синтеза цифровой системы управления гидравлическим объектом необходимо предварительно провести математическое описание всех ее звеньев в отдельности. Описание звеньев осуществляется аналитически, в виде уравнений, связывающих входные и выходные величины звена. Затем по уравнениям отдельных звеньев составляется уравнение всей системы и на его основании исследуется система в целом.


В этом случае, как нельзя лучше, подходит структурная схема системы, в которой каждое звено обозначено передаточной функцией. Эта структурная схема представлена на рис.4.

На рисунке 4 введены следующие обозначения:

WРИМ (р ) – передаточная функция алгоритма РИМ Ремиконта Р-130;

WИМ (р ) – передаточная функция исполнительного механизма;

WРЕГ (р ) – передаточная функция регулятора;

WРО (р ) – передаточная функция регулирующего органа;

WОУ (р ) – передаточная функция объекта управления;

WДАТ (р ) – передаточная функция датчика;

WO f (р ) – передаточная функция объекта по возмущающему воздействию.

Для удобства математического описания и упрощения расчетов объединяем исполнительный механизм и алгоритм импульсного регулирования Ремиконта Р-130 – РИМ в одно звено, называемое регулятором. В результате получается, что для получения математического описания системы управления гидравлическим объектом необходимо получить математическое описание регулятора, регулирующего органа, объекта управления и датчика.

ПИД звено алгоритма РИМ осуществляет пропорционально-интегро-дифференцирующий закон регулирования и имеет передаточную функцию:

, (1)

где ТМ – время полного перемещения исполнительного механизма, движущегося с максимальной скоростью;

КП , ТИ , КД – соответственно коэффициент пропорциональности, постоянная времени интегрирования и коэффициент дифференцирования, равный КД = ТД И (при КД , ТИ > 819, значение ТД = Ґ).

В сочетании с интегрирующим исполнительным, механизмом имеющим передаточную функцию , общая передаточная функция регулятора с алгоритмом РИМ будет иметь вид:

(2)

Для упрощения расчетов при синтезе системы возможно использование регулятора с ПИ (пропорционально-интегральным) законом регулирования. Для этого примем коэффициент дифференцирования КД = 0. В этом случае передаточная функция регулятора, представленная в выражении 2, примет вид:

. (3)

Передаточная функция регулирующего органа имеет вид:

, (4)

так как, это звено можно считать безинерционным.

Объект управления является интегрирующим звеном, таким образом его передаточная функция будет иметь вид:

, (5)

где ТИ.ОУ – постоянная времени интегрирования объекта управления.

Передаточная функция датчика уровня имеет вид:

, (6)

где КДАТ – коэффициент передачи датчика.

Используя передаточные функции всех звеньев выведем передаточную функцию разомкнутой системы, получающейся при разрыве цепи обратной связи, структурная схема которой представлена на рис.5.


Передаточная функция разомкнутой системы будет иметь вид:

, (7)

где WРЕГ (р ) – передаточная функция регулятора;

WРО (р ) – передаточная функция регулирующего органа;

WОУ (р ) – передаточная функция объекта управления;

WДАТ (р ) – передаточная функция датчика.

Подставив имеющиеся передаточные функции отдельных звеньев в выражение 7, получим:

. (8)

Передаточная функция замкнутой системы, структурная схема которой соответствует структурной схеме представленной на рис.4, имеет вид:

, (9)

где WРС (р ) – передаточная функция разомкнутой системы.

Подставив значения отдельных передаточных функций звеньев и преобразовав полученное выражение, имеем:

. (10)

Определение параметров системы

Для определения параметров системы необходимо знать способы регулирования уровня.

В общем случае изменение уровня описывается уравнением вида:

, (11)

где S – площадь горизонтального (свободного) сечения аппарата, в данном случае емкости;

L – уровень жидкости в емкости;

GВХ , GВЫХ – расходы жидкости на входе в емкость и выходе из нее;

GОБ – количество жидкости, образующейся (или расходуемой) в емкости за единицу времени.

В зависимости от требуемой точности поддержания уровня применяют один из следующих двух способов регулирования:

1) позиционное регулирование (поддержание уровня в широких пределах (LН Ј L Ј LВ );

2) непрерывное регулирование, при котором обеспечивается стабилизация уровня в заданном значении, т.е. L = L0 .

В нашем случае выполняется непрерывное регулирование, при отсутствии фазовых превращений в аппарате уровень в нем регулируют одним из трех способов:

- изменением расхода жидкости на входе в аппарат (регулирование на «притоке»);

- изменением расхода жидкости на выходе из аппарата (регулирование на «стоке»);

- регулированием соотношения расходов жидкости на входе в аппарат и на выходе из него с коррекцией по уровню.

Проанализировав вышеизложенное приходим к выводу, что в имеющейся системе применяется непрерывное регулирование уровня изменением расхода жидкости на входе в аппарат (непрерывное регулирование на «притоке»).

Коэффициент передачи регулирующего органа находится из следующего выражения:

,

.

