Технические средства автоматизации.

Для осуществления переключения используется блок "Кнопки". Далее управляющий сигнал поступает на исполнительный механизм, коим в данном случае является электропривод. В зависимости от величины управляющего сигнала происходит увеличение или уменьшение вращения ротора электропривода, который осуществляет перемещение вентиля. Таким образом, происходит изменение объема подаваемой воды, что приводит к изменению влажности.Проанализируем математическую модель функциональной схемы САР влажности. Для ее создания воспользуемся программным продуктом MatlabSimulink. Каждый из блоков, представленных в функциональной схеме, может быть описан звеном с определённой передаточной функцией. Разберём каждое из них по отдельности. Передаточная функция ПИ-регулятора представляет собой выражение (3.1). (3.1)В качестве электропривода вентиля может быть использован двигатель постоянного тока с передаточной функцией (3.2):(3.2)В передаточную функцию двигателя постоянного тока входят следующие составляющие:– - электрическая постоянная времени цепи якоря (Lя и rя – индуктивное и омическое сопротивление цепи якоря);– - электромеханическая постоянная времени (J – момент инерции; c1, c2 – конструктивные постоянные, зависящие от конструкции двигателя);– - передаточный коэффициент, зависящий от конструкции двигателя. Передаточная функция вентиля, являющегося регулирующим органом, представляет собой обычное пропорциональное звено (3.3):(3.3)Объектом управления является барабан-окомкователь, который может быть представлен в виде инерционного звена первого порядка:(3.4)Инерционностью датчика, которым является влагомер, для упрощения математической модели можно пренебречь. Для практических расчетов его можно представить в виде пропорционального звена с передаточным коэффициентом, равным 1. Блоки «РУЧ-АВТ» и «Кнопки» не берём в рассмотрение, т.к. они не оказывают влияния на математическую составляющую нашей схемы. Основываясь на передаточных функциях, представленных выше, построим математическую модель САР влажности (рисунок 3.2). Рисунок 3.2 - Математическая модель САР влажностиВыбор коэффициентов основан на используемом в настоящее время оборудовании предприятия ОАО «Уральская Сталь». После того, как была составлена модель основных элементов «Двигатель – Вентиль – Барабан-окомкователь», необходимо произвести настройку ПИ-регулятора. С этой целью можно использовать способы последовательной или параллельной корректировки, либо воспользоваться внутренней настройкой регулятора в программе Matlab. Для быстроты получения результата удобнее применить программное обеспечение. В результате настройки были получены коэффициенты: Кп=0,012; Ки=0,0037 (рисунок 3.3). Рисунок 3.3 – Окно настройки ПИ – регулятора.В блоке задания (Step) в качестве необходимой величины зададим значение, равное 10. В результате проведения анализа (метод расчета: метод Dormand-Prince) был получен переходный процесс, изображённый на рисунке 3.4. tппtнРисунок 3.4. График переходного процесса САР влажностиПо графику переходной функции определим качественные показатели переходного процесса:– время нарастания tн= 1,87 с.– время переходного процесса tпп=6,16 с.– установившееся значение Yуст=10– перерегулирование σ=(Ymax-Yуст)/ Yуст=(10,48 – 10)/10=4,8%В итоге, полученные качественные показатели удовлетворяют необходимым требованиям. Если уменьшить требования ко времени переходного процесса (диапазон менее 7% вместо рассматриваемых 5%), то диапазон переходного процесса позволит значительно уменьшить tпп. Величина этого параметра снизится до 2с. Проведем анализ нашей системы по частотным функциям. С этой целью в рабочем окне программы Matlab зададим каждую из функций и найдем общую передаточную функцию разомкнутой системы путём перемножения передаточных функций ПИ-регулятора, двигателя, вентиля и барабана-окомкователя. Листинг полученной программы приведен ниже.>> Wp=tf([0.0116554343741645],[1])Transferfunction:0.01166>> Wi=tf([0.0037652755499795],[1 0])Transfer function:0.003765-------- s>> Wpi=Wp+Wi Transfer function:0.01166 s + 0.003765-------------------- s>> Wdvig=tf([197.636],[0.03*1.082 1.082 1]) Transfer function: 197.6-------------------------0.03246 s^2 + 1.082 s + 1 >> Wvent=tf([2],[1]) Transfer function:2 >> Woy=tf([0.5],[1.5 1]) Transfer function: 0.5---------1.5 s + 1 >> Wraz=Wpi*Wdvig*Wvent*Woy Transfer function: 2.304 s + 0.7442---------------------------------------0.04869 s^4 + 1.655 s^3 + 2.582 s^2 + s>> bode(Wraz)Команда bode позволяет получить АЧХ и ФЧХ, изображённые на рисунке 3.5. Рисунок 3.5 – АЧХ и ФЧХ разомкнутой системыНа основании АЧХ и ФЧХ были получены следующие показатели устойчивости:– запас по амплитуде, равный 29,5 Дб;– запас по фазе, равный 600;Эти параметры находятся в допустимых пределах и позволяют заключить, что разработанная САР влажности устойчива. ЗаключениеАвтоматизация по существу является процессом превращения объектов, управляемых