зм. 1. 4 Аналізіснуючої системи автоматизації та оцінка рівня автоматизації
 Скачать 73.47 Kb.
|
|
1.4::Аналіз::існуючої::системи::автоматизації::та::оцінка::рівня::автоматизації Показником::рівня::автоматизації::вважається::та::частина::праці::по::управлінню::технологічним::процесом,::яка::здійснюється::автоматично.:: Таблиця::1.2::–::Експертна::оцінка::коефіцієнта::важливості::γі::та::ступеня::автоматизації::βі::для::різних::функцій::управління::і::контролю Для::кожної::вищерозглянутої::функції::управління::задається::коефіцієнт::важливості::γі::,::що::визначає::її::відносне::значення::у::загальному::процесі::управління,::а::також::оцінка::ступеня::автоматизації::βі.::Значення::βі,::γі::задаються::за::допомогою::експертних::оцінок. Для::аналізу::існуючої::системи::автоматизації::та::оцінки::рівня,::приймаємо::наступні::показники::автоматизації::згідно::табл.::1.2:
автоматичний::контроль::відсутній::βі::=0,::γі::=1;
оператором::по::даних::приладів::і::сигналізації::відхилень::βі::=0,5,::γі::=0,8;
ручне::βі::=0,3,::γі::=1; автоматичне::βі::=0,::γі::=1;
Автоматичний::розрахунок::відсутній::βі::=0,::γі::=0,6;
прилади::по::місцю::βі::=0,3,::γі::=1;
без::технічних::засобів::βі::=0,4,::γі::=0,9;
з::використанням::ручного::приводу::та::приладів::по::місцю::βі::=0,6,::γі::=1. Показник::рівня::автоматизації::Рf::::розраховується::за::формулою  :: (1.1)Тобто::рівень::автоматизації::складає::47%. Крім::цієї::оцінки,::є::оцінка::відповідності::рівня::автоматизації::можливим::вимогам.::Такий::показник::можна::подати::як::відношення::фактичного::рівня::автоматизації::до::оптимального  :: (1.2)Фактичний::рівень::автоматизації,::це::та::величина::показника::рівня::автоматизації::яка::існує::до::впровадження,::тобто::31,1%. Рівень::автоматизації,::який::буде::досягнуто::після::впровадження::запропонованих::у::проекті::систем::регулювання,::управління::та::контролю,::це::той::рівень::автоматизації,::якого::необхідно::досягнути.
сигналізація::про::відмову::з::виводом::на::щит::βі::=0,6,::γі::=1;
по::спеціальних::алгоритмах::βі::=0,9,::γі::=0,8;
стабілізація::параметрів::βі::=0,8,::γі::=1;
автоматичний::розрахунок::відсутній::βі::=0,::γі::=0,6;
з::архівуванням::та::збереженням::зміни::значень::βі::=0,95,::γі::=1;
автоматично::βі::=0,8,::γі::=0,9;
повністю::автоматично::по::заданим::алгоритмам::βі::=0,95,::γі::=1.  ::::(1.3)Тобто::передбачуваний::рівень::автоматизації::становить::75,2%. Виходячи::з::цього,::відповідність::рівня::автоматизації::дасть::наступні::результати:  ::(1.4)::Отже,::відповідність::рівню::автоматизації::складає::78,8%. 1.5::Можливі::варіанти::автоматизації.::Вибір::елементної::бази Інтенсивний::розвиток::сучасних::засобів::обчислювальної::техніки::привів::до::широкого::поширення::цифрових::систем::управління,::які::зараз::широко::використовуються::у::різних::галузях::сільського::господарства.::Впровадженню::цифрових::систем::управління::в::значній::мірі::сприяло::створення::мікропроцесорів::та::побудованих::на::їх::основі::мікроконтролерів.:: Функціональна::гнучкість,::висока::надійність,::незначні::габарити::та::вартість::мікропроцесорних::засобів::обумовили::доцільність::їх::використання::у::різній::апаратурі,::у::тому::числі::і::промислових::системах::автоматичного::управління. Попередні::характеристики::цифрових::систем::у::поєднанні::з::низьким::електроспоживанням::та::малими::габаритами::::визначають::доцільність::використання::їх::у::багатьох::галузях::народного::господарства,::навіть::там,::де::раніше::використання::таких::систем::було::неприйнятним::з::міркування::вартості,::надійності,::розмірів::та::спожитої::енергії. Сучасна::електронна::промисловість::надає::розробникам::автоматичних::систем::широкий::асортимент::мікропроцесорних::засобів.::Розібратися::серед::великої::кількості::мікропроцесорних::засобів::нелегко.::Ще::складніше::зробити::їх::правильний::вибір.::Від::того,::наскільки::успішно::здійснено::вибір::мікропроцесорних::засобів,::у::першу::чергу::залежить::ефективність::усього::проектування::САУ. Вибір::мікропроцесорних::засобів::неможливо::здійснити::незалежно::від::задачі::управління,::її::алгоритмічного::опису.::Він::спирається::також::на::вимоги::технічного::завдання::з::швидкодії::САУ,::точності::та::інших::показників::якості::управління::::і::базується::на::попередніх::розрахунках,::а::також::знаннях::розробника.:: Розв’язання::проблеми::забезпечення::показників::якості::управління::пов’язане::з::вибором::періоду::дискретизації::та::числа::рівнів::квантування::вхідного::сигналу,::які::залежать::від::частотних::характеристик::процесу,::так::і::від::алгоритму::обробки::інформації,::і::обмежені::відповідними::характеристиками::сучасних::ЕОМ,::такими,::як::швидкодія::та::довжина::розрядної::сітки.:: Розглянемо::можливість::реалізації::даної::системи::за::допомогою::модулів::ICPCON::серії::І::–::7000::та::промислового::комп’ютера.::Велика::різноманітність::цих::модулів::дає::змогу::здійснити::вибір::потрібних::ПЛК,::які::будуть::задовольняти::вимоги::системи::регулювання::даного::проекту.::Дані::ПЛК::мають::велику::швидкодію,::надійність,::функціональність::та::прості::в::використанні.::Проте,::якщо::реально::використовувати::їх::для::даного::випадку,::то::вони::не::будуть::використовувати::певний::відсоток::своїх::ресурсів.::Крім::того,::їх::не::ефективно::застосовувати::з::економічної::точки::зору,::тому::що::коштують::ці::модулі::дуже::дорого. Проаналізувавши::всі::вищеперераховані::переваги::і::недоліки,::в::своєму::::дипломному::проекті::в::якості::основного::пристрою::за::допомогою::якого::буде::здійснюватись::управління::я::обираю::мікроконтролер::РІС16F877.::Технічна::характеристика::мікро::контролера::наведена::нижче.::Усі::програмні::продукти,::програми::управління::високого::рівня::і::компілятори::для::мікроконтролера::працюють::під::управлінням::операційної::системи::Microsoft®::Windows::хх.::Уся::система::збору::даних::та::управління::виконавчими::механізмами::буде::розроблена::на::сучасній::елементній::базі.::Алгоритм::управління::буде::реалізований::на::мікроконтролері::таким::чином,::щоб::система::повноцінно::функціонувала::без::участі::у::ній::персонального::комп’ютера,::останній::може::використовуватись::тільки::для::накопичення::інформації::про::стан::технологічного::процесу.::::Для::передачі::даних::на::великі::відстані::буде::використано::інтерфейс::RS–485. Рисунок::1.9::–::Розташування::виводів::мікроконтролера Характеристика::мікроконтролера::PIC16F877:
-::DC::–::20::МГц,::тактовий::сигнал -::DC::–::200::нс,::один::машинний::цикл
