13305

Вивчення і дослідження автоматичної системи позиційного регулювання

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторна робота №1 Вивчення і дослідження автоматичної системи позиційного регулювання Тема: Вивчення і дослідження автоматичної системи позиційного регулювання Мета: Навчитись працювати з універсальним локальним регулятором ТРМ138 в якості системи позиційно...

Украинкский

2013-05-11

872.5 KB

3 чел.

Лабораторна робота №1

Вивчення і дослідження автоматичної системи позиційного регулювання

Тема: Вивчення і дослідження автоматичної системи позиційного регулювання

Мета: Навчитись працювати з універсальним локальним регулятором ТРМ-138 в якості системи позиційного регулювання

Вступ

Автоматизація повсюдно рахується головним, найбільш перспективним напрямком в розвитку промислового виробництва. Завдяки звільненню людини від безпосередньої участі у виробничих процесах, а також високій концентрації основних операцій значно поліпшуються умови праці і економічні показники виробництва.

Основними напрямками автоматизації систем теплопостачання є забезпечення: теплового та санітарно-гігієнічного комфорту споживача; підтримання заданих гідравлічних режимів у різних ділянках системи, які включають захист від аварійних ситуацій; економію палива, тепла і електричної енергії; ефективності, надійності та якості роботи основного обладнання системи.

Системи теплопостачання являються найбільшими споживачами палива в народному господарстві України. Кожного року на теплопостачання витрачаються тисячі тон палива. У зв’язку з цим здійснюються міроприємства, які дозволять економити енергоносії. В основу цих міроприємств входять питання оптимізації процесу спалювання палива, покрашення ізоляції теплотрас, своєчасне подання інформації про вихід з ладу ділянок теплотрас, мінімізація втрат тепла на теплообмінних станціях, зменшення перегріву приміщень, які опалюються. Всі вище перераховані питання можливо впровадити при використанні сучасних систем автоматичного регулювання, вимірювання та захисту.

Важливою особливістю систем теплопостачання являється велика їх довжина, що потребує використання систем телемеханіки та диспетчеризації. Сучасний рівень диспетчеризації неможливо уявити без широкого застосування мережі потужної обчислювальної техніки, у яку надходила б не тільки оперативна інформація, але й інформація про хід процесу за певний проміжок часу.

Необізнаність з можливостями автоматизації інженера-теплотехніка, як замовника системи, в більшості випадків є причиною складання некоректного або нераціонального завдання на розробку систем автоматизації.

В таких випадках навіть висококваліфікованими розробниками систем автоматизації створюються недосконалі, неоптимальні, а часом і морально застарілі системи автоматизації. При значних матеріальних і фінансових затратах замовник не отримує належного економічного ефекту.

1. Загальні відомості.

У загальному випадку під час управління якимось технологічним процесом вручну людина виконує такі функції: стежить за допомогою вимірювальних приладів за зміною>параметра (що характеризує технологічний процес або якість продукції та називається регульованою величиною або вихідним парамеігром еб'єкйа) і порівнює це дійсне значення регульованої величини із заданим значенням, яке слід підтримувати уданий момент за умовою оптимального проходження технологічного процесу; визначає значення і знак відхилення (розузгодження) дійсного значення регульованої величини від заданого і, використовуючи органи управління технологічним процесом (вентилі, засувки, крани, дозатори, реостати і т.и.), діє на технологічний процес так, щоб усунути це розузгодження.

При цьому технологічний процес або промислова установка (апарат), в якій підтримується задане значення регульованої величини за допомогою організованих людиною або без її участі (автоматично) зовнішніх діянь, називається об'єктом регулювання ОР.

Діяння на ОР, що призводять до небажаних відхилень регульованої величини, називаються збурювальними діяннями, або збуреннями. Для компенсації збурень і з метою підтримки на заданому рівні значень регульованої величини на об'єкт подаються регулювальні діяння, що являють собою зміни кількості речовини (енергії), що надходить у об'єкт.

Для можливості реалізації управляючих діянь об'єкт регулювання обладнується регулювальним органом РО.

