kontemirov

–разработка систем автоматического контроля (например, активного контроля качества изделия в процессе его изготовления);

–разработка систем автоматического управления на базе электронных устройств;

–внедрение ЭВМ в производство.

Высшей формой автоматизации второго этапа считается создание систем машин (автоматических линий, участков станков с ЧПУ и РТК).

Третий этап автоматизации - это этап комплексной автоматизации, когда в автоматическом (или автоматизированном) режиме реализуются практически все этапы жизненного цикла технических изделий (рис.1). Малая (частичная) автоматизация, характерная для первых двух этапов, означала автоматизацию отдельных переходов и операций технологического процесса.

9. На третьем этапе были успешно разработаны и широко внедрены в различные массовые производства автоматические цеха (АЦ) и заводы (АЗ) на основе:

-автоматических линий из универсальных автоматов;

-автоматических линий из специальных автоматов;

-автоматических линий из агрегатных станков.

10. Гибкие производственные модули (ГПМ) - это совокупность единицы технологического оборудования, средств программного управления им и устройств, обеспечивающих автоматическую работу этого оборудования, возможность программной его перестройки и встраиваемость в гибкие системы более высокого уровня (рис.33).

2) УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ И Основные требования к автоматизации

1.Рациональный уровень автоматизации конкретного производства должен быть обоснован экономически. Этот уровень определяется не только технологическими и техническими показателями, но и социально–экономическими последствиями автоматизации.

2.Сложность алгоритмов управления должна соответствовать поставленной задаче автоматизации.

3.Внедрение АСУ целесообразно вести поэтапно, создавая иерархические системы. Например, I уровень – САК, II уровень – САР, III уровень – АСУ ТП, IV уровень – АСУП.

При этом повышается надежность и эффективность управления благодаря автономному функционированию нижних уровней.

4. Максимальный экономический эффект достигается в ходе разработки новых технологических процессов и агрегатов с полной их автоматизацией при использовании достижений теории автоматического управления (ТАУ), современной элементной базы ТСА и управляющих вычислительных комплексов (УВК).

Совокупность технических устройств (машин, орудий труда, средств механизации), реализующих технологический процесс, называется объектом управления. В сочетании со средствами управления он образует систему управления (СУ).

Система управления, в которой рабочие и управляющие операции выполняются без участия человека, называется автоматической.

Система, в которой автоматизирована только часть операций управления, а другая часть (обычно наиболее ответственная) выполняется людьми, называется автоматизированной.

Помеха – это вредное возмущение, мешающее нормальному функционированию объекта.

Например, для электропечи – это колебания питающего напряжения.

Воздействия вырабатываются человеком или автоматическим устройством и тоже делятся на два вида: задающие, которые определяют требуемое значение выходной величины в штатном режиме работы объекта, и управляющие, которые призваны компенсировать действие возмущений случайного характера.

Описать любую техническую систему как объект управления – значит определить для нее все входные и выходные параметры.

Технологический объект управления- наз. совокупность технолог. оборудования и реализуемого на нем технологического режима в соответствии с требованиями технологического регламента, т.о. объектом могут быть как большие производства , так и отдельные агрегаты этого процесса.

Объекты ТОУ характериз. след. параметрами: входными и выходными режимами

Входными параметрами наз. материальные и входные и энергетические потоки. Если есть возможность изменить или измерить вх. параметр, то он называется вх. воздействием.

Режимными параметрами наз. параметры характеризующие протекание процесса внутри объекта или оборудования.

Вых.процессами наз. характеризуют качественное и количественное состояние готовой продукции на выходе из объекта.

2. 2. Классификация объектов управления

1 по типу технологического процесса бывают: гидравлические, тепловые,энергетические, механические и химические.

2 по характеру технологического процесса: -с непрерывным характером производства, -с периодическим характером производства, с комбинированным характером производства.

3 по типу информационной емкости бывают: - с минимальной инф. Емкостью от10-40 параметров управления, - с малой информационной емкостью от 41-160параметров управления, - со средней информационной емкостью от 161-650параметров управления, - с повышенной информационной емкостью от 651-2500параметров управления, - с высокой информационной емкостью свыше 2501параметров управления.

