Монтаж и наладка щита управления системы автоматики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Краткое описание работы АСУТП

2. Исходные данные

3. Структурные преобразования

4. Исследование автоматической системы на устойчивость

5. Синтез промышленного регулятора

6. Оценка качества работы системы

7. Эскизное проектирование пульта автоматики

8. Монтаж элемента системы автоматики

9. Схема автоматизации

Заключение

Список источников

Введение

Автоматика - это отрасль науки и техники, охватывающая теорию и практику автоматического управления, а также принципы построения автоматических систем и образующих их технических средств.

Автоматика позволяет существенно повышать эффективность технологических процессов, сокращать количество обслуживающего персонала, увеличивать производительность труда и улучшать качество выпускаемой продукции, обеспечивая высокую точность ведения процессов.

Системы автоматического управления используются для управления технологическими процессами и имеют локальный характер. В этих системах роль человека не является решающей, он выполняет лишь отдельные функции диспетчера. При автоматизированном управлении человек непосредственно входит в контур управления и, используя средства обработки информации, вырабатывает решения, способные воздействовать на систему. Необходимость в автоматизированном управлении носит объективный характер и обусловлена тем, что процессы управления в настоящее время усложнились.

Автоматическое управление и автоматизированное управление преследуют разные цели. Применение автоматического управления при автоматизации производства нацелено на выполнение рутиной работы такими средствами, которые приводили бы к сокращению персонала, чем и оправдывается экономическая эффективность автоматизации. При автоматизированном управлении не происходит сокращение персонала, более того появляются затраты связанные с приобретением вычислительной техники и иного дорогостоящего оборудования. С внедрением АСУ управленческий персонал даже увеличивается.

АСУ предназначена выполнить новую работу, которую без неё сделать невозможно. АСУ должно помочь руководителю принять обоснованное решение и свести к минимуму опасность ошибочных действий.

Современные масштабы строительства и реконструкции ряда новых предприятий требует применения высокопроизводительных методов производства монтажных работ, основанной на передовой технике и прогрессивной технологии. Автоматизация технологических процессов и контроль их параметров связаны с повышенными требованиями к четкости и безотказности работы приборов систем автоматизации. Точность производимых работ во многом зависит от качества монтажа. Монтаж включает в себя следующие этапы:

§ подготовка производства для монтажных работ;

§ производство монтажных работ;

§ сдача смонтированных систем для наладки.

Монтаж приборов и систем автоматизации является одним из наиболее технически сложных разделов монтажных работ. От квалификации монтажников, знания ими современной технологии монтажа, приёмов работы, умения использовать технически современных инструментов и механизмов во многом зависят качество и сроки строительств и реконструкции промышленных объектов.

Наладка - это совокупность операций по подготовке, оснастке, регулированию и настройке машины (прибора, аппарата), направленных на обеспечение её работы в заданных условиях на протяжении определенного времени (час, смена, сутки, время стойкости инструмента или обработки партии деталей и т.п.).

Наладка - это часть технологического процесса.

Наладочные работы обычно осуществляют после сборки машин (после монтажа) или после временной остановки, вызванной выходом машин из рабочего состояния (поломка, износ, уменьшение жёсткости, точности и т.п.). Объектами наладки являются станки, измерительные приборы, электро- и радиоаппаратура, транспортные устройства, инструменты и т.п., а также их совокупность, составляющая, например, транспортную систему, поточную линию и т.п.

Цель наладки: Обеспечение установленных показателей функционирования комплекса смонтированных и исправных технологических средств в составе автоматических и автоматизированных систем управления автоматизированного процесса.

1. Краткое описание работы АСУТП

Современные АСУТП разнообразны и могут отличаться друг от друга по функциональному составу, степени автоматизации управления объектом, применяемым техническим средствам, а также многим другим признакам и характеристикам.

По функциональному признаку различают два типа подсистем АСУТП:

· общего назначения;

· специального назначения.

К подсистемам общего назначения относятся такие подсистемы, как: подсистемы информационного поиска, кодирования информации, контроля и преобразования информации и формирование исходных данных для АСУТП различных уровней.

К подсистемам специального назначения относятся: подсистемы обеспечения технологических конструкций, проектирование технологических процессов и конструирование средств технологической оснастки. Некоторые АСУТП имеют возможность работать без вычислительного комплекса. Такая система применяется для управления отдельными, относительно простыми установками.

В общей структуре (см. рисунок 2) управления производством такие системы занимают самую низшую ступень иерархии, поэтому характеризуются тесной связью с объектом управления, некоторой автономностью поведения, а также наибольшей оперативностью контроля и управления функциями АСУТП. Эти функции, в свою очередь, разделяются на информационные и управляющие.

