Введение
Системы автоматического управления создаются для того, чтобы автоматически, без непосредственного участия человека поддерживать необходимый режим работы различных обслуживаемых этими автоматами объектов. Системы автоматического управления самостоятельно, без вмешательства извне либо поддерживают постоянной, либо изменяют по заранее заданному закону одну или несколько физических величин, характеризующих процессы, происходящие в обслуживаемых объектах, или же сами определяют в зависимости от ряда условий нужный или оптимальный закон управления объектом.
Управляемый процесс может определяться рядом параметров и их соотношениями. В простых случаях управляемый процесс может достаточно полно определяться одним параметром (координатой). Системы для управления такими процессами носят название локальных систем автоматики – это системы автоматики, предназначенные для решения одной функциональной задачи, для управления одним устройством или для управления или сигнализации одного параметра.
Процесс регулирования может быть осуществлен одним из двух основных способов регулирования или их комбинацией.
Первый способ – это компенсация всех возмущений, действующих на систему (регулирование по возмущению). Но поскольку в реальных системах количество таких факторов очень велико и постоянно изменяется, то это не рационально.
Второй способ – регулирование по отклонению выходной величины от заданного значения, лишен этого недостатка и получил широкое распространение.
Системы автоматического управления позволяют повысить эффективность ведения технологических процессов, сократить частично или полностью количество обслуживающего персонала на том или ином объекте, повысить производительность автоматизированных устройств и объектов и повысить их экономичность, получить возможность вести требуемый процесс в условиях и местах, недоступных для человека.
1 Техническое задание на систему автоматического
УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ НОЖЕЙ КОФЕМОЛКИ
Система автоматического управления (САУ) скорости вращения ножей кофемолки имеет в своем составе микропроцессор, электродвигатель, ножи, емкость и датчик уровня (ДУ).
Функциональная схема системы автоматического управления скорости вращения ножей кофемолки представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Функциональная схема системы автоматического управления
скорости вращения ножей кофемолки.
W1(p) – Микропроцессор;
W2(p) – Электродвигатель;
W3(p) – Ножи;
W4(p) – Емкость;
W5(p) – Датчик уровня.
Управление в системе происходит следующим образом: сигнал с микропроцессора (управляющее напряжение U1) поступает на двигатель, который приводит в действие ножи, закачивающие в одну общую ёмкость количество зерен. Уровень закаченного количества зерен контролируется датчиком уровня.
Проектируемая система автоматического управления скорости вращения ножей кофемолки имеет ряд преимуществ:
- размещение объекта управления на небольшой территории;
- защита от перегрева;
Технические данные САУ скорости вращения ножей кофемолки.
Время регулирования, с 0,5.
Перерегулирование системы , % 30.
Колебательность 1,5
Период дискретизации датчика, с 0,1
2 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ, ПРОВЕДЕНИЕ ЛИНЕАРИЗАЦИИ,
РАСЧЕТ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ
2.1 Выбор и расчет передаточной функции микропроцессора
Микропроцессор S7-300 – это микропроцессоры, предназначенные для решения широкого круга задач автоматического управления. Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, комбинированное использование систем локального и распределенного ввода-вывода, мощные коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем управления в различных областях промышленного производства. Особенностью микропроцессора являются встроенные аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи. Исходя из требуемых технических характеристик и экономической эффективности, выбираем процессор S7-300.
Технические характеристики микропроцессора S7-300.
Максимальная тактовая частота, МГц 33
Время выполнения двоичных команд, мкс 0,6
Счетчики/таймеры 32/64
Цифровые входы/выходы 128/16
Аналоговые входы/выходы 32
Напряжение питания, В 5.5÷ 12
Рабочий интервал температур, ºС от минус 55 до плюс 125
Передаточная функция цифрового устройства микропроцессора является стандартной и имеет вид:
W1(p) = 1. (1)