В.А. Старовойтов Технические средства автоматизации. Программа, методические указания, контрольные задания и курсовая работа
Министерство образования Российской Федерации Кузбасский государственный технический университет Кафедра электропривода и автоматизации
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ
Программа, методические указания, контрольные задания и курсовая работа для студентов заочного обучения специальности
170500 ″ Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов″ (ХМз)
Составитель В.А. Старовойтов Утверждено на заседании кафедры Протокол № 2 от 23.10.2000 Рекомендовано к печати учебнометодической комиссией специальности 170500 Протокол № 2 от 30.10.2000
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ
Кемерово 2001
1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Система автоматического управления является неотъемлемой частью технического оснащения современного производства, обеспечивая повышение качества и улучшение экономических показателей за счет реализации оптимальных технологических режимов.
Правильный выбор и грамотная эксплуатация измерительных приборов и механических средств автоматизации являются залогом надежной и эффективной работы этих систем. В немалой степени все это можно отнести и к огромному парку разнообразного оборудования и механизмов, с помощью которых осуществляется тот или иной технологический процесс. Обладая необходимыми знаниями в указанной области, будущий инженер-механикдолжен хорошо ориентироваться в прикладных вопросах автоматизации.
Целью преподавания настоящей дисциплины и является изучение принципов построения и действия общепромышленных и специализированных технических средств контроля и автоматизации, используемых как на химических, так и на производствах строительных материалов.
По окончании изучения дисциплины студенты должны:
1) знать принцип действия и условия использования измерительных преобразователей для получения информации о состоянии технологического процесса и оборудования;
2)знать способы и устройства для передачи измерительной и командной информации, а также средства ее отображения;
3)знать технические средства обработки информации и формирования команд управления как в локальных, так и в централизованных системах автоматизации;
4)знать устройство и принцип действия средств для использования командной информации на объекте управления;
5)научиться рассматривать изучаемое техническое средство как динамическое звено единой системы автоматического управления;
6)быть способным применить полученные знания при проектировании новых или модернизации существующих промышленных установок.
2
Курс рассчитан на 70 часов. Работа над курсом состоит из следующих этапов:
1. Самостоятельная работа по изучению теоретического материала по учебникам и учебным пособиям и выполнение курсовой работы.
2.Прослушивание краткого курса лекций в период сессии.
3.Выполнение и защита лабораторных работ.
4.Подготовка к сдаче экзамена.
Как видно из вышеизложенного, программой курса предусматривается выполнение курсовой работы, данные для которой выбираются по номеру варианта, соответствующего последней цифре номера зачетной книжки. Следует напомнить, что данная дисциплина тесно связана с изученной ранее дисциплиной ″ Управление техническими системами″ , которая в основном посвящена теории автоматического управления. Т.о. курсовая работа является обобщенной работой, решающей типичные задачи синтеза систем автоматизации.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Основная
1.Клюев А.С. Автоматическое регулирование: Учеб. для средн. спец. учеб. заведений. – М.: Высш. шк.,1986. – 351с.
2.Коновалов Л.И. Элементы и системы автоматики: Учеб. пособие/ Л.И. Коновалов, Д.П. Петелин. – М.: Высш. шк., 1985. – 216с.
3.Шувалов В.В. Автоматизация промышленных процессов в химической промышленности / В.В. Шувалов, Г.А. Огаджанов, В.А. Голубятников. – М.: Химия, 1991. – 480с.
4.Подлесный Н.И. Элементы систем автоматического управления и контроля/ Н.И. Подлесный, В.Г. Рубанов. – Киев: Выща школа, 1991.
– 316 с.
5.Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств. – М.: Машиностроение, 1985. – 382 с.
Дополнительная
6.Лапшенков Г.И. Автоматизация процессов в химической промышленности. Технические средства и лабораторные работы / Г.И. Лапшенков, Л.М. Полоцкий. – М.: Химия, 1988. – 288 с.
3
7.Промышленные приборы и средства автоматизации: Справ./ Под общей ред. В.В. Черенкова. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-
ние, 1987. – 847 с.
8.Шарков А.А. Автоматическое регулирование и регуляторы в химической промышленности. – М.: Химия, 1990. – 288 с.
