Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры автоматики и компьютерных систем автф «17» сентября 2009 (стр. 1 из 4)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

_________________________________________________

Утверждаю

Декан АВТФ

__________ С.А. Гайворонский

«___»____________2009г.

В.Н Скороспешкин, В.С. Аврамчук

Микропроцессорная система управления гидравлическим объектом

Методические указания к выполнению лабораторной работы № 1

по курсу «Основы автоматизации производственных процессов» для студентов, обучающихся по специальности 130501 - «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» и 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

Издательство

Томского политехнического университета

2009

УДК 681.325.5-181.48(076.5)

ББК 32.973.26-04я73

С446

Скороспешкин В.Н., Аврамчук В.С.

С446 Микропроцессорная система управления гидравлическим объектом. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 1 по курсу «Основы автоматизации производственных процессов» для студентов специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» и 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений».-Томск: Изд. ТПУ 2009 - 19.

УДК 681.325.5-181.48(076.5)

ББК 32.973.26-04я73

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры автоматики и компьютерных систем АВТФ « 17 » сентября 2009 г.

Зав. кафедрой АиКС

доктор технических наук ___________Г.П. Цапко

Председатель учебно-методической

комиссии ___________В.И. Рейзлин

Рецензент

Доцент, кандидат технических наук

В.И. Коновалов

© Скороспешкин В.Н.,

Аврамчук В.С., 2009

© Томский политехнический университет, 2009

© Оформление. Издательство Томского

политехнического университета, 2009

1 Цель работы

Целью работы является знакомство со стандартной конфигурацией алгоритмов импульсного регулирования, методиками настройки цифровых регуляторов и получения практических навыков работы с микропроцессорным контроллером «Ремиконт Р-130».

2 Назначение, состав и структурная схема лабораторного стенда

Цифровая система управления гидравлическим объектом, предназначена для учебных целей и позволяет осуществлять следующие операции.

1. Осуществить реализацию одноконтурной системы автоматического регулирования уровня с использованием:

a) аналогового выхода программируемого контроллера, используя исполнительный пневматический механизм и электропневматический преобразователь;

b) импульсного выхода программируемого контроллера, используя в качестве исполнительного механизма механизм электрический однооборотный (МЭО) с реостатным указателем положения и мембранным регулирующим органом;

c) дискретного канала контроллера, используя в качестве датчика реле устройство РОС-301 и управляя включением насоса по определенному уровню.

2. Осуществить предупредительную сигнализацию предельного уровня через РОС-301 или дискретный выход контроллера.

3. Осуществлять технологическую сигнализацию по уровню используя сигнал кондуктометрического датчика уровня, установленного в Е2. Этот датчик запитывается от внешнего источника стабилизированного напряжения;

4. Позволяет осуществить переход на дистанционное управление, как насосом, так и МЭО.

5. Можно измерить количество жидкости перекачиваемой насосом по числу его включений;

6. Демонстрировать возможности контроллера и программного обеспечения, используя стенд, как физическую модель.

7. Отображать информацию о ходе процесса с помощью программного обеспечения на экране монитора ПЭВМ.

В цифровую систему управления гидравлическим объектом входят.

1. Гидравлический стенд.

2. Контроллер.

3. Пульт оператора.

4. ПЭВМ.

Структурная схема цифровой системы управления гидравлическим объектом представлена на рис.1.

Гидравлический стенд состоит из трех емкостей Е1, Е2, Е3 и блока управления.

Е1 – напорная емкость. Водопроводная вода в нее первоначально заливается через верхнюю горловину, а в последующем процессе работы закачивается насосом, находящимся в Е3.

В емкости имеется переливная труба и выходной штуцер, к которому можно шлангом подсоединить либо МЭО (механизм электрический однооборотный), либо ПОУ (пневматическое односедельное устройство с мембранным регулирующим органом). МЭО управляется от панели дистанционного управления (ПДУ) или от контроллера.

ПОУ управляется от аналогового выхода контроллера через электропневматический преобразователь (ЭЛ - ПН).

Е2 – емкость с аналоговым датчиком уровня. При заполнении водой зазора между электродами, питающимися от внешнего источника стабилизированного напряжения, меняется ток, что воспринимается контроллером, как изменение уровня.

