3935

функциональные признаки приборов, а только те, которые используются в данной схеме. Букву S применяют для обозначения контактного устройства, используемого только для включения, отключения, переключения.

5 ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

5.1 ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ

Разработка принципиальной схемы является наиболее трудоемким процессом проектирования систем автоматизации.

В самом общем виде этот процесс включает в себя:

-творческий поиск принципиального решения стоящей задачи, требующий от разработчика изобретательности;

-инженерный анализ (то есть, выполнение необходимых количественных расчетов и оценок);

-принятие решения (то есть, выбор оптимального решения, оптимальной схемы, параметров, режимов и т.п.);

-оформление принятого решения в виде чертежа принципиальной схемы

исоответствующего раздела пояснительной записки.

Разработка принципиальной схемы целесообразно выполнять в следующем порядке:

-четко уяснить и сформулировать задачи, которые должны решаться системой измерения, принципиальную схему которой предстоит разработать, а также технические требования к этой системе, предъявляемые техническими заданиями и функциональной схемой автоматизации;

-разработать алгоритм работы системы, удовлетворяющий указанным задачам и требованиям, то есть установить какие операции, при каких условиях

ив какой последовательности должны осуществляться системой (или в системе);

-выбрать технические средства, способные реагировать на указанные условия выдачей соответствующих электрических сигналов (датчики, вторичные преобразователи, подсистемы контроля, измерительные блоки);

-каждую из операций алгоритма работы реализовать в виде соответствующих элементарных цепей системы, то есть изобразить схемы этих цепей;

-схемы элементарных цепей объединить в общую схему, обеспечив необходимую последовательность выполнения ею отдельных операций (предварительный вариант схемы);

-выбрать аппаратуру (комплектующие изделия) и произвести расчет параметров отдельных элементов;

-скорректировать схему в соответствии с возможностями выбранной аппаратуры;

-проверить, нет ли в схеме ложных цепей и защищена ли она от аварий при повреждении элементарных цепей или контактов;

21

-рассмотреть другие возможные варианты схемы применительно к выбранной аппаратуре, сравнить все варианты между собой и принять окончательные решения (схему);

-оформить чертеж схемы и пояснительную записку к ней.

Изложенный порядок разработке предполагает «интуитивный» подход к решению задачи синтеза элементарных цепей и системы в целом, применимый к относительно несложным измерительным системам.

При разработке схем сложных систем (систем с большим числом контролируемых параметров и сложным алгоритмом управления) целесообразно применять методы аналитического (логического) синтеза устройств.

5.2 ОФОРМЛЕНИЕ ЧЕРТЕЖА СХЕМЫ

Принципиальную схему выполняют без соблюдения масштаба. Действительное пространственное расположение составных частей измерительной системы либо не учитывается вообще, либо учитывается приближенно.

Чертеж схемы должен быть выполнен компактно, но без ущерба для ясности и удобства его чтения.

На чертеже принципиальной схемы измерения условными обозначениями изображаются аппаратура, устройства и их части (элементы) со связями между ними.

Толщина линий связи на схеме в зависимости от формата должна быть в пределах от 0,2 до 0,6 мм (наиболее предпочтительная толщина 0,3…0,4 мм).

Количество изломов и пересечений линий связи должно быть наимень-

шим.

Расстояние между соседними параллельными линиями связи должно быть не менее 3 мм.

Обрыв линий в пределах одного листа (когда эти линии не переходят на другие листы) заканчивают стрелками, около которых указывают маркировку цепи.

Линии связи, переходящие с одного листа на другой, обрывают за пределами изображения схемы и не заканчивают стрелками. Рядом с обрывом линии указывают маркировку цепи и в круглых скобках адрес, то есть номер листа (при выполнении схемы на нескольких листах) или обозначение документа (схемы, проекта), на который переходит линия связи. Обрывы нескольких линий связи, переходящих по одному адресу, рекомендуется объединять фигурной скобкой. При этом адрес указывается с внешней стороны фигурной скобки.

Электрическое соединение линий связи обозначают зачерненной точкой. Ответвления линий связи изображают на схемах, как правило, под углом

900. В отдельных случаях допускаются изображения ответвлений под углами, кратными 450, если это облегчает чтение схемы.

Для защиты измерительных цепей от посторонних влияний широко применяют экранирование. Экран обозначают тонкой штриховой линией. Изобра-

22

жение элемента, подлежащего экранированию, показывают на схеме внутри прямоугольника, выполненного штриховой линией.

