Технологические процессы. Практическая 1. Вагин К А. АТПБ(ДО)3-19-1. Практическая работа по дисциплине Технологические процессы автоматизированных производств
 Скачать 194 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «Тюменский индустриальный университет» Институт геологии и нефтегазодобычи Кафедра кибернетических систем Практическая работа по дисциплине «Технологические процессы автоматизированных производств» на тему РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В ОБЪЕКТЕ С ПОМОЩЬЮ ИЗМЕРИТЕЛЯ-РЕГУЛЯТОРА ТРМ-1 Выполнил: ст.гр. АТПБ(ДО)з-19-1 Тимкин Д.А. Проверил: старший преподаватель кафедры кибернетических систем Смирнов Д.В. Тюмень ТюмИУ 2022 Цель работы: Ознакомиться с устройством и принципом работы измерительного и регулирующего прибора ТРМ-1. Получить навыки настройки, проверки и подготовки прибора ТРМ-1. Экспериментально снять динамическую характеристику объекта. Снять переходную характеристику замкнутой системы регулирования температуры в печи. Необходимое оборудование для выполнения работы: Лабораторный стенд «регулирование температуры в печи с помощью измерителя-регулятора ТРМ-1». В данном лабораторном стенде собрана система регулирования температуры печи, структурная схема которой приведена на рис 1.  Рис.1 Структурная схема регулирования температуры в печи. Регулятор. Датчик. Задатчик регулятора. Пусковое устройство. Исполнительный механизм. Объект регулирования. Регулирующий орган. Цифровой индикатор. Температура в печи регулируется изменением положения регулирующего органа на линии подачи топлива (электроэнергии). Сигнал с другого датчика поступает на вход регулирующего прибора ТРМ-1. В качестве датчиков используются термометры сопротивления типа ТСМ, с диапазоном измерения -50 ÷ 200 оС, ∆=0,1. Регулирующий прибор сравнивает сигналы от датчика 2 и внутреннего задатчика 3 и формирует сигнал рассогласования, обрабатываемый по закону П-регулирования. Выходной сигнал регулятора воздействует на пусковое устройство 4. Пусковое устройство усиливает сигнал регулятора и управляет работой исполнительного механизма 5 и, соответственно, изменяет положение регулирующего органа 7. При изменении положения регулирующего органа в ту или другую сторону изменяется расход сжигаемого топлива (электроэнергии), что приводит к изменению температуры в печи и стабилизации ее на заданном уровне. Порядок выполнения работы: 1. Включаем прибор переключателем “Сеть”. 2. Задаем температуру, гистерезис и мощность Т, ∆, P: Т заданная: 85 Гистерезис: 0,5. 3. Включаем печь переключателем “Пуск”. 4. Фиксировать температуру Т каждую минуту до окончания времени регулирования. Результаты эксперимента занести в таблицу 1.
Таблица № 1. 5. По таблице 1 строим график зависимости (а) Т = f(t).  (а) 6. Задаем температуру на охлаждение (по заданию преподавателя). Фиксировать температуру Т каждую минуту до окончания времени регулирования. Результаты эксперимента занести в таблицу 2.
Таблица № 2. 5. По таблице 2 строим график зависимости Т = f(t).  (б) Отчет: Из полученных экспериментальных сведений, можем сделать вывод, о не стабильных показателях качества регулирования при нагреве в диапазоне времени от 15 до 20 (м), при охлаждении с 1 до 7 (м). Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы изучили устройство и принципы программирования измерителя-регулятора ТРМ-1, научились строить переходные процессы, определили показатели качества системы автоматического регулирования экспериментальным способом. Контрольные вопросы: Структурная схема замкнутой системы автоматического регулирования и определение. Замкнутая АСР - это система, в которой действие регулирующего воздействия хр зависит от выходного сигнала у объекта регулирования.  Рис 1.Замкнутая система, схема которой приведена на рис.1, состоит из объекта регулирования и автоматического регулятора, соединенных между собой прямой и обратной связями. По прямой связи к объекту регулирования подводится входное (регулирующее) воздействие xр, а по обратной – выходная величина у воздействует на автоматический регулятор, который воздействует на регулирующее воздействие. Системы этого типа работают по отклонению регулируемой величины (его текущего значения) от заданного значения сформированного за датчиком. Определение, выбор и классификация автоматических регуляторов. Автоматический регулятор–это средство автоматизации, получающее, усиливающее и преобразующее сигнал отклонения регулируемой величины и целенаправленно воздействующее на объект регулирования; он обеспечивает поддержание заданного значения регулируемой величины или изменение ее значения по заданному закону. Автоматические регуляторы классифицируются в зависимости от назначения, принципа действия, конструктивных особенностей, вида используемой энергии и др. По конструктивным признакам автоматические регуляторы подразделяются на аппаратные, приборные, агрегатные и модульные (элементные). В зависимости от вида используемой энергии регуляторы непрямого действия подразделяются на электрические (электромеханические, электронные), пневматические, гидравлические, комбинированные (электропневматические, электрогидравлические). Общий вид, описание и применение линейных законов регулирования. В составе структуры САР содержится управляющее устройство, которое называется регулятором и выполняет основные функции управления, путем выработки управляющего воздействия U в зависимости от ошибки (отклонения), т.е. U = f(D). Закон регулирования определяет вид этой зависимости без учёта инерционности элементов регулятора. Закон регулирования определяет основные качественные и количественные характеристики систем. Различают линейные и нелинейные законы регулирования. Кроме того, законы регулирования могут быть реализованы в непрерывном виде или в цифровом. Цифровые законы регулирования реализуются путем построения регуляторов с помощью средств вычислительной техники (микро ЭВМ или микропроцессорных систем). Рассмотрим основные линейные законы регулирования. Простейшим является пропорциональный закон и регулятор в этом случае называют П- регулятором. При этом U=U0+kD , где U0-постоянная величина, k - коэффициент пропорциональности. Основным достоинством П - регулятора является простота. По существу, это есть усилитель постоянного тока о коэффициентом усиления k. Недостатки П - регулятора заключаются в невысокой точности регулирования, особенно для объектов с плохими динамическими свойствами. Что значит знак «-» в общем выражении линейных законов регулирования. Элемент сравнения. Основные задачи и характеристики автоматических регуляторов. Автоматический регулятор - это устройство (совокупность устройств), посредством которого осуществляется процесс автоматического регулирования. Функционирование автоматического регулятора происходит в соответствии с алгоритмом регулирования, под которым понимают математическое выражение функциональной зависимости выходной величины регулятора от входной. Основная задача регуляторов заключается в формировании такого управляющего воздействия на объект регулирования в зависимости от измеренных отклонений регулируемой величины, чтобы восстановить требуемое состояние объекта. Автоматические регуляторы классифицируются по различным признакам. Автоматические регуляторы классифицируют, как и СЛУ: по принципу управления (по отклонению, возмущению, отклонению и возмущению); виду используемой энергии (электрические, пневматические, гидравлические и др.); виду регулируемой величины (температуре, давлению, уровню, перемещению и др.); характеру воздействия на ОУ (непрерывные, дискретные); алгоритму функционирования (стабилизации, слежения, адаптации, программному алгоритму). Регуляторы различают также по конструктивному исполнению и законам управления. По конструктивному исполнению регуляторы могут быть приборные, аппаратные, модульные (элементные) и агрегатные (блочные). Описание переходных процессов. Переходным процессом электрической цепи называется электромагнитный процесс, возникающий в электрической цепи при переходе от одного установившегося режима к другому. Любое изменение условий работы цепи, а значит, и изменение режима её работы в процессе коммутации цепи Оценка качества систем автоматического регулирования и управления. Для большинства практических случаев устойчивость не является достаточным условием нормального функционирования САР. В зависимости от технологических режимов САР должна обеспечивать требуемое качество работы в переходных режимах, вызванных изменением задающих или возмущающих воздействий. Для того, чтобы можно было сравнить качество переходных процессов различных САР, в качестве типовых воздействий принимают единичное ступенчатое воздействие, единичный импульс, линейно-возрастающее и синусоидальное воздействия. Качество переходных процессов численно характеризуется основными показателями качества, которые можно разделить на две группы: 1) динамические показатели качества; 2) статические показатели качества. Графическое определение переходных характеристик статических и астатических объектов регулирования при единичном ступенчатом воздействии. Астатическим регулированием называют такое регулирование, при котором в установившемся режиме при различных величинах постоянной нагрузки поддерживается постоянное значение: регулируемой величины, равное заданному значению. Регулирование называется статическим, если установившиеся после окончания переходного процесса значения регулируемой величины при различных постоянных значениях нагрузки будут принимать также различные постоянные значения, зависящие от нагрузки. Вид передаточной функции.   Описание П-регулятора, его закона регулирования и передаточной функции. Осуществляют регулирование по закону:  Передаточная функция такого элемента имеет вид:  Его достоинство – быстродействие, недостаток – наличие статической ошибки регулирования. Структурная схема П-регулятора.  (t) Особенности изменения регулируемого параметра с помощью П- регулятора. Основным достоинством П-регуляторов является их простота и наличие пропорциональной зависимости между скоростью перемещения регулирующего органа и скоростью изменения регулируемого параметра. При появлении возмущающих воздействий такой регулятор быстро приводит объект в равновесное состояние Понятие остаточной неравномерности и способы ее устранения. Величина отклонения этого сигнала в состоянии равновесия при максимально возможном y(t)носит название остаточной неравномерности макс. Если максимальное значение y(t)равно 1( в относительных единицах), то остаточная неравномерность макс 1/ kp.. Величина остаточной неравномерности в замкнутой системе зависит от свойств объекта. Остаточная неравномерность регулятора может, быть устранена, если регулирующее воздействие пропорционально сумме воздействий от изменения регулируемой величины и интеграла, взятого по времени от этого изменения. В этом случае регулирующее воздействие будет изменяться до тех пор, пока существует отклонение регулируемой величины от задания. Такое регулирующее воздействие формирует ПИ- регулятор или в частном случае - И-регулятор Описание и структурная схема промышленного П-регулятора ТРМ-1.  Микропроцессорный программируемый измеритель-регулятор типа ТРМ-1 совместно с входным датчиком предназначен для контроля и управления различными технологическими производственными процессами и позволяет осуществить следующие функции: Измерение tо и других физических величин (давления, влажности, расхода, уровня и т.п.) с помощью стандартных датчиков в зависимости от модификации прибора; Регулирование измеряемой величины по двухпозиционному (релейному) закону; Отображение текущего измерения на встроенном светодиодном цифровом индикаторе; Формирование выходного сигнала 4÷20mA для регистрации или управления исполнительными механизмами по П-закону регулирования. |