В емкости Е2 имеется переливная труба и сливной патрубок, соединенный с Е3 через вентиль В1 мембранного типа, служащий для внесения возмущений в систему, путем изменения слива из Е2 в Е3.

Е3 – емкость с дискретным датчиком уровня на базе реле уровня РОС-301 и насосом от омывателя автомобилей. Датчик РОС-301 находится в блоке управления, где также имеется кнопка и тумблер для перехода на дистанционное управление.

В Е3 имеется переливная труба и сливной патрубок, закрытый заглушкой на случай полного опорожнения системы после завершения работы со стендом.

Роль контроллера в системе выполняет регулирующий микропроцессорный контроллер «Ремиконт Р–130».

В состав лабораторного стенда также входит пульт оператора. На пульте оператора расположены кнопки включения и отключения питания лабораторного стенда, а также кнопка аварийного отключения питания,

На пульте оператора также расположены ламповые панели, предназначенные для выполнения следующих вторичных функций – технологической и аварийной сигнализации, свидетельствующей о включенном или выключенном состоянии насоса в емкости Е3 (технологическая сигнализация), превышении или понижении уровня жидкости в емкости Е2 относительно регулируемого значения (технологическая сигнализация), достижении жидкостью в емкости Е3 предельно допустимого значения (аварийная сигнализация).

В качестве ПЭВМ используется персональный компьютер на базе процессора Intel 80486 DX2, с установленной на нем программной средой Labwiev 4.0.

3. Функциональная схема системы управления

Функциональная схема рассматриваемой цифровой системы управления гидравлическим объектом представлена на рис.2.

Функции контроля и регулирования в системе управления гидравлическим объектом выполняет регулирующий микропроцессорный контроллер «Ремиконт Р-130».

В качестве используемого на практике контроллера, используем ремиконт Р-130 14 модификации. Этот контроллер позволяет произвести ввод 8 аналоговых сигналов группы А и 4 дискретных сигналов группы Б, а так же вывод 2 аналоговых сигналов группы А, 4 дискретных и 4

импульсных сигналов группы Б.

Первый контур, в состав которого входят приборы с позиционными обозначениями 1-1, …, 1-8, обеспечивает регулирование уровня жидкости в емкости Е2.

Процесс регулирования уровня в емкости Е2 производится с помощью мембранного регулирующего органа.

Перемещение регулирующего органа в положения «открыто» и «закрыто» осуществляется однооборотным исполнительным электрическим механизмом. На функциональной схеме исполнительный электрический механизм имеет позиционное обозначение 1-5.

Однооборотными называются исполнительные электрические механизмы с постоянной скоростью, у которых выходные устройства осуществляют вращательное движение в пределах 0.25 или 0.63 оборота.

В данной системе регулирования используется электрический исполнительный механизм типа МЭО.

Управление механизмом (пуск, останов, изменение направления движения) осуществляется пусковой аппаратурой (NS), с позиционным обозначением 1-3, управление которой, в свою очередь, осуществляется как выходным импульсным воздействием микропроцессорного контроллера «Ремиконт Р-130», так и органом ручного управления (HS), с позиционным обозначением 1-4.

Упомянутое выше устройство для дистанционного указания положения (GS) имеет позиционное обозначение 1-6.

Работа МЭО в том или ином режиме (закрытие или открытие мембранного регулирующего органа) осуществляется по сигналу об увеличении или уменьшении уровня в емкости Е2 относительно определенного значения (уставки). Сигнал о значении уровня воды в емкости снимается с первичного измерительного преобразователя для измерения уровня (LE), имеющего позиционное обозначение 1-1, аппаратурой для измерения уровня с дистанционной передачей показаний (LT), позиционный номер которой 1-2.

Роль первичного преобразователя (LE) выполняет кондуктометрический датчик уровня.

При выходе регулируемого параметра за допустимые пределы, необходимо оповестить об этом оператора. Для этих целей используется технологическая сигнализация. В данной системе технологическая сигнализация, свидетельствующая о превышении или понижении уровня жидкости в емкости Е2, выполнена при помощи ламповых индикаторов (LA), расположенных на пульте управления. Позиционное обозначение ламповых индикаторов на функциональной схеме 1-7 и 1-8.

Второй контур обеспечивает включение или отключении насоса, при достижении жидкостью, в емкости Е3, определенных уровней.