Экранированную линию связи изображают между двумя штриховыми линиями. В насыщенных схемах экранирование показывают не по всей длине линий связи, а на отдельных ее участках.

Условные графические изображения аппаратуры, приборов и их элементов следует выполнять линиями той же толщины, что и линии связи. Утолщения, предусмотренные в условном обозначении ГОСТом – линиями в два раза толще линий связи.

Условные графические обозначения элементов изображают на схеме в положении, в котором они приведены в стандартах, или повернутыми на угол, кратный 900, если в стандартах отсутствуют специальные указания.

Допускается в оправданных случаях условные графические обозначения повертывать на угол, кратный 450 или изображать зеркально повернутыми.

Условные графические обозначения, содержащие буквенные, цифровые или буквенно-цифровые обозначения, допускается повертывать против часовой стрелки только на угол 900 или 450.

В пределах одного чертежа и проекта в целом целесообразно придерживаться какой-либо одной системы ориентации условных графических обозначений элементов одного типа. Например, замыкающие контакты релейноконтактных аппаратов располагать слева и сверху от линий связи, размыкающие – справа и снизу, а катушки – в разрывах линий связи. При наличии такой системы схемы легче исполнить и прочитать.

При изображении контактов часто придерживаются следующего мнемонического правила: контакт (точнее его изображение на схеме) должен срабатывать (замыкающий – замыкаться, размыкающий – размыкаться) под действием силы, приложенной к нему сверху или слева.

Размеры условных графических обозначений, указанные в стандартах, при необходимости можно пропорционально увеличивать.

Каждому элементу, изображаемому на схеме, следует присваивать бук- венно-цифровое позиционное обозначение, соответствующее обозначению в спецификации.

Все аппараты (кнопки, ключи управления, переключатели цепей, выключатели и т.п.) следует показывать на схеме, как правило, в отключенном положении, то есть при отсутствии напряжения во всех цепях схемы и отсутствии внешних механических воздействий на аппараты.

Допускается при необходимости отдельные аппараты изображать в выбранном рабочем положении. При этом на схеме должны быть сделаны соответствующие пояснения.

23

Библиографический список

1.Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. – 4-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Изд-во «Профессия», 2003. – 752 с.

2.Бесекерский В.А. Руководство по проектированию систем автоматического управления. - М.: Высшая школа, 1983.

3.Макаров И.М. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. Книги 1-9. - М.: Высшая школа, 1986.

4.Ордынцев В.М. Математическое описание объектов автоматизации. – М.: Машиностроение, 1965. – 360 с.

5.Черняк А.А., Черняк Ж.А., Доманова Ю.А. Высшая математика на базе Mathcad. Общий курс. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 608 с.

6.Лазарев Ю.Ф. MathLab 5.x. – К.: Издательская группа BHV, 2000 –608с.

Приложение 1

Задания для выполнения курсового проекта Задание № 1

Разработать систему автоматического управления расходом стружки двухагрегатного дозатора. Структурная схема неизменяемой части САУ представлена на рис.П.1.

САУ предназначена для поддержания расхода стружки двухагрегатного дозатора на уровне, определяемом входным (задающим) напряжением Uв. В качестве измеряемого показателя для оценки погонной нагрузки q используют перемещение короткого ленточного конвейера в зависимости от массы материала на ленте (Л). В качестве датчика перемещения L применен потенциометрический датчик (ПД). Вырабатываемое им напряжение Uт сравнивается с задающим напряжением, и разность этих напряжений U=Uв-Uт, пропорциональная отклонению погонной нагрузки q от требуемого значения, подается через регулятор (Р), вырабатывающий ток Iу, и электронный усилитель (У) на электромагнитный вибратор (ЭМВ). Амплитуда колебаний (А) ЭМВ изменяет подачу шихты вибролотковым питателем (ВЛП). Следовательно, изменяется уровень материала на ленте. Аналогично меняется и уровень материала на ленте. В установившемся режиме Uв=Uт и погонная нагрузка q перестает изменяться.

ПД

Uт

K5

Рис. П.1. Структурная схема САУ расходом стружки двухагрегатного дозатора

24

Задание № 2

Разработать систему автоматического управления температурой в сушильной камере пиломатериалов. Структурная схема неизменяемой части САУ представлена на рис.П.2.