Постоянная времени интегрирования объекта управления равна:

. (12)

При определении коэффициента передачи датчика наблюдается линейная зависимость значений его выходных параметров от входных. При уровне жидкости в емкости Е2 равном нулю, входной сигнал регулятора, который является смещенным и отмасштабированным выходным сигналом датчика, равен 0%. При максимальном уровне жидкости в емкости Е2, входной сигнал регулятора равен 100%. Из этого следует, что коэффициент передачи датчика равен КДАТ = 1.

Определение оптимальных параметров настройки регулятора

Устойчивость, это способность системы автоматического регулирования возвращаться в состояние равновесия после прекращения действия внешних сил, которые вывели ее из состояния равновесия.

Устойчивость САР, т.е. затухание переходных процессов является необходимым, но не достаточным условием практической пригодности системы. Существенно также качество переходных процессов, т.е. характер протекания переходных процессов и прежде всего их длительность и колебательность. Склонность системы к колебаниям, а следовательно и запас устойчивости могут быть охарактеризованы максимальным значением регулируемой величины или перерегулированием.

Эту оценку можно проводить по экспериментальной кривой.

Перед наладкой САР необходимо определить оптимальные значения параметров настройки регулятора. В нашем случае ими являются параметры, при которых величина перерегулирования d и время переходного процесса ТПП являются минимальными.

Используя ПИ закон регулирования имеем два параметра настройки:

- время интегрирования (изодрома), ТИ ;

- коэффициент пропорциональности, КП .

Задача настройки - выбор таких значений этих параметров, которые позволяют обеспечить заданные требования по качеству регулирования.

5. Методические указания по выполнению лабораторной работы

Программа выполнения лабораторной работы

Запрограммировать микропроцессорный контроллер Р-130. Программирование контроллера осуществляется в следующем порядке:

1.1. В режиме «приборные параметры» произвести обнуление. В этом же режиме задать тип модели контроллера (14).

1.2. В режиме «установка системных номеров» установить системный номер, равный 1.

1.3. Ввести конфигурацию приведенную на рисунке 3, при вводе конфигурации обратить внимание на то, что вход 02 алгоритма ТРИ (14 алгоблок) является инверсным. Задание инверсного входа осуществляется с помощью клавиши «t ».

Обнулить и ввести системный номер (10) в контроллер-шлюз, затем перевести контроллер-шлюз в режим работы.

Включить персональный компьютер, загрузить операционную систему WINDOWS-95 и запустить пакет LABVIEW. После чего запустить и настроить программу, обеспечивающую отображение информации. Запуск и настройка программы осуществляется в следующей последовательности: открыть папку Remik и произвести загрузку файла RemTst_9.vi. Загрузка сопровождается диалогом по выбору файла, в котором производится архивирование данных. После положительного ответа на представленные вопросы на экране появляется окно с указателем индикаторов соответствующих:

- номерам включенных контроллеров;

- кнопке выбора алгоблока источника информации;

- кнопкам номеров выходов алгоблока источника информации.

Также на экране появляется окно, на котором представляются графики изменения уровня, уставки и указателя положения исполнительного механизма.

Определить величину перерегулирования и установившуюся ошибку, пользуясь цифровым индикатором, находящимся на лицевой панели блока контроллера, или информацией с монитора персонального компьютера.

Рассчитать, пользуясь пакетом REMOS, параметры регулятора, обеспечивающие минимальную величину перерегулирования, ввести эти параметры в контроллер и определить величину перерегулирования.

Выполнить дополнительное задание, выданное преподавателем.

Контрольные вопросы

1. Какие функции, реализуемые контроллером, обеспечивает стандартная конфигурация РЕГИ?

2. Возможно ли изменение стандартной конфигурации?

3. Каким образом с помощью лицевой панели контроллера можно контролировать отклонение регулируемого параметра относительно уставки?

4. Каким образом осуществляется связь между контроллером Р-130 и персональным компьютером?

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Цель работы.

2. Структурную схему лабораторной установки.

3. Алгоритмическую структурную схему системы управления.

4. Ответы на контрольные вопросы.

5. Выводы по лабораторной работе.


Учебное издание

Скороспешкин Владимир Николаевич

Аврамчук Валерий Степанович

Микропроцессорная система управления

гидравлическим объектом

Методические указания к выполнению лабораторной работы № 1 по курсу «Основы автоматизации производственных процессов» для студентов, обучающихся по специальности 130501 - «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» и 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

Подписано к печати 21.01.2009. Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка».

Печать Xerox. Усл. печ. л. 0,81. Уч.-изд. л. 0,74.

Заказ ХХХ. Тираж 100 экз.

Томский политехнический университет

Система менеджмента качества

Томского политехнического университета сертифицирована

NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2000

. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка

Работы, похожие на Учебное пособие: Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры автоматики и компьютерных систем автф «17» сентября 2009

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(222564)
Комментарии (3008)
Copyright © 2005-2019 BestReferat.ru bestreferat@gmail.com реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru