Курсовая по автоматизации. Курсовая Шамшитова Ав. Введение Анализ технологического процесса
 Скачать 327.53 Kb.
|
|
Содержание Введение………………………………………………………………………...…3 Анализ технологического процесса……………………………….…...…4 Описание функциональной схемы автоматизации………………………6 Определение асимптотических параметров объекта регулирования и выбор вида регулятора…………………………………………………..…8 Определение закона управления, обеспечивающего требуемое качество регулирования……………………………………………………………..13 Вычисление параметров регулятора ……………………………………17 Заключение………………………………………………………………..18 Список литература……………………………………………………………….19  ВведениеОдним из путей повышения эффективности производства является использование систем автоматизированного управления. Автоматизация производства – это процесс в развитии производства, при котором функции управления и контроля осуществляют при помощи применения машин, приспособлений, приборов, аппаратов с минимальным участием человека или без него и только под его контролем. Основой целью работы автоматизированного хлебопекарного предприятия является стабильное качество продукции, минимальное время производственного цикла, исключение влияния человеческого фактора, повышение безопасности технологических процессов, а так же снижение материальных, энергетических и трудовых затрат. Для влияния на ход процесса необходимо обеспечивать контроль его параметров и производить необходимые измерения и действия. Зачастую все эти задачи решаются автоматически и оператору выдается только необходимая информация в наиболее удобной форме. Автоматизация отвечает за замес опары и теста, на оборудовании выбирается одна из программ, соответствующая той или иной рецептуре. В соответствии с это программой автоматика самостоятельно дозирует и вводит необходимые компоненты. Оборудование способно контролировать весь сложный процесс приготовления теста – поддерживать температуру, регулировать скорость замешивания, следить за другими параметрами. Современные печи полностью автоматизированы, где оператор лишь задает в начале выпечки необходимые параметры и следит за исправностью аппаратуры. Автоматические системы управления осуществляют непрерывный контроль и точное регулирование параметров печи (температура и влажность в пекарной камере).  1.Анализ технологического процессаБриоши готовятся опарным способом. Опара бродит 210-270 мин, увеличиваясь в объеме в 1,5-2 раза. На готовой опаре замешивают тесто. При приготовлении теста для бриоши вносят сразу все сырье, в такой последовательности: дрожжи, то есть дрожжевая суспензия, солевой раствор, сахарный раствор, масло сливочное и куриные яйца в дозирующую станцию(II). И сразу же, через циклоно-разгрузитель(I) поступает мука для замеса. После происходит замес теста в тестомесильной машине со всей опарой и другим сырьем при температуре 28-32OС. Замес теста производят в тестомесильных машинах(III) интенсивного действия в соответствии с временем, указанным в паспорте машины, или в обычных машинах с увеличение длительности замеса теста до 10-15 минут. После тесто поступает в конвейер для брожения(IV), где бродит 60-90 мин до кислотности 2,5-3,0 град. За это время происходит обминка из компрессионной установки при помощи воздуха. После отлежки тесто делят на куски требуемой массы, при помощи тестоделительной машины(V) , и округляют в тестоокруглительной машине (VI)и направляют на предварительную расстойку при температуре 32-35OС в течении 30-60 мин в шкафу(VIII) или на столе, затем формируют изделия и направляют на окончательную расстойку опять же в шкаф при температуре 38-40 оС и относительной влажности воздуха 70-85%. Продолжительность окончательной расстойки при приготовлении теста по технологии увеличивается на 30-50% по сравнению с другими способами и может составлять 60-90 минут в зависимости от подъемной силы дрожжей. Далее смазывают яичной смазкой и отправляют на окончательную расстойку на 20-40 минут. В дальнейшем готовые тестовые заготовки отправляют в печь для следующей стадии процесса, а именно выпечки заготовок и превращение их в готовые изделия. Выпекают при влажности 80-85% и температуре 270-  290°С в течение 10-12 минут. Затем, когда изделия выпеклись, их перекладывают в деревянные лотки и отправляют на реализацию. Бриоши охлаждают и упаковывают, складывают в картонные коробки и отправляют в розницу. Описание функциональной схемы автоматизацииТехнология производства бриоши начинается с замеса опары. Сырье, входящее в приготовление опары, входит мука и дрожжи. На готовой опаре замешивают тесто. При приготовлении теста для бриоши вносят сразу все сырье, в такой последовательности: дрожжи, то есть дрожжевая