Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
|
Введение
Определяющая роль в решении задач обеспечения эффективности производства, надежности и безопасности эксплуатации технологического оборудования принадлежит автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП). Вопросы разработки АСУ ТП, выбора средств измерений и автоматики тесно связаны со спецификой технологических процессов и должны быть решены на стадии проектирования соответствующих технологических установок, т.е. инженер теплоэнергетик, участвующий в проектировании технологической установки, должен иметь соответствующие знания. Эти знания будущие специалисты, обучающиеся по специальности 10.07.00 «Промышленная теплоэнергетика» получают при изучении дисциплины «Автоматика тепловых процессов». , предусмотренная рабочей программой этой дисциплины способствует закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами за время обучения, и применению этих знаний к комплексному решению конкретных инженерных задач по разработке схем теплотехнического контроля и автоматизации теплоэнергетических установок. включает в себя разработку системы теплового контроля и автоматики технологической установки, выбор технических средств, определение динамических свойств объекта регулирования и расчет настроек регулятора. 1. Содержание и состав курсовой работы
1.1 Общие положения
по проектированию системы автоматического регулирования тепловых процессов состоит из пояснительной записки и графической части. Текстовая часть (пояснительная записка) курсовой работы включает следующие основные разделы: 1. Введение. 2. Характеристика объекта автоматизации и разработка функциональной схемы автоматики. 3. Выбор средств автоматизации и теплового контроля. 4. Расчет оптимальных настроек автоматического регулятора 5. Список литературы Ориентировочный объем пояснительной записки к курсовой работе – – 10…15 страниц печатного текста. Графическая часть состоит из одного чертежа – функциональной схемы автоматизации заданной технологической установки. Подробные указания по выполнению функциональной схемы приведены в разделе 4. 2. Пояснения к текстовой части проекта
2.1 Введение
Рассматривают общие задачи автоматизации данной отрасли промышленности. Обосновывают целесообразность автоматизации рекомендованного в задании технологического процесса. 2.2 Характеристика объекта автоматизации и разработка функциональной схемы автоматики
Кратко описывают технологический процесс и аппараты, в которых он осуществляется. На основе анализа технологического процесса выбирают параметры, регулирование которых необходимо осуществлять для обеспечения безопасной эксплуатации технологической установки, экономичности ее работы и высокого качества получаемой продукции. После выбора регулируемых и регулирующих параметров выбирают параметры, подлежащие измерению, регистрации (параметры, необходимые для расчета технико-экономических показателей работы технологической установки, подстройки регуляторов и т.п.), сигнализации и так далее. На основе проведенного анализа технологического процесса разрабатывается функциональная схема автоматизации и теплового контроля заданной технологической установки. 2.3 Выбор средств автоматизации и теплового контроля
Средства автоматизации, используемые для управления технологическим процессом, должны быть выбраны с учетом динамических свойств объекта регулирования, преимущественно отечественные, выпускаемые серийно. Необходимо стремиться к применению однотипных средств измерения унифицированных систем, характеризуемых простотой сочетания, взаимозаменяемостью и удобством компоновки на щитах управления. Использование однотипной аппаратуры дает значительные преимущества при монтаже, наладке, эксплуатации, обеспечении запасными частями и т.п. В качестве локальных средств сбора и накопления первичной информации (автоматических датчиков), вторичных приборов, регулирующих и исполнительных устройств следует использовать приборы и средства автоматизации Государственной системы промышленных приборов (ГСП). В заключении этого раздела приводится спецификация на все выбранные средства автоматизации и измерения. Указания по заполнению спецификации приведены в разделе 4. 2.4 Выбор и расчет оптимальных настроек автоматического регулятора