Сукупність Ор атоматичного управляючого пристрою, що взаємодіють, складає автоматичну систему регулювання АСр.

Структура системи автоматичного регулювання в якій використано принцип регулювання з відхиленням, зображена на рисунку 1.

 

Рис 1. 

Під дією збурень Z регульвана величина Xд об’єкта регулювання  ОР відхиляється від встановленого за допомогою задавача Зд заданого значення Хзд. Дійсне значення Хд контролюється давачем(Д^який неперервно вимірює регульовану величину і перетворює її іГсигнал, який можливо передавати на відстань іншим приладам. Якщо давач виробляє електричний сигнал, що відповідає Хд, а вторинний приладЦЕщ), який дає можливість візуально оцінити і записати значення регульовано! величини Хд, і автоматичний регулятор АР є пневматичними, то для перетворення електричного сигналу у пневматичний використовується елек- тро-пневмоперетворювач ЕПП. Після ЕПП пневматичний сигнал, що відповідає Хд » надходить на вторинний прилад і автоматичний регулятор АР. Автоматичний регулятор (АР^порівнює значення Хд із заданим значенням X що надходить від задавача Зд, і виробляє, управляючий сигнал ІІр , що діє на виконавчий механізм(доР. ВМ потрібен для перетворення сигналу від АР у відповідний крутний момент або інцщ зусилля, потрібне для зміни положення регу^ювалжохо. органа' РО) який здійснює діяння на об'єкт регулювання шляхом зміни витрати речовини або енергії, що потрапляє в об'єкт. нй л

У реальній АСР; побудованій нй базі конкретних промислових приладів та регуляторів, функції приладів та пристроїв можуть суміщатися в одному приладі й тоді структурна схема (див. рис 10.1) може змінюватись.

       У харчовій промисловості широко застосовуються пневматичні регулятори, функціональні блоки і вторинні прилади, що входять у систему СТАРТ і побудовані на базі елементів Уніфікованої системи елементів промислової пневмоавтоматики УСЕППА. Пневматичні прилади живляться очищеним стисненим повітрям з тиском 140 ±14 кПа (1,4 ± 0,14 кгс/см2) і мають стандартні пневматичні вхідні та вихідні сигнали 20... 100 кПа (0,2.. . 1,0 кгс/см2). Загальна допустима похибка приладів не перевищує ± 1%. | |

Закон, за яким автоматичний регулятор АР виробляє регулювальний сигнал Up , називається законом регулювання. Тобто функщональна залежйість між вихідною величиною  регулятора ( розузгодженням)   називається законом регулювання і має вигляд:

для пропорційного П регулятора:

      для пропорційно-інтегрального ПІ регулятора:

де Кр  коефіцієнт передачі регулятора; Ті час інтегрування.

Величини Кр і Ті -- параметри настроювання регуляторів, значення яких визначаються, виходячи з властивостей ОР і потрібної якості процесу регулювання.

Перехідний процес — це зміна в часі вихідної регульованої величини об'єкта в АСР від моменту нанесення збурювального або задаваль- ного діяння на систему до моменту, коли в об'єкті під дією регулятора настає стац рівноваги.

Перехідні процеси у АСР відбуваються за зміни завдання (рис. 2, а) або за дії на ОР збурення (рис. 2, б).

Для кількісної^оцінки якості перехідного процесу використовують такі показники:

динамічна помилка регулювання Щ | максимальне відхилення регульованої величини у перехідному процесі від заданого значення;

статична помилка регулювання ХСТрізниця між усталеним і заданим значеннями регульованої величини;

час регулювання р час від моменту здійснення діяння (^іна завдання або збурення) до моменту встановлення нового значення регульованої величини (в межах допустимого значення);

ступінь затухання Ψ визначається за виразом

   перерегудювання. Х2 - максимальне відхилення регульованої величини протилежного до X знака. :4,.

Загальний вигляд і якість перехідних процесів визначаються властивостями ОР, типом АР і значенням його параметрів настроювання.

