3 раздел 1 (1210352), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Функциональные параметры измерения и регулирования задаются пользователем при программировании и сохраняются при отключении питания в энергозависимой памяти прибора.
Технические характеристики программируемого логического контроллера ОВЕН 160 сведены в таблицу 3.3.
3.3 Свойства системы регулирования и выбор регуляторов
Эффективность систем автоматического регулирования (САР) зависит от правильного выбора автоматического регулятора.
Приступая к проектированию САР, необходимо знать особенности технологического процесса, устройства агрегатов, возможные возмущения и управляющее воздействия, с помощью которых можно измерить значения регулируемых величин.
Автоклав является одноемкостным объектом.
Необходимые показатели качества регулирования:
а) максимально предельное положение регулирующего органа (РО), выраженной в процентах μ'1 = 50%, μ'2=52%
б) максимально динамическое отклонение регулируемой величины Т1=120С0 ,Т2=110С0
в) система регулирования должна обеспечить переходный процесс с 20% перерегулированием. Для выбора автоматического регулятора необходимо знать статические и динамические характеристики объекта.
Статическая характеристика объекта управления изображённая на рисунке 3.3 показывает зависимость регулируемой величины от регулирующего воздействия в различных установившимся режиме.
Рисунок 3.3 – Статическая характеристика объекта управления
Изменение регулируемой величины зависит от свойств объекта и характера возмущения. Наихудшие условия для регулирования имеют место при скачкообразном возмущении. Поэтому параметры объекта принято определять по динамической характеристике, представляющей собой изменения регулируемой величины во времени при скачкообразном возмущении положения регулирующего органа (РО). Такая характеристика, называется кривой разгона. Кривая разгона представлена рисунком 3.4.
Отношение времени запаздывания к постоянной времени
τ/т = 0,5
По формуле (3.2) отношения разности давлений к разности положений регулирующего органа определяется передаточный коэффициент объекта Коб.
Коб = ΔТ /Δμ, (3.2)
где, ΔТ – перепад температуры, С0;
Δμ – разница положений регулирующего органа, %
Рисунок 3.4 - Кривая разгона
Коб = 10 /2 = 5
Из отношения τ/т выбирают регулятор по роду действия. Значение τ/т осуществляется регулятором непрерывного действия.
τ=1. Τ = 2 с; τ/T = 1/2= 0,5; Kоб = 10/2 = 5
По графикам характеризующим процесс выбора закона управления по динамическим параметрам определяется динамический коэффициент Rд, который характеризует степень воздействия регулятора на стабилизацию технологического параметра. При τ/т = 0,5, по графику найден Rд :
-интегральный – 0,78;
-пропорциональный – 0,6;
-пропорционально интегральный – 0,5;
-пропорционально интегральный дифференциальный – 0,43.
Для рассчитанного динамического коэффициента Rд = 0,5 выбирается пропорционально интегральный закон управления.
Для определение расчётного времени регулирования находится отношение tp/τ из графика пропорционального закона управления.
Пропорциональный tp/τ = 7
Время регулирования определяется по формуле (3.3).
t'р = τ * tр/τ, (3.3)
Пропорциональный t'p (П) = (t'p/ τ)* τ = 7
Расчет времени регулирования не превышает требуемого времени (120с), следовательно, для данного объекта управление применяют пропорциональный закон управления, имеющий Rд = 0.5 и tр = 7с, так как обеспечивает оптимальное время.
Расчет параметров настройки Кр определяется по приближенным формулам (3.4).
Кр = 0,7*T/Коб * τ, (3.4)
Kp= 0,7*2/5*1 = 0.28
Кр=KpKo/оRб=0,26
3.3.1 Критерии устойчивости Гурвица
Система автоматического управления описана уравнением
12,5p3+4,5p2-3p+12=0, (клапан)
Уравнение решается с помощью матрицы изображённой в таблице 3.8.
Таблица 3.8 - Матрица
| 112,5 | --3 | 00 |
| 00 | 44,5 | 00 |
| 00 | 112,5 | --3 |
Δ1 = а1=12,5>0
Δ2 =12,5*4,5- 0*3=56,25 > 0
Δ3 = 12,5*4,5*3+0*12,5*0+3*0*0-0*4,5*0-12,5*12,5*0-0*3*3=168,75>0
Согласно условиям критерия Гурвица система устойчива.
Необходимые показатели качества регулирования:
а) максимально предельное положение регулирующего органа (РО), выраженной в процентах μ'1 = 50%, μ'2=53%
б) максимально динамическое отклонение регулируемой величины
Р1=100кПа ,Р2=80кПа
в) система регулирования должна обеспечить переходный процесс с 20% перерегулированием. Для выбора автоматического регулятора необходимо знать статические и динамические характеристики объекта.
Статическая характеристика объекта управления изображённая на рисунке 3.5 показывает зависимость регулируемой величины от регулирующего воздействия в различных установившимся режиме.
Рисунок 3.5 – Статическая характеристика объекта управления
Изменение регулируемой величины зависит от свойств объекта и характера возмущения. Наихудшие условия для регулирования имеют место при скачкообразном возмущении. Поэтому параметры объекта принято определять по динамической характеристике, представляющей собой изменения регулируемой величины во времени при скачкообразном возмущении положения регулирующего органа (РО). Такая характеристика, называется кривой разгона. Кривая разгона представлена рисунком 3.6.
Отношение времени запаздывания к постоянной времени
τ/т = 0,5
По формуле (3.5) отношения разности давлений к разности положений регулирующего органа определяется передаточный коэффициент объекта Коб.
