Автоматизация сушильно-промывной линии ЛПС-120 (стр. 3 из 5)
Таблица 2.1.5.1.
Технические характеристики аналоговых входных сигналов
| Количество аналоговых входов | 8 |
| Тип входного аналогового сигнала | 4 – 20мА с цифровым сигналом на базе НАRТ протокола |
| Количество аналоговых выходов | 6 |
| Тип выходного аналогового сигнала | 4 – 20мА с цифровым сигналом на базе НАRТ протокола |
| Напряжение питания, В | 110-220 |
| Корпус | Алюминий |
| Предел допускаемой погрешности, мм | 10 |
| Количество аналоговых входов | 8 |
| Тип входного аналогового сигнала |
Таблица 2.1.5.2.
Технические характеристики регулятора
| Вид регулятора | Аналоговый регулятор Импульсный регулятор (с импульсным выходами) |
| Режимы работы регулятора | Локальный, каскадный, соотношения, дистанционный, ручной, автоматический |
| Структура регулятора (законы регулирования) | П, ПИ, ПД, ПИД |
2.1.6. Выбор исполнительного механизма
В качестве регулирующих органов был выбран электрический регулирующий клапан типа 3213/5824. Регулирующие клапаны с диаметром условного прохода от Ду 65 до Ду 250 состоят из проходного клапана и шагового двигателя с силовым замыканием типа 5824. 
Рис.2.1.6.1. Электрический регулирующий клапан типа 3213/5824
Принцип действия: среда протекает через односедельный проходной клапан в направлении указанном стрелкой. Положение штока конуса определяет сечение потока между конусом и седлом клапана.
2.1.7. Выбор операторской панели управления
Терминалы операторских интерфейсов (HMI) обеспечивают значительно большую функциональность чем традиционные механические панели управления. HMI позволяет оператору на заводе наблюдать текущие условия системы управления и, если необходимо изменять параметры системы. HMI соединяются с контроллерами обычно через серийный коммуникационный порт. HMI может быть запрограммирована для просмотра и/или изменения текущих значений сохраненных в памяти контроллера. HMI может соединяться с различными устройствами без каких-либо дополнительных настроек аппаратной части панели. Была выбрана операторская панель управления типа HMI601, технические характеристики операторской панели приведены в таблице 4.7.1.
Таблица 2.1.7.1.
Технические характеристики HMI601
| Напряжение питания, В | 24 |
| Общая память, Мb | 4 |
| Тип дисплея | 5.7” STN CCFL QVGA |
| Количество портов | 2 |
| Тип портов | RS232 / RS485 /RS422 / CMOS |
| Рабочая температура, оС | 0-50 |
Рис.2.1.7.1. Схема подключения контроллера к панели.
Рис.2.1.7.2. Схема подключения компьютера к панели.
2.2. Описание схемы принципиальной электрической
Для защиты трехфазных асинхронных двигателей линии было выбрано устройство защитного отключения трехфазного электродвигателя ОВЕН УЗОТЭ-2У. ОВЕН УЗОТЭ-2У предназначен для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих в тяжелых производственных условиях: при перегрузках, вызванных пониженным напряжением в сети, при повышенной влажности и температуре, высокой запыленности.
Функциональная схема ОВЕН УЗОТЭ-2У представлена на Рис.6.1.
Рис.2.2.1. Функциональная схема ОВЕН УЗОТЭ-2У.
УЗОТЭ-2У включает в себя 4 блока контроля состояния электродвигателя:
- блок контроля температуры корпуса двигателя (БКТ);
- блок контроля тока утечки обмотки статора двигателя (БКУ);
- блок контроля перекоса фаз (БКФ);
- блок контроля тока, потребляемого двигателем (БКП).
Превышение уровня сигнала в любом из каналов контроля приводит к срабатыванию выходного реле и аварийному отключению электродвигателя.
2.3. Описание щита системы автоматизации
Щит системы автоматизации предназначен для размещения на нем средств контроля и управления технологическим процессом, контрольно-измерительных приборов, сигнальных устройств, аппаратуры управления, автоматического управления, защиты, блокировки, линий связи между ними.
Щит системы автоматизации соответствует ОСТ3613-76, ОСТ 36ЭД1-13-79 и руководящим материалам РМ3-82-83. Он предназначен для установки в закрытых помещениях с температурой окружающей среды от - 30 до +50 при относительной влажности не более 80% и отсутствии вибрации, агрессивных газов, паров токопроводящей пыли. Если на щите будут установлены приборы или аппаратура, рассчитанная на работу в меньшем диапазоне изменения температур или при меньшей влажности, то требования к температуре окружающей среды в месте установки щита должны определяться техническими условиями на эксплуатацию этих приборов или аппаратуры.
На щите располагаются два программируемых микроконтроллерных регулятора DL-05 и операторская панель управления HMI601. Щит имеет размеры 525*455 мм и имеет глубину 87,5мм.
2.4. Идентификация объекта управления
Объектом управления является промывная ванна ВРМ-120. Регулирование процесса подачи воды в нее осуществляется с помощью промышленного клапана.
Переходная характеристика объекта управления представлена на Рис.2.2.2.
Рис.2.2.2. Переходная характеристика объекта управления.
Запаздывание равно
= 5 с
Время регулирования
t = 45 с
Аппроксимацию переходной характеристики проводится методом Симаю. Выполняется расчет основных коэффициентов передаточной функции:
Woy = k /(a0p2 + a1p + 1)
a0 = F1 a1 = F2
F1 = t{ [(1 – hi)] – 0.5 [1 – h0] }
t = t /n = 5 с
n – число отрезковF2 = t F1{ [(1 – hi) (1 – i)] – 0.5 [1 – h0] }
i = it /F1
Таблица. Значения коэффициентов передаточной функции ОУ.
| n | hi | F1 | i | F2 | a0 | a1 | b’ |
| 0 | 0 | 14,21 | 0 | 46,15 | 12.96 | 34.725 | 0 |
| 1 | 0.4 | 0.606 | |||||
| 2 | 0.7 | 0.212 | |||||
| 3 | 0.86 | 0.818 | |||||
| 4 | 0.95 | 2.424 | |||||
| 5 | 0.97 | 3.03 | |||||
| 6 | 0.98 | 3.636 | |||||
| 7 | 0.995 | 4.242 |
Woy = (22,58p +1) /(220.09 p2 + 31.26 p + 1)
Точность аппроксимации определяют по графику переходной характеристики, полученной при обратном преобразовании Лапласа функции ОУ:
3. Расчет регулятора давления
3.1. Снятие и аппроксимация кривой разгона
Снятие кривой разгона предусматривает нанесение на объект ступенчатого возмущения путем энергичного изменения степени открытия проходного сечения регулирующего органа; при этом отмечают величину и момент нанесения возмущения. Изменение выходной величины регистрируют до тех пор, пака объект не примет нового установившегося значения (объект устойчивый) или пока скорость изменения выходной величины не станет постоянной (объект нейтральный).
Кривые разгона определяют на действующем (находящемся в промышленной эксплуатации) объекте, изменяя его входную величину на несколько процентов. Использование такого сравнительно небольшого возмущения обусловлено тем, что реакция объекта не должна выходить за пределы ограничений, установленных технологическими соображениями.
Кривая разгона была снята при изменении управляющего воздействия, расхода греющего пара, от номинального
= 0,3 т/ч до F = 0.33 т/ч. Значения для построения кривой разгона приведены в таблице 3.1.Таблица 2.1. Значения кривой разгона.
| t, c | 0 | 2,0 | 2,6 | 3,0 | 3,4 | 3,9 | 4,5 | 5,2 | 6,0 | 7,2 | 10,0 |
| Р, кгс/см² | 1, 20 | 1,21 | 1,22 | 1,23 | 1,24 | 1,25 | 1,26 | 1,27 | 1,28 | 1,29 | 1,30 |
Передаточная функция объекта управления по экспериментально снятой кривой разгона определяется следующим образом.
По приведенным в табл.2.1.1. данным, строится кривая разгона (рис.2.1.1). Из рисунка следует, что за конечное значение давления
можно принять давление 1,3 кгс/см², а полученное экспериментально время запаздывания равно 
= 1,2 с. Проведя касательную к точке перегиба кривой разгона, определяется 
= 0,6 с, 
= 4 c, отношение 
=0.15. Сравнивая это значение с данными табл. II.3 [1], объекту присваивается 2-й порядок.