Руководство к выполнению курсовой работы по дисциплине «Системы управления химико-технологическими процессами». Методическое пособие для студентов спе

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

ТЕХНОЛОГИИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

Е.П. Решетняк, А.К. Алейников

РУКОВОДСТВО К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ»

М е т о д и ч е с к о е п о с о б и е для студентов специальности 240900– "Биотехнология" (новая редакция)

Саратов 2009

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Е.П. Решетняк, А.К. Алейников

РУКОВОДСТВО К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ»

М е т о д и ч е с к о е п о с о б и е для студентов специальности

240900– "Биотехнология" (новая редакция)

Саратов 2009

Руководство к выполнению курсовой работы по дисциплине «Системы управления химикотехнологическими процессами». М е т о д и ч е с к о е п о -

с о б и е для студентов специальности: 240900 – «Биотехнология» А.К. Алейников, Е.П. Решетняк, В.А. Киселев. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский СГАУ», 2009. – 48 с. — опубл. 15.06.2012. — Электрон. версия печ. публ. — Доступ с сайта ЭБС IPRbooks.

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова в качестве руководства к выполнению курсовой работы по проектированию систем автоматического управления технологическими процессами с помощью ЭВМ и компьютерной технологии "Системы автоматизированного моделирования и параметрической оптимизации систем автоматического управления, представленных в виде блок-схем" (СИАМ).

2

В в е д е н и е

Среди современных направлений науки и техники особое значение имеет автоматизация управления во всех сферах народного хозяйства. Мир переживает вторую промышленную революцию, называемую эрой автоматизации.

Автоматизация производства – это процесс, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам.

Главные цели автоматизации: повышение произво-

дительности труда, обеспечение безопасности работ и улучшение качества продукции при условии оптимального использования всех ресурсов производства.

Химико-технологические и биотехнологические производства также насыщены средствами автоматизации, и, естественно, современный инженер должен разбираться в вопросах автоматизации технологических процессов в своей отрасли.

Цели курсовой работы: закрепление теоретических знаний и практических навыков по дисциплине СУХТП, приобретение практического опыта их применения для решения простых инженерных задач по автоматизации типовых технологических процессов и объектов и выдачи задания на их автоматизацию; получение опыта по использованию ПЭВМ для решения подобных задач.

Настоящие указания содержат необходимые теоретические сведения, методики расчетов и варианты заданий на курсовую работу, а также требования, предъявляемые к содержанию и оформлению пояснительной записки и графического материала курсовой работы. Методика и порядок решения задачи идентификации изложены в работе [4], а соответствующие расчеты с помощью ЭВМ проводятся в ходе выполнения лабораторных работ.

3

1. Оформление курсовой работы

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных при выполнении курсовой работы, оформляются в виде пояснительной записки объемом 15-20 страниц и одного чертежа «Функциональная схема автоматизации технологического процесса», выполненного на листе формата А1. Пояснительная записка должна включать:

-Титульный лист (прил.1).

-Задание на проектирование (прил. 1).

-Содержание.

-Введение.

-Основные разделы курсовой работы с выводами по разделам.

-Заключение.

-Список литературы.

Во введении дается обоснование актуальности решаемой в работе проблемы, перечисляются по разделам вопросы, решенные автором, указывается, где предполагается использовать полученные результаты.

Первый раздел – «Анализ технологического процесса изготовления … (ряженки, сыра и т.д.)». Здесь проводится анализ технологического процесса, составляется его функциональная схема, дается обоснование выбора параметров измерения, регулирования и сигнализации. Рекомендуется сначала начертить функциональную схему на миллиметровке и только после утверждения преподавателем перенести ее на ватман.

Второй раздел – «Описание функциональной схемы автоматизации технологического процесса». В этом разделе определяется состав средств автоматизации, которые наносятся на функциональную схему в соответствии с условными обозначениями и правилами, рассмотренными ниже. Здесь также ре-

4

комендуется первоначальный вариант функциональной схемы автоматизации (ФСА) выполнить на миллиметровке. Далее в пояснительной записке дается описание окончательного варианта ФСА. Желательным является выполнение чертежа ФСА с помощью ЭВМ.