9.Гинзбург С.А. Основы автоматики и телемеханики/ С.А. Гинзбург, Н.Я. Лехтман, В.С. Малов. – М.: Энергия, 1978. – 512 с.
10.Батицкий В.А. Автоматизация производственных процессов и АСУТП в горной промышленности/ В.А. Батицкий, В.И. Куроедов, А.А. Рыжков. – М.: Недра, 1991. – 303 с.
11.Полоцкий Л.М. Автоматизация химических производств / Л.М. Полоцкий, Г.И. Лапшенков. – М.: Химия, 1982. – 296 с.
Тема 1. ОБЩИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП): основные понятия и определения; структура измеряемых и регулируемых величин. Систематические принципы построения ГСП и ее иерархическая структура. Унификация, агрегатирование изделий и их информационная совместимость. Характеристики средств ГСП.
Изображение средств измерения и технических средств автоматизации на функциональных схемах по ГОСТ 21404-85(6, с.8-13,224233; 3, с.68-80;7, с.5-23;8, с.147-148).
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
При изучении данного материала следует уяснить объективную необходимость создания ГСП, являющейся основой реализации систем автоматизации практически любой сложности. Для построения последних используют четыре группы устройств, предназначенных для выполнения вполне определенных функций, и именно эти устройства являются предметом изучения настоящего курса.
В связи с этим следует обратить внимание на иерархическую структуру построения ГСП по функционально-целевомупризнаку, а также уяснить сущность принципов агрегатирования, оптимизации и информационной совместимости технических средств.
4
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Назначение приборов и средств автоматизации.
2.В чем различие естественных и унифицированных сигналов?
3.Назовите пять структурных групп измеряемых и регулируемых величин, используемых в системах автоматизации.
4.Объясните иерархическую структуру ГСП.
5.Какова суть принципов оптимизации и агрегатирования изделий ГСП ?
6.Дайте характеристики используемых в ГСП энергоносителей сигналов.
7.Какие показатели технических средств служат для характеристики их надежности ?
Тема 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О СОСТОЯНИИ ПРОЦЕССА (ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ)
Первичные измерительные преобразователи. Датчики: назначения и требования, предъявляемые к ним (1, с. 14; 5, с. 6).
Термопреобразователи сопротивления, термоэлектрические и манометрические преобразователи (1, с. 29-31;5, с.43-56,68-73;7, с. 3764).
Преобразователи давления и разности давлений деформационные (пружинные) и электрические (1, с. 36-37;5, с.124-134,136-140;7, с.87-128).
Сужающие устройства и ротаметры (5, с. 160-168,176-180;7,
с. 132-161).
Уровнемеры поплавковые, гидростатические, электрические и акустические для жидких и сыпучих сред (5, с. 194-205;10 с. 127).
Преобразователи линейных и угловых перемещений (1, с. 38; 2,
с. 25-44;4, с.110-143,162-169;7, с.330-346).
Преобразователи физических свойств и химического состава газов (оптико-абсорбционные,термокондукционные, термомагнитные, пнев-
5
матические, электрохимические) (5, с. 321-357;6, с.69-77;7, с. 224275).
Преобразователи химического состава и физических свойств жидкостей (кондуктометрические, потенциометрические, вольтамперметрические, диэлькометрические, оптические) (5, с. 212-283;6, с.82-96;7,
с. 275).
Преобразователи, нормирующие (электрические и пневматические) назначение и устройство (5, с. 111-112;6, с. 51; 7,с.66-70,318327).
Средства измерения напряжения, силы и мощности электрическо-
го тока (7, с. 327).
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
За редким исключением любая система автоматического управления предполагает получение информации о состоянии оборудования и параметрах протекающего в нем технологического процесса. Это осуществляется с помощью одного или нескольких измерительных преобразователей, преобразующих измеряемый параметр в произвольный (естественный) или нормированный (унифицированный) сигнал аналоговой или дискретной формы, наиболее удобной для дальнейшего использования. В системах электроавтоматики это электрические системы и здесь необходимо уяснить, что выходная электрическая величина чувствительного элемента (первичного измерительного преобразователя или датчика) может представлять собой или параметр электрической цепи (R, C, L), или электродвижущую силу. Знание этих особенностей в дальнейшем позволит правильно выбрать соответствующий измерительный прибор и другие технические средства системы автоматизации.