Информационные функции - это функции, результатом выполнения которых является представление оператору или другому внешнему получателю информации

о ходе выполняемого процесса, в частности, это контроль за основными параметрами, т.е. непрерывная проверка соответствия параметров процесса допустимым значениям, а также:

– измерение или регистрация по запросу оператора технических параметров

процесса;

– информирование персонала при возникновении несоответствия

контролируемых параметров нормальным;

– информирование оператора о производственной ситуации;

– сигнализация при опасных ситуациях.

Управляющие функции АСУТП - это действие по выработке и реализации управляющих воздействий на объект управления.

Основные управляющие функции:

§ стабилизация переменных технологического процесса;

§ программное изменение режима процесса по заранее заданному закону;

§ защита оборудования от аварий;

§ формирование и реализация управляющих воздействий, обеспечивающих

достижение оптимального значения по любому заданному показателю качества;

§ распределение материальных потоков и нагрузок между агрегатами технологического процесса.

2. Исходные данные

К_g = 0.5 T_g = 0.03c K_y = 5 K_р = 1/200

К_пр = 100 К_дв = 0,9 об/в*с К_ос = 3 об/в Т_дв = 0,2с

Передаточные функции:

=

=

=

=

=

=

На щите установлено:

· Вкл «Сеть», светодиод;

· Тахометр;

· Переключатель режимов;

· Вольтметр, гнезда контроля;

· Ваттметр;

· Задающее устройство, (переключатель).



3. Структурные преобразования

Для упрощения структурных схем, получения передаточных функций всей разомкнутой системы, передаточных функций замкнутой системы по ошибке и выходному сигналу применяют структурные преобразования. Структурные преобразования основаны на принципе суперпозиции и поэтому применимы только к линейным системам.

Довольно часто структурные преобразования позволяют привести исходную многоконтурную систему к простейшей объединенной одноконтурной системе.

На основании структурной кинематической схемы системы автоматического управления, представленной на рисунке 1 и передаточных функций входящих в неё звеньев, упростим структурную схему САУ.

Подставив значения «К» и «Т» в передаточные функции вычислим эквивалентную функцию W_экв1(Р):

W_экв1(Р)=*** **100*= (см. рисунок 3).

W_экв2(Р)=*=*= (см. рисунок 4).

4. Исследование автоматической системы на устойчивость

Одной из основных задач теории автоматического регулирования является изучение динамических процессов, происходящих в автоматических системах. Автоматические системы при нормальной эксплуатации должны поддерживать определённый режим работы объекта регулирования при воздействии на него многих возмущающих факторов. Устойчивость системы означает, что малые изменения входного сигнала или какого-нибудь возмущения, начальных условий или параметров не приведут к значительным отклонениям выходного сигнала.

Чтобы исследовать систему на устойчивость необходимо построить АЧХ и ФЧХ, используя при этом программу «Динамика», и вводя коэффициенты числителя:

А0 = 225;

и коэффициенты знаменателя:

В0=1; В1=600; В2=240; В3=24.

получаем АЧХ и ФЧХ автоматической системы:

Рисунок 5. АЧХ и ФЧХ автоматической системы.

Данная система не имеет достаточных запасов по амплитуде и фазе. Для их увеличения нужно ввести промышленный регулятор.

5. Синтез промышленного регулятора

Устройство, осуществляющее автоматическое регулирование, т.е. автоматически поддерживающее значение заданного параметра, называется регулятором. Задача регулирования состоит в том, чтобы автоматически с помощью регулятора поддерживать в объекте регулирования требуемые условия протекания процесса, восстанавливать их каждый раз, когда они бывают нарушены.

Промышленный регулятор реагирует на изменение регулируемой величин, характеризующей технологический процесс, и управляет этим процессом с целью поддержания заданного значения регулируемой величины или изменение её по заданному закону. В соответствии с применяемым законом регулирования существуют: пропорциональные, интегральные, пропорционально-интегральные, пропорционально-дифференциальные и пропорционально - интегро-дифференциальные регуляторы непрерывного действия.

R₂ = 1 МОм;

К = = 10;

R1 = = 0,1 МОм,

R₃ = = 11 МОм.

Расчёт передаточной функции скорректированной системы.

W_кор(Р) = *10=

Также используя программу «Динамика» проверяем систему на устойчивость, вводя коэффициенты числителя:

А0=2250;

и коэффициенты знаменателя:

В0=1; В1=600; В2=240; В3=24.

Получаем АЧХ и ФЧХ скорректированной автоматической системы:

Рисунок 7. АЧХ и ФЧХ скорректированной автоматической системы.

По графику (см. рисунок 15) определяем запасы устойчивости системы по:

амплитуде (w) = -10 дб;

фазе (w)= -40^о, что соответствует достаточности запаса устойчивости и заданию.