Третий раздел – «Идентификация математической модели объекта регулирования». В этом разделе дается обоснование структуры математической модели заданного преподавателем объекта управления (одного из элементов рассматриваемого технологического процесса), описывается метод его идентификации с помощью ЭВМ, приводятся необходимые схемы, таблицы и графики результатов исследования.

Четвертый раздел – «Синтез закона управления регулятора». Здесь на основе математической модели объекта управления, структура и параметры которой определены в предыдущем разделе, обосновывается структура закона управления (ЗУ), описывается процесс синтеза и приводятся Maple - программа и результаты численного определения передаточных чисел ЗУ.

Пояснительная записка выполняется на стандартных листах писчей бумаги формата А4, согласно требованиям ЕСКД. Желательным является ее написание с использованием ЭВМ и текстового редактора Word. Пример оформления курсовой работы приведен в прил.1.

2. Функциональная схема автоматизации

Функциональной схемой автоматизации (ФСА) называется графическое изображение основных агрегатов оборудования технологического процесса, органов управления, средств автоматизации и связей между ними.

Стандарт устанавливает упрощенный и развернутый способы построения условных графических схем технологических процессов.

Упрощенный способ применяют для изображения на технологических схемах приборов и систем регулирования в це-

5

Толщина линий (в мм), используемых в графических условных обозначениях на схемах, составляет:

приборы и средства автоматизации – 0.5 - 0.6; горизонтальная разделительная черта внутри обозначения,

линии связи – 0.2 - 0.3; контуры технологического оборудования и трубопроводы –

0.6- 1.5.

Вверхней части графического изображения прибора (окружности) наносят буквенные обозначения, в нижней – нумерацию (цифровую или буквенно-цифровую).

Буквенные обозначения располагают слева направо в порядке, показанном на рис.2.1. Здесь необходимо руковoдствоваться следующими правилами:

На первом месте пишется буква, обозначающая измеряемую величину, на втором – одна из дополнительных букв: E, T, K или Y, например:

TE - первичный измерительный преобразователь температуры (термопара, термометр сопротивления и др.);

FE – первичный измерительный преобразователь расхода (сужающееся устройство расходомера и др.);

PT – безшкальный манометр с дистанционной передачей показаний;

FT – безшкальный расходомер с дистанционной передачей показаний.

Далее пишутся буквы, обозначающие функциональные признаки прибора, которые должны располагаться в следующем порядке: I R C S A.

При построении условных обозначений следует указывать только те функциональные признаки приборов, которые используются в данной схеме.

Дополнительные условные обозначения функциональных признаков приборов применяются для обозначения преобразователей сигналов и вычислительных устройств. Расшифровка вида преобразования или операции, выполняемой вычислительным устройством, наносятся справа от графического изображения прибора.

7

Приведем примеры этих обозначений:

Для конкретизации измеряемой величины около изображения прибора (справа от него) указывают наименование или символ величины, например, «Напряжение», pH, О2.

Для обозначения величин, не предусмотренных данным стандартом, могут использованы резервные буквы: B, N, O, например NS – магнитный пускатель для включения электродвигателей. Эти обозначения должны быть расшифрованы на схеме.

В обозначениях устройств, предназначенных для ручных операций, на первом месте должна стоять буква Н, например:

HS – переключатель электрических цепей, газовых (воздушных) линий;

HC – байпасные панели дистанционного управления;

H - кнопки (ключи) для дистанционного управления, задатчики.

На ФСА чувствительные элементы и первичные преобразователи систем измерения и регулирования располагают на схемах вблизи технологического оборудования или на трубопроводах.

Регулирующие органы с исполнительными механизмами изображаются на технологических трубопроводах.

Промежуточные преобразователи, приборы, регуляторы, сигнализаторы и т.п., устанавливаемые в цехе по месту оборудования на ФСА размещают в нижней части листа в прямоугольнике, озаглавленном слева: «Приборы по месту».

Во втором прямоугольнике ниже изображаются средства автоматизации, устанавливаемые на пультах, щитах или по-

9