По заданной разгонной характеристике находятся параметры характеризующие динамические свойства объекта регулирования и записывается его передаточная функция. Используя методику изложенную в разделе 6 выполняется расчет настроек автоматического регулятора реализующего П-, ПИ-, и ПИД – законы регулирования 3. Указания по выбору средств автоматизации
Конкретные типы средств автоматизации выбирают с учетом особенностей технологического процесса и его параметров. В первую очередь принимают во внимание такие факторы, как пожаро- и взрывоопасность, агрессивность и токсичность среды, число параметров, участвующих в управлении, и их физико-химические свойства, дальность передачи сигналов информации и управления, требуемые точность и быстродействие. Эти факторы определяют выбор методов измерения технологических параметров, требуемые функциональные возможности регуляторов и приборов (законы регулирования, показание, запись и т.д.), диапазоны измерения, классы точности, вид дистанционной передачи и т.д. Приборы и средства автоматизации следует подбирать по справочной литературе (9, 12, 15, 16), исходя из следующих соображений: – для контроля и регулирования одинаковых параметров технологического процесса необходимо применять однотипные средства автоматизации, выпускаемые серийно; – при большом числе одинаковых параметров рекомендуется применять многоточечные приборы; – при автоматизации сложных технологических процессов необходимо использовать вычислительные и управляющие машины; – класс точности приборов должен соответствовать технологическим требованиям; – для автоматизации технологических аппаратов с агрессивными средами необходимо предусматривать установку специальных приборов, а в случае применения приборов в нормальном исполнении нужно защищать их. Наиболее распространенные типы промышленных вторичных приборов, входящих в ГСП, представлены ниже: Входной сигнал Тип измеритель- ного прибора Давление сжатого воздуха ПВ Постоянное напряжение КСП Постоянный ток КСУ Электрическое сопротивление КСМ Взаимоиндуктивность КСД Приборы ПВ являются вторичными приборами пневматической системы «Старт» и применяются для измерения любых технологических параметров, предварительно преобразованных в давление сжатого воздуха (унифицированный пневматический сигнал). В частности, прибор ПВ 10.1Э предназначен для работы с одним из регуляторов системы «Старт». Он записывает на ленточную диаграмму величину регулируемого параметра, показывает значение сигнала задания и управляющего воздействия в прибор входит станция управления регулятором. Автоматические потенциометры КСП уравновешенные мосты КСМ, миллиамперметры КСУ применяют для измерения, записи и регулирования (при наличии регулирующего устройства) температуры и других параметров, изменение которых может быть преобразовано в изменение напряжения постоянного тока, активного сопротивления, силы тока постоянного тока. Потенциометры КСП-4 в зависимости от модификации могут работать или в комплекте с одной или несколькими (если прибор многоточечный) термопарами стандартных градуировок, или с одним или несколькими источниками постоянного напряжения. Уравновешенные мосты КСМ-4 работают в комплекте с одним или несколькими термометрами сопротивления стандартных градуировок, а миллиамперметры КСУ-4 – в комплекте с одним или несколькими источниками сигналов постоянного тока. Вторичные приборы КСД работают в комплекте с первичными измерительными преобразователями, снабженными дифференциально-трансформаторными датчиками. Каждый тип приборов, указанных выше, выпускается в различных модификациях, отличающихся размерами, диапазонами измерения, количеством входных сигналов, наличием вспомогательных устройств и т.