11

Курсовая работа по курсу

“Автоматизация производственных процессов”

(группы РТ, РТП, РТМО, РТМЭ)

Задание 1.

1.Самостоятельно изучите в учебнике [1]: главу 11 (разделы 11.1, 11.2, 11.3), главу 12 (разделы 12.1, 12.4), главу 13 (разделы 13.1, 13.3, 13.4, 13.5), главу 15 (разделы 15.1, 15.2), главу 16.

2. Ответьте кратко на вопросы по системам автоматического управления горных и геологоразведочных машин и механизмов.

Автоматизация водоотливных установок

1. Перечислите основные требования к автоматизации водоотливной установки.

2. Какие величины должна контролировать система автоматического управления водоотливной установкой. Приведите краткое описание средств автоматического контроля и управления водоотливными установками.

3. Опишите последовательность действий, какую должна обеспечивать система автоматического управления водоотливной установкой при превышении водой верхнего уровня.

4. Опишите последовательность действий, какую должна обеспечивать система автоматического управления водоотливной установкой при достижении водой нижнего уровня.

Автоматизация вентиляторов местного проветривания

1. Перечислите функции, которые выполняет аппаратура автоматизации АКВ – 2П.

2. Опишите принцип действия датчика контроля подачи воздуха в аппаратуре автоматизации АКВ – 2П.

Автоматизация компрессорных установок

1. Какие подсистемы включает в себя система автоматического управления компрессорной установкой?

2. Нарисовать функциональную схему системы автоматического регулирования давления компрессорной станции (рис. 13. 2). Объяснить назначение отрицательной обратной связи по давлению.

3. Какие основные параметры должны контролироваться в компрессорной установке.

4. Опишите последовательность действий, которые должна выполнять аппаратура автоматизации при автоматическом пуске и остановке компрессора.

Автоматизация подъёмных установок

1. Нарисовать функциональные схемы САУ подъёмных машин (рис. 15.2). Объяснить назначение отдельных элементов САУ. Для чего применяется отрицательная обратная связь по скорости подъёмной машины? В функции каких величин может формироваться сигнал задания скорости подъёмной машины?

2. Перечислите средства автоматизации контроля и защиты подъёмных установок и кратко укажите их назначение. Какое устройство позволяет задать программу движения подъёмного сосуда в функции пути?

Автоматизация управления процессом бурения

1. Нарисовать структурную схему САУ процессом бурения (рис. 16. 1). Объяснить назначение устройства автоматического поиска экстремума. Объяснить назначение отрицательных обратных связей у приводов буровой установки.

2. Дать краткое описание контрольно – измерительных приборов и датчиков, применяемых при автоматизации бурения.

3. Какую систему электропривода необходимо применять при автоматизации буровых установок.

4. Нарисовать структурную схему системы автоматизированного управления процессом бурения “Парус” (рис. 16. 2). Дать краткое описание её работы.

Задание 2.

На рис. 1 приведена упрощённая электрическая схема системы автоматического регулирования (САР) с отрицательной обратной связью по регулируемой величине, а на рис. 2 – её функциональная схема. Регулируемой величиной объекта управления ОУ является величина X_р. Исполнительным устройством является электродвигатель постоянного тока М, получающий питание от управляемого выпрямителя УВ. Операционный усилитель У выполняет одновременно функции усилителя и элемента сравнения ЭС. Регулируемая величина X_р измеряется измерительным устройством (датчиком) ИзУ.

Входными величинами операционного усилителя У являются напряжение задания U_з регулируемой величины X_р и напряжение обратной связи U_ос. Выходной величиной У является напряжение U_у, которое подаётся на вход УВ. Выходной величиной УВ и входной величиной электродвигателя М является ЭДС УВ Е_ув. Выходная величина электродвигателя - угловая скорость  подаётся на вход ОУ. Выходной величиной ОУ является регулируемая величина X_р, которая поступает на вход ИзУ. С выхода ИзУ напряжение обратной связи U_ос подаётся на вход усилителя У.

Для заданной САР требуется:

1. Выбрать датчик регулируемой величины X_р.

2. Нарисовать упрощённую электрическую схему САР. В зависимости от типа динамического звена 1 в обратную связь операционного усилителя У включить резистор R_ос или конденсатор C_ос.

3. Нарисовать функциональную схему САР.

4. . Объяснить назначение отрицательной обратной связи по регулируемой величине X_р.

5. В зависимости от типа операционного усилителя У (пропорциональное или интегрирующее звено) найти значения R_ос или C_ос. Принять при расчёте R1=R2=1 МОм.

6. Написать дифференциальные уравнения и передаточные функции для каждого элемента САР.

7. Начертить структурную схему САР.

8. Найти передаточную функцию замкнутой системы по задающему воздействию W_Uз(p)= .

9. По найденной передаточной функции замкнутой системы W_Uз(p) написать дифференциальное уравнение системы, связывающее X_р и U_з.

10. Написать характеристическое уравнение системы.

11. По критерию Михайлова определить устойчивость САР.

Исходные данные к заданию 2 приведены в табл. 1.

Пояснение к заданию 2. Каждый элемент САР представляется в виде типового динамического звена (табл.1). Для получения дифференциального уравнения элемента САР необходимо:

– записать уравнение соответствующего типового динамического звена;

– заменить стандартные обозначения входных и выходных величин, коэффициента передачи и постоянных времени типового динамического звена (x, y, k, T) обозначениями, принятыми для данного элемента.

Например, для управляемого выпрямителя обозначения входных величин x, y заменяются на U_у и Е_ув (см. рис. 1 и рис. 2). Коэффициент передачи k управляемого выпрямителя записывается в виде k_ув, а постоянная времени T обозначается T_ув.

Таблица 1. Исходные данные к заданию 2

N варианта	Звено 1 (Усилитель)	Звено 2 (Управляемый выпрямитель)	Звено 3 (Электродвигатель)	Звено 4 (Объект управления)	Звено 5 (Измерительное устройство)	Регулируемая величина
1	Пропорциональное k=2	Инерционное T=0.01 k=30	Колебательное T0=0.1 T1=0.18 k=0.4	Компрессор. Инерционное T=0.1 k=100	Пропорциональное k=0.001	Давление воздуха P
2	Интегрирующее k=10	Пропорциональное k=25	Инерционное T=0.2 k=0.4	Подъёмная машина. Колебательное T0=0.2 T1=0.3 k=0.01	Пропорциональное k=10	Скорость подъёмного сосуда V
3	Пропорциональное k=2	Инерционное T=0.01 k=35	Колебательное T0=0.15 T1=0.15 k=0.1	Буровой насос. Инерционное T=0.15 k=0.1	Пропорциональное k=0.8	Подача жидкости Q
4	Интегрирующее k=10	Пропорциональное k=30	Инерционное T=0.15 k=0.3	Подъёмная машина. Колебательное T0=0.3 T1=0.5 k=0.04	Пропорциональное k=4	Скорость подъёмного сосуда V
5	Пропорциональное k=4	Инерционное T=0.01 k=25	Колебательное T0=0.15 T1=0.25 k=0.1	Буровой насос. Инерционное T=0.05 k=0.1	Пропорциональное k=1	Подача жидкости Q
6	Интегрирующее k=20	Пропорциональное k=35	Инерционное T=0.2 k=0.2	Вращатель буровой установки. Колебательное T0=1 T1=1 k=10	Пропорциональное k=0.02	Частота вращения бурильной колонны n

