Контрольная работа по «Системы управления технологическими процессами и информационные технологии»

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  АВТОНОМНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

ТОРГОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ

 

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ ОБЩЕСТВЕННОГО  ПИТАНИЯ

 

Системы управления технологическими процессами и информационные технологии

 

Контрольная работа

по дисциплине «Системы управления технологическими процессами и информационные технологии»

 

 

Выполнила студентка 4 курса Специальности 260501.65 «Технология продуктов общественного питания)» заочной (ускоренной) формы  обучения гр. ТОП-09-11М Ворончихина Д.А.

Проверил: Доц. Гусев Б.К.

 

 

 

Красноярск 2012

 

 

3.1. Методы и средства измерения и контроля температуры в технологических процессах, примеры.

 

Для измерения и контроля температуры в технологических процессах используют электрический датчик. Данный тип датчиков построен на преобразовании какого-либо определенного параметра датчика при изменении температуры окружающего воздуха или среды. В качестве примера рассмотрим термопару. Конструктивной основой термопары является спай двух разных металлов. При нагревании одного из элементов спая          на клеммах двух разных металлов появляется разница потенциалов. Наиболее распространенными термопарами являются:

– хромель-алюминиевые;

– железо-капелевые;

– медно-капелевые;

– хромель-капелевые.

 

На рис. 1 представлена схема включения термопары. В технологическом оборудовании термопары используют для измерения температуры.

Рис. 1 Схема включения термопары

 

Рассмотрим изменение параметров термопары (хромель-капель)            в зависимости от внешней температуры. При Тº = 0 ºС Е = 0, а при Тº = 300 ºС       Е = 14,65 мВ.

 Термометры сопротивления. Данный вид датчиков изготавливают из чистых металлов (медь, платина, вольфрам). При изменении температуры окружающей среды изменяется величина сопротивления.

Для меди (Cu) закон изменения носит следующий вид:

Для платины (Рt): .

Термометры изготавливаются в виде спирали различного типа. Виды термометра представлены на рис. 2

 

Рис. 2. Типы металлических термометров

 

 

Достоинством металлических термометров является наличие линейной зависимости R в функции от температуры Т ºС для широкого диапазона        температур. Недостатком данного вида термометров является относительно невысокая чувствительность. Например, для меди α = 4,26 · 10 1/град.

Более чувствительными типом резистора является полупроводниковый элемент. Данный вид термометра изготавливается из окислов металлов (Cu, Al, Мn). В отличие от металлических резисторов, он обладает отрицательным температурным коэффициентом. , где α = 3 – 8 1/град.

 

Нелинейность характеристики – главный недостаток полупроводникового термометра. Примеры параметрических характеристик представлены      на рис. 3.

 

Рис. 3. Параметрические характеристики термометра сопротивления:

а – металлического; б – полупроводникового

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.5. Автоматизация фритюрниц обязательные АС, обеспечивающие ихавтоматизацию, электрическая схема.

 

В предприятиях общественного питания широко применяют тепловые технологические аппараты с электрическим обогревом. Основным элементом автоматизации в них являются двухпозиционные контактные регуляторы температуры, давления и уровня. Тепловые автоматизированные аппараты по виду объекта регулирования подразделяют на следующие группы:

– регулирование температуры жарочных поверхностей (плиты, жаровни, сковороды);

– регулирование температуры жидкости в ограниченных объемах (котлы, автоклавы, мармиты, фритюрницы, кипятильники, водонагреватели);

– регулирование температуры воздуха в ограниченных объемах (жарочные шкафы, тепловые стойки).

Технологический процесс  теплового аппарата, при нагреве  жидкости в ограниченном объеме в современном оборудовании имеет два режима:

1) форсированный нагрев при большой  включенной мощности (разгон);

2) дальнейшее нагревание при меньшей включенной мощности (процесс регулирования). Практически во всех аппаратах данного типа автоматическое регулирование осуществляют по косвенному параметру: в варочных котлах по давлению пара в пароводяной рубашке, в кипятильниках и водонагревателях по уровню кипятка в сборнике кипятка. Рабочие переключения и контроль в электрических цепях осуществляют электроконтактные манометры, электромагнитные реле и магнитные пускатели.

Секционная модулированная фритюрница типа ФЭСМ-20 предназначена для приготовления кондитерских и кулинарных изделий (рис. 4.

