Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Анализ процессов регулирования в системах с цифровыми регуляторами - файл ТАУ.Контрольная работа.doc


Анализ процессов регулирования в системах с цифровыми регуляторами
скачать (365.2 kb.)

Доступные файлы (1):

ТАУ.Контрольная работа.doc439kb.05.02.2008 11:09скачать

содержание
Загрузка...

ТАУ.Контрольная работа.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
АКТАУСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Ш.ЕСЕНОВА


ИНЖЕНЕРНО - ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


КАФЕДРА « ЭНЕРГЕТИКА И ТРАНСПОРТ »


КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ : « ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ »

ТЕМА ЗАДАНИЯ : «АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ


С ЦИФРОВЫМИ РЕГУЛЯТОРАМИ»


ВЫПОЛНИЛА СТУДЕНТКА

ГРУППЫ ЭЭ – 06 – 6 ССО

ЕГОЯНЦ И.Г.


ПРЕПОДАВАТЕЛЬ : ТУГЕРОВА Г.


АКТАУ - 2008

СОДЕРЖАНИЕ:

  1. Введение.

2. Устройство регулятора на примере многоканального регулятора аппаратного типа;

3. Принцип действия многоканального регулятора;

4. Анализ процессов регулирования в системах с цифровыми регуляторами;

5. Достоинства и применение многоканальных регуляторов на производстве.


ВВЕДЕНИЕ.

Наиболее распространенные до последнего времени системы автоматизации технологических процессов предусматривают использование индивидуальных устройств для регулирования отдельных параметров. Это обстоятельство приводит не только к большим затратам на приобретение, монтаж и эксплуатацию самих регуляторов, но и вызывает значительные расходы на сооружение щитов и помещений для их размещения. Кроме того, на предприятиях необходимо иметь большой резервный парк регуляторов для обеспечения бесперебойной работы автоматизируемых объектов.

Одним из действенных способов снижения затрат на аппаратуру автоматики, сокращения габаритов щитов, площадей щитовых помещений и т.п. является использование многоканальных регуляторов.

Многоканальными регуляторами принято называть устройства, предназначенные для автоматического регулирования некоторого числа параметров, измеряемых отдельными датчиками, путем воздействия на отдельные регулирующие органы. Необходимым условием отнесения какого-либо устройства к числу многоканальных регуляторов является многократное использование хотя бы одного из его функциональных узлов, который может быть связан с любым из датчиков и исполнительных механизмов, входящих в систему. Иными словами, в многоканальных регуляторах хотя бы одно физическое устройство представляет собой средство для преобразования множества сигналов, развиваемых и используемых индивидуальными элементами – датчиками и исполнительными механизмами. К числу таких устройств могут относится усилители, формирователи, корректирующие устройства, линии связи и т.п. Таким образом, сам принцип многоканальных регуляторов, предусматривающий многократное использование наиболее сложных и дорогостоящих функциональных узлов, приводит к значительному уменьшению затрат, приходящихся на регулирование одного параметра. Дополнительными, но также весьма существенными источниками экономии являются сокращение размеров щитов и площадей щитовых помещений и уменьшение стоимости эксплуатации. Чрезвычайно важным достоинством МР является увеличение вероятности безотказной работы (нормального функционирования) регулируемых объектов.

Это достоинство МР следует рассматривать в двух аспектах. Во-первых, многоканальные регуляторы содержат значительно меньше элементов, чем группа индивидуальных регуляторов, решающих те же функциональные задачи (при этом имеется в виду, что отказом системы является нарушение автоматического регулирования хотя бы одного из параметров).

Во-вторых, сокращение той части ремонта, при которой нормальное функционирование регулируемого объекта нарушается, приводит в уменьшению средних по времени экономических потерь. Действительно, допустим, что регулируется группа параметров, относящихся к одному технологическому процессу. При использовании индивидуальных регуляторов замена одного из регуляторов вследствие его неисправностидопустим, что регулируется группа параметров, относящихся к одному технологическому прицессу. кта нарушается, прив связана с настройкой параметров вновь устанавливаемого регулятора в соответствии с характеристиками регулируемого объекта. Такая замена связана со значительными затратами времени и экономическими потерями от перерыва или ухудшения качества технологического процесса.

