3935

Uт

K 4

Рис. 4. Структурная схема САУ с П-регулятором (пример)

Заменяя p на j , получим частотную передаточную функцию разомкнутой САУ:

Определив зависимость от частоты фазового угла, получим выражение для ФЧХ разомкнутой САУ:

F( ) arctg( T2 ) arctg( T4 ) arctg( T6 ) .

Если неизменяемая часть САУ астатическая, то исследуются регуляторы типа П и ПД, а для статических САУ исследуются регуляторы всех четырех вышеприведенных типов.

2.4. Проверочный расчет на ЭВМ динамических характеристик САУ

Расчет динамических характеристик САУ выполняется для проверки правильности подбора регулятора и наглядного подтверждения выполнения заданных требований к качеству регулирования. Данный расчет осуществляется на ЭВМ путем построения графика переходного процесса разработанной САУ и определения на нем параметров качества регулирования S, D, T.

Переходная характеристика САУ получается в результате решения системы дифференциальных уравнений замкнутой САУ с выбранным типом регулятора. Составление и преобразование системы дифференциальных уравнений

11

САУ осуществляется следующим образом. Рассмотрим в качестве примера САУ, структурная схема которой приведена на рис. 5.

Uт

4 блок

K 4

1 pT8

Рис. 5. Структурная схема САУ (пример)

Формирование системы уравнений начинают с последнего блока прямой ветви структурной схемы:

Исключим алгебраические уравнения путем подстановки и получим следующую систему:

Для решения указанной системы методом Рунге-Кутта необходимо, чтобы система содержала только уравнения 1-го порядка, разрешенные относи-

тельно производных. Для этого введем новую переменную y dMdt и разрешим полученную систему относительно производных:

12

dIdt (K3M I ) / T6 ; dMdt y ;

dydt (K 2 K1(U в U т ) M y(T2 T4 )) / T2T4 ;

dU т (K 4 I U т ) / T8 . dt

Для решения полученной системы дифференциальных уравнений САУ необходимо знание начальных условий. Так как целью является построение переходной характеристики САУ, являющейся результатом ее реагирования на входное единичное ступенчатое воздействие, то в качестве начальных условий можно принять следующие: Uв 1,Uт 0, M 0, y 0, I 0.

3 СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ

При разработке структурной схемы измерительного канала следует обращать внимание на то, каким образом будет передаваться измерительный сигнал, где будут размещаться модули обработки информации, какова должка быть взаимосвязь между ними и какова будет блочно-иерархическая структура канала измерения.

Пример разработки структурной схемы изображен на рис. 6. Схема включает в себя промышленный ПК с ПО «ОИК Диспетчер НТ», позволяющий осуществлять сбор, обработку и накопление всех видов телеинформации (включая информацию от цифровых преобразователей, устройств РЗиА, центральной сигнализации, учета энергии и пр.) непосредственно на объекте, организовывать локальные рабочие места для персонала и обеспечивать поставку информации на системы верхнего уровня по неограниченному числу каналов связи.

Пример описания функциональных возможностей:

Такое исполнение КП подходит для крупных подстанций.

Передача на верхний уровень может осуществляться по стандартным про-

токолам ГОСТ Р МЭК 60870-5-101 / 104, по фирменному протоколу INTERLINK и другим — список поддерживаемых протоколов обмена;

Синхронизация реального времени на уровне КП осуществляется средствами контроллера «Синком-IP4» или добавлением в комплектацию измерительного контроллера «Синком-IPT»;

При необходимости передачи данных на верхний уровень по распространѐнным ранее протоколам («Гранит», «Компас», «ТМ-512») применяется мостовой контроллер;

Пример размещения аппаратуры КП в монтажном шкафу;

13

Аппаратура КП может быть при необходимости разнесена на несколько шкафов при помощи расширения CAN-шины или оптических удлинителей.

Рис. 6 Структурная схема командного пункта «Исеть»

Структурные схемы представляют собой графическое изображение структуры измерения сигналов и управления. Структурные схемы в виде прямоугольников и окружностей изображают основные подразделения объекта измерения с указанием их наименования, основные узлы систем измерения и управления (датчики, исполнительные устройства, подсистемы контроля, сигнализации и т.п.), вычислительные комплексы и линии связи между отдельными элементами системы управления с указанием (стрелкой) направления передачи информации или воздействий. Для простых объектов допускается не разрабатывать структурные схемы управления, ограничиться только измерительной частью, но в этом случае в пояснительной записке необходимо давать соответствующие пояснения структуры измерения и управления.

14

4 СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

4.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И УКАЗАНИЯ

Схема автоматизации является обязательным документом любого (в том числе дипломного) проекта по автоматизации технологических процессов и оборудования.