суспензия, солевой раствор, сахарный раствор, масло сливочное и куриные яйца в дозирующую станцию. При нажатии кнопки 4-1, через магнитный пускатель 4-2 по линии связи 6 начинает работать циклон-разгрузитель (I), происходит сброс муки в дозирующую станцию. Мука дозируется при помощи первичного преобразователя 1-1, который передает сигнал на счетчик 1-2 и после дозирования определенного расхода сырья по линии связи 2 закрывает клапан 1-4. Для ручного воздействия можно воспользоваться кнопкой 1-3. Дозирование раствора соли осуществляется с помощью первичного датчика 2-1, в дальнейшем сигнал передается на вторичный преобразователь 2-2. Который после отмеренного количества сырья открывает клапан 2-4. При ручном управлении сырье поступает в тестомесильную машину (III) через дозирующую станцию (II). При нажатии кнопки 3-1, через магнитный пускатель 3-2 по линии связи 5 начинает работать тестомесильная машина (III), происходит замес теста. По технологии требуется обминка теста, для этого используется конвейер для брожения(IV). При нажатии кнопки 5-1 срабатывает магнитный пускатель 5-2 и по линии связи 7 она начинает работать. После конвейера тесто поступает в тестоделительную машину (V), где  машина делит тесто на куски заданной массы. Включается она по линии связи 8 через магнитный пускатель 6-2 при нажатии кнопки 6-1. Потом куски направляются в тестоокруглительную машину (VI), которая начинает работать при нажатии кнопки 7-1, через магнитный пускатель 7-2 по линии связи 9. Округленные тестовые заготовки подаются в шкаф окончательной расстойки (VIII), в котором поддерживаются заданные параметры температуры, которая устанавливается датчиком 8-1, который передает сигнал по линии связи 10 на вторичный прибор 8-2. Регулирующее управление, вырабатываемое устройством 8-2 передается по линии связи 11 на тэны. Ручное воздействие осуществляется нажатием кнопки 8-3. И влажности, с помощью первичного датчика 9-1, передающего сигнал на вторичный датчик 9-2 по линии связи 12 и вводит значение на табло. Внутри находится вентилятор, который начинает работать при нажатии кнопки 9-1 через магнитный пускатель 9-2 по линии связи 13. 3.Определение асимптотических параметров объекта регулирования и выбор вида регулятора.  Требования к качеству проектируемой АСР: Максимально возможный процент хода регулирующего органа: М%=12% Максимально допустимое динамическое отклонение регулируемой величины: ∆Умах = 5,40С. Максимально допустимое время регулирования: Тр.мах.=250с. Максимально допустимое установившееся отклонение: Умахост=40С. Произвести выбор вида регулятора, закона управления и рассчитать параметры регулятора. Решение. Таблица значений кривой разгона.
По исходным данным из табл. 1 строим кривую разгона в плоскости величин У(t)   . Рис.1. График кривой разгона У(t) Для реализации синтеза регулятора, т.е. выбора его вида, определения типа и вычисления параметров, воспользуемся графоаналитическим методом. В соответствии с формулой рассчитаем асимптотические параметры τз и Т: У(∞)= УК – У0.= 87-97=100С. Отсюда У(t")=0,33У(∞)+У(0)= 0,33*10+87= 90,30С; У(tI)=0,7 У(∞)+У(0)=0,7*10+87=940С, Производя обратное преобразование, т.е. поиск аргумента, с одновременным осуществлением интерполяции, получим tII= 80,03; t1 = 179,27. Подставляя полученные значения в формулу , получим τз= 0,5( 3*80,03-179,27)=30,41 с, Т=1,25(179,27-80,03)=124,05 с. Найдём отношение τз/Т= 0,245. Известно, что при значениях отношения 0,2< τз/Т< 1 выбирается регулятор непрерывного действия. Следовательно, в данном примере должен быть выбран такой регулятор. Определим асимптотические параметры графическим способом. С этой целью на графике кривой разгона в точке её перегиба построим касательную, как показано на (рис. 2).  а) б) Рис. 2 Переходные функции объектов: а - переходная функция одноемкостного объекта; б - переходная функция двухемкостного объекта. По точкам пересечения соответствующих уровней У(t) определяем значения параметров τз и Т. На плоскости графика кривой разгона строим асимптотическую функцию Уас. Асимптотическая кривая разгона начинается из точки на оси времени с абсциссой равной τз. Если параметры выбраны правильно, то обе кривые в установившемся положении должны  совместиться. Значения функции Уас. вычисляются по формуле переходной функции апериодического звена 1-ого порядка со сдвигом по времени t- τз. Отсюда  Уас.= У(∞) (1-е –(t- τз)/Т) + У(0), где У(0)= 46 – начальное значение функции. При проведении расчётов будем считать, что аргумент (t- τз)=0, если эта разность окажется меньше или равна нулю. Вычислим значения Уас. и сведём их в таблицу. Таблица значений асимптотической функции.