д. Выбирая тот или иной прибор по функциональному признаку, необходимо простоту и дешевизну аппаратуры сочетать с требованиями контроля и регулирования данного параметра. Наиболее важные параметры следует контролировать самопишущими приборами, более сложными и дорогими, чем показывающие приборы. Регулируемые параметры технологического процесса необходимо, также контролировать самопишущими приборами, что имеет значение для корректировки настройки регуляторов. При выборе вторичных приборов для совместной работы с однотипными датчиками одной градуировки и с одинаковыми пределами измерения следует учитывать, приборы КСП, КСМ, КСД выпускаются с числом точек 3,6,12. В многоточечных приборах имеется переключатель, автоматически и поочередно подключающий датчик к измерительной схеме. Печатающее устройство, расположенное на каретке, отпечатывает на диаграмме точки с порядковым номером датчика. При выборе вида унифицированного сигнала канала связи от датчика до вторичного прибора принимается во внимание длина канала связи. При длине до 300 м можно применять любой унифицированный сигнал, если автоматизируемый технологический процесс не является пожаро- и взрывоопасным. При пожаро- и взрывоопасности и расстоянии не более 60 м целесообразно использовать пневматические средства автоматизации, например регуляторы и приборы системы «Старт». Электрические средства автоматизации характеризуются гораздо меньшим запаздыванием и превосходят пневматические средства по точности измерения (класс точности большинства пневматических приборов – 1,0, электрических – 0,5). Применение электрических средств упрощает внедрение вычислительных машин. Выбирая датчики и вторичные приборы для совместной работы, следует обращать внимание на согласование выходного сигнала датчика и входного сигнала вторичного прибора. Например, при токовом выходном сигнале датчика входной сигнал вторичного прибора тоже должен быть токовым, причем род тока и диапазон его изменения у датчика и вторичного прибора должны быть одинаковыми. Если это условие не выполняется, то следует воспользоваться имеющимися в ГСП промежуточными преобразователями одного унифицированного сигнала в другой (табл. 1). Таблица 1. Наиболее распространенные промежуточные преобразователи ГСП Тип преобразователя Входной сигнал Выходной сигнал ПТ-ТП 68 ЭДС термопары Постоянный ток 0…5 мА ПТ-ТС 68 Электрическое сопротивление Постоянный ток 0…5 мА НП-ТЛ1-М ЭДС термопары Постоянный ток 0…5 мА НП-СЛ1-М Электрическое сопротивление Постоянный ток 0…5 мА НП-3 Напряжение постоянного тока 0…2В Постоянный ток 0…5 мА ЭПП-63 Постоянный ток 0…5мА Давление сжатого воздуха 0,2…1,0 кгс/см2 Промежуточный преобразователь НП-П3 используется в качестве нормирующего для преобразования выходного сигнала дифференциально-трансформаторного преобразователя в унифицированный токовый сигнал. Преобразователи ЭПП-63 и ПЭ-55М осуществляют переход соответственно с электрической ветви ГСП на пневматическую и с пневматической ветви ГСП на электрическую. При выборе датчиков и приборов следует обращать внимание не только на класс точности, но и на диапазон измерения. Следует помнить, что номинальные значения параметра должны находиться в последней трети диапазона измерения датчика или прибора. При невыполнении этого условия относительная погрешность измерения параметра значительно превысит относительную приведенную погрешность датчика или прибора. Таким образом, не следует выбирать диапазон измерения с большим запасом (достаточно иметь верхний предел измерения, не более чем на 25% превышающий номинальное значение параметра). Если измеряемая среда химически активна по отношению к материалу датчика или прибора (например, пружинного манометра, гидростатического уровнемера, дифманометра для измерения расхода по методу переменного перепада давлений), то его защиту осуществляют с помощью разделительных сосудов или мембранных разделителей. При автоматизации химико-технологических процессов для изменения расхода жидких сред обычно используют пневматические регулирующие клапаны, включающие исполнительный механизм с пневмоприводом и регулирующий орган. 4. Указания по выполнению функциональных схем автоматизации
Функциональная схема теплового автоматики и контроля разрабатывается в соответствии с требованиями соответствующих нормативных документов [3–7] и оформляется по ГОСТ 21.404–85. Разработка функциональной схемы автоматики и теплового контроля начинается изображения схемы технологической системы или агрегата (например, изображение системы отопления, системы вентиляции, кондиционирования воздуха, технологической схемы системы теплоснабжения, газоснабжения или теплогенерирующей установки и т.