6. Оценка качества работы системы

Устойчивость является необходимым, но недостаточным условием работоспособности систем автоматического регулирования. Устойчивость системы регулирования озночает лишь то, что в системе происходит затухание переходного процесса под влиянием управляющего или возмущающего внешнего воздействия. Время затухания процесса, максимальное отклонение регулируемой величины и число колебаний в системе при этом не определяются, однако эти величины являются очень важными показателями качества процессов регулирования.

Показатели качества процессов регулирования можно определить с помощью различных методов. К числу их в первую очередь следует отнести построение переходных процессов по заданным передаточным функциям замкнутых систем.

Основные показатели переходного процесса:

t_рег - время регулирования переходного процесса, которое определяет быстродействие системы. Норма считается, если время регулирования от нового установившегося значения будет не более 3-5%.

- перерегулировка - это максимальное значение отклонения регулируемой величины от нового установившегося значения. Она появляется в следствии того, что система к новому установившемуся состоянию подходит с определенной скоростью. Чем больше скорость, тем дальше за новое установившееся расстоние пройдет система по инерции. Нормой является 20-30%, при этом число колебаний 2-3 и не более.

-время, за которое устанавливается система.

Для определения качества системы необходимо замкнуть единичную обратную связь и построить переходной процесс, используя при этом программу «Динамика», скорректированную передаточную функцию.

Замыкаем единичную обратную связь:

W(p)=

Исходные данные для построения переходного процесса:

1. Показатель точности: 8;

2. Интервал времени: 20;

3. Приращение времени: 0,05;

4. Масштаб по вертикали: 20.

Строим переходной процесс:

Рисунок 8. Переходной процесс скорректированной автоматической системы

Из графика переходного процесса видно, что система устойчива. Это означает, что переходной процесс со временем затухает. Показатели переходного процесса, по которым оценивается качество данной автоматической системы:

n= 0 ;

h_max = 0,9 ;

h_уст = 0,9 ;

t_рег= 3,5 сек;

= 0 %;

7. Эскизное проектирование пульта автоматики

Современная технология работ по монтажу приборов и систем автоматизации основана на максимальном применении блоков и конструкций, предварительно в заготовленных мастерских, т.е. вне монтажной зоны.

Работы по предварительному изготовлению монтажных деталей и сборки блоков и конструкций называют заготовительными, а по установке приборов, аппаратуры, конструкций, сборочных единиц, блоков и соединительных трубных электричесих проводок в соответствии с чертежами проектов - монтажными.

Монтаж приборов и систем автоматизации проводят, в том числе и по общим видам щитов и пультов.

Щиты и пульты в системах автоматизации предназначены для размещения на них средств контроля и управления технологическими процессами (контрольно - измерительные приборы, сигнальные устройства, аппаратура управления, автоматического регулирования и защиты, а также линии связи между ними - трубная и электрическая коммутация).

Щиты по назначению подразделяют на центральные и местные, а пульты управления - на приставные и отдельно стоящие.

Установка:

До начала монтажа щитовое помещение, операторная или центральный диспетчерский пункт, в которых устанавливают щиты или пульты, доллжны быть польностью отстроены и приняты под монтаж по акту согласно требованиям СН и ПА. В них должны быть установлены все закладные детали и опорные конструкции, заделываемые в пол. А также необходимые проёмы в стенах для выхода трубных и электрических проводок наружу.

Малогабаритные щиты монтируют на стенах, колоннах или на полу на подставках на такой высоте, чтобы горизонтальные оси показывающих приборов и сигнальной аппаратуры находились от пола на уровне 800 - 1200 мм, вспомогательной аппаратуры (переключателей, ключей управления, кнопок) 700 - 1600 мм.

Проводимые к щитам (пультам) провода и кабели подключают к сборкам зажимов.

Тэрмоэлектродные провода подключают непосредственно к приборам с компенсационными устройствами, минуя сборки зажимов.

Монтаж приборов и систем автоматизации осуществляют в соответствии с проектом, техническими условиями, инструкциями заводов - изготовителей и условиями эксплуатации. Места установки приборов и аппартуры должны быть доступны и удобны для обслуживания, а также хорошо освещены.

