Часть 2
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
Схема хлебопекарной печи ПХК – 1, (рисунок 3)
где: 1 –пекарная камера; 2 – конвейер; 3 – вентилятор; 4 – топка; 5 – камера увлажнения.
Регулируемый параметр – температура дымовых газов, подаваемых в центральную зону пекарной камеры t0Сп. Максимальное отклонение по кривой разгона t0Смах=120С. Время переходного процесса в объекте tпер = 20 мин.
Контролируемые параметры на функциональной схеме: температура дымовых газов, давление газа.
4. Составление функциональной схемы автоматизации технологической установки
ФСА дает представление о функционально-блочной структуре системы автоматического управления-регулирования, сигнализации, защиты технологического процесса или установки и определяет объем оснащения установки (объекта) аппаратурой автоматики. На ФСА изображены: технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации (датчики, регулирующие и контролирующие приборы, элементы управления, вычислительные устройства и пр.).
Щиты и пульты изображают прямоугольниками, в зоне которых условно изображают установленные (в щитах, пультах) средства автоматизации. От них идут линии связи к элементам схемы установки. Приборы и средства, установленные вне щитов показывают в прямоугольнике «Приборы местные».
В качестве примера исследуем установку технологического процесса хлебопекарной печи пхк – 1
Рисунок 3 – Схема хлебопекарной печи ПХК - 1
Регулируемые параметры: температура дымовых газов, подаваемых в центральную зону пекарной камеры.
Контролируемые параметры: температура; давление газа.
Порядок составления функциональной схемы автоматизации технологической установки (рисунок 5)
Составим ФСА ПХК - 1
Рисунок 5 – Функциональная схема автоматизации регулирования и контроля температуры и давления газа в ПХК – 1
Для регулирования и контроля температуры и давления газа в технологической установке на выходе из топки установлен измеритель температуры (поз. 4-1), имеющий сдвоенный чувствительный элемент (сдвоенная термопара), один из которых подключен к вторичному прибору, установленному на щите (поз. 4-2), осуществляющий показание и запись температуры, а другой – к электрическому регулятору (поз. 4-3), имеющему датчик (поз. 4-4), не встроенный в регулятор. Исполнительным механизмом (поз. 4-5) можно управлять вручную с помощью кнопок управления (поз. 4-5) можно управлять вручную с помощью кнопок управления (поз. 3-1) через переключатель режима работы – ручное – автоматическое (поз. 3-2). Исполнительный механизм изменяет подачу газа в топку. Для контроля давления на выходе в топку установлен датчик давления (поз. 2-1), который подключен ко вторичному прибору на щите (поз. 2-2), осуществляющему показание давление газа и имеющему задатчик (поз. 2-3) и сигнализацию (поз. 2-4) для обеспечения техники безопасности. Измеритель температуры подаваемого газа (поз. 1-1) подключен к прибору, установленному на щите (поз. 1-2), осуществляющему показания и запись температуры.
5 Построение кривой разгона объекта по каналу регулирования, выбор типа регулятора
Исходные данные для построения кривой разгона объекта по каналу регулирования сведены в таблицу 4.
Таблица 4
|
№ п/п |
Воздействие U % Р.О. |
Относительное время кривой разгона tотн |
Показатели качества процесса регулирования |
||||||||||||||
|
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|
||||||
|
данные эксперимента – отклонение параметра Xэ(t) |
Х1 %Х¥ |
Хост %Х¥ |
Xр.отн. |
||||||||||||||
|
1 |
10 |
0 |
0,25 |
1 |
2,3 |
3,3 |
4,1 |
4,5 |
4,8 |
5 |
5,1 |
5,1 |
40 |
10 |
1,5 |
||
|
2 |
11 |
0 |
0 |
0,4 |
1,3 |
3,3 |
4,4 |
4,8 |
4,9 |
4,9 |
5 |
5 |
65 |
12 |
1,85 |
||
|
3 |
12 |
0 |
0 |
0 |
0,15 |
1,3 |
3,3 |
5,5 |
6,6 |
7,1 |
7,4 |
7,5 |
50 |
14 |
2,7 |
||
|
4 |
13 |
0 |
0,8 |
2,6 |
6,6 |
8,8 |
9,6 |
9,8 |
9,9 |
10 |
10,1 |
14,5 |
45 |
16 |
1,6 |
||
|
5 |
14 |
0 |