САУ предназначена для поддержания температуры среды tc на заданном уровне, определяемом Uв, в камере К. Информацию о температуре tc получают от датчика температуры – термометра сопротивления (ТС), включенного в мостовую схему, вырабатывающую напряжение Uт. На выходе схемы сравнения получается сигнал отклонения U=Uв-Uт, который через регулятор (Р) воздействует на вентиль (УВ), управляющий подачей пара в калорифер, обогревающий камеру К. Пар нагревает калорифер до температуры tк. В установившемся режиме Uв=Uт и температура tc перестает изменяться.

Uв

Рис. П.2. Структурная схема САУ температурой в сушильной камере пиломатериалов

Задание № 3

Разработать систему автоматического управления температурой плит пресса. Структурная схема неизменяемой части САУ представлена на рис.П.3.

САУ предназначена для поддержания температуры в плитах пресса (ПП) tо на заданном уровне, определяемом Uв и обеспечивающем требуемое качество процесса горячего прессования. Информацию о температуре tо получают от датчика температуры – термопары (ТП), включенной в потенциометрическую схему, вырабатывающую напряжение Uт. На выходе схемы сравнения получается сигнал отклонения U=Uв-Uт, который через регулятор (Р) подается на обмотку управления двигателя (Д), обеспечивающего поворот на угол вентиля (В), управляющего подачей пара в плиты. В установившемся режиме Uв=Uт и температура tо перестает изменяться.

25

Uв

Рис. П.3. Структурная схема САУ температурой в плитах пресса

Задание № 4 Разработать систему автоматического управления процессом прессования

в производстве древесностружечных плит. Структурная схема неизменяемой части САУ представлена на рис.П.4.

САУ предназначена для поддержания качества прессования плит на заданном уровне, определяемом Uв. В качестве показателя качества используется уровень перемещения плиты пресса L, информация о величине которого в виде напряжения Uт поступает на схему сравнения от индукционного датчика перемещения (ИД). Сигнал отклонения U=Uв-Uт подается через регулятор на обмотку управления двигателя подачи рабочего тела с расходом q в гидроцилиндр пресса (ГЦ). В установившемся режиме Uв=Uт и L перестает изменяться.

K4

1 pT6

Рис. П.4. Структурная схема САУ процессом прессования изделий

Конкретные значения параметров динамических звеньев неизменяемой части САУ и требования по качеству процесса управления (регулирования), которым должна соответствовать разрабатываемая САУ, выдаются руководителем курсовой работы.

26

Задание № 5 Разработать систему автоматического управления нагрузкой главного

привода деревообрабатывающего станка. Структурная схема неизменяемой части САУ представлена на рис.П.5.

САУ предназначена для поддержания момента нагрузки М главного привода станка на уровне, определяемом входным (задающим) напряжением Uв. В качестве измеряемого показателя для оценки момента нагрузки используют ток нагрузки I исполнительного двигателя (ИД). В качестве датчика тока I применен трансформатор тока (ТТ). Вырабатываемое им напряжение Uт сравнивается с задающим напряжением, и разность этих напряжений U=Uв-Uт подается через регулятор (Р) на усилитель (У), питающий двигатель подачи (ДП), потребляющий ток Iу. В зависимости от Iу меняется скорость подачи заготовок и, следовательно, момент нагрузки исполнительного двигателя. В установившемся режиме Uв=Uт и ток I перестает изменяться.

Uв

Рис. П.5. Структурная схема САУ нагрузкой главного привода деревообрабатывающего станка

Задание № 6 Разработать систему автоматического управления скоростью вращения

шпинделей лущильного станка с двигателем постоянного тока. Структурная схема неизменяемой части САУ представлена на рис.П.6.

САУ предназначена для изменения скорости вращения N шпинделей лущильного станка в зависимости от изменения диаметра чурака. В качестве входного (задающего) воздействия на САУ выступает напряжение Uв, пропорциональное диаметру заготовки. Информацию о числе оборотов N шпинделя станка получают с тахогенератора (ТГ), напряжение которого Uт, пропорциональное N, сравнивается с Uв в схеме сравнения, и сигнал рассогласования U=Uв-Uт подается через регулятор (Р) на усилительно-преобразовательное устройство (УПУ). Выходной ток УПУ I2 подается на обмотку возбуждения генератора постоянного тока (Г), напряжение которого питает двигатель постоянно-

27

го тока (Д), вращающий шпиндели станка. В установившемся режиме Uв=Uт и скорость вращения N следует за изменением Uв.

