Автоматизация производственных процессов

          = 20 _* 15 _* 4,5 + 0 _* 20 _* 0 + 10 _* 0 _* 4,5 – 0 _* 15 _* 0 – 10 _*  20 _* 20 – 4,5 _* 0 _*    

                              4,5 = 1350 + 0 + 0 – 4000 – 0 = 2650 < 0                                                

     20  4,5  0 

    0  15  10

    0  20  4,5

              Согласно условиям критерия Гурвица  система устойчива.

           Критерий устойчивости Михайлова.

    20jω  + 15 jω + 4,5jω + 10 = 0

    

    - 20jω³ -15jω² -4,5jω + 10 = 0

    Исходное  уравнение делится на два равенства  действительное и мнимое.

      U(ω) = -15jω² + 10 = 0 

      V(ω) = - 20jω³ + 4,5jω = 0

    Придавая  ω значения ω = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25; 1,5.

          Таблица 7.

 
 

     

 

     Рисунок 4.-Годограф. 

     На  основании расчетов система нейтрально устойчива. 

    Статические характеристики объекта                   регулирования в зоне головки пресса.

    Статические       характеристики объекта называются зависимостью    регулируемой величины от регулирующего воздействия в различных         установившихся режимах. 

    

 

               Рисунок 5. Статическая характеристика объекта. 

Динамические  свойства объекта регулирования

    Динамические  свойства объекта обуславливают  характер протекания переходного процесса в объекте.

    

    Изменение регулируемой величины зависит от свойств  объекта и         характера возмущения. Наихудшие условия для регулирования имеют место при скачкообразном возмущении. Поэтому параметры объекта принято             определять по динамической характеристике, представляющей собой         изменения регулируемой величины во времени при скачкообразном возмущении положения регулирующего органа (РО). Такая характеристика,  называется кривой разгона.

    Отношение τ/т = 0,3

    

    По  формуле определяем передаточный коэффициент  объекта 

    К_об = Δt /Δμ = 1

    Из  отношения τ/т выбирают регулятор  по роду действия. Значение τ/т осуществляется регулятором непрерывного действия.  

    

 Рисунок 6. Кривая разгона. 

    τ = 0,5;  τ_о = 0,5; Τ = 3

    τ^I = τ + τ_o = 0,5 + 0,5 = 1

    τ/T = 1/1,8 = 0,3

    K_об = Δt /Δμ = 10/10 = 1

    

    По  графикам характеризующим процесс  выбора закона управления по динамическим параметрам определяем динамический коэффициент R_д ,     который характеризует степень воздействия регулятора на стабилизацию технологического параметра. При τ/т = 0,3, по графику найден R_д .

Интегральный  –0,65

Пропорциональный  – 0,42

Пропорционально интегральный – 0,35

Пропорционально интегральный дифференциальный – 0,26

    Определение время регулирования по графическим  зависимостям

Интегральный  t_р/ι - 40

Треуемое  время регулирования t_р = 120 с.

    Время регулирования определяем по формуле:

    t_р = τ * t_р / τ

Интегральный  t'_p= 1 * 40 = 40

    Расчет времени регулирования не превышает требуемого времени     (120 с), следовательно, для данного объекта управление применяют            интегральный закон управления, имеющий R_д = 40 и t_р = 120 с, так как     обеспечивает        оптимальное время.

    Расчет  параметров настройки К_р по приближенной формуле:

    К_р = 1/1,7 * К_об * Т = 1/1,7*1*3 = 0,19

    К_р проверяется по графическим зависимостям. К_с = К_р * К_о

    К_р = К_с / К_об  = 0,16/1 = 0,16

    На  основании выбранного закона управления « Интегральный», в        качестве регулирующего устройства применяется « Термодат 12Е1»

    Устойчивость  системы определяется по двум критериям: Гурвица и   Михайлова.

    Критерии  устойчивости Гурвица.