До386::х::8::байт::пам’яті::даних::(ОЗУ) До::256::х::8::байт::EEPROM::пам’яті::даних
*::<::0.6::мА::@::3.0::B,::4.0::МГц *::20::мкА::@::3.0::В,::32::кГц *<1::мкА::в::режимі::енергозбереження
2::::ДОСЛІДЖЕННЯ::КАРТОПЛЕСХОВИЩА::ЯК::ОБ’ЄКТА:: УПРАВЛІННЯ::ТЕМПЕРАТУРНИМ::РЕЖИМОМ 2.1::::Аналіз::динаміки::та::визначення::передаточної::функції::картоплесховища::по::каналу::регулювання::температури Дослідження::об’єктів::управління::здійснюється::за::їх::математичними::моделями::з::метою::вибору::кращих::алгоритмів::управління::об’єктами::та::відповідних::технічних::засобів::(регуляторів),::що::ці::алгоритми::реалізують.::Враховуючи::зазначене,::основою::для::визначення::динамічних::властивостей::об’єктів::є::побудова::їх::математичних::моделей. Існують::теоретичні::та::експериментальні::методи::побудови::математичних::моделей::об’єктів::управління.::В::основі::зазначених::методів::лежать::закони::збереження:::енергії,::кількості::речовини::та::руху.::При::цьому::використовують::так::звані::рівняння::балансу,::які::представляють::у::вигляді::лінійних::диференційних::рівнянь::будь-якого::порядку::у::відхиленнях. В::магістерській::роботі::я::використаю::аналітичний::метод::побудови::математичної::моделі::об’єкта::управління.::Згідно::з::[5,::с.::188]::передаточну::функцію::маси::продукції,::що::зберігається,::можна::визначити::аналітичним::шляхом::з::рівняння::динаміки::теплообміну::маси::продукції,::що::зберігається,::та::повітря,::що::вентилюється. Теплообмін::в::масі::сільськогосподарської::продукції::представляє::собою::складне::фізичне::явище.::Температура::на::її::поверхні::визначається::не::тільки::інтенсивністю::::відведення::теплоти::з::поверхні,::але::й::її::відведенням::з::внутрішнього::простору::продукції,::який::утворюється::в::результаті::біохімічних::процесів::всередині::продукції. Рівняння::теплообміну::з::врахуванням::внутрішніх::джерел::і::затрат::теплоти::на::випаровування::вологи::з::продукції::має::вигляд  (2.1)де::с::–::об’ємна::теплоємність::продукту::зберігання,::Дж/(м3∙○С); V::–::об’єм::шару::продукції::що::зберігається,::м3; μ::=::(V-V0)/V::–::скважність::шару::продукції,::(для::картоплі::вона::рівна::0,38…0,45); V0::–::об’єм::продукції,::м3; θ::–::температура::продукції,::○С; t::–::час,::с; q::–::кількість::теплоти,::що::виділяється::в::об’ємі::V::::продукції::за::одну::секунду,::Дж/с; qв=ωί::–::кількість::теплоти,::що::витрачається::на::випаровування::ω::(кг/с)::з::тепловмістом::водяного::пару::ί::(Дж/кг),::Дж/с; α::–::об’ємний::коефіцієнт::теплообміну,::Дж/(м3∙с∙○С); θп::–::температура::повітря::в::міжклубневому::просторі,::○С. Зробивши::певні::перетворення::виразу::(2.1),::отримаємо  :: (2.2)Оскільки::в::дужках::лівої::частини::рівняння::(2.2)::всі::компоненти::мають::розмірність::об’ємної::теплоємності::[Дж/(::м3∙○С)],::то::рівняння::(2.2)::можна::записати::так  (2.3)де::ср::–::розрахункова::об’ємна::теплоємність::продукції. Рівняння::теплового::балансу::для::повітря,::що::проходить::через::шар::продукції::товщиною::h,::можна::записати::в::частинних::похідних  :: (2.4)де::св::–::об’ємна::теплоємність::повітря,::Дж/(::м3∙○С); υ::–::швидкість::повітря,::що::дорівнює::кількості::повітря::(м3),::що::проходить::через::поперечний::переріз::шару::продукції::(м2)::за::1с,::м/с. З::рівнянь::(2.2)::і::(2.4)::видно,::що::інтенсивність::вимірювання::температури::в::масі::продукту::залежить::від::швидкості::проходження::приточного::повітря,::товщини::шару::h,::скважності::шару::μ,::а::також::від::початкових::значень::температури::продукції::θ::і::θп.:: Досвід::показує,::що::температура::повітря,::що::подається::і::об’єму::продукції::не::однакова::по::висоті::шару.::Швидко::охолоджуються::шари::продукції::на::вході::повітря::і::в::4…5::разів::повільніше::на::виході::чотирьохметрового::шару::продукції.::Найбільш::висока::температура::маси::продукту,::що::зберігається::спостерігається::на::глибині::0,4…0,6::м::від::поверхні.::Теплофізичні::властивості::залежать::від::температури::і::виду::продукції. Через::перераховані::особливості::важко::точно::визначити::результат::сумісного::вирішення::рівнянь::(2.3)::і::(2.4).::Передаточні::функції::маси::продукції,::що::зберігається::також::можна::визначити::експериментально::по::розгінних::характеристиках.:: Встановлено,::що::при::подачі::підігрітого::зовнішнього::повітря::L::::100::м3::за::1::год.::на::тону::продукції::передаточну::функцію::можна::виразити::так:  ,:::: (2.5)а::при::L::100::м3/(т∙год.):  ,:: (2.6)Зі::збільшенням::подачі::повітря::від::100::до::300::м3/(т∙год)::значення::коефіцієнта::підсилення::зменшується::від::0,3::до::0,08.::Коефіцієнт::підсилення::показує,::на::скільки::градусів::знижується::температура::продукції::за::1::год.::при::подачі::1::м3::повітря::на::1т::продукції.::Постійні::часу::залежать::також::від::подачі::повітря,::при::L::::100::м3/(т∙год.)::::Т::=1,5…2::год.;::при::L::::100…300::м3/(т∙год.)::Т1::=::4…3::год.;::Т2::=::2…0,8::год. Таким::чином,::згідно::з::формулою::(2.5)::приймаємо,::що::передаточна::функція::овочесховища::як::об’єкта::управління::матиме::вигляд:  . (2.7)2.2::Функціональна::схема::САР::температури::повітря::в::картоплесховищі Функціональна::схема::–::основний::технічний::документ,::який::визначає::функціонально-блочну::структуру::окремих::вузлів::автоматичного::контролю,::управління::і::регулювання::технологічного::процесу,::оснащення::об’єкта::приладами::і::засобами::автоматизації. В::загальному::випадку::функціональна::схема::являє::собою::креслення,::на::якому::умовними::позначеннями::зображено::технологічне::обладнання,::контрольно-вимірювальні::прилади::і::засоби::автоматизації::з::::зв’язків::між::ними.::Допоміжні::пристрої::(джерела::живлення,::реле,::автомати,::вимикачі,::запобіжники::т.п.)::на::схемах::не::вказуються. Функціонально-технологічна::схема::САР::температури::повітря::в::картоплесховищі::(рисунок::2.1)::містить::в::собі::основну::систему::регулювання,::систему::контролю,::систему::захисту::та::систему::обліку.::Головне::місце::серед::них::відведено::системі::регулювання::температури,::оскільки::саме::вона::забезпечує::потрібний::режим::зберігання::продукції::в::овочесховищі. :: Рисунок::2.1::–::Функціонально-технологічна::схема::САР::температури::повітря::в::картоплесховищі Контур::1::–::регулювання::температури::повітря::в::картоплесховищі::(керування::електродвигуном::приводу::вентилятора::та::електрокалорифером::нагрівання::повітря). Контур::2::–::захист::електродвигуна::приводу::вентилятора::від::перевантажень. Контур::3::–::керування::приводу::вентилятора,::що::запобігає::утворення::конденсату.:: |