Uв

Рис. П.6. Структурная схема САУ скоростью вращения шпинделей лущильного станка с двигателем постоянного тока

Задание № 7 Разработать систему автоматического управления скоростью вращения

шпинделей лущильного станка с электромагнитной муфтой скольжения. Структурная схема неизменяемой части САУ представлена на рис.П.7.

САУ предназначена для изменения скорости вращения N шпинделей лущильного станка в зависимости от изменения диаметра чурака. В качестве входного (задающего) воздействия на САУ выступает напряжение Uв, пропорциональное диаметру заготовки. Информацию о скорости вращения N шпинделей станка получают с тахогенератора (ТГ), напряжение которого, пропорциональное N, сравнивается с Uв в схеме сравнения и сигнал рассогласования U=Uв-Uт подается через регулятор (Р) на вход магнитного усилителя (МУ). Выходной ток МУ I1 управляет электромагнитной муфтой скольжения (ЭМС), выходной вал которой вращает шпиндели станка. В установившемся режиме Uв=Uт и скорость вращения N следует за изменением Uв.

Uв

Рис. П.7. Структурная схема САУ скоростью вращения шпинделей лущильного станка с электромагнитной муфтой скольжения

28

Приложение 2

Пример оформления титульного листа пояснительной записки

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»

Факультет механический Кафедра автоматизации производственных процессов

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ СТРУЖКИ ДВУХАГРЕГАТНОГО ДОЗАТОРА

Курсовой проект по дисциплине «Автоматика и автоматизация производственных процессов»

Вариант 1

Выполнил: студент ТД2-121-ОБ группы Иванов И.И.

Руководитель: канд. техн. наук, доц. Поляков С.И.

Воронеж 2016

29

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «АВТОМАТИКА И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ».

Студенту гр. ТД2-121-ОБ Иванову И.И.

Вариант, тема курсового проекта и структурная схема АСР:

К1=1; К2=100; К3=4,2; К4=2,6; К5=0,02; Т2=0,68; Т4=0,06; Т6=0,02; S=0,02; T=0,7; D=22;

Состав курсового проекта:

1.Краткое описание технологического процесса. На основании анализа технологического процесса выявить контролируемые и регулируемые параметры заданного объекта.

2.Исследование заданной АСР в частотной области и выбор наиболее подходящего регулятора.

3.Исследование разработанной АСР во временной области.

4.Разработать структурную схему компьютерного управления либо функциональную схему автоматизации, либо принципиальную схему управления для заданного объекта. Привести описание разработанной схемы.

5.Выбрать приборы и средства автоматизации.1

Графическая часть курсового проекта состоит из 1 листа формата А1.2

На листе изображается одна из разработанных схем.

Рекомендуемая литература

1.Петровский, В.С. Автоматизация технологических процессов и производств в деревообрабатывающей отрасли [Текст]: учеб. / под ред. В.С. Петровского // В.С. Петровский, А.Д. Данилов. – Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад., 2010. – 432 с. – Электронная версия в ЭБС ВГЛТА; ЭБС «Лань».

2.Петровский, В.С. Автоматизация технологических процессов и производств лесопромышленного комплекса [Текст]: учеб. / под ред. В.С. Петровского // В.С. Петровский. – Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад., 2011. – 400 с. – Электронная версия в ЭБС ВГЛТА; ЭБС «Лань».

3.Петровский, В.С. Автоматика и автоматизация производственных процессов [Текст]: учеб. / В.С. Петровский – Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад., 2005. – 412 с.

4.Поляков, С.И. Автоматика и автоматизация производственных процессов [Текст] : учеб. пособие / С. И. Поляков ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2008. – 372 с.

5.Поляков, С.И. Проектирование систем управления [Текст] : учеб. пособие / С. И. Поляков, Н. П. Зуйкин ; ВГЛТА. – Воронеж, 2001. – 133 с.

6.Поляков, С.И. Автоматика и автоматизация производственных процессов [Текст]: метод. указ. к выполнению курсовой работы для студентов спец. 250303 – Технология деревообработки / С.И. Поляков: ВГЛТА. – Воронеж, 2006. – 29 с.

7.www.asutp.ru

8.www.prosoft.ru

9.www.skbr.ru

10.www.kipribor.ru

11.www.automatization.ru

___________________________________

1Технические характеристики выбранных приборов приводятся в пояснительной записке.

2При выполнении графической части желательно использование средств вычислительной техники и современных прикладных программ «Компас» или «AutoCad».

30