- •Ответы на вопросы второго коллоквиума по дисциплине «Системы управления»
- •Необходимость и значение автоматизации производства в химической промышленности
- •Технологический объект управления, его входные и выходные величины
- •Понятие о нормальном технологическом режиме
- •Задачи управления
- •Системы автоматизации
- •Местный контроль и ручное управление
- •Дистанционный контроль
- •Системы автоматического регулирования (аср)
- •Структурная схема аср
- •Характеристика отдельных элементов
- •Понятие об объектах регулирования (ор)
- •Объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами
- •Управляемые и управляющие величины объектов
- •Статические и динамические режимы ор
- •Уравнения статики и динамики; статические и динамические характеристики
- •Линеаризация нелинейных характеристик
- •Чувствительность информационных каналов ор
- •Задачи, решаемые с использованием статических и динамических характеристик
- •Самовыравнивание как свойство объектов регулирования
- •Степень самовыравнивания. Ее влияние на вид динамической характеристики объекта
- •Устойчивые и нейтральные объекты
- •Емкость как свойство ор и характеристика инерционных свойств ор
- •Время разгона
- •Влияние емкости на вид динамической характеристики ор Одно-, двух- и многоемкостные объекты
- •Запаздывание как свойство ор. Время запаздывания
- •У равнения динамики и динамические характеристики устойчивых и нейтральных объектов с запаздыванием
- •Уравнения динамики и динамические характеристики объектов регулирования 1-го и 2-го порядка
- •Связь между структурой уравнения динамики объекта и его свойствами. Пример
- •Аналитическое определение свойств ор
- •Состав математической модели ор
- •Модели статики и динамики
- •Последовательность составления уравнений динамики ор
- •Составление уравнения динамики и нахождение динамической характеристики гидравлического резервуара со свободным сливом жидкости
- •Составление уравнения динамики и нахождение динамической характеристики гидравлического резервуара, жидкость из которого откачивается центробежным насосом
- •Экспериментальное определение свойств ор
- •Пример определения свойств объекта по кривой разгона
- •Аппроксимация объектов второго порядка
- •Автоматические регуляторы (ар). Определение
- •Структурная схема
- •Классификация ар по наличию и виду подводимой энергии, регулируемой величине, характеру действия, характеру регулирующего воздействия, закону регулирования
- •Позиционные регуляторы. Их особенности
- •Статическая и динамическая характеристики
- •Переходный процесс и критерии качества регулирования в системах с позиционными регуляторами
- •Работа пи-регулятора в замкнутом контуре
- •Работа пид-регуляторов в замкнутом контуре
- •Преимущества и недостатки, область применения
- •Исполнительные устройства
- •Исполнительные механизмы и регулирующие органы. Их виды
- •Составление уравнения динамики и нахождение переходной характеристики аср, состоящей из устойчивого объекта регулирования 1-го порядка без запаздывания и п-регулятора
- •Составление уравнения динамики и нахождение переходной характеристики аср, состоящей из устойчивого объекта регулирования 1-го порядка без запаздывания и пд-регулятора
- •Составление уравнения динамики и нахождение переходной характеристики аср, состоящей из устойчивого объекта регулирования 1-го порядка без запаздывания и пи-регулятора
- •Типовые динамические звенья
- •Уравнения динамики, переходные характеристики, передаточные функции звеньев
- •Изображение приборов и средств автоматизации на функциональных схемах.
- •Основные условные обозначения
- •Регулируемые величины и функциональные признаки приборов
- •Примеры
- •Развернутый и упрощенный варианты построения условных графических обозначений систем регулирования
- •Автоматизация центробежных и поршневых насосов и компрессоров
- •Цель автоматизации насосов
- •Составить и обосновать схему регулирования указанных объектов управления
- •Цель автоматизации компрессоров
- •Составить и обосновать схему регулирования указанных объектов управления
- •29 Автоматизация теплообменников смешения и поверхностных теплообменников
- •Технологический объект управления – выпарная установка. Сформулировать цель автоматизации
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, используя одноконтурные аср.
- •Технологический объект управления – барабанная прямоточная сушилка, в которой сушильным агентом являются топочные газы
- •Сформулировать цель автоматизации
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – ректификационная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является дистиллят, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – ректификационная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является кубовая жидкость, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – абсорбционная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является обедненный газ, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – абсорбционная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является насыщенный абсорбент, используя одноконтурные аср
Ответы на вопросы второго коллоквиума по дисциплине «Системы управления»
Необходимость и значение автоматизации производства в химической промышленности
Автоматизация – применение математических методов, технических средств и систем для обеспечения функций управления в технологических процессах.
