Лекция 14. Подготовка к моделированию и оптимизации Моделирование и оптимизация

После создания схемы моделируемого устройства на нее должны быть дополнительно нанесены элементы, отображающие паразитные эффекты в реальных конструкциях, и подключены источники питания и сигналов (см. также разд. 3.5). Задание на моделирование заносится в так называемый профайл (*.SIM), который создается по команде PSpice>New Simulation Profile .

После ввода имени нового задания на моделирование или после выполнения команды PSpice>Edit Simulation Profile открывается диалоговое окно составления задания на моделирование, показанное на рис. 2.61. В нем имеется 8 закладок:

• General — задание имен файлов (профайла, текстового файла результатов моделирования и файла графических данных для программы построения графиков Probe);

• Analysis — выбор директивы моделирования;

• Include Files — подключение внешних файлов;

• Libraries — загрузка библиотек математических моделей;

• Stimulus — загрузка файлов описания внешних сигналов;

• Options — задание параметров моделирования (см. табл. 4.7);

• Data Collection — выбор переменных, заносимых в файл графических данных;

• Probe Window - характер отображения данных в программе построения графиков Probe.

Задание на моделирование составляется в OrCAD Capture в форме, несколько отличной от принятой в редакторе схем PSpice Schematics, однако их содержание идентично — в них используется один и тот же набор параметров, поэтому отсылаем к материалу разд. 4.1, где они достаточно подробно описаны.

Запуск моделирования выполняется по команде PSpice>Run . Его ход и результаты отображаются на экране программы PSpice, которой посвящен разд. 5.1.

Рис. 2.61. Составление задания на моделирование

Перед выполнением параметрической оптимизации необходимо на схему занести информацию о перечне варьируемых параметров и пределах их изменений, что выполняется по команде PSpice>Place Optimizer Parameters. Целевые функции оптимизации задаются в программе PSpice Optimizer.

/Л.9, Л.10/

Контрольные вопросы

1. Назначение моделирования

2. Назначение оптимизации

3. Составление задания на моделирование

4. Запуск моделирования

3. Практические занятия

Практическое занятие 1

Цель занятия: Изучение последовательности чтения структурных схем

Основные вопросы к практическому занятию:

1. назначение схем

2. классификация схем

3. порядок чтения схем

4. условные обозначения элементов схем

Задание: Изучить основные понятия и определения, касающиеся схематичных решений основных видов схем. Привести конкретные примеры структурных схе­м контроля и управления несколькими промышленными объектами.

Методические рекомендации: Структурные схемы читают, как правило, снизу вверх и слева направо. Рекомендуется следующий порядок чте­ния структурных схем технологического контроля и управ­ления:

1) на рассматриваемом чертеже читают все надписи; основную надпись (штамп), примечания, ссылки на отно­сящиеся чертежи и другие дополнительные пояснения. (В данной книге содержание этих надписей вынесено в подписи к рисункам);

2) выясняют значение всех незнакомых условных изо­бражений и обозначений;

3) определяют состав цехов, производств и установок, входящих в объект;

4) определяют перечень автоматизируемого технологи­ческого оборудования, входящего в состав цехов и производств;

5) последовательно рассматривают агрегатные щиты контроля и производств, диспетчерские щиты и пульты объ­екта в целом;

6) определяют виды и направления оперативной связи между пунктами контроля и управления;

7) выясняют наличие связей рассматриваемой структу­ры управления с вышестоящими уровнями управления.

Практическое занятие 2

Цель занятия: Изучение условных обозначений основных приборов и средств автоматизации

Задание: На рис. 5.2, а изображен участок технологического тру­бопровода, на котором упрощенным способом показан функциональный узел автоматического регулирования расхода технологического сырья. Описать функции, которые выполняет комплект приборов, условное изображение которого показано на рис. 1, а.

.

Рис. 1. Примеры изображения условных обозначений приборов и средств автоматизации:

а — изображение условных обозначений приборов и средств автоматизации упро­щенным способом; б - то же развернутым способом.

Основные вопросы к практическому занятию:

1. Какие функции выполняет комплект приборов, условное изображение которого показано на рис. 1, а?

2. Расшифруйте функциональное назначение всех приборов на рис. 1,б.

Методические рекомендации: Развернутый способ применяют в основном для выполнения функциональных схем автоматизации, когда каждый прибор или блок, входящий в единый измерительный, регулирующий или управляющий комплект, показывают отдельным условным графическим изображением. Для выполнения задания воспользоваться /Л.2, Л.3/.

Практическое занятие 3

Цель занятия: Изучение условных обозначений основных приборов и средств автоматизации

Задание: На рис. 3, а изображен участок технологического воздуховода II, на котором установлена заслонка регулирующая ЗР с исполнительным механизмом. Описать работу схемы и связь регулирующего шибера ШР с датчиком положения (конечным выключателем ВК).

Рис. 3. Примеры изображения механической связи исполнительных механизмов и датчиков положения с регулирующими органами:

а — связь исполнительного механизма с регулирующей заслонкой ЗР; б — связь регулирующего шибера ШР с датчиком положения (конечным выключателем ВК).

Основные вопросы к практическому занятию:

1. Для чего предусмотрен выключатель конечный ВК?

2. Что показано штриховой линией?

3. что показано пунк­тирной линией I?

4. Что показано тонкой линией III?

5. Что показано сплошной основной линией I?