Для исключения потребности в такой настройке на складе цеха КИП необходимо иметь регуляторы, заранее настроенные на характеристики всей группы параметров. Экономическая недопустимость приобретения резервного парка регуляторов, число которых равно числу рабочих регуляторов, очевидна.

При использования для этих же целей одноного многоканального регулятора представляется возможным иметь заранее настроенным второй (резервный) регулятор, который может находится на складе, но и быть смонтированным рядом с основным. В этом случае отказ одного из регуляторов приведет только к необходимости переключения цепей, время на которое может быть настолько малым, что нормальное протекание технологических процессов даже не прервется.

В тех случаях, когда нарушение регулирования одного параметра нельзя считать отказом всей системы, возникает целесообразность дублирования или резервирования общих узлов регулятора. Примером применения такого резервирования может служить описываемая система АСТ. При введении резервирования, несмотря на большую тяжесть отказа в центральных узлах регулятора, надежность регулирования может все же оказаться выше, чем у соответствующего количества регуляторов, решающих те же функциональные задачи.

Таковы основные технико-экономические предпосылки широкого внедрения многоканальных регуляторов в практику современного производства.


^ ОБЩАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА РЕГУЛЯТОРА.

Схематически замкнутая схема регулирования может быть представлена рядом элементов, выполняющих определенные функции: 1 – исполнительное устройство, 2 – объект регулирования, 3 – измерительное устройство, 4 – устройство сравнения, 5 – устройство задания на управляемую координату, 6 – усилитель.

Принципиальный объект управления отличает от всех остальных элементов системы то, что он обычно бывает задан и при разработке системы управления не может быть изменен, тогда так все остальные элементы выбираются специально для решения заданной задачи управления.

Совокупность всех элементов системы, кроме объекта, образует управляющее устройство, или регулятор. Измерительные устройства предназначены для получения сигнала, соответствующего регулируемой величине. Этот сигнал в устройстве сравнения вычитается из заданного с помощью специального устройства задания на управляемую величину. Полученная разность е, называемая величиной рассогласования, подается на усилитель. Выход усилителя подключается к исполнительному устройству, воздействующему на управляющую величину объекта.

В зависимости от физической природы управляющей и управляемой величин в системе регулирования отсутствуют измерительное и исполнительное устройства. Если выходом усилителя является управляющая координата, то отсутствует исполнительное устройство. Если же выходная управляемая координата непосредственно подается на устройство сравнения, то отсутствует измерительное устройство.

Задание v на управляемую величину может вводиться в систему различно. Наиболее простой случай – когда задание выражается в тех же единицах, что и выходная величина измерительного устройства kиy. При этом на исполнительное устройство поступает разность e = v – kиy. Однако, задание может быть также выражено коэффициентом пропорциональности измерительного устройства kи.. в этом случае выходная величина измерительного устройства kиy сравнивается с некоторой, обычно постоянной, величиной Е0, и на вход усилителя поступает разность е = Е0 - kиy.

Регуляторы могут быть непрерывными и дискретными. В первом случае все величины, преобразуемые различными звеньями системы, непрерывно изменяются во времени; во втором они могут представлять собой разрывные функции времени, причем моменты разрыва либо задаются специальными импульсными устройствами, либо определяются нелинейными характеристиками элементов.


^ РЕГУЛЯТОРЫ ПРИБОРНОГО ТИПА.

В качестве примера МР приборного типа мы рассмотрим один, отличающийся возможностью раздельного установления заданного значения для каждого из регулируемых параметров.

Многоканальные регуляторы рассматриваемого типа разработаны на основе широко используемых потенциометров типа ЭПП и мостов ЭМП с записью на ленточной диаграмме. В дальнейшем эти приборы назовем базовыми.