4 по количеству уравнений статистические и динамические, существуют одномерные и многомерные объекты, когда одна вых. вел-на и объект управл.описываются одним ур-ем. статики и одним ур-ем динамики

Многомерные объекты когда несколько вых вел-н и число ур-ий статики и динамики соответствует числу выходов.

Бывают объекты с независимыми вых параметрами, когда одна вых вел-на влияет только на одну выходную.

Бывают объекты с независимыми вых параметрами, когда одна вых вел-на влияет только на одну выходную.

И объекты у которых одна выходная вел-на зависит от нескольких входных

5 по характеру параметров управления бывают объекты со средоточенными параметрами, когда регулируемая вел-на имеет регулируемые числовые значение и объекты с распределенными параметрами когда регулируемая вел-на имеет регулируемые числовые значения.

3. 3. Свойства объектов управления

Основными свойствами объекта являются: самовыравнивание, емкость, запаздывание.

1) Самовыравнивание – хар-ет его устойчивость и определяется как св-во объекта самостоятельно устанавливаться в равновесное состояние после любого изменения вх велны. То есть изменение вх вел-ны приводит к изменению вых со скоростью уменьшающейся до

0.

Количественно самовыравнивание выражается степенью самовыравнивания под которой понимают отношение изменения вх вел-ны к изменению вых вел-ны объекта по достижению им равновесного состояния.(r=Dх/Dy)

Чем больше степень самовыравнивания тем он более прост с точки зрения управления.

2) Емкость объекта присуще всем динамическим или реальным объектам и хар-ет их инерционность(степень влияния вх вел-ны на изменение вых).

Под емкостью понимают такое изменение вх вел-ны, которое приводит к изменению вых велны объекта на единицу за единицу времени. C=X/(dy*k/t)

Чем больше С тем труднее объект в управлении.

3) запаздывание объекта выражается в том, что его вых вел-на начинает изменяться не сразу после возмущения, а через некоторый промежуток времени который называется временем запаздывания и обозначается t (t=l/s)

4. 4. Основные свойства и характеристики объектов и систем

Характеристики объекта:

Делятся на статические и динамические.

1)Статической называют зависимость вых параметра от вх в установившемся режиме. X=f(t)

Статистические характеристики бывают линейные и нелинейные. Линейные описывают описываются линейными алгебраическими уравнениями.(y=kx+b)Нелинейные статические хар-ки описывают нелинейными алгебраическими выражениями.(y=x2)

Динамической характеристикой называется зависимость выходных параметров от входных с течением времени. Y(t)=f[x(t)].Динамические характеристики бывают временные и частотные.

Временные и частотные динамические хар-ки.

Переходная ф-ия или процесс это реакция объекта на возмущение типа скачек.

Скачком называется ф-ия Хевисайда и описывается ур-ем

3) Создание объектов машиностроения осуществляется в следующей последовательности: 1 Обоснование необходимости создания объекта.

2Предпроектные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы.

3Проектирование объекта.

4Технологическая подготовка производства.

5Изготовление.

6Наладка.

7Передача в эксплуатацию (внедрение).

Из всех этапов к проектным относятся третий и четвертый.

1.1 Понятие технологического процесса

В целом производственный процесс есть совокупность взаимодействия людей и орудий труда, необходимых на данном

предприятии для изготовления и ремонта продукции.

Технологический процесс – часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению

состояния предмета труда.

Законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте, называется технологической

операцией.

Рабочее место – элементарная единица структуры предприятия, где размещаются исполнители работы, обслуживаемое

ими технологическое оборудование, часть конвейера, оснастка и предметы труда (поступающие на ограниченное время).

Технологический переход – законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами

технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.

подробнее смотреть литовка файл

4) Анализ технологического процесса как объекта управления.

Пароконденсатная система.

Из ТЭЦ сухой насыщенный пар давлением 3,5-4,5 кгс\см2 по коллектору (оснащенному фланцевыми предохранительными перепускными клапанами) поступает в бумцех. На коллекторе установлены датчики температуры и давления с индикацией показателей, расходомер пара.