На схеме должны быть отражены основные решения по автоматизации, принятые в проекте, а именно:

-объѐм автоматизации объекта (то есть показаны все технологические процессы, установки и линии, охватываемые автоматизацией);

-виды автоматизации отдельных установок и операций (автоматический контроль, организация, управление, регулирование);

-значения контролируемых в регулируемых параметров (номинальные и предельные);

-блочно-функциональная; структура отдельных цепей и подсистем автоматизации;

-размещение средств автоматизации на щитах, пультах и технологическом оборудовании.

Вдипломных и курсовых проектах необходимо в максимально возможной степени использовать схемы автоматизации типовых проектов для технологических процессов предприятий лесного комплекса, привязывая их к конкретным объектам и условиям, пополняя и уточняя в части значений контролируемых и регулируемых параметров, а также комплектующих изделий. С такими проектами можно ознакомиться на предприятиях по месту прохождения практик, на выпускающих кафедрах, в том числе на кафедре автоматизации производственных процессов ВГЛТА, проектных организациях г. Воронежа.

При использовании типовых проектов и литературы более раннего издания необходимо помнить, что они оформлены в соответствии с требованиями устаревших нормативных документов и, как правило, нуждается в существенной корректировке, особенно в части условных обозначений средств автоматизации. Следует помнить также и о том, что в типовых проектах и в литературе схемы автоматизации называются функциональными схемами автоматизации.

4.2СОСТАВ И КОМПОНОВКА ЧЕРТЕЖА СХЕМЫ

При курсовом и дипломном проектировании схема выполняется на листах формата А1, в случаях незначительной сложности функциональной схемы допускается для специальностей кроме АТП, на одном листе формата А1 выполнять схему автоматизации и принципиальную схему управления. При этом весь чертеж следует называть (в основной надписи) "Схемы автоматизации", а названия схемы автоматизации и принципиальной схемы привести над ними на поле чертежа.

Чертеж схемы автоматизации в общем случае включает в себя - основную надпись;

15

-изображение технологического оборудования и трубопроводов объекта автоматизации;

-изображение приборов и аппаратов автоматизации;

-изображение агрегатированных комплексов (комплектных изделий), машин централизованного контроля, управляющих вычислительных комплексов, а также аппаратуры ручного ввода данных;

-изображение линий функциональной связи между средствами автоматизации (приборам, аппаратами, комплектными изделиями);

-таблицу условных обозначений, не предусмотренных действующими стандартами;

-поясняющие надписи;

-примечания.

Рекомендуемая компоновка чертежа схемы приведена на рис. 7. Технологическое оборудование и трубопроводы изображаются в верхней части листа. Ниже технологического оборудования изображают один под другим прямоугольники шириной 40-60 мм с названиями: "Приборы по месту", "Приборы на щите оператора", "Прибора на пульте диспетчера" и т.п. При этом направлению сверху вниз должно соответствовать возрастание уровня в иерархической схеме управления. Поясняющие надписи рекомендуется сводить в таблицу, помещая еѐ в самом нижнем прямоугольнике с названием "Назначение".

Таблицу условных обозначений следует помещать над основной надписью. Примечания - на свободном поле чертежа, например, над таблицей условных обозначений или под прямоугольником с названием "Назначение".

4.3 ИЗОБРАЖЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ

Технологическое оборудование и трубопроводы на функциональных схемах показывают без соблюдения масштаба упрощѐнно, но так, чтобы при чтении схемы можно было получить ясное представление о работе оборудования и о его взаимодействии со средствами автоматизации.

Технологические аппараты и трубопроводы вспомогательного назначения, не связанные механически и не взаимодействующие с приборами и аппаратами автоматики, на схеме не показывается.

Технологические аппараты (машины, агрегаты, установки) изображаются либо в виде фигур, напоминающих действительные очертания их, либо в виде стандартных условных обозначений, либо в виде прямоугольников и окружностей с указанием их наименований.

На схеме показывают только те регулирующие органы (заслонки, вентили, клапаны и т.п.), которые участвуют в автоматизации (связаны с соответствующими средствами автоматики) или имеют принципиальное значение для осуществления автоматизации.

16

Технологические трубопроводы изображают в соответствии с ГОСТ 21.408-93 и со Стандартом СЭВ 4723-84.

Рис. 7 Компоновка чертежа схемы

4.4 ИЗОБРАЖЕНИЕ ПРИБОРОВ И АППАРАТОВ Общие указания

На схеме должны быть показаны все приборы и аппараты автоматизации проектируемого объекта, включая и те, которые входят в комплект поставки технологического оборудования. При этом в примечании необходимо указать номера позиции средств автоматизации поставляемых комплектно с технологическим оборудованием.

17

Не следует загромождать схему показом вспомогательных устройств, таких как источники питания, аппараты защиты в цепях питания, монтажные элементы, физические линии связи и т.п.