Свои сокращенные названия (шифры) эти регуляторы получили от соответствующих им базовых приборов. Так, многоканальные регулирующие мосты сокращенно называются ЭМР, а потенциометры – ЭПР, остальные знаки условного обозначения характеризуют функциональные и конструктивные особенности прибора.

Система измерения и записи параметров не отличается от используемых в базовых приборах. В регуляторах ЭМР и ЭПР многоточечное регулирование осуществляется рядом специальных элементов, которые электрически и кинематически связаны с соответствующими устройствами базовых приборов.

Рассмотрения принципа действия приборов типа ЭПР и ЭМР удобно вести с помощью функциональной схемы (рис.1), на которой упрощенно изображены основные элементы, необходимые для регулирования, и их связь с устройствами контроля и записи.

Выходной вал устройства контроля и записи (УКЗ базового прибора (на рисунке часть схемы выделена штрих-пунктиром) помимо ползуна следящей системы и указателя УК, перемещающегося вдоль шкалы, несет на себе ползун Плр, находящийся в контакте реохордом задания Рз. Таким образом, положение Плр определяется величиной параметра, измеряемого в рассматриваемый момент времени одним из датчиков. Датчики поочередно переключаются с помощью переключающегося устройства Прд, которое входит в УЗК. Для каждого из регулируемых параметров имеется отдельный потенциометр задания Пз. Потенциометры задания представляют собой линейные сопротивления, вдоль каждого из которых могут перемещаться два ползуна, устанавливающих максимальное Плм и минимальное Плб значения регулируемой величины. Расстояние между мини составляет зону нечувствительности по данному каналу регулирования. Ползуны в ручную устанавливаются в требуемых точках с помощью шкал, разделенных на сто частей, так же как и специальная 100% шкала Ш, устанавливаемая в УЗК. Таким образом, положение каждого из Плб иПлм относительно шкал потенциометров Пз оказывается соответствующим такому положению указателя УК по отношению к шкале Ш, при котором выходной сигнал регулятора должен изменить свой знак.

Различия в сопротивлениях линий связи и технологические разбросы компенсируются с помощью подгоночных сопротивлений r1 и r2. ползуны Плб и Плм








^ Схемы регуляторов типа ЭМР и ЭПР.


каждого из Пз переключаются одновременно переключающими устройствами заданий Прзб и Прзм.

Рассматривая схему включения реохорда задачи, потенциометров задания и их ползунов легко убедиться, что в каждой из состояний переключающих устройств образуется по два четырехплечих моста. Общим элементом обоих мостов является реохорд с сопротивлениями r1 и r2. точка касания ползуна Плр делит Рз на два сопротивления. Для первого моста третьим сопротивлением является та часть потенциометра Пз, которая лежит левее ползуна Плб, а четвертым сопротивлением – часть Пз, которая лежим правее Плб. Вершинами диагонали питания первого моста служат точки а и б , к которым подается напряжение от трансформатора усилителя (~1,5В); вершины измерительной диагонали – точки контактирования ползунов Плр и Поб с реохордом Рз и потенциометром Пз. Второй мост образуется подобным же образом, только одна вершина его измерительной диагонали образуется в точке касания Плм с потенциометром Пз. Другая вершина измерительной диагонали является общей для всех мостов. Так как все потенциометры Пз постоянно включены параллельно между собой, с реохордом Рз и с источником питания, то изменение порядкового номера обоих мостов осуществляется переключением только ползунов потенциометров. Все остальные потенциометры с номерами, отличными от номера позиции, в которой находятся контакты переключающих устройств, оказываются в данный момент неиспользуемыми. Незначительная дополнительная нагрузка на источник питания, связанная с постоянным включением всех потенциометров Пз, с успехом компенсируется упрощением конструкции переключающих устройств.

При трехпозиционном регулировании с устанавливаемой при наладке зоной нечувствительности устройство должно обеспечить определенный порядок работы выходных реле Рм и Рб усилителя, а именно: выходные контакты реле должны быть в замкнутом положении все время, пока Ук и связанный с ним Плр находится левее ползуна Плб. Контакты реле Рб должны разомкнуты, когда Ук находится правее Пл. соответственно реле Рм должно замкнуть свои контакты при перемещении Ук правее ползуна Плм.