Из коллектора на участке после расходомера до главной паровой задвижки производится забор пара на подогрев воды:

гликолевой системы отопления помещений,

в бак теплой воды.

После главной паровой задвижки из коллектора производится забор пара:

на калориферы подогрева воздуха УТР под колпак сушильной части,

на калорифер подогрева воздуха передающих ящиков 1-й группы,

на калорифер подогрева воздуха на подшивной потолок БДМ,

на калориферы установок рециркулирующего воздуха сушильной части «Бел Чамп»,

в сушильные цилиндры БДМ. Подвод пара и отвод конденсата чередуются по группам со стороны обслуживания и привода (1-2 группа, 4-я группа- с лицевой стороны отводится конденсат), на калорифер подогрева масла системы гидравлики каландровой батареи.

Всушильную часть насыщенный пар поступает:

-в 4-ю группу по пару через регулирующий клапан. Конденсат отводится в сепаратор и насосом перекачивается в сборник. Уровень в сепараторе поддерживается регулирующим клапаном на выходе насоса. Пары вскипания из сепаратора поступают на прогрев 4-х цилиндров 1-й группы по пару или по дренажной линии на охлаждение в теплообменник.

-в 3-ю группу по пару через регулирующий клапан. Конденсат отводится в сепаратор и насосом откачивается в сборник. Уровень в сепараторе поддерживается регулирующим клапаном на выходе насоса. Пары вскипания из сепаратора поступают на прогрев 8-ми цилиндров 2-й группы по пару или по дренажной линии на охлаждение в теплообменник.

-во 2-ю группу по пару через регулирующий клапан. Конденсат отводится в сепаратор и насосом откачивается в сборник. Уровень в сепараторе поддерживается регулирующим клапаном на выходе насоса. Пары вскипания из

сепаратора поступают на прогрев 4-х цилиндров 1-й группы по пару или по дренажной линии на охлаждение в теплообменник.

- в 1-ю группу по пару через регулирующий клапан. Конденсат из цилиндров 1 паровой группы поступает по дренажной линии на охлаждение в теплообменник. Для обеспечения температурного графика разогрева первые четыре цилиндра имеют индивидуальное регулирование температуры.

Поддерживаемый расходом пара необходимый температурный график сушки обеспечивает увеличение сухости бумаги к концу сушки до 92-93 % . Паровые группы №№2 и 3 являются функциональными основными узлами сушильной части, основными потребителями пара. Подводы пара и отводы конденсата чередуются по группам (“лицо-привод”), что обеспечивает ровный профиль сушки полотна по ширине БДМ. Эффективному режиму сушки способствуют установленные в сушильных цилиндрах термопланки.

Управление работой паро-конденсатной системы осуществляет АСУ, контроль ведет старший сушильщик и машинист.

Мнач - начальная влажность перед входом в сушильную часть, [% вл ];

Мкон- конечная влажность, [% вл]; Vбдм- скорость БДМ, [м/мин]

Dm - поверхностная плотность (массы 1 м2) картонного полотна [г/м2], Рп- давление пара в сушильной части, [МПа]

Qм - концентрация массы [%],

Анат– степень натяжения сушильных сеток в сушильной группе [ кН ];

Проанализируем характер основных возмущающих воздействий действующих на влажность. Такими возмущающими воздействиями являются изменение массы 1 м2 полотна; изменения массы высокой концентрации, поступающей к смесительному насосу; давления пара в главном коллекторе; скорости БДМ; влажности после мокрой части; степень натяжения сушильных сеток в сушильной группе. Одним из возмущающих воздействий на влажность бумаги является скорость БДМ. Этим возмущающим воздействием мы можем пренебречь в силу того, что скорость БДМ по выпуску бумаги одной марки остается постоянной. Концентрация массы не оказывает существенное влияние на влажность полотна, т.к. в контуре управления концентрацией массы осуществляется подстройка показаний датчиков концентрации по лабораторным анализам, а также

дополнительная фильтрация значений концентрации перед передачей данных в систему управления подачей массы. В сушильной части эффективность обезвоживания достигается благодаря постоянному прижиму бумажного полотна к сушильному цилиндру и равномерной воздухопроницаемости сушильных сеток по ширине и по длине. Эти условия соблюдаются только благодаря постоянному натяжению, которое осуществляется автоматически. Величина натяжения оказывает влияние на процесс теплообмена через слой, образованный бумажным полотном и сеткой.

