29. Сушка твердых материалов
Процесс сушки не поддается регулированию потому, что не существует непрерывного способа изменения влажности продукта. Поэтому рассматривается влияние отдельных параметров на процесс. Основными параметрами, воздействующими на процесс, являются расход и влагосодержание исходного материала.
Движущими силами процесса являются температура горячего газа на входе в сушилку и разность температур сухого и мокрого термометров на выходе газа из сушилки. Чтобы обеспечить одинаковую степень высушивания материала необходимо регулировать эти 2 параметра.
Данная схема регулирования обеспечивает постоянное значение движущих сил процесса путем изменения подачи тепла в установку и скорости газа. Хотя оба контура и связаны, но контур регулирования температуры горячего газа является быстродействующим.
Если температура сухого термометра на входе газа понижается. А температура мокрого термометра повышается, из-за более интенсивного испарения влаги, то это изменение температур через регулятор приведет к увеличению скорости воздуха, вследствие чего температура мокрого термометра понижается, и выход готового продукта восстанавливается. При увеличении расхода воздуха регулятор температуры на входе в сушилку повышает подачу тепла на установку.
Использовать для регулирования параметры газового потока более выгодно, т.к. они легко регулируются и быстро реагируют на изменение нагрузки.
28. Смешение – необратимый процесс
При смешении технологических потоков веществ осуществляется передача тепла от одного из них к другому и изменяется качество вещества. Для получения хорошо перемешанной смеси часто применяют механические мешалки.
Смешение потоков с массовыми расходами W1 и W2 и энтальпиями Н1 и Н2 дает результирующий поток с массовым расходом W и энтальпией Н. При смешении происходит изменение температуры посредством теплоотдачи. Суммарный поток и конечная температура смеси регулируются путем изменения потоков W1 и W2.
Если смешиваются различные вещества то происходит изменение качества посредством изменения концентрации. Для регулирования качества можно использовать трехходовой клапан с двумя входными отверстиями. При открытии одного из этих отверстий другое закрывается, и наоборот. Это приводит к тому, что при увеличении, например, поток W2 одновременно уменьшается поток W1 в такой степени, что их сумма все время остается постоянной. При этом доля общего потока прямо пропорциональна положения клапана.
19. Дросселирование необратимый процесс
Датчик расхода 2 имеет усилитель, обладающий высокими динамическими свойствами. Соединительная линия 5 соединяет регулятор 4 с клапаном 6. Динамические свойства соединительных линий определяют временем чистого запаздывания и постоянной времени; величина каждого из этих параметров зависит от длины и диаметра трубопровода.
Поведение клапана было бы аналогично поведению инерционного элемента первого порядка, если бы камера пневматического клапана имела постоянный объем. Однако при изменении давления на клапан объем камеры меняется, ограничивая скорость перемещения штока. Последняя зависит от максимальной объемной скорость воздуха, подаваемого в камеру привода штока. Постоянная времени клапана при малых перемещениях штока меньше, чем при больших, т.к. скорость движения штока не зависит от его хода.
Поскольку контур регулирования расхода содержит много элементов с инерционным запаздыванием, он имеет большой динамический коэффициент передачи. Диапазон пропорциональности регулятора расхода обычно устанавливают больше 100%. В контуре регулирования расхода обязательно используют интегральную составляющую; использовать дифференциальную составляющую не позволяет наличие сопротивления потока. При установке клапана и датчика на одном трубопроводе период колебаний контура не превышает 10с.
18. Заземление в системах промышленной автоматики
Под заземлением понимают как соединение с грунтом Земли, так и соединение с «общим проводом» электрической системы, относительно которого измеряют электрический потенциал.
Под защитным заземлением понимают электрическое соединение проводящих частей оборудования с грунтом Земли через заземляющее устройство. Заземляющим устройством называют совокупность заземлителя (т.е. проводника, соприкасающегося с землей) и заземляющих проводников. Общим проводом называют проводник в системе, относительно которого отсчитываются потенциалы. Сигнальным заземлением называют соединение с землей общего провода цепей передачи сигнала. Силовой землей называют провод в системе, соединенный с защитной землей, по которому протекает большой ток. Глухо заземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземлителю непосредственно или через малое сопротивление. Нулевым проводом называется провод сети, соединенный с глухо заземленной нейтралью. Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству.
Одним из путей ослабления вредного влияния цепей заземления на системы автоматизации является раздельное выполнение систем заземлений устройств, имеющих разную чувствительность к помехам или являющихся источниками помех разной мощности. Раздельное исполнение заземляющих проводников позволяет выполнить их соединение с защитной землей в одной точке.
В СА могут использоваться электрические приборы. Цепи таких устройств выполняют отдельной парой свитых проводов, один из которых соединяется с шиной защитного заземления. Общий провод такой системы является силовой землей.
Системы промышленной автоматизации являются аналогово-цифровыми. Для исключения прохождения помех через цепи заземления цифровую и аналоговую землю выполняют в виде несвязанных проводников, соединенных вместе только в общей точке. Для этого модули ввода/вывода и промышленные контролеры имеют отдельные выводы аналоговой земли (AGND) и цифровой(DGND).
«Плаваюшая» земля образуется в случае, когда общий провод небольшой части системы электрически не сеединяется с шиной защитного заземления (т.е. с землей).
Гальваническая развязка цепей является радикальным решением большинства проблем, связанных с заземлением, и ее применение фактически стало стандартом в системах промышленной автоматизации. Основная идея гальванической развязки заключается в том, что в электрической цепи полностью устраняется путь, по которому возможна передача кондуктивной помехи.
