Монтаж и наладка щита управления системы автоматики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

Факультет среднего профессионального образования

Курсовая работа: Монтаж и наладка щита управления системы автоматики

Работу выполнила

студентка группы 916 А.Б. Каруева

Руководитель Т.С. Бородкина

Санкт - Петербург 2013

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 литературы

Введение

На основе последних достижений фундаментальных и прикладных наук, теории автоматического регулирования и управления на базе разрабатываемых приборов и регуляторов стали создаваться системы автоматизации. Такие системы позволяют выполнять следующие функции: контроль параметров технологических процессов, обработку информации, автоматическое регулирование параметров, дистанционное и автоматическое управление машинами и агрегатами и сигнализацию их состояния, обеспечение безопасной эксплуатации технологического оборудования. Монтаж приборов и систем автоматизации представляет собой сложный комплекс, который должен быть выполнен в соответствии с проектом. Все подготовительное производство монтажных работ делится на три этапа:

-Инженерно-техническая подготовка. Включает в себя рассмотрение и анализ автоматизации и разработку правил проведения работ.

-Материально - техническая подготовка. Обеспечение подготовки материала.

-Организационная подготовка производства. Включает в себя оборудование помещений, комплектование рабочих бригад, контроль и участие в установках монтажных конструкций.

Монтаж так же включает в себя монтаж щитов, пультов, электропроводок, датчиков, трубопроводов, исполнительных датчиков и пусконаладочные работы.

Наладка - совокупность операций по подготовке, оснастке, регулированию и настройке машины/привода/аппарата, направленных на обеспечение ее работы в заданных условиях на протяжении определенного времени (секунд, часов, дней или количество партий).

Наладочные работы обычно осуществляются после сборки машин (после монтажа) или после временной остановки, вызванной выходом машины из рабочего состояния(поломка, износ, уменьшение жесткости, точности и т.д.)

Основной целью наладки является обеспечение установленных показателей функционирования комплекса смонтированных и исправленных технологических средств, в составе автоматических и автоматизированных систем управления автоматизированного процесса.

1. Краткое описание работы АСУТП

Рисунок 1. Структурная схема АСУТП

Современные АСУТП разнообразны и могут отличаться друг от друга по функциональному составу, степени автоматизации управления объектом, применяемым техническим средствам, а так же многими другими признаками и характеристиками. В общем случае АСУТП - это многоуровневая система управления, построенная по иерархическому типу. По функциональному типу различают два типа подсистем АСУТП:

· Тип общего назначения;

· Тип специального назначения.

К подсистемам общего назначения относятся такие, 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 управления производством такие системы занимают самую низшую ступень иерархии, поэтому характеризуются тесной связью с объектом управления, некоторой автономностью поведения, а так же наибольшей оперативностью контроля и управления функциями АСУТП. Эти функции, в свою очередь, разделяются на управляющие и информационные.

Информационные функции - это функции, результатом выполнения которых, является представление оператору или другому внешнему получателю информацию о ходе выполняемого процесса. В частности, это контроль основных параметров, то есть, непрерывная проверка соответствия параметров процесса допустимым значениям, а так же:

· Изменение 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

Кy = 200

Тэму = 0.15с

Тму = 0.3с

Кэму = 10

Кэму =4

Кос = 3

Кдв = 0.8

Тдв = 0.15с

Кред =1/500

Кпос =10

Передаточные функции:

На щите установлено:

1. Тахометр

2. Вольтметр

3. Ваттметр, гнезда контроля

4. Переключатель режимов

5. Включатель "Сеть", лампа

6. Амперметр;

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 Wэкв 1(Р):

Рисунок 3. Структурное преобразование

Рисунок 4. Структурное преобразование



Рисунок 5. Структурное преобразование

Рисунок 6. Структурное преобразование

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".

Рисунок 7. АЧХ и ФЧХ автоматической системы.

Данная система не выполняет условия устойчивости

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. автоматизация монтажный линейный регулятор

В соответствии с применяемым законом регулирования существуют: пропорциональные, интегральные, пропорционально-интегральные (ПИ), пропорционально-дифференциальные (ПД) и пропорционально - интегро-дифференциальные (ПИД) регуляторы непрерывного действия.

Промышленный регулятор, реализующий ПД - закон представляет собой операционный усилитель.

Т 1= R1*C

К=10

Расчёт передаточной функции скорректированной системы

Используя программу "Динамика" проверяем систему на устойчивость.

Получаем АЧХ и ФЧХ скорректированной автоматической системы:

Рисунок 9. АЧХ и ФЧХ скорректированной автоматической системы.

По графику (рисунок 9) определяем запасы устойчивости системы по:

- амплитуде (w) = -11 дб;

- фазе (w)= -41о, 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:

tрег - 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:

Исходные данные для построения переходного процесса:

1. Показатель точности: 8;

2. Интервал времени: 50;

3. Приращение времени: 0,1;

4. Масштаб по вертикали: 5.

Строим переходной процесс:

Рисунок 10. 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=

hmax =

hуст =

tрег=

=

7. Эскизное проектирование пульта автоматики

Современная технология работ по монтажу приборов и систем автоматизации основана на максимальном применении блоков и конструкций, в предварительно заготовленных мастерских, то есть вне монтажной зоны. Работы по предварительному изготовлению монтажных деталей и сборке блоков и конструкций называют заготовительными, а по установке приборов, аппаратуры, конструкций, сборочных единиц, блоков и соединительных трубных электрических 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 управления и защиты, а так же линии связи между ними - трубная и электрическая коммутация).

Щиты по назначению разделяют на центральные и местные, так же пульты управления бывают приставные и отдельно стоящие.

Основные рекомендации размещения органов управления на щитах и пультах:

- Манипулирование органами управления должно быть согласованно во времени сигнала и пространства;

- Органы управления необходимо устанавливать таким образом, чтобы оператору не приходилось скрещивать или менять руки;

- Органы управления должны располагаться в области моторного поля и должны быть связанны с определенной последовательностью действий;

- Действия оператора должны осуществляться слева направо и сверху вниз;

- Необходимо учитывать разделение функций выполняемых отдельно левой и правой рукой;

- Функционально идентичные органы управления необходимо располагать единообразно на всех панелях рабочего места;

- Органы управления и функционально связанные с ними индикаторы следует располагать вблизи друг от друга и таким образом, что бы рука оператора не перекрывала индикатор;

- В основной зоне размещаются кнопки ввода информации и управления режимами работы;

- Кнопки включения и выключения располагают вне рабочей зоны, что бы 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 300, а максимальный угол не больше 900 ;

- При некоторых технологических процессах, где учитывается острый дефицит времен, и в сложных ситуациях, необходимо учитывать психо - физиологические человеческие факторы.

- Количество поступаемой информации на восприятие не должно превышать возможности оператора.

И в соответствии с вышеперечисленными рекомендациями на щите установлены следующие приборы и электронные устройства:

1. Тахометр

2. Вольтметр

3. Ваттметр, гнезда контроля

4. Переключатель режимов

5. Включатель "Сеть", лампа

6. Амперметр

Рисунок 11. Амперметр М 1420.1

Условия эксплуатации

Нормальные условия применения прибора:

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

- относительная влажность до 80 %;

- атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа.

Рабочие условия применения прибора:

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

- относительная влажность до 80 %;

- атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа.

8. Схема автоматизации

Составляем схему автоматизации:

Рисунок 12. Схема автоматизации.

Заключение

Было задание, исследовать в данном курсовом проекте заданную систему на работоспособность, но 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.

Список литературы

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

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

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

Размещено на Allbest.ru