    Система автоматического управления описано  дифференциальным уравнением:

    13 d³ y/d³t + 10,5 d²y/d²t + 8,25 dy/dt + 3 = 0

    Характер  уравнения: 13р³ + 10,5р² + 8,25р + 3 = 0

    Расчет  устойчивости по критерию Гурвица:

      

    а₁  а₃  0        а₁ = 13; а₂ = 10,5; а₃ = 8,25; а₄ = 3

    0  а₂  а₄            Δ1 = а₁ = 13 > 0

    0  а₁  а₃ Δ2 = а_1* а₂ – 0 _* а₃ = 13 _* 10,5 – 0 _* 8,25 = 136,5 > 0 

    Δ3 = а_{1 *} а_{2 *} а₃ + 0 _* а_{1 *} 0 + а_{4 *} 0 _*  а₃ – 0 _* а_{2 *} 0 - а_{4 *} а_{1 *} а₁ - а_3* 0 _* а₃ =

        = 13 _* 10,5 _* 8,25 + 0 _* 13 _* 0 + 3 _* 0 _* 8,25 – 0 _* 10,5 _* 0 – 3 _*  13 _* 13 – 8,25 _* 0 _* 8,25 = 1126,125 + 0 + 0 – 507 – 0 = 619,125 > 0    

                                                                               

     13 8,25 0 

    0 10,5  3

    0 13 8,25 

              Согласно условиям критерия Гурвица  система устойчива. 

           Критерий устойчивости Михайлова.

    13jω  + 10,5 jω + 8,25jω + 3 = 0

    

    - 13jω³ -10,5jω² + 8,25jω + 3 = 0

    Исходное  уравнение делится на два равенства  действительное и мнимое.

      U(ω) = -10,5jω² + 3 = 0 

      V(ω) = - 13jω³ + 8,25jω = 0

    Придавая  ω значения ω = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25; 1,5.

          Таблица 8.

     

     

       

     Рисунок 7. Годограф 

     На  основании расчетов система нейтрально устойчива. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

    3.3 Выбор средств автоматизации,             электроаппаратуры.

    1. Назначение и технические  характеристики

    Силовой блок СБ40К4 предназначен для бесконтактного регулирования тока нагрузки приборами типа ТЕРМОДАТ. Силовые блоки марки СБ     предназначены для замены пускателей там, где требуется долгий срок     службы и большой ресурс по числу коммутаций.

    Приборы выполнены в соответствии с общими техническими условиями ГОСТ 12997-84 на изделия государственной системы промышленных       приборов и средств автоматизации (ГСП), предназначенных для построения автоматических и автоматизированных систем измерения, контроля,          регулирования, диагностики и управления производственными процессами.

    Силовой блок СБ40К4 состоит из схемы управления и                            полупроводникового блока. Схема управления построена на базе                оптосимистора, который имеет оптическую развязку цепи управления от    силовой цепи, и детектор прохождения напряжения через ноль. Симистор открываются в момент, когда напряжение на нём близко к нулю, поэтому     силовой блок создает минимальные помехи в сети. Управляющий сигнал    напряжением 4…32 В DC, ток не более 20 мА. Силовые блоки могут быть использованы с регуляторами ТЕРМОДАТ, имеющими транзисторный      выход. Метод управления мощностью нагревателя определяется                  регулятором.  

    Для охлаждения симистора силовые блоки  имеют радиаторы                (охладители). Площадь радиаторов в блоках на токи до 40 А подобрана так, чтобы при максимальном токе и температуре воздуха  30°С, температура    радиатора не превышала 100°С. 
 

    2. Исполнение, установка  и подключение прибора

    Прибор  по устойчивости и прочности соответствуют группе исполнения по ГОСТ 12997-84 для эксплуатации в закрытых отапливаемых или             охлаждаемых и вентилируемых производственных помещениях, рабочий диапазон температур +5^oС... +45^oС, влажность до 75% при +30^oС

    Прибор  должен быть обязательно размещен внутри других изделий при эксплуатации. Все внешние части прибора, находящиеся под напряжением свыше 42 В относительно корпуса (клеммы соединений), должны быть      защищены от случайных прикосновений к ним во время работы. На            радиаторе может присутствовать опасное напряжение. Корпус радиатора во время работы может нагреваться до температуры 90…100 ^oС, поэтому после        отключения прибора следует выдержать время не менее часа перед           проведением регламентных и монтажных работ во избежание термических ожогов. Требования по безопасности соответствуют ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12997-84.

    

    Силовой блок СБ40К4 состоит из полупроводникового  блока  с            радиатором охлаждения. При монтаже клеммы блока управления СБ40К4 соединяются с клеммами транзисторного выхода регулятора температуры ТЕРМОДАТ соответственно. К сильноточным клеммам последовательно подключается нагрузка (например, нагреватель) и питающее напряжение 380В. Сечение подводимых проводов должно соответствовать величине коммутируемого тока.