Электрическая схема работает следующим образом. При замыкании  переключателя П1, П2 включаются катушки реле Р1, Р2 и сигнальная          лампа ЛС1, информирующая о включении аппарата. Контакты Р1-1, Р2-1 (реле Р1 и Р2) замыкаются и включают катушку магнитного пускателя МП1, которая своими силовыми контактами МП1-1, 2, 3 включают в работу            электронагреватели ТЭН 1, 2, 3.

 

Рис. 4. Электрическая схема фритюрницы ФЭСМ-20

 

При достижении нижнего  уровня температуры масла в жарочной ванне (170 ºС) контакт ТР1 одного из температурных реле размыкается. Катушка реле Р1 отключается и его контакты приходят в исходное состояние,          что приводит (через контакт Р1-1) к включению сигнальной лампы ЛС2.        Это является информацией о том, что температура масла достигла нижнего уровня. Катушка пускателя МП1 остается во включенном состоянии,                   т. е. ТЭНы получают питание (контакты Р2-1 и МП1-4 замкнуты).

 

При достижении верхнего уровня температуры  масла (180 ºС) контакт ТР2 (другого температурного реле) размыкается, катушка реле Р2 отключается и своим контактом Р2-1 отключает катушку пускателя МП1. Это приводит к размыканию его силовых контактов МП1-1, 2, 3 и к отключению электропитания ТЭНов.

Дальнейшее охлаждение вызывает замыкание контакта ТР2, включение катушки реле Р2 и замыкание контакта Р2-1. При достижении минимального уровня температуры масла замыкается контакт ТР1, включается катушка        реле Р1. Оно через свой контакт Р1-2 включает катушку пускателя МП1,         что приведет к подключение ТЭНов через контакты МП1-1, 2, 3 к сети.

Одновременно с этим размыкается контакт Р1-1 и сигнальная лампа ЛС2 отключается. В дальнейшем система автоматического регулировании повторяет вышеописанный цикл.

 

Задача

№ варианта	UC , B	Rн.э , ом	Too , oC	Uн.р , В	U (%)сраб. от Uн.р	Kопт
1	220	1 720	190	110	0,85	0,7
2	380	5 780	188	48	0,85	0,7

 

 

Сделать расчет параметров переходного  процесса автоматической         системы регулирования при определенных параметрах АСР в установившемся соотношении. Ниже приводится методика подобного расчета. Рассмотреть         систему, состоящую из объекта, в котором поддерживается температура              с помощью двухпозиционного регулятора в заданных пределах (рис. 1). Объект является дифференцирующим звеном.

Рис. 1

 

Теплотехнические параметры  системы: теплоемкость объекта С = 50 Дж/ºС; теплообмен объекта А=0,0835 Дж/ºС, ºС; запаздывание объекта t=20,0.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2

 

1. Определить постоянную времени  объекта

                                              (1)

 

2. Определить коэффициент передачи объекта

 

.                                                       (2)

 

3. Определить количество энергии,  необходимое для поддержания  заданной температуры Тº.

 

4. Мощность нагревательного элемента рассчитать по формуле

.                                                      (4)

 

5. Определить регулирующее воздействие  регулятора на объект в относительных единицах при включенном нагревательном элементе

 

.                                               (5)

 

6. Определить регулирующее воздействие  регулятора на объект в относительных единицах при выключенном нагревательном элементе по формуле

.                                                  (6)

 

7. Определить зону неоднозначности  регулятора «2а» по формуле

;                                           (7)

где – при изменении температуры в объекте на 1 ºС напряжение увеличивается на 2В

;                                              (8)

;                                              (9)

в относительных единицах

.                                                      (10)

 

8. Коэффициент передачи объекта  в относительных единицах 

.                                                  (11)

 

9. Определить диапазон колебаний температуры

а) в относительных единицах

;                                        (12)

б) в абсолютных единицах

.                                              (13)

 

10. Определить положительные отклонения температуры

;                                            (14)

.                                                (15)

 

 11. Определить отрицательные отклонения температуры

;                                          (16)

.                                             (17)

 

12. Определить величину отклонения  среднего значения температуры    от заданного значения по формуле

;                                         (18)

.                                                (19)

 

13. Определить длительность включения  НЭ по формуле

 .                                        (20)

 

14. Определить длительность отключения НЭ по формуле

 .                                          (21)

 

15. Период колебания регулируемого  параметра рассчитать по формуле

 

T_k = t₁ + t₂ = 8676,02+8642,72=17318,74                                                 (22)

 

16. Число переключений регулятора  в единицу времени определить           по формуле

.                                               (23)

 

17. Построить график Т ºС=f (t) в масштабе.