СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1 Расширенное техническое задание 4

2 Выбор и обоснование выбора элементной базы системы локального

управления 6

2.1 Выбор микропроцессора 6

2.2 Выбор двойного соленоидного вентиля 6

2.3 Выбор вакуумной установки 7

2.4 Выбор молокоприемника 9

2.5 Выбор датчика потока молока 10

3 Расчет датчика обратной связи 12

4 Расчет передаточной функции линейной и дискретной систем,

проверка их на устойчивость 15

5 Построение ЛАЧХ и ЛФЧХ системы и их анализ 23

6 Построение ЖЛАЧХ системы 26

Заключение 29

Список использованных источников 30

ВВЕДЕНИЕ

Бурное развитие автоматики, электроники и вычислительной техники привело к внедрению автоматики во все области деятельности человека. Автоматика и автоматизация стали главным направлением развития всей техники. Совершается переход от автоматизации отдельных простейших производственных операций к комплексной автоматизации средств производства и производственных процессов.

Роль человека при этом сводится к организации работы автоматических систем и средств вычислительной техники. Такому их проектированию, соединению и использованию, которое обеспечивает получение необходимых результатов с наименьшими затратами.

Локальные системы управления – это автоматические модули, используемые для решения одной функциональной задачи, для управления одним устройством, для регулирования или сигнализации одного параметра.

Система автоматического управления (САУ) доильного зала “Елочка” предназначена для управления процессом доения и промывки.

Целью курсового проекта является разработка системы автоматического управления доильного зала “Елочка”. Разработка данной автоматической системы управления необходима для контроля уровня потока молока. Система должна отвечать всем заданным в техническом задании параметрам.

1 РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

САУ доильного зала “Елочка” предназначена для управления современного молочного хозяйства. Современная микропроцессорная система управления молочным мостом. Система имеет множество новых расширенных функций: дисплей показаний надоя и интенсивности потока молока, модернизированные программы пульсации с автоматической стимуляцией вымени, пульсация, контролируемая молочным потоком, автоматическое снятие доильного аппарата по окончании дойки, оповещение о сбросе доильного аппарата или низком надое, а также дистанционное программирование, простые операции пневматической кнопки управления. Система полностью контролирует процесс с момента подсоединения оператором доильного аппарата и до снятия по завершении дойки. Система состоит из небольшого количества высокоэффективных компонентов, проста в установке и эксплуатации. Модульная система и может быть настроена с учетом практически любых требований пользователя. Она делает возможной интеграцию дополнительных идентификационных модулей в режиме реального времени для создания полного контроля управления молочным залом. Система может быть использована в молочных залах любого типа. Она также может являться составной частью системы комплексного контроля управления фермой, в этом случае в качестве монитора и дисплея для нее и подключается он-лайн к компьютерной системе. В состав САУ входят комплексный модуль пульсации и управления, двойной вентиль, вакуумная установка, доильный аппарат, молокоприемник, датчик свободного потока молока.

Система должна обладать следующими параметрами.

Диапазон температур,°С от минус 50 до плюс 50.

Атмосферное давление, мм рт. ст. 375.

Мощность двигателя, кВт 4.

Питание двигателя, В 380.

Промышленная частота, Гц 50.

Давление всасывания, кПа 50.

Быстродействие, с 180.

Перерегулирование, % 30.

Время регулирования, с 60.

Наработка на отказ, с 5.5 10^-7.

Надежность, лет 7.

Функциональная схема системы автоматического управления доильного зала “Елочка” изображена на рисунке 1.

МП – передаточная функция микропроцессора; ДВ – передаточная

функция двойного вентиля; ВА – передаточная функция вакуумного

агрегата; ДА – передаточная функция доильного аппарата;

МЛ – передаточная функция молокоприемника; Д – передаточная

функция датчика потока молока.

Рисунок 1 – Функциональная схема САУ доильного зала “Елочка”

2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Выбор микропроцессора

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.

ОЗУ для программ и данных, кб 32.

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.

Используем пакет прикладных математических программ MathCAD для записи передаточных функций устройств САУ доильного зала “Елочка”.

Передаточная функция цифрового устройства микропроцессора является стандартной и имеет вид:

W_мп(p) = 1. (1)

2.2 Выбор двойного соленоидного вентиля

Двойной соленоидный вентиль сконструирован аналогично пульсатору и содержит большинство механических частей пульсатора, но функционирует как контрольный клапан. Вентиль получает команды с пульсатора и управляет вакуумным клапаном отключения и подъемным цилиндром.

Технические характеристики двойного соленоидного вентиля.

Напряжение питания, В 5.5 ÷ 12.

Рабочий интервал температур, ºС от минус 55 до плюс 125.

Рабочий угол, º 45.

Быстродействие, с 1.

Передаточная функция двойного вентиля из атласа для проектирования систем автоматического регулирования имеет вид:

, (2)

где – коэффициент усиления двойного вентиля; (3)

– входное напряжение с МП на двойной вентиль;

- рабочий угол двойного вентиля;

– постоянная времени двойного вентиля, с;

– коэффициент для двойного вентиля, изготовленного из стали.

Следовательно, передаточная функция двойного вентиля:

.