человеком, в те же объекты, управляемые с помощью автоматических устройств. Технической базой автоматизации служит механизация производства, заменяющая физический труд человека. Однако если ограничиваются только механизацией, то за человеком сохраняются функции управления, представляющие продукт мыслительной деятельности рабочего, мастера, начальника смены (в общем случае – оператора). Автоматизация процессов управления в значительной степени освобождает персонал и от этих функций, обеспечивая при этом следующие преимущества:1. Рост производительности труда;2. Повышение качества продукции и её конкурентоспособности;3. Сокращение затрат сырья, топлива, электроэнергии;4. Повышение культуры производства;5. Сокращение численности производственногоперсонала.В первой главе данной курсовой работы рассмотрены различные виды объектов управления, принципы их регулирования. Приведены достоинства и недостатки каждого из методов. Подробно рассмотрены основные свойства объектов управления, исходя из переходных процессов (кривых разгона). Среди основных свойств выделены величины, которые характеризуют то или иное звено, выражающее главные черты технического объекта. Во второй главе описан процесс окомкования шихты на примере агломерационного цеха. В ходе анализа данного процесса было выявлено, что с целью уменьшения влияния колебаний влажности на показатели аглопроцесса необходимо автоматизировать корректировку влажности аглошихты, для чего требуется оборудовать тракт подачи воды на окомкование системой автоматического регулирования влажности.В третьей главе была создана функциональная схема данной системы и её математическая модель в программа MatlabSimulink. Проведен анализ САР влажности, выявлено, что с рассчитанными значениями ПИ-регулятора система считается устойчивой. Внедрение системы автоматического регулирования влажности позволит стабилизировать качество аглошихты и обеспечит улучшение показателей аглопроцесса и качество агломерата.Список использованных источниковБесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов.– 4-е изд., перераб. и доп. М.: СПб Изд-во, «Профессия», 2014.-747 с.  Ким, Д.П. Теория автоматического управления: учеб. пособие для студентов вузов/ Д. П. Ким. / - М.: Физматлит, 2013 - Т. 1: Линейные системы. - 2013. - 287 с.  Голицына О.Л. Информационные системы : учебное пособие / Голицына, О.Л. , Максимов, Н.В. , Попов, И.И. . - М. : ФОРУМ: ИНФРА-М , 2013 . - 496 с. - ISBN 978-5-91134-147-3  Дембовский В.В. Моделирование и оптимизация технологических систем и процессов. Математическое моделирование литейных процессов с применением ЭВМ. –Л.: СЗПИ, 2013.Кузьмин И. В. Оценка эффективности и оптимизация АСКУ. 2012.— 294 с.6. Глинков Г.М., Климовицкий М.Д. Теоретические основы автоматического управления металлургическими процессами. – М.: Металлургия, 2012.7. Проектирование систем контоля и автоматического регулирования металлургических процессов / под ред. Г.М.Глинкова. – М.:Металлургия, 2012.8.Ким Д. П. Теория автоматического управления. Т. 2. Нелинейные системы. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013. - 304 с. - ISBN5-9221-0379-2.Кузьмин И. В. Проектирование автоматизированных телемеханических систем- контроля и управления. Ч.З. Оператор в системе контроля и управления. — X.:ХВКИУ, 2013.— 130 с.Базилевич С.В., Вегман Е.Ф. Агломерация. – М.: Металлургия, 2013. - 368с.Коротич В.И., Фролов Ю.А., Бездежский Г.Н. Агломерация рудных материалов. Научное издание. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2013. – 400с.Залозная Л.А., Шаповалов А.Н. Получение высококачественного агломерата в условиях агломерационного цеха ОАО «Уральская Сталь» (ОХМК) // Наука и производство Урала, 2016. №2. С.31-34.Шаповалов А.Н., Овчинникова Е.В., Майстренко Н.А. Качество подготовки агломерационной шихты к спеканию в условиях ОАО «Уральская сталь» // Теория и технология металлургического производства, 2014. №1(14). С.6-9.Шаповалов А.Н., Овчинникова Е.В., Майстренко Н.А. Повышение качества подготовки агломерационной шихты к спеканию в условиях ОАО «Уральская Сталь» // Металлург, 2015. №3. С.30-36.http://masters.donntu.org/2011/fkita/lyubchak/diss/index.htmЮров В.И. Ассемблер: Учебник для вузов. 2-е изд. - СПб.: Питер, 2014. - 640с. Кутузов М.А., Преображенский А. Выбор и модернизация компьютера. 4-е изд. - СПб.: Питер, 2013. - 320с.Зеленин А.Н., Активные фильтры на операционных усилителях. – Х.: Телетех, 2011. изд. второе, исправ. и доп. – 150 с.: ил.Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справ./Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. – Мн.: Беларусь, 2014. – 591 с.:ил.Ефимов, И. Е. Надежность твердых интегральных схем.- М. : Изд-во стандартов, 2015. - 217 с.Жаднов, В. В. Автоматизация проектных исследований надежности радиоэлектронной аппаратуры - М. : Радио и связь, 2003. - 156 с.Ждановский, Н. С. Надежность и долговечность автотракторных двигателей. - М. : Колос, 2011. - 225 с.