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Галенков А.А.

Комментарии | PDF (126 K) | стр. 43-44

Процесс ректификации относится к широко применяемым процессам химической технологии. Показателями эффективности процесса являются составы выходных потоков (кубовая жидкость, дистиллят), содержащих целевой продукт. Применительно к непрерывному процессу ректификации поддержание заданного по технологическому регламенту состава целевого потока является целью управления процессом. Состав потока, не содержащего целевого продукта, может меняться в определенных пределах вследствие изменения состава и скорости подачи исходного питающего потока.

В качестве объекта управления имеем ректификационную установку для разделения бинарной смеси, состоящую из насадочной ректификационной колонны, выносного кипятильника, дефлегматора, теплообменника для подогрева питающей смеси и сборника конденсата.

Ректификационная установка является сложным многомерным объектом управления со значительной инерционностью и временем запаздывания по каналам регулирования. Так, воздействие на расход пара в кипятильник вызывает изменение состава кубовой жидкости и дистиллята, а также давления в колонне и уровня кубового остатка. Кроме того, для данного объекта имеет место распределение состава потоков и температур по высоте колонны. Возмущающими воздействиями являются изменения параметров питающего потока, тепло- и хладоносителей, изменения свойств теплопередающих поверхностей. Наиболее сложным случаем управления ректификационной установкой является случай, когда целевыми потоками являются как поток дистиллята, так и поток кубовой жидкости. В таком случае требуется поддерживать заданный состав обоих потоков, а воздействие на состав кубовой жидкости или косвенно на ее температуру приводит к возмущению состава дистиллята через изменение расхода пара из кипятильника и, наоборот, воздействие на расход флегмы с целью стабилизации состава дистиллята влияет на состав кубовой жидкости. Взаимное влияние управляющих воздействий по обоим каналам на управляемые параметры вызывают дестабилизацию режима работы ректификационной колонны.

Трудности в одновременной стабилизации состава кубовой жидкости и дистиллята могут быть преодолены двумя способами. Первый способ состоит в автономном регулировании обоих параметров путем воздействия не только по основному каналу регулирования, например, изменением расхода греющего пара в кипятильник, но и компенсируя возмущение по перекрестному каналу, например, изменением расхода флегмы. Настроить такие контуры регулирования при соблюдении полной автономности довольно трудно. Второй способ состоит в

управлении по возмущению с использованием математической модели насадочной ректификационной колонны. При использовании этого способа необходимо измерять состав и расход питающего потока (возмущающие параметры). Для текущих значений расхода и состава питающего потока находятся с помощью математической модели производительность кипятильника и расход флегмы, при которых обеспечиваются требуемые составы кубовой жидкости и дистиллята. Требуемый расход флегмы выдается в качестве задания регулятору расхода флегмы, а требуемая производительность кипятильника обеспечивается заданием по давлению греющего пара в рубашке кипятильника.

Давление по высоте ректификационной колонны неодинаковое, в кубе колонны давление более высокое, чем в ее верхней части. Стабилизация давления в какой-либо точке по высоте производится изменением расхода хладоносителя в дефлегматор в том случае, если в составе газофазного потока, выходящего из колонны, отсутствуют инерты, то есть неконденсирующиеся в дефлегматоре компоненты. Если инерты имеются с составе газового потока, то дефлегматор не является конденсатором полной конденсации и давление в колонне может быть поддержано только сдувкой инертов. В этом случае расход хладоносителя, подаваемого в дефлегматор, изменяется по температуре дистиллята.

Подогреватель питающего потока должен нагреть питающий поток до температуры кипения, которая устанавливается на высоте ввода питания в колонну. Обеспечить выполнение этого условия можно с помощью каскадного регулирования температуры. Внутренним регулятором является регулятор температуры питающего потока изменением подачи теплоносителя в теплообменник, а задание этому регулятору дает пропорциональный регулятор, на вход которого поступает сигнал от датчика температуры, установленного на месте ввода питания.