0 |
0,8 |
2,6 |
6,6 |
8,8 |
9,6 |
9,8 |
9,9 |
10 |
10 |
78 |
18 |
3 |
||
|
6 |
15 |
0 |
0 |
2,2 |
4,6 |
6,6 |
8,2 |
9 |
9,6 |
10 |
10,2 |
10,2 |
42 |
20 |
1,5 |
||
|
7 |
16 |
0 |
0,5 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
13 |
14 |
14 |
30 |
22 |
1,8 |
||
|
8 |
17 |
0 |
0,5 |
2 |
4 |
7 |
9 |
11 |
13 |
14 |
15 |
15 |
50 |
24 |
1,8 |
||
|
9 |
18 |
0 |
0 |
0,4 |
1,3 |
3,3 |
4,4 |
4,8 |
4,9 |
5 |
4.9 |
5 |
80 |
26 |
1,5 |
||
|
10 |
19 |
0 |
0 |
0,1 |
0,3 |
1,2 |
2,8 |
3,9 |
4,5 |
4,7 |
4,8 |
4,8 |
80 |
28 |
2 |
||
|
11 |
20 |
0 |
0,25 |
1 |
2,3 |
3,3 |
4,1 |
4,5 |
4,8 |
5 |
5,1 |
5,1 |
40 |
30 |
1,5 |
||
|
12 |
21 |
0 |
0 |
0,4 |
1,3 |
3,3 |
4,4 |
4,8 |
4,9 |
4,9 |
5 |
5 |
65 |
32 |
1,85 |
||
|
13 |
22 |
0 |
0 |
0 |
0,15 |
1,3 |
3,3 |
5,5 |
6,6 |
7,1 |
7,4 |
7,5 |
60 |
34 |
2,7 |
||
|
14 |
23 |
0 |
0,8 |
2,6 |
6,6 |
8,8 |
9,6 |
9,8 |
9,9 |
10 |
10,1 |
14,5 |
45 |
36 |
1,6 |
||
|
15 |
24 |
0 |
0 |
0,8 |
2,6 |
6,6 |
8,8 |
9,6 |
9,8 |
9,9 |
10 |
10 |
78 |
38 |
3 |
||
|
16 |
25 |
0 |
0 |
2,2 |
4,6 |
6,6 |
8,2 |
9 |
9,6 |
10 |
10,2 |
10,2 |
42 |
40 |
1,5 |
||
|
17 |
25 |
0 |
0,5 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
13 |
14 |
14 |
30 |
42 |
1,8 |
||
|
18 |
26 |
0 |
0,5 |
2 |
4 |
7 |
9 |
11 |
13 |
14 |
15 |
15 |
50 |
44 |
1,8 |
||
|
19 |
27 |
0 |
0 |
0,4 |
1,3 |
3,3 |
4,4 |
4,8 |
4,9 |
5 |
4.9 |
5 |
80 |
46 |
1,5 |
||
|
20 |
28 |
0 |
0 |
0,1 |
0,3 |
1,2 |
2,8 |
3,9 |
4,5 |
4,7 |
4,8 |
4,8 |
80 |
48 |
2 |
||
|
21 |
29 |
0 |
0,25 |
1 |
2,3 |
3,3 |
4,1 |
4,5 |
4,8 |
5 |
5,1 |
5,1 |
40 |
50 |
1,5 |
||
|
22 |
30 |
0 |
0 |
0,4 |
1,3 |
3,3 |
4,4 |
4,8 |
4,9 |
4,9 |
5 |
5 |
65 |
52 |
1,85 |
||
|
23 |
31 |
0 |
0 |
0 |
0,15 |
1,3 |
3,3 |
5,5 |
6,6 |
7,1 |
7,4 |
7,5 |
60 |
54 |
2,7 |
||
|
24 |
32 |
0 |
0,8 |
2,6 |
6,6 |
8,8 |
9,6 |
9,8 |
9,9 |
10 |
10,1 |
14,5 |
45 |
56 |
1,6 |
||
|
25 |
33 |
0 |
0 |
0,8 |
2,6 |
6,6 |
8,8 |
9,6 |
9,8 |
9,9 |
10 |
10 |
78 |
58 |
3 |
||
|
26 |
34 |
0 |
0 |
2,2 |
4,6 |
6,6 |
8,2 |
9 |
9,6 |
10 |
10,2 |
10,2 |
42 |
60 |
1,5 |
||
|
27 |
35 |
0 |
0,5 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
13 |
14 |
14 |
30 |
62 |
1,8 |
||
|
28 |
36 |
0 |
0,5 |
2 |
4 |
7 |
9 |
11 |
13 |
14 |
15 |
15 |
50 |
64 |
1,8 |
||
|
29 |
37 |
0 |
0 |
0,4 |
1,3 |
3,3 |
4,4 |
4,8 |
4,9 |
5 |
4.9 |
5 |
80 |
66 |
1,5 |
||
|
30 |
38 |
0 |
0 |
0,1 |
0,3 |
1,2 |
2,8 |
3,9 |
4,5 |
4,7 |
4,8 |
4,8 |
80 |
68 |
2 |
||
Абсолютное значение времени определяется по формуле:
,
(18)
где tпер. – время переходного процесса, указанное для выбранной
технологической
установки.
Кривую разгона строят в единицах регулируемой величины по формуле:
(t)
(19)
где
– отклонение по кривой разгона,
– отклонение параметра по таблице 1.
(Вариант 4). Результаты пересчета t
и X
сводятся в таблицу 5.
По данным таблицы строится кривая разгона объекта. На кривой разгона объекта проводится касательная к точке перегиба кривой и далее определяются графически динамические и установившиеся параметры объекта: t, Т, Х¥. Затем расчитываются вспомогательные параметры: t/Т; Х1= Х1(%Х¥)·Х¥/100; Хост= Хост(%Х¥)·Х¥/100; Rg= Х1/ Х¥;
U = U(%Р.О) ·Х¥; k = Х¥/ U/ (20)
Таблица 5
|
Параметр |
Значение |
||||||||||
|
tотн |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
|
X э (t) |
0 |
0,8 |
2,6 |
6,6 |
8,8 |
9,6 |
9,8 |
9,9 |
10 |
10,1 |
14,5 |
|
t(М) |
0 |
1,2 |
2,4 |
3,6 |
4,8 |
6 |
7,2 |
8,4 |
9,6 |
10,8 |
12 |
|
X(t) |
0,00 |
0,95 |
3,09 |
7,84 |
10,46 |
11,41 |
11,64 |
11,76 |
11,88 |
12,00 |
12,00 |
По данным таблицы строится кривая разгона объекта (рисунок 6).
Рисунок 6 – Кривая разгона
Используя формулы (1), (2), (3), находим основные параметры
t= 0,5 мин,
Т= 4,65 мин,
X¥ = 12.
Затем рассчитываются вспомогательные параметры:
;
По номограмме (рисунок 7)
выбирается
закон регулирования
Рисунок
7 – Номограмма
Согласно координаты точки (Rg, t/Т) и ближайшей к ней кривой – это П – регулятор.