Основные рекомендации размещения органов управления на щитах и пультах:

– манипулирование органами управления должно быть согласовано во времени сигнала и в пространстве;

– органы управления необходимо устанавливать таким образом, чтобы оператору не приходилось скрещивать или менять руки;

– органы управления должны распологаться в области моторного поля и должны быть связаны с определенной последовательностью действий;

– действия оператора должны осуществляться слева направо и сверху вниз;

– необходимо учитывать разделение функций выполняемых отдельно правой и левой рукой;

– функционально идентичные органы управления необходимо распологать единообразно на всех панелях рабочего места;

– органы управления и функционально связанные с ним индикаторы следует распологать вблизи друг к другу и таким образом, чтобы рука оператора не закрывала индикатор;

– органы управления, предназначенные для техобслуживания и регулировки должны размещаться отдельно от других органов управления;

– в основной зоне размещаются кнопки ввода информации и упралвения ражимами работы;

– кнопки включения и выключения располагают вне рабочей зоны, чтобы исключить возможность их случайного нажатия. В некоторых случаях используют различные защитные приспособления. При большом количестве кнопок применяют их группирование или окраску в различные цвета. Расположение кнопок в группе должно соответствовать последовательности выполнения операций;

– тумблеры или кнопки включения и отключения должны иметь индикаторы;

– угол обзора для оператора, обеспечивающий наилучшее считывание информации, равен 30^о, а максимальный угол не больше 90^о;

– при некоторых технологических процессах, где учитывается острый дефицит времени, и в сложных ситуациях, необходимо учитывать психо - физиологические человеческие факторы. Нужно учитывать влияние размера цифр в индикаторах и освещении.

– количество поступаемой информации по восприятию не должно превышать возможности оператора.

8. Монтаж элемента системы автоматики

монтажный щит управление автоматика

При установки прибора необходимо соблюдать правила техники безопасности.

Перед началом эксплуатации следует тщательно проверить правильность монтажа и надежность заземления прибора.

Во избежание ослабления крепления применять контргайки на болтах, крепящих прибор. При монтаже амперметров с шунтами убедиться в том, что номинальные данные шунта соответствуют указаниям, помещенным на табличке амперметра. Особое внимание обратить на надежность присоединения проводов, особенно калиброванных и соединительных у амперметров и шунтов.

Заземлить корпус прибора. Заземляющий провод подключить к винту с условным обозначением.

Подключить амперметры к наружному шунту калиброванными проводами, прилагаемыми к прибору. Изменение длины калиброванных проводов не допускается. Для присоединения к наружному шунту амперметров, градуированных с соединительными проводами, проложить линию кабеля с медными жилами.

Сопротивление проложенной линии между амперметром и шунтом, измеренное при температуре (20 ° ± 5°) С, должно быть равно указанному на приборе с допускаемым отклонением ± 0.01 Ом.

Диаметр сальникового вывода -13 мм (или 12 мм для корпуса с двумя сальниковыми выводами).

Нужный диаметр кабеля подобрать таким образом, чтобы обеспечить защиту прибора от попадания воды.

Подключение соединительных проводов сечением более 2.5 мм производить через переходную коробку.

Амперметры, предназначенные для подключения с соединительными проводами сопротивлением до 3.5 Ом, снабжены подгоночной катушкой, расположенной в коробке зажимов прибора, пользуясь которой, при монтаже можно подогнать сопротивление соединительных проводов от шунта до прибора до (3.5 ± 0.1) Ом.

Подключить приборы к сети согласно схеме.

Условия эксплуатации

Нормальные условия применения приборов:

- температура окружающего воздуха (20±5) °С;

- относительная влажность до 80 %;

- атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа. Рабочие условия применения приборов:

- температура окружающего воздуха от минус 10 до плюс 50 °С;

- относительная влажность до 80 %;

- атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа.

10. Схема автоматизации

Составляем схему автоматизации:

Рисунок 9. Схема автоматизации.

Заключение

Было задание, исследовать в данном курсовом проекте заданную систему на работоспособность, то она не соответствовала условиям устойчивости. После корректировки, путём введения промышленного регулятора система стала иметь показатели качества и устойчивости, близкие к оптимальным. С чем я успешно справился.

Также был спроектирован монтажный щит управления автоматизированной следящей системы и разработан технологический процесс его сборки. В соответствии с ГОСТ 3.118-82 были оформлены маршрутные карты сборки щита управления.

Список литературы

1.Воронов, А. А. «Основы теория автоматического регулирования и управления»: учеб. пособие для вузов / А. А. Воронов, В. К. Титов, Б.Н. Новогранов - М.: Высшая школа, 1986. - 519 с.

2.Андрющенко В.А. «Следящие системы автоматизированного сборочного оборудования».-Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1979.-246с., ил.

3.Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления: Учеб. пособие для втузов/ Е.П. Попов - М.: Машиностроение, 1989. - 423 с.

4.Каминский А. М. Монтаж приборов систем автоматизации: Учеб. Пособие для вузов / Каминский А. М. - М.: Машиностроение, 1988. - 542 с.

5. ГОСТ 3.118-82.

Размещено на Allbest.ru