31. Принципы и этапы развития систем управления
Развитие СА связано с появлением средств контроля и регистрации, которые позволии повысить точность работы оператора, что привело к улучшению качества регулирования. Но при этом выработка решений и осуществление регулирующих воздействий осуществлялась оператором.
Введение автоматических регуляторов в цепь с ОС позволило освободить оператора от выработки решений по управлению. Появление локальных систем регулирования. Регулятор сравнивал текущий параметр с заданным и вырабатывал регулирующее воздействие в соответствии с заложенным оператором алгоритмом.
Создание централизованных систем управления в которых для обеспечения работы оператора вся информация выводилась на единый пункт. При централизованной системе регулирования построение АСУ повышает требования предъявляемые к надежности технических средств.
Принципы СУ:
* Принцип новых задач(на ЭВМ не просто перекладываются методы и приемы управления, а перестраиваются в соответствии с теми возможностями, которые обеспечивают ЭВМ и формальные экономико-математические методы и модели).
* Принцип комплексного или системного подхода при разработке АСУП (при разработке АСУП следует решать вопросы не только технического, но экономического, организационного характера и др).
* Принцип первого руководителя (разработка и внедрение АСУП должны вестись при непосредственном участии и под руководством директора предприятия).
* Принцип непрерывного развития системы (по мере развития АСУП непрерывно расширяется круг задач, причем новые задачи не заменяют уже внедренные).
* Принцип автоматизации документооборота и единой информационной базы (следует автоматизировать не только процессы обработки данных, но и оформление выходных документов и сбор исходных данных).
* Принцип модульности и типизации (выделение и разработка максимально независимых частей системы или модулей и максимальному их использованию в различных подсистемах).
* Принцип согласованности отдельных пропускных способностей отдельных частей системы (требуется равенство пропускных способностей последовательных звеньев АСУП).
* Принцип минимизации вводимой информации.
Целью управления предприятию задается вышестоящей организацией, Госпланом, Советом Акционеров и т.д. с использованием основных плановых и технико-экономических показателей.
Все информационные связи предприятия можно представить двумя входными и одним выходным информационными каналами. На один вход подается сигнал задания(конъектура рынка), а на второй ‑ возмущения (изменение качества сырья, условия сбыта продукции и т.д.), отдельно можно выделить внутренние возмущения (поломка оборудования, его модернизация, нарушения технологических режимов).
Для осуществления производственных функций предприятию выделяются трудовые, финансовые и материальные ресурсы. Величина каждого ресурса ограничена. Таким образом, функции описывающее распределение ресурсов, можно рассматривать, как управляющие воздействия u(t). Компонентами вектора управления являются также производственные задания подразделениям предприятия (цехам, участкам, рабочим местам) на изготовления определенных деталей в заданные моменты времени.
В качестве компонентов вектора возмущающих воздействий выступают интенсивность отказов оборудования, величина брака, срывы поставок сырья и полуфабрикатов и т.п. Для того чтобы векторы состояния и управления были реальны на них накладывают ограничения.
Попытка описания производственного предприятия единой моделью и построить единый алгоритм управления часто оказывается несостоятельным.
Структуры сложных систем управления строятся с использованием иерархического и функциональных принципов выделения подсистем.
Первый (нижний) уровень иерархии состоит из множества систем управления отдельными технологическими операциями. Цель управления - выбор и поддержание заданных режимов выполнения технологических операций.
Второй (следующий) уровень иерархии включает системы управления производственными участками и технологическими линиями. Основная цель управления ‑ выбор и поддержание режимов совместного функционирования агрегатов станков и оборудования.Совокупность систем управления первого и второго уровней будет называться системой управления технологическими процессами (СУТП).
Третий уровень иерархии составляют системы управления цехами. Цель управления цехом ‑ организация выпуска заданного количества изделий конкретной номенклатуры с требуемым качеством и наименьшими затратами.
Объектом управления на четвертом уровне иерархии является непосредственно предприятие в целом. Цель управления ‑ организация совместного функционирования цехов для выпуска готовой продукции при заданных технико-экономических показателях. Совокупность систем управления третьего и четвертого уровней называют системой управления предприятием (СУП).
30. Предприятие как объект управления
Целью управления предприятию задается вышестоящей организацией, Госпланом, Советом Акционеров и т.д. с использованием основных плановых и технико-экономических показателей.
Все информационные связи предприятия можно представить двумя входными и одним выходным информационными каналами. На один вход подается сигнал задания(конъектура рынка), а на второй ‑ возмущения (изменение качества сырья, условия сбыта продукции и т.д.), отдельно можно выделить внутренние возмущения (поломка оборудования, его модернизация, нарушения технологических режимов).
Для осуществления производственных функций предприятию выделяются трудовые, финансовые и материальные ресурсы. Величина каждого ресурса ограничена. Таким образом, функции описывающее распределение ресурсов, можно рассматривать, как управляющие воздействия u(t). Компонентами вектора управления являются также производственные задания подразделениям предприятия (цехам, участкам, рабочим местам) на изготовления определенных деталей в заданные моменты времени.
В качестве компонентов вектора возмущающих воздействий выступают интенсивность отказов оборудования, величина брака, срывы поставок сырья и полуфабрикатов и т.п. Для того чтобы векторы состояния и управления были реальны на них накладывают ограничения.
Попытка описания производственного предприятия единой моделью и построить единый алгоритм управления часто оказывается несостоятельным.
Структуры сложных систем управления строятся с использованием иерархического и функциональных принципов выделения подсистем.
Качество функций АСУТП оценивается совокупностью показателей эффективности.