6. Раскройте содержание, порядок разработки схемы автоматизации. При­ведите пример выполнения схемы автоматизации развернутым способом (например, для сау кормораздачей в птичнике).

Схема автоматизации - основной технический документ, оп­ределяющий функционально-блочную структуру отдельных уз­лов автоматического контроля, управления и регулирования технологическим процессом и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации (определяющий струк­туру и функциональные связи между технологическим процессом и средствами автоматизации).

В процессе разработки схемы автоматизации на основании ана­лиза условий работы технологического оборудования и агрегатов, законов и критериев управления объектом должен быть определен оптимальный уровень автоматизации технологического процесса. Здесь после внимательного рассмотрения технологического процес­са подлежат решению следующие вопросы:

1) установление технологических параметров, подлежащих ав­томатическому регулированию и контролю, уточнение пределов их изменений и выбор методов измерения этих параметров с целью выбора технических средств;

2. определение оптимального объема автоматизации (получение информации о технологическом процессе, воздействие на техноло­гический процесс для управления им, стабилизация технических па­раметров, контроль и регистрация технологических параметров и состояния технологического оборудования);

3. определение, каким образов должно вестись управление тех­нологическим оборудованием: автоматически или дистанционно;

4. выбор технических средств автоматизации, наиболее полно отвечающих предъявленным требованиям и условиям работы;

5. решение о размещение приборов и аппаратов на щитах, не­ посредственно у агрегатов и т.д.

Согласно ГОСТ 21.408-93 на схеме автоматизации изображают:

1. технологическое и инженерное оборудование и комму­никации (трубопроводы, газоходы, воздуховоды) авто­матизируемого объекта;

7. Раскроите методику разработки алгоритма управления па примере типо­вого технологического процесса сельскохозяйственного производства.

Алгоритм функционирования – совокупность предписаний, необходимых для правильного выпол­нения технологического процесса в каком-либо уст­ройстве или совокупности устройств.

Является основанием для разработки схемы автома­тического управления поточной технологической ли­нией

Составление алгоритма управления технологическим процессом начинается с описания технологического режима работы объекта. В начале алгоритм управления задается словесным описанием, состав­ляемым обычно совместными усилиями технологов, зоотехников, агрономов, конструкторов и проектировщиков. В ходе описания ал­горитма определяется последовательность работы отдельных агрега­тов и механизмов и задаются параметры качества управления. Например, алгоритм управления линией кормораздачи в птичнике может быть задан следующим описанием. Кормление птицы ведется по времени 3 раза в сутки. При этом сперва ограничители требуется опустить на тарелки. При наличии дозы в бункере срабатывает транспортер кормораздачи, и происходит поочередная загрузка ог­раничителей кормом. Если в бункере корм отсутствует должна сра­батывать аварийная сигнализация. При заполнении последнего ог­раничителя транспортер отключается, и ограничители поднимаются, тем самым, обеспечивая просыпание корма на тарелки. Как видно из описания, для управления исполнительными механизмами линии (х1 - привод распределительного транспортера, х2 и хЗ - ИМ опускания и подъема ограничителей), необходимо использование суточного реле времени (z'), и –b1, b2, bЗ, b4 - датчиков уровня в бункере и в последнем ограничителе, датчиков положения ограничителя верхне­го и нижнего.

8. Раскройте методику разработки релейно-контактных схем систем авто­матического управлении технологическими процессами.

Математическим аппаратом метода алгебраизации схем является двузначная алгебра логики, которая изучает связи между переменными, принимающими только два значения. Такие переменные называются логическими. Цифры 0 и 1 не выражают в данном случае количественных соотношений , а являются символами, характеризующими условия или состояния в релейных устройствах: 0 – цепь разомкнута, 1 – цепь замкнута.

При анализе релейных устройств выделяют их следующие основные части.

Входные элементы, воспринимающие входные воздействия: ручные команды оператора, сигналы др. автоматических устройств (ключи и кнопки управления и т.д.)

Промежуточные, обеспечивающие определенную последовательность передачи воздействий приемных элементов на исполнительные.

Исполнительные, воздействующие на внешние объекты (контакторы, электромагниты, сигнализаторы).

Аналитическая запись структуры релейных схем. Наиболее распространенным способом изображения структуры релейных схем является их графическое вычерчивание, прикотором контакты командных элементов и исполнительные органы изображаются в виде графических символов. При описании схем, изображенных в развернутом начертании, приходится для каждого контакта и исполнительного органа, помимо графических символов, вводить буквенные обозначения. При небольшом усложнении буквенных обозначений можно совершенно отказаться от использования графических символов.

Элементы структурной схемы обозначаются латинскими буквами: командные элементы – A,B,C…N; промежуточные элементы – У1,У2,У3…; исполнительные органы – X1,X2,X3…; исполнительное устройство – Z1,Z2,Z3…

Контакты командных исполнительных элементов и исполнительных органов: размыкающие - ; замыкающие – a,b, c,…, x1, x2, x3…; контакты реле времени – ; постоянно-замкнутый контакт – 1; постоянно-разомкнутый – 0.

Однако данная система буквенных обозначений не является обязательной. В иных случаях целесообразно применять другие обозначения.

9. Охарактеризуйте статические объекты. Приведите передаточную функцию и переходную характеристику одноемкостного статического объекта автоматизации.

Статическая характеристика - это зависимость между выходной координатой X и результирующим значением входной координаты (U+F) при установившихся режимах.

Динамическая характеристика отражает реакцию объекта по выходной коорди­нате х=f(у) на изменение входного воздействия Dу, то есть представляет собой функцию х=f(t).

Большой класс объектов управления, в основе которых протекание того или иного физического процесса, может быть описан передаточной функцией апе­риодического звена 1-го порядка.

10. Перечислите основные законы регулирования. Приведите принципы выбора закона регулирования.

П-закон:

И-закон:

ПИ-закон:

ПИД-закон:

При выборе закона регулирования руководствуются практикой:

Астатические объекты и статические с малым коэффициентом статизма из условий устойчивости не следует блокировать с И-регулятором. Объекты с большим статизмом могут быть сблокированы со всеми типами регуляторов. При отсутствии значительных запаздываний плавных в возмущениях и отсутствии особых требований к времени переходного процесса рекомендуется И-закон, в противном случае (если допускается статическая ошибка) рекомендуется П-закон. Если емкость объекта не большая, то вводится предварение ПД-закон. ПИ регуляторы применяются для объектов со значительным запаздыванием при плавно меняющихся возмущениях. Если надо увеличить быстродействие, то пользуются ПИД-законом.

Закон регулирования можно определить по диаграмме Ларнера.

Координатами диаграммы являются:

Словесное описание делается на 1-х этапах проектирования. Сле­дующим шагом в направлении алгоритмизации ТП является его описание с помощью символов, на базе которого непосредственно разрабатывается структура управления.

Далее алгоритм проверяют на правильность составления и реали­зуемость.

То обстоятельство, что при δ>0 выходная величина неизбежно приходит к новому установивше­муся значению, позволяет назы­вать такие объекты статическими.

2. технические средства автоматизации или контуры кон­троля, регулирования и управления (контур - совокуп­ность отдельных функционально связанных приборов, выполняющих определенную задачу по контролю, регу­лированию, сигнализации, управлению и т.п.);

3) линии связи между отдельными техническими средст­вами автоматизации или контурами (при необхо­димости).

Также при необходимости на поле чертежа даются пояснения и таб­лица условных обозначений, не предусмотренных действующими стандартами.

где Т – постоянная времени объекта; τ – запаздывание; tрег- время регулирования.

Те стороны, которые лежат внутри области применения регуляторов на диаграмме, отмечены штриховкой.

На диаграмме видно что не один тип регулятора не обеспечивает время регулирования меньше удвоенного времени запаздывания. При ψс<0,4 применяются специальные быстродействующие регуляторы; при ψс=4-6 – ПИД закон регулирования; при ψс=6-10 можно выбирать все законы кроме астатических.