По табличным значениям построим график Уас.(t) в плоскости графика функции У(t).   Рис. 3. График асимптотической кривой разгона Уас.(t) Из рисунка видно, что что графики У(t) и Уас.(t) совместились. Это говорит о правильности произведённых расчётов по определению асимптотических параметров и выборе вида регулятора. Таким образом, при проведении дальнейших расчётов будем считать, что динамика объекта соответствует асимптотической кривой разгона. Из рис. 3 видно, что такая замена не влечёт за собой большой погрешности. Эта погрешность соответствует площади, лежащей между кривыми Уас.(t) и У(t). Следовательно, переход от кривой У(t) к Уас.(t) является, вполне, правомерным.  4.Определение закона управления, обеспечивающего требуемое качество регулирования.Найдём значение динамического коэффициента Rд= ∆Умах/ У(∞ ) , где ∆Умах- максимально допустимое отклонение регулируемой величины от её заданного значения, которое она может достигать в процессе стабилизации. Из исходных данных имеем ∆Умах= 4,00С. Отсюда Rд= 5,4/10= 0,54. По значениям τз/Т = 0,245 и Rд= 0,54 на графике рис. 4 находим закон управления (ЗУ). В данном случае выбираем ЗУ- «П». Таким образом, в состав ЗУ входит только пропорциональная, составляющая, т.е. он имеет вид U(t)= к εε(t), где U(t)-управляющее воздействие регулятора; ε(t)- ошибка регулирования; к ε – параметр закона управления. Выбранный закон обеспечивает выполнение условия Теперь необходимо проверить будет ли выполняться требование по длительности процесса регулирования, т.е. выполнение условия Из исходных данных Трмах =250с. По графикам рис.5 находим, что Тр / τ з =7,2. Отсюда Тр=7,2 τ з =218,95 с. Не трудно видеть, что условие выпол-няется. Ввиду того, что объект является статическим, а в законе управления отсутствует интегральная составляющая необходимо произвести проверку на точность в установившемся режиме. По отношению Т / τ з =4,08 и рис.6 определим, Уост/У(∞) =0,38. Отсюда Уост= 3,80С. Ошибка, которую будет иметь система в установившемся режиме меньше максимально допустимого значения. Требования по точности, т.е. условие, выполняется.   Рис.4 Рис.5Теперь необходимо проверить, будет ли выполняться требование по длительности процесса регулирования (условие 1), т.е. Тр< Трмах ,(1) где Тр – время регулирования, которым будет обладать спроектированная система; Трмах –максимально допустимое время регулирования (задание на проектирование) Трмах =250с. По графикам на рис.5 находим Тр / τ з =7,2. Отсюда Тр=7,2* τ з=218,95 с. Таким образом, условие (1) выполняется. Проводить проверку на точность в установившемся режиме в данном случае нет необходимости и в этом примере, т.к. объект регулирования является статическим, а в ЗУ присутствует интегральная составляющая.  Следовательно, установившееся значение ошибки будет равно нулю.При выборе П-регулятора необходимо, кроме того, проверить выполнение условия (2). С этой целью по графику на рис. 6 Находим значение Yост. После чего и осуществляем эту проверку. Yост где ∆Y, Т р и Yост – показатели качества спроектированной системы. 3,84 (2)   Рис .6  5.Вычисление параметров регулятора.Вычисление параметров регулятора будем осуществлять по формулам табл.2 при перерегулировании, равном 12%. Предварительно найдём коэффициент передачи объекта регулирования. Коб= У(∞)/М% =10/12=0,80С/% Вычислим параметры регулятора. Коэффициент передачи регулятора Кр=0,7*Т / Коб*τ з =0,7*124,05/0,8*30,41=3,57%/0С.  ЗаключениеПроведен анализ линии по производству бриоши. Разработана функциональная схема автоматизации технологического процесса производства изделия обогащенного нутриентами. Выбраны структура закона управления в виде П-регулятора, параметры которого определены методом стандартных коэффициентов. Численные исследования синтезированной САРТ показали, что она удовлетворяет всем требованиям задания.  Список литературы1. Алейников А.К. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Автоматика и автоматизация производственных процессов». – Саратов: СГАУ им. Н.И.Вавилова, 1995. – 32 с. 3. Алейников А.К., Киселев В.А., Решетняк Е.П. Исследование систем автоматического управления с помощью ПЭВМ \ Методические указания к лабораторным работам. –Саратов: СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2004. – 142 с. 4. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. – М.: КолосС, 2003. –344 с. 5. Мамсуров А.Х., Киптелая Л.В. Автоматика и автоматизация производственных процессов в общественном питании. – М.: Экономика, 1986. –271. 6. Бабкин В.Р. Основы автоматики и автоматизации химических производств. М.: Химия, 1975г. 7. Голубятников В.А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М.: Химия. 1972г. 8. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. - М.: Наука, 1989г. -301 с. |