п.). Технологическое оборудование и коммуникации при разработке функциональных схем должны изображаться упрощенно, без указания отдельных технологических аппаратов и трубопроводов вспомогательного назначения. Однако изображенная таким образом технологическая схема должна давать ясное представление о принципе ее работы. На технологических трубопроводах показывают ту регулирующую и запорную арматуру, которая непосредственно участвует в управлении процессом, а также запорные и регулирующие органы, необходимые для определения относительного расположения мест отбора импульсов. Технологические коммуникации и трубопроводы жидкости и газа изображают условными обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.784–70, приведенными в табл. 2. Таблица 2. Условные цифровые обозначения трубопроводов для жидкостей и газов по ГОСТ 2.784–70 Наименование среды, транспортируемой трубопроводом Обозначение Вода -1–1- Пар -2–2- Воздух -3–3- Азот -4–4- Кислород -5–5- Масло -14–14- Жидкое горючее -15–15- фреон -18–18- Противопожарный трубопровод -26–26- На технологическую схему проектируемой системы наносят все элементы системы автоматического регулирования. Приборы и преобразователи показываются в виде условных изображений и объединяются в единую систему линиями функциональных связей. Функциональную схему теплового контроля выполняют, как правило, на одном листе, на котором изображают аппаратуру всех систем контроля, регулирования, управления и сигнализации, относящуюся к данной технологической установке. Сложные технологические схемы рекомендуется расчленять на отдельные технологические узлы и выполнять функциональные схемы этих узлов в виде отдельных чертежей на нескольких листах или на одном. Пример функциональной схемы показан на рисунке 1. Контуры технологического оборудования на функциональных схемах рекомендуется выполнять линиями толщиной 0,6–1,5 мм; трубопроводные коммуникации 0,6–1,5 мм; приборы и средства автоматизации 0,5–0,6 мм; линии связи 0,2–0,3 мм; прямоугольники, изображающие щиты и пульты, 0,6–1,5 мм. Приборы, средства автоматизации, электрические устройства и элементы вычислительной техники на функциональных схемах автоматизации показываются в соответствии с ГОСТ 21.404–85 и отраслевыми нормативными документами. ГОСТ 21.404–85 предусматривает систему построения графических и буквенных условных обозначений по функциональным признакам, выполняемым приборами. Приборы изображаются окружностями разделенными горизонтальной линией. В верхней части окружности
наносятся буквенные обозначения измеряемой величины и функционального признака прибора (таблицы 3, 4, 5). В нижней части окружности наносится позиционное обозначение (цифровое или буквенноцифровое), служащее для нумерации отдельных элементов j комплекта измерения. Таблица 3. Буквенные условные обозначения по ГОСТ 21.404–85 Обозна-чение Измеряемая величина Функции выполняемые прибором Основное назначение первой буквы Дополнительное назначение, уточняющее назначение первой буквы Отображение информации Формирование выходного сигнала Дополнительное назначение А Сигнализация В С – – – Регулирование, управление D Плотность Разность перепад, – – – Е Любая элек трическая величина – – - F Расход Соотношение, доля дробь - - – G Размер, положение перемещение – – - - Н Ручное воздействие – – – Верхний предел измеряемой вел. I Показание – – J . Автоматиче ское переклю чение обега ние – ~ – R Радиоак гив – ность - Регистрация – – S Скорость, частота – - Включение, отключение, переключение, сигнализация - T Температура - – U Несколько разнородных измеряемых величин V Вязкость - - - W Масса Х Нерекомен дуемая резервная буква – – – – К Время, временная программа – – – - L Уровень - - - Нижний предел измеряемой вел. М Влажность – – – – N Резервная буква – – – 0 Резервная буква – – – – Р Давление, вакуум – – – – Q Величина, характери-зующая качество, состав, концентра-цию и т. п Интегриро вание, сумми рование по времени – – – Таблица 4. Дополнительные буквенные обозначения, отражающие функциональные признаки приборов по ГОСТ 21.404–85 Наименование Обозначение Чувствительный элемент (первичное преобразование) Е Дистанционная передача (промежуточное преобразование) Т Станция управления К Преобразование; вычислительные функции Y Таблица 5. Дополнительные обозначения, отражающие функциональные признаки преобразователей сигналов и вычислительных устройств по ГОСТ 21.404–85 Наименование Обозначение Род сигнала: электрический пневматический гидравлический Е Р G Виды сигнала: аналоговый дискретный А D Пример построения условного обозначения прибора для измерения, регистрации и автоматического регулирования перепада давления приведен на рис. 2. Рис. 2. Пример построения условного обозначения прибора для измерения, регистрации и автоматического регулирования перепада давления Всем приборам и преобразователям, изображенным на функциональной схеме, присваиваются позиционные обозначения, состоящие из двух частей: арабских цифр – номера функциональной группы и строчных букв русского алфавита – номера прибора и ТСА в данной функциональной группе (например, 5а, 3б и т.