Методические рекомендации: Выполнить задание в соответствии с ГОСТ «условные обозначения схем автоматизации», ознакомится с литературой /Л.3., Л4/

Практическое занятие 4

Цель занятия: Изучение функциональных назначений основных приборов и средств автоматизации

Задание: На рис. 4, а изображен участок технологического тру­бопровода, на котором упрощенным способом показан функциональный узел автоматического регулирования расхода технологического сырья Расшифруйте функциональное назначение всех приборов на рис.4.

.

Рис. 4. Примеры изображения условных обозначений приборов и средств автоматизации:

а — изображение условных обозначений приборов и средств автоматизации упро­щенным способом: б - то же развернутым способом.

Основные вопросы к практическому занятию:

1. Какие функции выполняет комплект приборов, условное изображение которого показано на рис. 4, а?

2. Расшифруйте функциональное назначение всех приборов на рис. 4,б.

3. Откуда известно, что вторичный прибор записывает показания?

4. Каков исполнительный механизм, как можно его определить?

5. Как доказать, что в упрощенном обозначении устройство выпол­няет функция измерения, записи и регулирования температуры?

Методические рекомендации: Выполнить задание в соответствии с ГОСТ «условные обозначения схем автоматизации», ознакомится с литературой /Л.3, Л.4/

Практическое занятие 5

Цель занятия: Изучение условного изображения устройства телемеханики

Задание: На рис. 5 приведен пример условного изображения устройства телемеханики. Описать условное изображение и работу устройства телемеханики.

Основные вопросы к практическому занятию:

1. Для чего применяют комбинированные и комплексные устройст­ва?

2. назначение комбинированных измерительных и регулирующих приборов?

Рис. 5. Пример условного изображения устройства телемеханики

Методические рекомендации: В системах технологического контроля и управления ча­сто применяют комбинированные и комплексные устройст­ва, например: комбинированные измерительные и регулирующие приборы, машины централизованного контроля, полукомплекты телемеханики (рис. 5) устройства теле­видения и т. п.

Практическое занятие 6

Цель занятия: Изучение условного изображения устройства телемеханики

Задание: На рис. 7 показан пример условного изображения комплектного устройства ма­шины централизованного контроля и регулирования.

Основные вопросы к практическому занятию:

1. С какой целью в схеме предусмотрены соответствующие местные приборы-преоб­разователи?

2. Для чего необходимо преобразова­ние сигналов от датчиков или первичных преобразователей?

3. На ввод какого вида информации рассчитана машина «Сокол-1м»?

Рис. 7 Пример условного изображения комплектного устройства ма­шины централизованного контроля и регулирования.

Методические рекомендации: Различные примеры упрощенного и развернутого изо­бражения отдельных комплектов приборов и средств авто­матизации по ГОСТ 3925-59 показаны в табл. 5.1 /Л.5/. Примеры изображения приборов и средств автоматиза­ции по ОСТ 36-27-77 приведены в Л. 5

Практическое занятие 7

Цель занятия: Изучение условного изображения устройства телемеханики

Задание: Описать и пояснить выполнения какой функциональной схемы автоматизации показано на рис.7.

Основные вопросы к практическому занятию:

1. Какими способами могут быть вы­полнены функциональные схемы автоматизации?

2. перечислите средства автоматизации?

3. как изображаются приборы и средства автоматизации, встраиваемые в технологическое оборудование и коммуникации или меха­нически связанные с ними?

4. какие приборы называется «Приборы местные»?

5. что предпринимают при построении сложных функциональных схем авто­матизации во избежание большого числа изломов?

6. что приводится на схемах автоматизации с правой стороны чертежа?

Рис.7 .

Практическое занятие 8

Цель занятия: Научиться определять способы выполнения схем автоматизации

Задание: Определить по какому способу выполнена схема автоматизации на рис. 8 и в соответствии с каким ГОСТом приведены условные изображения приборов.

Основные вопросы к практическому занятию:

1. Как выполнены линии связи между датчиками и отборны­ми устройствами, установленными на технологическом оборудовании, и приборами и средствами автоматизации, установленными по месту и на щите колонны?

2. Что показано на линиях связи над прямоугольником «Приборы местные»?

3. Где указаны предельные рабочие значения измеряемых и регулируемых параметров?

4. Назовите функциональное назначение отдельных устройств и средств автоматизации для узла регулирования расхода пара (см. рис. 8).

5. Какие функции выполняет комплект аппаратуры, изображенный на рис. 8, поз. 8-1—8-4?

Рис.8.

Практическое занятие 9

Цель занятия: Научиться определять способы выполнения схем автоматизации

Задание: Определить по какому способу выполнена схема автоматизации на рис. 9 и в соответствии с каким ГОСТом приведены условные изображения приборов.

Основные вопросы к практическому занятию:

1. все ли комплекты аппаратуры контроля и автоматизации имеют циф­ровое позиционное обозначение?

2. с помощью какого комплекта аппаратуры осуществляется регулирование расхода сырья?

Рис. 9

Практическое занятие 10

Цель занятия: Научиться определять способы выполнения схем автоматизации

Задание: Определить по какому способу выполнена схема автоматизации на рис. 10 и в соответствии с каким ГОСТом приведены условные изображения приборов.

Основные вопросы к практическому занятию:

1. По какому способу выполнена схема автоматизации на рис. 10?

2. Какой параметр регулируется, а какой является корректирующим в комплекте аппаратуры на рис. 10, поз. 5 и 9?

3. Какие функции выполняет комплект аппаратуры на рис. 5.8, поз. 8?

4. Какие устройства не имеют обозначения на схеме? (см.рис.10)

Рис. 10