Смирнов_Измерение технол_параметров (831917), страница 6
Текст из файла (страница 6)
В качестве вычислительного устройства используют помехо-, пыле-, влагозащищенный компьютер — промышленный компьютер или контроллер со встроенным или внешним интерфейсом.2. Технологическое оборудование (объект управления) оснащают датчиками и контрольно-измерительной аппаратурой дляизмерения технологических и вспомогательных параметров, атакже исполнительными элементами и механизмами для управления технологическими параметрами.3.
Выходные сигналы датчиков и входные сигналы исполнительных устройств могут иметь различную физическую природу(электрические, пневматические) и амплитуду. Для преобразования их к единому уровню унифицированных сигналов применяютусилители-преобразователи.
Чаще всего используют унифицированные сигналы 0…5 мА, 4…20 мА и 0…10 В. Токовый сигналпредпочтительнее, так как он более помехоустойчив (дальностьпередачи токового сигнала без существенных потерь — до 5 км).4. Для обеспечения согласования цепей объекта управления ицифровых цепей промышленного компьютера используют интерфейс, содержащий: аналого-цифровые преобразователи (АЦП), преобразующиеаналоговые сигналы датчиков объекта управления во входныецифровые сигналы промышленного компьютера; цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), выполняющиепреобразование выходных цифровых сигналов промышленногокомпьютера в аналоговые управляющие (задающие) сигналы дляисполнительных устройств (регуляторов) объекта управления; устройства дискретного ввода-вывода (УДВ) на основеключевых элементов для приема информационных и передачиуправляющих сигналов в дискретной форме (например, сигналовконцевых выключателей, управляющих сигналов включениявыключения нагревателей, клапанов, насосов).5.
Входные и выходные цепи интерфейса снабжают гальванической развязкой (обычно оптоэлектронной).366. Для надлежащего функционирования системы управленияразрабатывают алгоритм (программное обеспечение).Рассмотрим принцип действия компьютерной системыуправления на примере системы управления расходом и давлением (рис. 13). Унифицированные сигналы датчиков расхода в составе регуляторов расхода 2 и датчика давления 4 по линиям связипоступают в АЦП, которые входят в состав интерфейса 7 промышленного компьютера 8.Рис.
13. Схема компьютерной системы управления расходами компонентов и давлением:1 стабилизатор давления; 2 регулятор расхода; 3 смеситель; 4 датчик давления; 5 регулируемый участок; 6 исполнительный элемент управления давлением на выходе электромагнитный клапан; 7 интерфейс; 8 промышленныйкомпьютер; 1…N номера газовых магистралей; ЦАП цифроаналоговый преобразователь; АЦП аналого-цифровой преобразователь; УДВ устройство дискретного ввода-вывода; а линии связи с датчиками и исполнительными элементами управления расходом в N магистралях37Компьютер 8 в соответствии с алгоритмом обрабатывает полученную информацию и формирует управляющие воздействия,которые поступают через интерфейс 7 в линии связи. Для приема/передачи и согласования по уровню дискретных сигналов используют УДВ — устройство дискретного ввода-вывода в составеинтерфейса 7.Одной из о с о б е н н о с т е й компьютерного управления технологическими параметрами является то, что промышленный компьютер может выполнять как функции локальных регуляторов (централизованное управление), так и функции программных задатчиков длялокальных регуляторов (децентрализованное управление).В рассматриваемой системе управления расходом и давлениемкомпьютер обеспечивает оба способа организации управления —как централизованное, так и децентрализованное управление.При управлении расходом газа компьютер выполняет функциипрограммного задатчика и формирует задающие значения Qзi длялокальных автоматических регуляторов расхода 2.
При управлении давлением компьютер непосредственно воздействует на исполнительный элемент 6 управления давлением.Стабильность состава атмосферы сильно влияет на качествообработки. По этой причине для управления расходами газовобычно используют непрерывные законы регулирования как обеспечивающие высокое качество управления. Давление технологической атмосферы влияет на качество обработки заметно меньше,поэтому здесь можно использовать более простые позиционные(дискретные) системы управления.В рассматриваемой системе управления для регулирования расходов газов применяют регуляторы расхода непрерывного действия,а для регулирования давления — позиционную систему управленияс клапаном в качестве исполнительного механизма.Другой о с о б е н н о с т ь ю компьютерного управления являетсято, что информация о состоянии объекта поступает в промышленныйкомпьютер дискретно.
