СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1. Расширенное техническое задание на разработку системы 4

2 Выбор элементной базы 5

2.1 Выбор микроконтроллера 5

2.2 Выбор двигателя 6

2.3 Выбор конвейерной ленты 8

2.4 Выбор лотка 9

2.6 Выбор датчика веса 9

3 Расчет датчика обратной связи 11

4 Расчет устойчивости системы 13

5 Построение ЛАЧХ и АЧХ системы и их анализ 18

6 Построение ЖЛАЧХ системы, ЛАЧХ корректирующего 20

устройства

7 Расчет корректирующего устройства 24

7.1 Расчет аналогового корректирующего устройства 24

7.2 Расчет дискретного корректирующего устройства 26

Заключение 31

Список использованных источников 32

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.

Ленточные весовые дозаторы используются для непрерывного динамического взвешивания и дозирования сыпучих материалов в технологических потоках металлургической промышленности, а также на предприятиях цементной, горнорудной, угольной, строительных материалов и других отраслях промышленности.

Весовые дозаторы является комплектным оборудованием в системах управления технологическими процессами, но может иметь и самостоятельное автономное применение.

Сигналы нагрузок на ленту весового дозатора и скорости ее движения обрабатываются системой измерения, управления и регулирования. Постоянное уравнивание фактического значения массового расхода с заданным, регулируется скоростью движения конвейерной ленты весового дозатора, что обеспечивает поддержание требуемого расхода материала.

Целью данного курсового проекта является разработка локальной системы автоматического управления ленточного дозатора.

1 РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕНТОЧНЫМ ДОЗАТОРОМ

Необходимо разработать систему автоматического управления ленточным дозатором. Структурная схема данной системы приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Функциональная схема системы автоматического управления

ленточным дозатором

Дозатор - управляемый электронным контроллером ленточный конвейер с регулируемым асинхронным приводом, снабженный тензометрической весоизмерительной системой. В процессе работы происходит непрерывное взвешивание материала, проходящего над весоизмерительным устройством. Управляющий контроллер рассчитывает текущую производительность дозатора и, при необходимости, формирует корректирующий сигнал на регулируемый частотный привод. Дозатор должен осуществлять дозирование материала по 30 кг.

Технические требования, предъявляемые к системе:

время регулирования, сек. 70;

перерегулирование, % 40;

частота опроса датчика, с^-1 20;

напряжение питания, В 220;

частота вращения, об/мин 20-60;

температурный диапазон, С˚ –40...+50.

2. Выбор элементной базы

2.1 Выбор микроконтроллера

Микроконтроллер — это самостоятельная компьютерная система, которая содержит процессор, вспомогательные схемы и устройства ввода-вывода данных, размещенные в общем корпусе.

Для разрабатываемой системы автоматического регулирования выбираем микроконтроллер, исходя из технических характеристик и экономической эффективности, ZNEO Z16F.

Серия ZNEO Z16F - 16-разрядные микроконтроллеры с однотактовой системой команд, скорость 20 MIPS при частоте 20 МГц.

Z16F представляет собой весьма мощное решение, включающее большой объём внутренней flash-памяти без тактов задержки, широкий набор встроенных математических операций, 32-разярядное АЛУ с поддержкой 8-, 16- и 32-разрядных операций, поддержку умножения слов 32х32 и деления слов 64х32, 16-битную внешнюю шину. Широкий набор периферии и аналоговых блоков позволяет использовать ZNEO в самых различных приложениях.

Характеристики микроконтроллера:

• ЦПУ ZNEO 20 МГц;

• До 128 Кбайт Flash ПЗУ с 16-разрядным доступом и внутренней перезаписью;

• До 4 Кбайт ОЗУ с 16-разрядным доступом;

• Интерфейс внешней памяти;

• АЦП 10 бит, 12 каналов;

• Операционный усилитель;

• Аналоговый компаратор;

• 4-канальный контроллер прямого доступа к памяти;

• Два полнодуплексных UART с поддержкой LIN и IrDA;

• Генератор импульсов;

• I2C master/slave контроллер;

• ESPI контроллер;

• Скорость выполнения команд - до 20 MIPS;

• Рязрядность внутренней и внешней шины 16 бит;

• ШИМ-модуль 12-бит;

• Три стандартных таймера 16-бит;

• Watchdog Timer;

• До 76 линий ввода/вывода;

• До 24 прерываний;

• 1-pin для внутренней отладки;

• Power-On Reset;

• Voltage Brownout Protection;

• Входное напряжение 2.7...3.6 В;

• Рабочие температурные диапазоны - [0;+70], [-40;+105] и [-40;+125]C.

Передаточная функция микроконтроллера:

W_мк(p) = 1. (1)

2.2 Выбор двигателя

В соответствии с техническим заданием двигатель должен обладать малым весом и малыми габаритными размерами и должен быть реверсивным.

Реверсивный двигатель ДКИР-1-1,5ТВ с короткозамкнутым ротором снабжен сменными редукторами с передаточными отношениями 1:5, 1:10, 1:20, 1:40, 1:80, 1:160. Крепление двигателя – фланцевое. Режим работы – положительный (S1).

Технические данные двигателя ДКИР-1-1,5ТВ:

частота вращения, синхронная, мин'1 500;

напряжение питания обмотки возбуждения, В 220;

напряжение питания обмоток управления при последовательном

соединении, В 24;

частота напряжения питания, Гц 50±1,25;

максимальная мощность на валу двигателя,кВт 3;

ток, А 0,2;

электромеханическая постоянная времени, с 0,17;

КПД, % 10;

момент инерции ротора, 10^-6 кг 0,25;

полное сопротивление обмоток управления, Ом 80;

частота вращения на выходе ротора, об/мин 60;

момент на выходе ротора, Н 0,588.

рассчитаем передаточную функцию двигателя.

, (2)

, (3)

, (4)

где - моментная постоянная электродвигателя,

- сумма сопротивления обмоток якоря электродвигателя соединитель- ных проводов и входной цепи усилителя, =105 Ом,

- коэффициент вязкого трения, =0,02,

- постоянная противоэдс,

- приведенная к валу электродвигателя момент инерции,

,

- магнитная постоянная якоря.

, (5)

, (6)

(7)

, (8)

, (9)

. (10)