Коб = ΔР /Δμ, (3.5)
где, ΔР – перепад давления, Па;
Δμ - разница положений регулирующего органа, %
Коб = 20 /3 = 6,7
Из отношения τ/т выбирают регулятор по роду действия. Значение τ/т осуществляется регулятором непрерывного действия.
τ =1. Т = 2 с; τ/T = 1/2 = 0,5; Kоб = 20/3 = 6,7
Рисунок 3.6 - Кривая разгона
По графикам характеризующим процесс выбора закона управления по динамическим параметрам определяется динамический коэффициент Rд, который характеризует степень воздействия регулятора на стабилизацию технологического параметра. При τ/т = 0,5, по графику найден Rд :
-интегральный – 0,78
-пропорциональный – 0,6;
-пропорционально интегральный – 0,5;
-пропорционально интегральный дифференциальный – 0,4.
Для рассчитанного динамического коэффициента Rд = 0,5 выбирается пропорционально интегральный закон управления.
Для определение расчётного времени регулирования находится отношение tp/τ из графика пропорционального закона управления.
Пропорциональный tp/τ = 7
Время регулирования определяется по формуле (3.6).
t'р = τ * tр/τ, (3.6)
Пропорциональный t'p (П) = (t'p/ τ)* τ = 7
Расчет времени регулирования не превышает требуемого времени (120с), следовательно, для данного объекта управление применяют пропорциональный закон управления, имеющий Rд = 0.5и tр = 7с, так как обеспечивает оптимальное время.
Расчет параметров настройки Кр определяется по приближенным формулам (3.7).
Кр = 0,7*T/Коб * τ, (3.7)
Kp= 0,7*2/6,7*1 = 0.2
Кр=KpKo/Rоб=0,22
3.3.2 Критерий устойчивости Михайлова
Уравнение определяется критерием устойчивости Михайлова
12,5p3 + 4,5p2 + 3p +12 = 0
12,5j3 ω3 + 4,5j2 ω2 + 3jω -8 = 0
-12,5jω3 – 4,5ω2 - 3jω -8 = 0
Исходное уравнение делится на два равенства действительное и мнимое.
U(ω) = - 4,5ω -8 = 0
V(ω) = - 12,5jω3 - 3jω = 0
Результаты расчетов сведены в таблицу 3.9.
Таблица 3.9 – Результаты расчета уравнения
| W | 0 | 0.25 | 0.5 | 0.75 | 1 | 1.25 | 1.5 | 1.75 |
| V | 0 | -0,94 | -3,06 | -7,52 | -25,5 | -28,16 | -46,68 | -72,24 |
| U | -8 | -9,1 | -10,25 | -11.37 | -12.5 | -13.62 | -14.75 | -15.87 |
Так как годограф изображённый на рисунке 3.7 не проходит через три квадранта, что не соответствует степени уравнения, то система является неустойчивой.
Для придания устойчив САУ необходимо в систему ввести дополнительные корректирующие динамические звенья.
Рисунок 3.7 - Годограф
Согласно условию Михайлова система не устойчива.
Для создания устойчивости необходимо ввести дополнительные динамические звенья.
3.4 Выбор средств автоматизации электроаппаратуры
3.4.1 Выключатель автоматический серии АП50-2М
Автоматический выключатель используется в качестве защиты аппаратов от коротких замыканий и перегрузок, а также для не частых оперативных отключений электрических цепей и отдельных электроприемников при нормальных режимах работы. Таким образом, автоматы выполняют функции рубильников, предохранителей.
Техническая характеристика выключателя представлена в таблице 3.10.
Таблица 3.10 - Технические характеристики выключателя автоматического АП50-2М
| Параметры прибора | Величина параметра |
| Номинальный ток, А | 4 |
| Номинальное напряжение, В | 220 |
| Частота тока сети, Гц | 50 |
| Число полюсов | 2 |
| Ток установки, А | плюс 1,6 плюс 63 |
| Время отключения, с | 0,02 |
| Максимальное сечение провода, присоединяемого к зажимам, мм2 | 25 |
| Диапазон рабочих температур,С0 | от минус 40 до плюс 50 |
| Габариты, мм | 18х80х75 |
| Масса, кг | 0,206 |
| Степень защиты | 1Р20 |
В системах автоматизации, для ручной установки сигналов задания для стабилизирующих регуляторов и регуляторов соотношений, преобразование одного вида унифицированного сигнала постоянного тока или напряжения в другой применяется задатчик ручной РЗД-22 изображённый на рисунке 3.8.
Технические характеристики ручного задатчика РЗД-22 указаны в таблице 3.11.
Рисунок 3.8 - Схема ручного задатчика РЗД-22
Таблица 3.11 - Техническая характеристика ручного задатчика РЗД-22
| Параметры прибора | Величина |
| Входной сигнал, мA | 0-5; 4-20 |
| Класс точности | 1,5 |
| Питание, В | 220 |
| Мощность, Вт | 4 |
| Масса, Кг | 0,7 |
3.4.2 Ключ выбора режима
В качестве ключа для выбора режима используется переключатель ПВ1-10 изображённый на рисунке 3.9. Переключатель состоит из валика 1, на котором насажена секция для переключения цепей. Число цепей определяется числом подводимых к переключателю электрических линий. Секции разделяют перегородками 2 из пластмассы, а подними по всей длине переключателя положена рейка 3 на которой неподвижные контакты 5 проходящие через все платы. Поворотом рукоятки изменяют положение кулачковых шайб и следовательно контактов 3 и 4. подвижные контакты 4 положены по всей длине оси 7, 5.
40
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