При нахождении Ук между Плб и Плм токи через реле меньше соответствующих токов отпускания, вследствие чего их контакты находятся в разомкнутом состоянии.

Для реализации описанный выше требований в регуляторах ЭМР и ЭПР используются оригинальные усилители типа УДФ-1 (для трехпозиционноного регулирования) и УФО-1 (для двух позиционного регулирования).

Рассмотрим работу усилителя совместно с описанными выше мостами (рис.2).

Усилитель типа УДФ-1 представляет собой двухканальный фазочувствительный усилитель. Каждый канал имеет два реостатно-емкостных каскада усиления по напряжению (лампа Л1 – двойной триод – для первого канала и лампа Л2 того же типа – для второго канала) и один каскад усилителя мощности, выполненный на половине лампы Л3 для каждого из каналов. Нагрузкой усилителя мощности первого канала служит обмотка реле Рм, второго реле – Рб. Для устранения вибрации якорей реле обмотки реле зашунтированы конденсаторами. Аноды ламп Л1 и Л2 питаются выпрямленным отфильтрованным напряжением, аноды лампы Л3 питаются переменным напряжением.

Как видно из совместного рассмотрения двух схем ползун Плр, являющийся общей точкой для обоих мостов, заземлен. Заземлены также катоды (через сопротивления смещений) всех ламп, отрицательный выход источника постоянного напряжения (диодный выпрямительный мост) и те концы обмоток реле, которые не связаны с обмотками трансформатора.

Ползуны Плб и Плм через переключающие устройства Праб и Прам соединяются с сетками ламп Л1 (точка г) и Л2 (точка в) соответственно. Благодаря определенной фазировке питания мостов и анодов лампы Л3 и якорь реле Рб оказываются притянутыми всегда, когда УК и Плр находятся левее Плб, т.е. когда текущее значение параметра меньше заданного, и необходимо изменить положение регулирующего органа, чтобы текущее значение параметра увеличилось (команда «больше» на соответствующий исполнительный механизм). Во всех остальных положениях Плр контакты реле должны быть разомкнуты.

В отличие от сказанного выше, якорь реле Рм оказывается притянутым, когда Плр находится правее ползуна Плм. При этом на соответствующий исполнительный механизм подается команда «меньше». Наконец, при прохождении ползуна Плр между Плб и Плм контакты обоих реле разомкнуты и на исполнительный механизм не поступает никакой команды. Такое положение реле Рб и Рм соответствует балансу между притоком и оттоком энергии в объекте регулирования и нахождению текущего регулируемого параметра в заданной зоне нечувствительности регулятора для данного канала.

До сих пор мы отождествляли замыкание контактов реле Рб и Рм с подачей команды на исполнительные реле, которые управляют соответствующим исполнительным механизмом. При этом мы умышленно «забывали», что с момента перехода переключающих устройств в очередную позицию и до равновесия в измерительной схеме УЗК должно пройти какое-то время. Это время определяется, во-первых, скоростью движения каретки с УК, во-вторых, расстоянием от ее положения в предыдущей позиции переключающих устройств до положения равновесия в рассматриваемой, новой позиции. Для исключения подачи ложных команд на исполнительные реле Рб и Рм в схему регулятора введен исполнительный переключатель ИП, который замыкается на некоторое время (больше, чем 0,1 сек) во время печатания текущего значения соответствующего параметра. Благодаря тому, что включение ИП осуществляется от привода печатающей каретки ПК, замыкается ИП только при достижении равновесия в измерительной схеме УЗК, как это предусмотрено конструкцией базовых приборов. Представленная схема несколько упрощена в упрощенном виде показано включение исполнительных реле, контактов Рб и Рм и ИП. На рисунке не показаны схемы самоблокировок реле Рб и Рм, обеспечивающие в некоторых случаях их удержание от конца времени связи с каждым из регулируемых параметров. Такие упрощения введены для исключения несущественных подробностей, кроме того завод-изготовитель по желанию заказчика комплектует регуляторы скоммутированными блоками реле, где все эти соединения уже выполнены.