Внешний регулятор обязательно должен иметь только пропорциональную составляющую управляющего воздействия, поскольку работает в разомкнутом контуре со статической ошибкой. Изменением его коэффициента регулирования и задания добиваются, чтобы оба регулятора имели одинаковое показание, равное температуре на питающей тарелке.

Уровень кубовой жидкости может быть стабилизирован изменением скорости выгрузки кубовой жидкости. При таком регулировании уровня не вносится возмущающего воздействия по составу кубовой жидкости, так как выгружаемый поток имеет тот же состав, что и поток в кубовой части колонны.

Кроме регулирования уровня в кубе колонны необходимо регулировать уровень в сборнике конденсата изменением выгрузки дистиллята на склад.

5)

Характер изменения регулируемой величины в одноемкостном объекте без

самовыравнивания показан на рис. VII. Уровень в баке непрерывно повышается. [1]

На характер изменения регулируемой величины влияют величина и форма возмущающего воздействия и динамические свойства регулируемого объекта по каналу, идущему от источ-ника возмущения до места установки измерительного органа регулятора. [2]

Получение представления о характере изменения регулируемой величины во время переходного процесса регулирования для различных ОР с применением АР с различными законами регулирования совершенно необходимо для создания простых и надежных

технических средств автоматического регулирования, требующих минимальных экспл уатационных затрат.Кчислу показателей, характеризующих устойчивость и качество переходного процесса САР, относятся: характер изменения регулируемой величины, степень ее затухания, время переходного процесса, статическая неравномерность ( ошибка) регулирования, величина перерегулирования, максимальное отклонение регулируемой величины от заданного значения или динамическая погрешность регулирования, площадь регулирования. [5]. [3]

При классификации автоматических регуляторов по характеру регулирования классификационным признаком служит положение регулирующего органа при разных величинах нагрузки и связанный с поведением регулирующего органа характер изменения регулируемой величины. [7]

Возмущающее воздействие, приводящее к отклонению регулируемой величины, может поступать в объект замкнутой системы по различным каналам. На характер изменения регулируемой величины влияют значение и форма возмущающего воздействия, а также динамические свойства регулируемого объекта по каналу источник возмущения - место установки чувствительного элемента регулятора. [8]

Объектами с сосредоточенными параметрами называются такие, в которых регулируемые величины в равновесном состоянии имеют одинаковые значения по всему объему объекта. В переходном режиме в любой точке объекта характер изменения регулируемых величин одинаков в одно и то же время. Примером объектов с сосредоточенными параметрами могут служить тепловые объекты, в которых регулируемой величиной является температура. При хорошем искусственном или естественном перемешивании потоков горячей и холодной жидкостей ( газов), поступающих в объект, в любой момент времени можно считать температуру по всему объекту сосуда одинаковой. [9]

Для своевременного выявления неполадок автоматических регуляторов в процессе эксплуатации должен осуществляться систематический контроль их работы. Каждую смену необходимо анализировать правильность работы систем автоматического регулирования путем сопоставления характера изменения регулируемой величины с

показаниями и записями приборов, связанных косвенно с этой величиной. [10]

Выше мы уже показали, что с увеличением нагрузки увеличивается отклонение регулируемой величины ( регулируемого параметра) от заданного значения Х0, Регулирующее воздейсгвие все время стремится уменьшить это рассогласование. Таким образом, с течением времени значение регулируемой величины X непрерывно меняется.

Характер изменения регулируемой величины во времени X ( т) называют процессом регулирования. Однако для правильного выбора регулятора, его настройки необходимо заранее знать, как пойдет процесс регулирования, необходима количественная оценка этого процесса. [11]

Далее, используя частотные характеристики объекта и регулятора при найденной оптимальной настройке, строят частотные характеристики замкнутой системы автоматического регулирования. Возмущающее воздействие, приводящее к отклонению регулируемой величины, может поступать в объект замкнутой системы по различным каналам. На характер изменения регулируемой величины влияют величина и форма возмущающего воздействия, а также динамические свойства регулируемого объекта по каналу источник возмущения - место установки чувствительного элемента регулятора