2. Перелік обладнання та вигляд стенду 

Рис 1. Лабораторний стенд

1,2,3 – давач температури ТСП 1-3 100П межі вимірювання від  -50…500;

4 – труба;

5 – реміконт Р-130;

6 – мікропроцесорний контролер МІК-51;

7 – монітор;

8 – персональний комп’ютер;

9 – нагрівний елемент, що розміщений у трубі;

10 – вентилятор;

11 – вимірювач-регулятор універсальний восьмиканальний ТРМ138;

12 – універсальний програмний ПІД-регулятор ТРМ151-01;

13,14,15,16,17 – вимикачі;

18 – ЛАТР.

Датчики температури ТСП 100П

Рис. 2 термометр опору ТСП 1-3-100П

У даного термометра опору ТСП 1-3-100П діапазон вимірювання температури становить від мінус 50 до 500°С.

Елемент датчика 100П як правило представляє з себе дротяне намотування з тонкого платинового дроту, вміщеній в керамічний корпус, опір ційого намотування змінюється в залежності від температури (елементи 100П відрізняються високою точністю і можливість роботи аж до 1100 ° С).

100 – означає , що при нулі градусів ідеальний елемент має опір 100 Ом (реальний елемент має похибку, плюс у реальному датчику до опору елемента прибавляється опір проводів).

Коефіцієнт зміни опору платинових датчиків (російських) W0/100 = 1,391 (відношення опору при 100 ° С, до опору при 0 С)

На основі елементів 100П можуть бути виготовлені датчики: голчасті, з клемної головкою, датчики з гільзою і дротом.

За схемою з'єднання можуть бути: 2-х дротяні, 3-х дротяні, 4-х дротяні (можуть випускатися датчики з декількома елементами всередині). 

3. Опис і технічна характеристика локального регулятора_ТРМ-138 

3.1. Призначення приладу 

Вимірювач-регулятор універсальний восьмиканальний ТРМ138 призначений для побудови автоматичних систем контролю та регулювання виробничими технологічними процесами в різних галузях промисловості, у тому числі підконтрольних Ростехнадзору, в сільському і комунальному господарстві.

Під час роботи прилад виконує такі основні функції:

-  Дозволяє виробляти конфігурування функціональної схеми і встановлення програмованих робочих параметрів за допомогою вбудованої клавіатури управління;

- Проводить вимірювання фізичних параметрів контрольованих вхідними первинними перетворювачами з урахуванням нелінійності їх НСХ;

- Здійснює цифрову фільтрацію виміряних параметрів від промислових імпульсних перешкод;

-  Дозволяє проводити корекцію виміряних параметрів для усунення похибок первинних перетворювачів;

- Здійснює відображення результатів вимірювань на світлодіодному чотирирозрядний цифровому індикаторі;

- Формує аварійний сигнал при виявленні несправності первинних перетворювачів з відображенням його причини на цифровому індикаторі і при необхідності виводить його на зовнішню сигналізацію;

- Формує сигнали управління зовнішніми виконавчими механізмами і пристроями у відповідності з заданими користувачем законами і параметрами регулювання;

- Здійснює відображення на вбудованому світлодіодному цифровому індикаторі заданих параметрів регулювання;

- Формує команди ручного управління виконавчими механізмами і пристроями з клавіатури приладу;

-  Здійснює передачу комп'ютера інформації про значення контрольованих датчиками величин і встановлених робочих параметрах, а також приймає від нього дані на зміну цих параметрів;

-   Підтримує протоколи обміну ОВЕН, Modbus-RTU (Slave) і Modbus-ASCII (Slave);

- Виробляє збереження заданих програмованих параметрів в енергонезалежній пам'яті при відключенні напруги харчування.

3.2. Технические характеристики и условия эксплуатации.