п.). Буквенные обозначения присваивают каждому элементу функциональной группы в порядке алфавита в зависимости от последовательности прохождения сигнала – от устройств получения информации к устройствам воздействия на управляемый процесс (например, приемное устройство – датчик, вторичный преобразователь, задатчик, регулятор, указатель положения, исполнительный механизм, регулирующий орган). Допускается вместо букв русского алфавита использовать арабские цифры (например, 5–1, 3–2 и т.д.). Примеры изображения отдельных измерительных каналов приведены на рисунках 3–11 Рис. 3. Индикация и регистрация температуры (TIR). 101–1 Термоэлектрический термометр тип ТХА, гр. ХА, пределы измерения от –50 °С до 900 °С, материал корпуса Ст0Х20Н14С2, марка ТХА-0515 101–2 Преобразователь термоЭДС в стандартный токовый сигнал 0…5 мА, гр. ХА, марка Ш-72 101–3 Миллиамперметр показывающий регистрирующий на 2 параметра, марка А-54 Рис. 4. Индикация, регистрация и регулирование температуры с помощью пневматического регулятора (TIRС, пневматика). 102–1 Термоэлектрический термометр тип ТХА, гр. ХА, пределы измерения от –50 °С до 900 °С, материал корпуса Ст0Х20Н14С2, марка ТХА-0515 102–2 Преобразователь термоЭДС в стандартный токовый сигнал 0…5 мА, гр. ХА, марка Ш-72 102–3 электропневмопреобразователь, входной сигнал 0…5 мА, выходной – стандартный пневматический 0,02…0,1 МПа, марка ЭПП-63 (или ЭПП-180) 102–4 пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления, марка ПВ 10.1Э (с электроприводом диаграммной ленты) 102–5 Пневматический ПИ-регулятор ПР 3.31 Рис. 5. Индикация и регулирование температуры с помощью микропроцессорного регулятора (TIС, эл.). 103–1 Термоэлектрический термометр тип ТХА, гр. ХА, пределы измерения от –50 °С до 900 °С, материал корпуса Ст0Х20Н14С2, марка ТХА-0515 103–2 Трехканальный микропроцессорный регулятор типа «Протерм-100» 103–3 Регулирующий клапан для неагрессивных сред, корпус из чугуна, предельная температура Т = 300 °С, давление Ру
= 1,6 МПа, условный диаметр Dу
= 100 мм, тип 25нч32нж Рис. 6. Пример схемы контроля давления. Индикация давления (PI). 210–1 Манометр пружинный М-… Рис. 7. Сигнализация давления (PA). 202–1 Пневматический первичный преобразователь давления, предел измерения 0… 1,6 МПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа, марка МС-П-2 (манометр сильфонный с пневмовыходом) 202–2 Электроконтактный манометр с сигнальной лампой ЭКМ-1 202–3 Лампа сигнальная Л-1 Рис. 8. Индикация и регистрация давления (PIR, эл.). 204–1 Первичный преобразователь давления со стандартным токовым выходом 0…5 мА, марка МС-Э (или Сапфир-22ДИ и т.д.) 204–2 Миллиамперметр показывающий регистрирующий на 2 параметра, марка А-542 Рис. 9. Индикация и регулирование давления 205–1 Пневматический первичный преобразователь давления, предел измерения 0… 1,6 МПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа, марка МС-П-2 (манометр сильфонный с пневмовыходом) 205–2 пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления, марка ПВ 10.1Э (с электроприводом диаграммной ленты) 205–3 Пневматический ПИ-регулятор ПР 3.31 205–4 Регулирующий клапан для неагрессивных сред, корпус из чугуна, предельная температура Т = 300 °С, давление Ру
= 1,6 МПа, условный 205–5 Электроконтактный манометр с сигнальной лампой ЭКМ-1 205–6 Лампа сигнальная Л-1 Рис. 10. Схемы контроля расхода. Для измерения расхода жидкости первичные преобразователи устанавливаются в сечении трубопровода, поэтому на схеме их обозначения изображаются встроенным в трубопровод. При использовании сужающих устройств, например, диафрагм, перепад давлений на них замеряется дифманометрами, поэтому схемы автоматизации аналогичны схемам контроля давления. 301–1 Диафрагма марки ДК6–50-II-а/г-2 (диафрагма камерная, давление Ру