Технико-экономические значения:
автоматизация производства позволяет точно соблюдать технологический регламент;
появляется возможность реализации процессов, которые невозможно осуществить без использования автоматизации;
происходят повышение производительности труда и снижение численности обслуживающего персонала;
снижаются энергетические и сырьевые затраты на единицу выпускаемой продукции.
Экологические значения:
точное соблюдение технического регламента сокращает до минимума выброс вредных веществ в атмосферу;
снижается вероятность аварийных выбросов в атмосферу.
Социальные значения:
облегчаются условия труда обслуживающего персонала;
происходить ликвидация вредных условий труда.
Технологический объект управления, его входные и выходные величины
Технологический объект управления – технологическое оборудование, с реализованным в нем технологическим процессом, который рассматривается с точки зрения задач управления.
Под входными величинами объектов химической технологии понимают изменение расхода вещества, его состава, количества подаваемого тепла и т.п.
К выходным величинам относятся температура вещества, его уровень в аппарате, давление, концентрация, влажность и др. Состояние объекта в каждый момент времени определяется значениями выходных величин. Для нормального функционирования объекта они должны поддерживаться на определенном заранее заданном значении или изменяться по определенной программе.
Понятие о нормальном технологическом режиме
Во время работы выходные величины отклоняются от заданных значений под действием возмущений, и появляется рассогласование между текущими yт и заданными uз значениями выходных величин объекта. Если при наличии возмущений объект самостоятельно обеспечивает нормальное функционирование, т.е. самостоятельно устраняет возникающие рассогласования yт - uз, то он не нуждается в управлении1. Если же объект не обеспечивает выполнения условий нормальной работы, то для нейтрализации влияния возмущений на него налагают управляющее воздействие, изменяя с помощью исполнительного устройства материальные или тепловые потоки объекта. Таким образом, в процессе управления на объект наносятся воздействия, которые компенсируют возмущения и обеспечивают поддержание нормального режима его работы.
Задачи управления
Регулирование – поддержание выходных величин объекта вблизи требуемых постоянных или переменных значений с целью обеспечения нормального режима его работы посредством подачи на объект управляющих воздействий.
Оптимизация – выбор такого варианта управления, при котором достигается минимальное или максимальное значение некоторого критерия управления.
Системы автоматизации
Для управления применяют автоматизированные системы управления (АСУ) – человеко-машинные системы, обеспечивающие автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления.
Сбор и оперативная обработка информации, вычисление критериев, нахождение оптимальных значений управляющих воздействий в этих системах осуществляется с помощью различных технических средств и электронных вычислительных машин. За управляющим персоналом остаются задачи осмысливания технологической или технико-экономической ситуации в целом и реализация управляющих воздействий.
Управление химическими предприятиями посредством АСУ осуществляется по иерархическому принципу на трех уровнях.
На высшем уровне обеспечивается оперативное управление химическим предприятием в целом, которое наряду с решением задач технологического управления отдельными производствами, координирует работу этих производств и решает планово-экономические задачи, обеспечивая эффективность работы всего предприятия. Для оперативного управления химическими предприятиями разрабатываются автоматизированные системы управления предприятиями (АСУП).
На следующем уровне обеспечивается управление технологическим процессом. Для этого используется автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП), предназначенная для выработки и реализации управляющих воздействий на технологическом объекте управления в соответствии с принятым критерием управления. Задача управления в этом случае состоит в отыскании оптимальных режимов совместно работающих аппаратов, распределении нагрузок между отдельными агрегатами или параллельно работающими цепочками аппаратов с учетом имеющихся ресурсов сырья, энергии и других показателей.
При управлении технологическим процессом на уровне АСУ ТП информация о его протекании передается также и на диспетчерские пункты предприятия, обеспечивающие ее анализ, обработку и использование в АСУП при управлении предприятием.
На низшем уровне задача сводится к стабилизации необходимых режимов процессов, протекающих в отдельных аппаратах, путем поддержания заданных значений характерных технологических величин (расход, температура, качественные показатели получаемых продуктов и др.). Кроме того, выполняется оптимизация процессов с учетом их особенностей (процесс проводится при условии максимальной выработки целевого продукта из единицы сырьевого материала, минимальных удельных затрат энергии на получение продукта заданного качества или при других условиях). Одновременно осуществляется сигнализация о нарушении заданного режима, защита и блокировка оборудования, его пуск и останов, дистанционное управление процессом и т.д. Эти задачи решаются с помощью локальных автоматических систем, входящих в АСУ ТП.