Найменування

Значення

Діапазон напруг живлення

Від 90 до 264 В змінного (від 47 до 63 Гц) струму

Споживана потужність, ВА, не більше

12

Кількість вимірювальних входів в приладі

8

Час опитування одного каналу, с, не більше

0,6

Напруга вбудованого джерела живлення

(24±3) В В постійного струму (максимальна 150 мА)

Інтерфейс зв'язку з комп'ютером

RS-485

Швидкість передачі даних за протоколом, кбіт / с: ОВЕН, Modbus-RTU, Modbus-ASCII

2.4; 4,8; 9,6; 14,4; 19,2; 28,8; 38,4; 57,6; 115,2

Габаритні розміри корпусу Щ4, мм

96 × 96 × 145

Габаритні розміри корпусу Щ7, мм

144 × 169 × 50,5

Маса приладу, кг, не більше

1,0

Умови експлуатації:

- Закриті вибухобезпечні приміщення без агресивних парів і газів;

- Температура навколишнього повітря від 1 до 50 °С;

- Верхня межа відносної вологості повітря 80% при 25 °С і більш низьких температурах       без конденсації вологи;

- Атмосферний тиск від 86 до 106,7 кПа.

3.3. Схема підключення електромагнітних реге в приладі модифікації ТРМ138-Р.

Рис 5. Схема підключення

3.4. Функціональна схема

Рис 6. Функціональна схема приладу

Функціональна схема включає наступні складові частини:

  •  D1 - d8 - вхідні первинні перетворювачі (датчики) для контролю фізичних

           параметрів об'єкта (до складу приладу не входять і умовно введені в схему для

зручності опису її роботи);

  •  АК-1 - автоматичний пристрій комутації сигналів первинних

перетворювачів для їх передачі вимірювального пристрою;

  •  ІУ - вимірювальний пристрій для перетворення сигналів датчиків в цифрові

значення контрольованих ними параметрів, а також для обчислення необхідних для

роботи приладу математичних величин;

  •  АК-2 - автоматичний пристрій комутації виміряних вхідних параметрів для їх передачі логічним пристроям;
  •  ЛУ1 - ЛУ8 - логічні пристрої для формування сигналів управління ВУ і для

виведення виміряних значень вхідних параметрів на ЦПУ;

     -     АК-3 - автоматичне комутаційне пристрій для передачі сигналів ЛУ на ВУ;

     -    ВУ1 - ВУ8   -   ВУ для узгодження сигналів управління (сформованих ЛУ1 - ЛУ8) з

роботою зовнішнього обладнання, що здійснює регулювання параметрів

об'єкта або контроль за його станом.

Схема зв'язків ЛУ з вхідними датчиками і ВУ задається користувачем при установці робочих параметрів приладу, що дозволяє здійснювати конфігурацію приладу за зручною для експлуатації схемою.

3.5. Елементи індикації та управління

Рис 7. Лицьова панель приладу

  1.  4-х розрядний цифровий індикатор № 1 відображає виміряний або обчислене значення параметра в обраному каналі контролю;

при аварії індикатор відображає порядковий номер несправного датчика.

Можливі два режими індикації:

  •   с т а т и ч н и й   р е ж и м - вибір каналу індикації проводиться оператором за допомогою кнопок управління, розташованих на лицьовій панелі приладу, і контролюється по засвіченні відповідного світлодіода «КАНАЛ»;
  •  ц и к л і ч н и й  р е ж и м - інформація про кожному каналі контролю виводиться по замкнутому циклу на заданий користувачем час.
  1.  4-х розрядний цифровий індикатор № 2 відображає уставку виведеного на індикацію каналу контролю;

при аварії індикатор відображає причину несправності датчика в символьному вигляді.

  1.  2-х розрядний цифровий індикатор № 3 відображає інформацію про підключене до даного каналу вхідному параметрі (Наприклад, датчик 1 - «d1»).
  2.  2 х розрядний цифровий індикатор № 4 відображає в режимі РОБОТА номер підключеного до даного каналу вихідного пристрою;

миготливою засвіченням сигналізує про переведення ВУ у режим РУЧНЕ УПРАВЛІННЯ.

  1.  Світлодіоди «КАНАЛ 1 ... 8» постійної засвіченням показують номер ЛУ, параметри якого в даний момент виводяться на індикацію, миготливою засвіченням сигналізують про мож нення аварійної ситуації в даному каналі контролю або спрацьовуванні в ньому попереджувальної сигналізації.