Важно отметить, что блоки реле, которыми комплектуются регуляторы, имеют такую схему, которая предусматривает самоблокировку исполнительного реле на все время цикла. Иными словами, если в каком-либо цикле на исполнительный механизм одного из каналов регулирования поступает команда на движение в сторону открытия регулирующего органа, то она сохраняется до наступления следующей связи с этим механизмом. Если сигнал ошибки сохранился неизменным по знаку, то реле останется под напряжением, в противном случае обмотка реле обесточится.

При необходимости двухпозиционного регулирования схема регулятора выполняется несколько иначе. Ползуны каждого из потенциометров задания используются раздельно для двух каналов регулирования и переключаются не одновременно, а по очереди. При этом каждом из ползунов переключается синфазно с соответствующим датчиком и цепями исполнительного реле. Естественно, что видоизменению подвергается и схема включения исполнительных реле. Исполнительное реле каждого канала включается при замыкании контактов ИП (если одновременно существует команда «больше») и ставится на самоблокировку до конца цикла обегания, т.е. переключения всех каналов регулирования. Если в следующем цикле обегания нет команды «больше», то реле снимается с блокировки; в противном случае реле остается заблокированным на весь следующий цикл. В связи с упрощением закона регулирования заменяется и усилитель. Он в этом случае содержит только две лампы и одно реле. Такой усилитель имеет шифр УФО-1.

Рассмотрим кратко некоторые конструктивные особенности регуляторов ЭМР и ЭПР, особенно в связи с их влиянием на динамические свойства регуляторов.

Переключающие устройства в основном подобны тем, которые используются и для переключения датчиков. Щетки всех переключающих устройств приводятся в движение синхронным двигателем через систему шестерен. Этот же двигатель перемещает диаграммную ленту. Отличие устройств, переключающих каналы регулирования, заключается только в наличии у них ложных ламелей (через одну рабочую). Ложные ламели исключают одновременное включение исполнительных реле двух соседних каналов регулирования. Наличие ложных ламелей привело к необходимости связи этих устройств с переключателем ползунов потенциометров задания через шестеренчатую передачу 2:1:2.

Исполнительный переключатель ИП состоит из трех одновременно замыкающихся контактных групп. Расположен ИП на внутренней стороне откидного кронштейна выше и правее реохорда.. потенциометра задания размещаются в двух вариантах: внутри регулятора и отдельно. В последнем случае они поставляются в виде отдельного блока, который кабелем и штепсельным разъемом соединяется с регулятором. Унифицированная шкала Ш укреплена над основной измерительной шкалой базового прибора. В связи с тем что в качестве блока управления переключающими устройствами используется привод диаграммной ленты, цикл обегания для всех каналов одинаков и зависит от частоты переключения датчиков и времени печати значений параметров. Никаких других элементов для настройки основных динамических показателей (То, Тсв, Тв) рассматриваемые регуляторы не имеют. Время связи каждого канала может меняться в пределах 0,75 – 20 сек. Изменение времени связи и цикла обегания осуществляется с помощью сменных шестерен редуктора.

Цикл обегания равен произведению времени связи на число каналов регулирования, которое в зависимости от модификации прибора может быть равно 6 или 12 – для трехпозиционного регулирования, 12 и 24 - для двухпозиционного регулирования.

При 24 каналах регулирования в конструкцию приборов вводится дополнительное устройство, которое переключает с 1 по 12 каналы на каналы 13 – 24. этот вспомогательный переключатель монтируется на переключателе датчиков и замыкается с помощью профилированного диска, приводимого в движение от того же привода, что и остальные переключающие устройства.


^ ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

  1. «Теория автоматического управления» Гольдфарб Л.С., Высшая школа, М., 1976;

  2. «Теория автоматического управления» Нетушил А.В., Ротач В.Я., Высшая школа, М., 1978;

  3. «Многоканальные регуляторы технологических процессов» Эйгенброт В.М., Энергия, М., 1976



Скачать файл (365.2 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации