Автоматизированные системы управления технологическими процессами: Методические указания к лабораторным работам и домашним заданиям

658

A 224

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ  СИСТЕМЫ

УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ

ПРОЦЕССАМИ

Методические указания к лабораторным работам и домашним заданиям

для студентов 4-6 курсов  факультета АСУ

(специальность 22.02)

дневного и заочного отделений.

Новосибирск

2000

          Лабораторные работы и домашние задания по курсу "Автоматизированные системы управления реального времени" проходят в течение одного семестра за 3 или 4 аудиторных занятия по 4 часа под руководством преподавателя в терминальном классе.

          При домашней подготовке к лабораторным работам необходимо пользоваться конспектом лекций.

Составил канд. техн. наук. доц. В.Г.Качальский

Рецензенты: канд. техн. наук. доц. Б.С.Поздняков,

            доц.В.А.Астапчук

В электронном виде подготовили студенты:

     С.Г.Рютин, Д.В.Даневич.

Работа подготовлена кафедрой Автоматизированных

                   Систем Управления

Лабораторная работа  1

ДИСКРЕТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ МНОГОМЕРНЫМ

НЕПРЕРЫВНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ

Цель работы: построение структуры, разработка алгоpитма и исследование процессов управления в системе стабилизации технологических параметров режима прессования на роторных линиях.

1. Описание объекта и режим работы системы управления

          Объектом управления в данной работе является роторная линия, с помощью которой производится непрерывное прессование из пресс порошка в 12-ти пресс-формах. Управляемым технологическим параметром, в основном характеризующим качество продукции, является температура матриц и пуансонов, значение которой должно поддерживаться c заданной точностью. Время прессования определяется технологическим циклом, зависящим от скорости вращения ротора линии. За один оборот ротора происходит прессование во всех рабочих пресс-формах.

          В качестве тепло генератора используются электрические нагреватели, размещенные внутри матриц и пуансонов, включение и выключение которых должно производиться по сигналам от ЭВМ.

          Процесс изменения температуры при нагреве пресс-формы идентифицируется функциональной зависимостью вида:

                            (I)

Процесс остывания можно описать выражением:

                           (2)

где

А, В - константы, характеризующие асимптоту и начальное значение температуры нагревания и охлаждения в

- коэффициенты, определяющие динамику изменения температуры, 1/сек.

          Температура нагрева пресс-формы в процессе управления определяется датчиком на основе хромель-копелевой термопары, градуировочная таблица которой приведена в пп.7.10.

Алгоритм управления может быть реализован различными методами, основой которых является циклический метод опроса датчиков. Управляющее воздействие на объект реализуется в зависимости от соотношения текущего значения контролируемого параметра и его заданного значения уставки, либо прогнозируется поведение объекта на один или несколько шагов вперед.

          Метод управления задает преподаватель.

          Период опроса датчиков может быть определен с использованием данных о скорости изменения контролируемого параметра и заданной величине точности управления:

                               (3)

где:

DT - период опроса датчика (шаг дискретизации);

- максимальная скорость изменения управляемого процесса или параметра;

 e-     величина погрешности управления, определяемая суммой;

e = q + T_упр;

 T_упр - точность управления; q погрешность измерения (преобразования) аналоговой величины параметра при вводе ее в ЭВМ.

          Состояние каждой пресс-формы определяется ее работоспособностью и текущей температурой матрицы и пуансона, которая должна находиться в заданной зоне таблетирования - температуре, при которой разрешено приготавливать таблетку из пресс порошка. Аварийное состояние фиксируется при неуправляемом выходе технологического параметра в аварийные зоны.

2. Реализация системы управления

          Технические средства включают в себя микроЭВМ, набор необходимых внешних устройств, устройство отображения информации - дисплей. Конкретный тип ЭВМ и остальных элементов технической структуры определяется идеологией всех средств управления, принятой разработчиками АСУ ТП на различных уровнях управления.

На рисунке показан принцип организации системы управления.

 

Элементы системы управления технологическим параметром

3. Содержание работы

3.1. Обоснование технической структуры системы управления технологическим пpоцессом.

3.2. Проведение необходимых расчетов, технических устройств, параметров и констант задачи управления технологическим процессом.

3.3. Разработка алгоритмов и программ управления.

4. Порядок выполнения работы

4.1. Разработать техническую структуру системы управления, включающую все необходимые устройства и блоки, контроллеры внешних устройств, подключаемых к ЭВМ.