7	Пропорциональное k=1	Инерционное T=0.01 k=30	Колебательное T0=0.15 T1=0.18 k=0.4	Компрессор. Инерционное T=0.1 k=120	Пропорциональное k=0.001	Давление воздуха P
8	Интегрирующее k=5	Пропорциональное k=35	Инерционное T=0.1 k=0.5	Лебёдка буровой установки. Колебательное T0=0.2 T1=0.3 k=0.02	Пропорциональное k=9	Скорость подъёма колонны бурильных труб V
9	Пропорциональное k=4	Инерционное T=0.01 k=25	Колебательное T0=0.1 T1=0.1 k=0.2	Буровой насос. Инерционное T=0.1 k=0.15	Пропорциональное k=0.8	Подача жидкости Q
10	Интегрирующее k=5	Пропорциональное k=30	Инерционное T=0.1 k=0.5	Подъёмная машина. Колебательное T0=0.3 T1=0.3 k=0.06	Пропорциональное k=5	Скорость подъёмного сосуда V
11	Пропорциональное k=6	Инерционное T=0.01 k=25	Колебательное T0=0.25 T1=0.25 k=0.15	Буровой насос. Инерционное T=0.05 k=0.1	Пропорциональное k=1	Подача жидкости Q
12	Интегрирующее k=10	Пропорциональное k=35	Инерционное T=0.25 k=0.5	Вращатель буровой устанки. Колебательное T0=0.3 T1=0.4 k=10	Пропорциональное k=0.01	Частота вращения бурильной колонны n
13	Пропорциональное k=0.5	Инерционное T=0.01 k=30	Колебательное T0=0.1 T1=0.15 k=0.7	Компрессор. Инерционное T=0.1 k=90	Пропорциональное k=0.001	Давление воздуха P

14	Интегрирующее k=20	Пропорциональное k=35	Инерционное T=0.15 k=0.6	Лебёдка буровой установки Колебательное T0=0.3 T1=0.4 k=0.01	Пропорциональное k=10	Скорость подъёма колонны бурильных труб V
15	Пропорциональное k=1	Инерционное T=0.01 k=25	Колебательное T0=0.1 T1=0.15 k=0.5	Буровой насос. Инерционное T=0.2 k=0.1	Пропорциональное k=1	Подача жидкости Q
16	Интегрирующее k=15	Пропорциональное k=30	Инерционное T=0.1 k=1	Подъёмная машина. Колебательное T0=0.3 T1=0.5 k=0.05	Пропорциональное k=8	Скорость подъёмного сосуда V
17	Пропорциональное k=2	Инерционное T=0.01 k=35	Колебательное T0=0.15 T1=0.25 k=0.1	Буровой насос. Инерционное T=0.1 k=0.15	Пропорциональное k=1.5	Подача жидкости Q
18	Интегрирующее k=30	Пропорциональное k=25	Инерционное T=0.25 k=0.5	Вращатель буровой установки. Колебательное T0=0.6 T1=0.8 k=15	Пропорциональное k=0.02	Частота вращения бурильной колонны n
19	Пропорциональное k=3	Инерционное T=0.01 k=30	Колебательное T0=0.15 T1=0.15 k=0.7	Компрессор. Инерционное T=0.15 k=100	Пропорциональное k=0.001	Давление воздуха P
20	Интегрирующее k=10	Пропорциональное k=30	Инерционное T=0.05 k=0.8	Лебёдка буровой установки. Колебательное T0=0.5 T1=0.3 k=0.05	Пропорциональное k=12	Скорость подъёма колонны бурильных труб V

21	Пропорциональное k=4	Инерционное T=0.01 k=35	Колебательное T0=0.15 T1=0.15 k=0.5	Буровой насос. Инерционное T=0.05 k=0.1	Пропорциональное k=1.5	Подача жидкости Q
22	Интегрирующее k=20	Пропорциональное k=25	Инерционное T=0.05 k=0.3	Подъёмная машина. Колебательное T0=0.4 T1=0.4 k=0.05	Пропорциональное k=5	Скорость подъёмного сосуда V
23	Пропорциональное k=2	Инерционное T=0.01 k=30	Колебательное T0=0.25 T1=0.15 k=0.5	Буровой насос. Инерционное T=0.05 k=0.2	Пропорциональное k=1	Подача жидкости Q
24	Интегрирующее k=20	Пропорциональное k=35	Инерционное T=0.5 k=0.5	Вращатель буровой установки. Колебательное T0=1 T1=1.5 k=5	Пропорциональное k=0.02	Частота вращения бурильной колонны n
25	Пропорциональное k=2	Инерционное T=0.01 k=25	Колебательное T0=0.15 T1=0.1 k=1	Компрессор. Инерционное T=0.2 k=100	Пропорциональное k=0.001	Давление воздуха P
26	Интегрирующее k=10	Пропорциональное k=30	Инерционное T=0.1 k=0.4	Лебёдка буровой установки. Колебательное T0=0.1 T1=0.1 k=0.05	Пропорциональное k=10	Скорость подъёма колонны бурильных труб V