Периодичность ее поступления определяетсявременем опроса опр датчиков и контрольно-измерительной аппаратуры, заданным в алгоритме управляющей программы. Управляющие сигналы, вырабатываемые компьютером и поступающие на исполнительные элементы, также изменяются дискретно.38Таким образом, в течение времени опроса опр в управляющий компьютер не поступает новая информация о состоянии объекта и не изменяются управляющие сигналы. Поскольку в течениепромежутка времени опр объект управления сохраняет неизменное состояние, время опроса опр можно считать аналогом временизапаздывания об .Дискретный характер информации о состоянии объекта иуправляющих сигналов ухудшает качество управления объектом:увеличиваются динамическое отклонение, время регулирования иамплитуда автоколебаний.В качестве примера рассмотрим процессы, происходящие всистеме управления при позиционном регулировании давления (рис.
14).Рис. 14. Переключение клапана и автоколебания при регулировании давления в реакционной камере двухпозиционным регулятором39Пока текущее значение давления не превышает заданного значения p0 , клапан закрыт и происходит увеличение давления в реакционной камере за счет подачи насыщающей атмосферы. Скорость роста давления определяется расходом смеси газов.При достижении заданного значения давления p0 (точка а нарис. 14) не происходит переключения клапана, поскольку промышленный компьютер получает информацию о состоянии объекта и вырабатывает управляющие сигналы с некоторой периодичностью,определяемой временем опроса опр . По истечении времени опроса(точка б на рис.
14) компьютер формирует управляющий сигнал, открывающий клапан. В течение времени открывания откр клапан открывается, и давление в камере начинает падать.По мере уменьшения давления в системе управления происходят аналогичные процессы (точки в и г на рис. 14). Скоростьуменьшения давления определяется скоростью откачки газа (производительностью системы откачки) и в несколько раз превышаетскорость увеличения давления.В компьютерной системе управления возникает запаздываниеоб , определяемое не только временем запаздывания объектауправления (временем открывания откр и закрывания закр клапана), но и временем опроса опр , заданным в алгоритме управляющей программы:об опр откр/закр .Поскольку скорости роста и уменьшения давления подвержены случайным изменениям, время запаздывания об также непостоянно.
Наличие запаздывания в системе управления приводит кавтоколебаниям регулируемой величины — давления.Из-за того что скорость уменьшения давления в несколько разпревышает скорость его увеличения, возникает ошибка регулирования, подобная статической: среднее значение давления в реакционной камере pср меньше заданного значения p0 .Амплитуда Ap автоколебаний давления и статическая ошибка зависят как от скорости роста (уменьшения) давления, так и отвремени запаздывания.40Позиционный закон регулирования со свойственными ему автоколебаниями давления успешно применяется в процессе насыщения узких каналов и глухих отверстий. С помощью колебанийдавления возможно получение равномерных диффузионных слоевпо всей длине отверстия.Проникающая способность насыщающей атмосферы ограничена приповерхностной частью узких каналов и глухих отверстий.При неизменном давлении активная среда застаивается и быстротеряет насыщающую способность — цементационный слойне растет. При увеличении давления в камере насыщающая атмосфера проникает вглубь отверстия, при уменьшении выходит изнего.
При циклическом увеличении и уменьшении давления создаются условия транспортировки вглубь отверстия новых порцийактивной среды.О возможности проникновения насыщающего газа в узкие каналы и глухие отверстия свидетельствует наличие равномерногодиффузионного слоя на внутренних поверхностях насыщенногообразца, установленного торцевой поверхностью на стол реакционной камеры (рис. 15).Рис. 15. Диффузионный слой, равномерно распределенный по глубине отверстия и на торце образцапосле вакуумной цементации41ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬЗадание1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