= 6 атм, диаметр Dу
= 50 мм) 301–2 Дифманометр с пневмовыходом 0,02…0,1 МПа, марка ДС-П1 (для пневматики) или Сапфир-22ДД (для электрической схемы) 302–1 Ротаметр РД-П (с пневмовыходом) или РД-Э (с электрическим выходом) 5. Указания к выполнению спецификации на приборы и средства автоматизации
Спецификация на все показанные на функциональной схеме приборы и преобразователи оформляется в виде таблицы. Пример спецификации для фрагмента функциональной схемы контроля температуры приведен ниже Форма спецификации к ФСА. поз. Параметры среды, измеряемые параметры Наименование и техническая характеристика Марка К-во Приме- чание 101–1 Температура в аппарате Термоэлектрический термометр тип ТХА, гр. ХА, пределы измерения от –50 °С до 900 °С марка ТХА-0515 1 На трубопроводе 101–2 Температура в аппарате Преобразователь термоЭДС в стандартный токовый сигнал 0…5 мА, гр. ХА марка Ш-72 1 по месту 101–3 Температура в аппарате Миллиамперметр показывающий регистрирующий на 2 параметра марка А-542 1 На щите Графы таблицы заполняются следующим образом: в графе 1 – буквенно-цифровое обозначение прибора в соответствии с его позиционным обозначением на схеме; сначала заносятся приборы с цифровым индексом 1, т.е. приборы первого комплекта (1–1, 1–2, 1–3,…), затем – второго комплекта (2–1, 2–2,…) и т.д.; в графе 2 – полное наименование контролируемого или регулируемого параметра, например: «уровень щелока в выпарном аппарате», «давление в коллекторе ретортного газа»; в графе 3 – рабочее значение параметра, например: «2,5 кПа», «10 Н/м2
»; для параметров, изменяющихся в большом диапазоне, в частности при программном регулировании, приводятся минимальное и максимальное значение параметра; в графе 4 – марка (шифр) прибора; в графе 5 – количество однотипных приборов, установленных на объекте; в графе 6 – место установки прибора («по месту» – непосредственно у объекта, или «на щите»). 6.
Выбор и расчет оптимальных настроек автоматического регулятора
Для того чтобы выбрать тип регулятора и определить его настройки необходимо знать: 1. Статические и динамические характеристики объекта управления. 2. Требования к качеству процесса регулирования. 3. Показатели качества регулирования для серийных регуляторов. 4. Характер возмущений, действующих на процесс регулирования. 6.1 Определение динамических характеристик объекта регулирования
В настоящее время при расчете настроек регуляторов локальных систем широко используются простые динамические модели промышленных объектов управления. В частности, использование моделей инерционных звеньев первого или второго порядка с запаздыванием для расчета настроек регуляторов обеспечивает в большинстве случает качественную работу реальной системы управления. где – Для объекта управления без самовыравнивания передаточная функция имеет вид По кривой разгона оценивается характер объекта управления (с самовыравниванием или без) и определяются параметры соответствующей передаточной функции. Передаточную функцию вида (1) рекомендуется применять для объектов управления с явно выраженной доминирующей постоянной времени (одноемкостный объект). Перед началом обработки кривую разгона рекомендуется пронормировать (диапазон изменения нормированной кривой 0 – 1) и выделить из ее начального участка величину чистого временного запаздывания. Методы первого порядка Передаточная функция и разгонная характеристика объекта регулирования Wм
(s) = h(t) = K (1 – Определение параметров модели Постоянная времени Т определяется как длина подкасательной, проведенной к кривой в точке t = t (рис. 12, а) или в точке перегиба t = tw
(рис. 12, б). В этом случае вводится дополнительное запаздывание tд
(рис. 12, б), а модель характеризуется эквивалентным запаздыванием. tэ
= t + tд
. Описанный метод является довольно грубым, его можно использовать для предварительной оценки свойств объекта. Интерполяционный метод Ормана. Пусть основное запаздывание уже выделено (рис. 10), начало координат смещено в точку t = t. Поребуем, чтобы переходная кривая модели проходила через точки А и В. Подставляя координаты (tA
, DyA
) и (tB
, DyB
) точек А и В и t = tд
в формулу (27), для Dy(t) получим систему из двух уравнений: (4) DyВ
= K (1 – Решение системы (4) относительно tд
и Т имеет вид: (5) Т = – (6) tд
= 0,5.