Світлодіод «К1» засвічується при включенні ВУ каналу контролю, що виводиться на індикацію (Тільки для ключових ВУ).

Світлодіод «СТОП» світиться при роботі в статичному режимі індикації.

  1.  Кнопки       і       служать для вибору каналу індикації в статичному режимі роботи, а також для управління ВУ в ручному режимі.

Кнопка    призначена для перекладу приладу в режим ПРОГРАМУВАННЯ.

Кнопка    призначена для зупинки роботи аварійного ВУ, а також для зрушення інформації на верхньому індикаторі при його переповненні.

Кнопка призначена для перекладу вибраного оператором ЛУ в режим «Ручне управління», а також для повернення приладу з режиму ПРОГРАМУВАННЯ в режим РОБОТА.

Кнопка призначена для перемикання режиму індикації приладу зі статичного на циклічний, і назад.

3.6. Установка конфігурації.

При установці конфігурації користувач формує в приладі необхідні для роботи з об'єктом канали виміру його вихідних величин і канали управління ними.

Конфігурація схеми здійснюється програмним способом шляхом зміни відповідних програмованих параметрів. При цьому до кожного вибраного для роботи ЛУ підключаються задані користувачем датчики і вихідні пристрої, утворюючи тим самим схему необхідної конфігурації.

Імя параметру

Назва параметру

Значення

bPS

Швидкість обміну даними

9600біт/с

Len

Довжина слова даних

8 біт

PrtY

Контроль парності

відсутній

Sbit

Кількість стоп-біт у посилці

1

A.Len

Довжина мережевого адреси  

8 бит

Addr

Базова адреса приладу

16

n.Flt

Кількість фільтрів повідомлень

1

Prot

Протокол обміну

ОВЕН

Табл. Заводські значення мережевих параметрів і програми «Конфігуратор ТРМ138»

Рис 3. Схема вибору рівня програмованих параметрів


4. Програмування
 локального регулятора_ТРМ-138 

Схема підключення

Якщо поточне значення регульованої величини X менше заданого значення Xзд , то вихідна величина и набуває мінімального значення (U = 0%). Якщо поточне значення регульованої величини X більше заданого значення, вихідна величина и набуває максимального значення (U = 100%). Таким чином, робота ідеального, з однозначною характеристикою П3-регулятора, настроєноґо на "максимум", може бути виражена системою:

  •  Тип логіки «U-образна характеристика» - AL.t (PL-2) дорівнює 4, застосовується при використанні ЛУ для сигналізації про вихід контрольованої температури із заданих для неї кордонів. ЛУ включає вихідну пристрій тільки при температурах (Т <Туст - △) і (Т> Туст + △)(див.рис .11).
  •   При роботі ЛУ в режимі «КОМПАРАТОРА» передбачені додаткові програмовані параметри, що розширюють експлуатаційні можливості приладу.

Діаграми роботи ЛУ при різних значеннях параметра bL.St.