Приборы и аппараты автоматизации на схемах автоматизации изображают с помощью условных обозначений по ГООТ 21.404-85 «Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах».

Согласно этому ГОСТ, условное обозначение прибора или аппарата в общем случае состоит из графического, буквенного и позиционного (буквенноцифрового обозначения).

Стандартом предусмотрено два метода построения условных обозначений: упрощѐнный и развѐрнутый.

При упрощѐнном методе приборы и аппараты, осуществляющие сложные функции (например, контроль, регулирование, сигнализацию) и выполненные в виде отдельных блоков, изображают одним условным обозначением. При этом первичные преобразователи и всю вспомогательную аппаратуру не изображают.

При развѐрнутом методе каждый прибор или аппарат, входящий в единый измерительный, регулирующий или управляющий комплекс, показывают отдельными условными обозначениями.

Буквенные обозначения, характеризующие назначения прибора или аппарата, размещают в верхней части графического обозначения, позиционные – в нижней части или рядом с графическим обозначением.

Графические условные обозначения

Графические условные обозначения приборов и аппаратов на функциональных схемах и их размеры приведет в таблице 2.

Первичные преобразователи (датчики) – термопары, термосопротивления, датчики уровня, влажности и т.п. – показывает на изображении технологических агрегатов или в непосредственной близости от них. В последнем случае изображение прибора или аппарата соединяют сплошной тонкой линией с изображением соответствующего агрегата или трубопровода.

Отборное устройство изображают также сплошной тонкой линией, соединяющей манометр с трубопроводом или агрегатом. При необходимости место расположения отборного устройства обозначают кружком диаметром 2 мм.

Изображения исполнительных механизмов должны касаться концами своих прямолинейных отрезков (стрелок) изображений регулирующих органов. Все остальные приборы и аппараты (кроме указанных выше) следует показывать в прямоугольниках, расположенных ниже изображения технологического оборудования. При этом в прямоугольнике «По месту» показывают приборы и аппараты внещитового монтажа, устанавливаемые на стене, полу, колонне и т.п. Взаимосвязь приборов и аппаратов автоматизации между собой должна показываться линиями связи, причѐм связи функциональной, а не физической.

18

Таблица 2 ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ПРИБОРОВ И АППАРАТОВ

Условные графические изображения приборов и аппаратов на схемах выполняют сплошной толстой основной линией (0,5 - 0,6 мм), а горизонтальную

19

разделительную черту внутри изображения и линии связи – сплошной тонкой линией (0,2 – 0,3 мм).

Линии связи следует наносить с наименьшим числом изгибов и пересечений между собой и с агрегатами. Пересекать линиями связи условные обозначения средств автоматизации не допускается. Во избежание большого числа изломов и пересечений линий связи рекомендуется делать разрывы этих линий на одном уровне на поле чертежа между изображением технологического оборудования и прямоугольником с изображением средств автоматизации по месту. При этом каждый конец (обрыв) линии должен иметь один и тот же номер, проставляемый арабскими цифрами. Концы линий, расположенные в нижнем ряду следует нумеровать слева направо в возрастающем порядке.

Буквенные условные обозначения

Буквенные обозначения указывают только природу или вид изменяемой или управляемой соответствующим прибором или аппаратом величины и функции, выполняемые этим прибором или аппаратом (например, первичное преобразование, дистанционная передача, регулирование, сигнализация и т.п.). Принцип действия буквенные (как и графические) обозначения не указывают.

Принцип построения условного буквенного обозначения прибора сводится к следующему.

Первая буква обозначения (кроме буквы Н) обозначает измеряемую, регулируемую или управляемую (преобразовываемую) величину.

Вторая буква может иметь одно из следующих значений:

-уточнение значения первой буквы (буквы D,F,G,Q);

-основное обозначение функционального признака прибора (буквы A,C,I,R,S); -дополнительное обозначение функционального признака прибора (буквы Е, Т, К, У).

Третья и последующие буквы внутри графического обозначения указывают функциональный признак прибора.

Буква Н внутри графического обозначения аппарата означает, что этот аппарат предназначен для выполнения ручных операций.

Справа от графического обозначения могут наноситься следующие симво-

лы:

-буквы латинского алфавита, указывающие предел контролируемой величины (буква Н, L), род энергии сигнала (буквы E,P,G), и форму сигнала (буква A - аналоговый и Д - дискретный);

-математические символы операций, выполняемых вычислительными устройствами;

-словесные пояснения измеряемых или функциональных признаков (например, "напряжение", "сила тока", "мощность").

Буквенные обозначения функциональных признаков прибора (когда этих признаков несколько) записывают с соблюдением следующей последовательности: I, R, C, S, A. При построении буквенных обозначений указывают не все

20