(3.
tА
– tВ
), Т = 1,25.
(tВ
– tА
). Для проверки точности модели ординаты экспериментальной кривой в точках t1
= 0,8.
Т + tд
, t2
= 2.
Т + tд
сравниваются с соответствующими ординатами переходной кривой модели Dy1
= 0,33.
Dyуст,
Dy2
= 0,865.
Dyуст.
Погрешность не должна превышать (0,02 + 0,03.
Dyуст)
. 6.2
Выбор типа регулятора
Задача проектировщика состоит в выборе такого типа регулятора, который при минимальной стоимости и максимальной надежности обеспечивал бы заданное качество регулирования. Разработчиком могут быть выбраны релейные, непрерывные или дискретные (цифровые) типы регуляторов. Выбор типа регулятора обычно начинается с простейших двухпозиционных регуляторов и может заканчиваться самонастраивающимися микропроцессорными регуляторами. Заметим, что по требованиям технологического регламента многие объекты не допускают применения релейного управляющего воздействия. Рассмотрим показатели качества серийных регуляторов. В качестве серийных предполагаются аналоговые регуляторы, реализующие И, П, ПИ и ПИД – законы управления. Теоретически, с усложнением закона регулирования качество работы системы улучшается. Известно, что на динамику регулирования наибольшее влияние оказывает величина отношения запаздывания к постоянной времени объекта Минимально возможное время регулирования для различных типов регуляторов при оптимальной их настройке определяется таблицей 6. Таблица 6. Закон регулирования П ПИ ПИД 6.5 12 7 где – Теоретически, в системе с запаздыванием, минимальное время регулирования Руководствуясь таблицей можно утверждать, что наибольшее быстродействие обеспечивает П-закон управления. Однако, если коэффициент усиления П-регулятора Наиболее распространенным на практике является ПИ-регулятор, который обладает следующими достоинствами: 1. Обеспечивает нулевую статическую ошибку регулирования; 2. Достаточно прост в настройке, т. к. настраиваются только два параметра, а именно коэффициент усиления Для наиболее ответственных контуров можно рекомендовать использование ПИД-регулятора, обеспечивающего наиболее высокое быстродействие в системе. Обнако следует учитывать, что это условие выполняется только при его оптимальных настройках (настраиваются три параметра). С увеличением запаздывания в системе резко возрастают отрицательные фазовые сдвиги, что снижает эффект действия дифференциальной составляющей регулятора. Поэтому качество работы ПИД-регулятора для систем с большим запаздыванием становится сравнимо с качеством работы ПИ-регулятора. Кроме этого, наличие шумов в канале измерения в системе с ПИД-регулятором приводит к значительным случайным колебаниям управляющего сигнала регулятора, что увеличивает дисперсию ошибки регулирования и износ исполнительного механизма. Таким образом, ПИД-регулятор следует выбирать для систем регулирования, с относительно малым уровнем шумов и величиной запаздывания в объекте управления. Примерами таких систем является системы регулирования температуры. При выборе типа регулятора рекомендуется ориентироваться на величину отношения запаздывания к постоянной времени в объекте 6.3 Формульный метод определения настроек регулятора
Метод используется для быстрой, приближенной оценки значений параметров настройки регулятора для трех видов оптимальных типовых процессов регулирования. Метод применим как для статических объектов с самовыравниванием (таблица 2.2), так и для объектов без самовыравнивания (таблица 2.3). Таблица 5. Регулятор Типовой процесс регулирования апериодический с 20% перерегулированием И П ПИ ПИД где T, где – Таблица 6. Регулятор Типовой процесс регулирования апериодический с 20% перерегулированием П - ПИ ПИД
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||