5. Зняття характеристик  

  •  Під час зняття перехідного процесу застосовувалися регулятори ТРМ138,ТРМ151 та термометри опору. Коли відбувається відключення автотрансформатора, який подає напругу 80 вольт на нагрівник, ми спосте-рігаємо на верхньому гріфіку плавне падіння температури на  протязі певного проміжку часу, після цього регулятор вмикає авторансформатор і відбувається нагрівання повітря у трубі,яке також контролюється проміжком часу.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31811. Фактографические методы прогнозирования решения 26 KB
  Фактографические методы прогнозирования решения. Фактографические методы базируются на фактически имеющемся информационном материале об объекте прогнозирования и его прошлом развитии. Экспертные методы базируются на информации которую поставляют специалистыэксперты в процессе систематизированных процедур выявления и обобщения этого мнения. Комбинированные методы выделены в отдельный класс чтобы можно было относить к нему методы со смешанной информационной основой в которых в качестве первичной информации используются фактографическая и...
31812. Комплексные системы прогнозирования решения 30.5 KB
  Позволяет: Выбрать объект прогноза выявить внутренние закономерности его развития написать сценарий сформулировать задачи и генеральную цель прогноза провести анализ иерархии и декомпозицию цели принять внутреннюю и внешнюю структуру объекта прогнозирования провести анкетирование выполнить математическую обработку данных анкетного опроса количественно оценить структуру верифицировать результаты разработать алгоритм распределения ресурсов провести распределение ресурсов оценить распределение ресурсов Методика примечательна тем что сочетает...
31813. Модели процесса принятия решений 27 KB
  2политические – система предпочтений лица принимающего решение 3организационные – в большинстве организаций есть организованные анархии процесс принятия решений в которых обладает особенностями. 4 Три типа ППР 1Сначала думаю: определение проблемы диагностика проектирование решениевыбор 2Сначала вижу: подготовка инкубирование проектирование верификация 3Сначала делаю: действие выбор закрепление 5 Классификация процессов взаимодействия руководителя со своими подчиненными: 1 Вы решаете задачу самостоятельно используя ту...
31814. Теория игр в разработке управленческих решений: основные понятия, виды 27.5 KB
  Каждая из сторон имеет свою цель и использует некоторую стратегию которая может вести к выигрышу или проигрышу в зависимости от поведения других игроков. Стратегия игрока – правила действия игрока в каждой из возможных ситуаций игры. Платежная матрица – матрица эффективности матрица игры. Она включает все значения выигрышей.
31815. Позиционные игры и метод «Дерево решений» при разработке управленческих решений 34 KB
  Позиционные игры и метод Дерево решений при разработке управленческих решений. Позиционные игры класс бескоалиционных игр в которых принятие игроками решений т. в ходе процесса принятия решений субъект проходит последовательность состояний в каждом из которых ему приходится принимать некоторое частичное решение. Дерево решений – это графоаналитический метод позволяющий визуально оценить различные действия различных факторов на выбор УР.
31816. Технология ведения деловых бесед 29 KB
  К числу целей требующих проведения деловой беседы можно отнести вопервых стремление одного собеседника посредством слова оказать определенное влияние на другого человека или группы к действию с тем чтобы изменить существующую деловую ситуацию или деловые отношения другими словами создать новую деловую ситуацию или новые деловые отношения между участниками беседы; вовторых необходимость выработки руководителями соответствующих решений на основании анализа мнений и высказываний сотрудников. В сравнении с другими видами речевой...
31817. Личные качества менеджера, темперамент и психологический тип лица, принимающего решения 34 KB
  Личные качества менеджера темперамент и психологический тип лица принимающего решения. менеджер занимается приемом передачей и обработкой информации необходимой для работы предприятия; руководитель принимает решения которые ложатся в основу работы предприятия. К основным личным качествам современного менеджера можно отнести такие качества как: жажда знаний профессионализм новаторство и творческий подход к работе; упорство уверенность в себе и преданность делу; нестандартное мышление изобретательность инициативность и...
31818. Организация процесса разработки, принятия и выполнения управленческих решений 26 KB
  Фактор виляющие на организацию проц ЛПР: 1Степень структурированности проблемы 2Степень загрузки ЛПР 3Налич инфи 4Степень неопределенности 5Наличие ресв 6Масштабность проц принимаемого решения 7 организационная культура предприятия Особенности разработки запрограммированных и не запрограммированных решений: Алгоритм разрки запрогго решения: 1Распредеелние ресв на разработку решения 2Назаначение ответственных за выполнение УР Алгоритм разрки не запрогго решения: 1Создание временного труд колва по РУР 2Координация проц РУР 3Контроль хода...
31819. Использование власти и личностного влияния в процессе принятия управленческих решений 24 KB
  Управленческие отношения формируются самим рукм в сфере его воздействия в поле его влияния. Формализованные УР ориентируют рукля на жесткие требования а работников на подчинение этим требованиям. Персонализированные ориентируют руководителя на мягкие требования а работников на самостоятельное решение проблем. Виды: 1Атхократические подчиняются силе воли рукля 2Технократические – рабки подчиняются производственному проц 3Бюрократические – подчиняются организационному порядку в ущерб делу Персонализированные упре отношения:...