Если выходной сигнал преобразователя не пневматический, а электрический, то следует обратить внимание на возможность его взрывозащищенного исполнения.
Унифицированный преобразователь измеряемой величины (как и датчик модульного исполнения) представляет собой чувствительный элемент и схему согласования, причем четко выделить их часто не представляется возможным. Обычно чувствительные элементы в них, преобразуют измеряемую величину в сигнал, пропорциональный длине или силе.
6
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение первичного измерительного преобразователя и датчика.
2.Какие возможности дает применение унифицированных (нормированных) сигналов ?
3.Приведите примеры формальных преобразований сигналов в датчиках: температуры, давления, расхода, кислотности среды ?
4.Объясните принцип действия какого-либонормирующего преобразователя.
5.Для измерения каких величин используют кондуктометрические преобразователи ?
6.Приведите примеры измерительных преобразователей угловых перемещений.
7.Какие дополнительные устройства применяют при измерениях больших токов и напряжений ?
Тема 3. УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Аналоговые показывающие и регистрирующие (записывающие) вторичные приборы электрические и электронные (милливольтметры и логометры, автоматические приборы следящего уравновешивания) (1, с. 32-34;3, с.149-151;5, с.73-81;6, с.55-65;7, с.357-411).
Приборы с дифференциально-трансформаторнойизмерительной схемой (6, с.59-60;7, с.390-397).
Вторичные пневматические приборы (6, с. 170-172;7, с.411-417;8, с.235-242).
Цифровые показывающие вторичные приборы (6, с. 62; 7, с. 417-
422).
Устройства цифровой и знаковой индикации (7, с. 422-423;9,
с.334-337).
Световая и звуковая сигнализация (3, с. 73-92;141).Алфавитно-цифровыепечатающие устройства (2, с.91-92).Дисплеи (мониторы) (3, с.137-140).
7
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Рассматриваемые приборы можно использовать в системах автоматизации различных уровней управления как непосредственно для наблюдения за текущими значениями контролируемых параметров, так и для их документирования (записи при наличии записывающего устройства).
Некоторые модификации вторичных приборов, благодаря установке внутри них дополнительных устройств, могут выполнять и другие функции: осуществлять дистанционную передачу показаний, преобразовывать электрический сигнал в пневматический, интегрировать и т.п. Кроме того при наличии встроенных регулирующих устройств приборы могут осуществлять еще и функции автоматических регуляторов с практически любым законом регулирования.
Большая часть вторичных записывающих аналоговых приборов выполнена по схеме следящего уравновешивания независимо от элементной базы. Все они предназначены для использования в комплекте с измерительными преобразователями, имеющими на выходе сигнал в виде напряжения постоянного тока (для милливольтметров и потенциометров) или изменения активного сопротивления (для миллиамперметров или мостов). Соответствие измерительного преобразователя с естественным выходным сигналом и прибора определяется по идентичности номинальных статических характеристик (градуировок). При наличии нормированного выходного сигнала шкала прибора выбирается в пределах измерения этого сигнала или же в процентах (обычно 100) от этого предела.
Следует помнить, что информация о состоянии (положении) может быть подана и от исполнительного устройства. Для ее отображения обычно используются простейшие милливольтметры магнитоэлектрической системы. В общем случае сигнализация о крайних (предельных) значениях контролируемых параметрах выдается на световые или звуковые индикаторы различных типов, размещенные как на пультах управления, так и на соответствующих мнемосхемах (графопанелях).
8
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Изобразите упрощенную принципиальную схему измерительного прибора следящего уравновешивания (моста или потенциометра).
2.Объясните принцип действия логометра.
3.Можно ли одним измерительным прибором измерять несколько (3, 6 или 12) однородных величин?
4.Можно ли одним измерительным прибором измерять несколько разнообразных величин?
5.Для чего нужна запись измеряемых величин?
6.Какие типы указателей измерительных приборов вам извест-
ны?
7.Назовите приборы прямого измерения.
8.В чем заключается и как реализуется в приборах принцип следящего уравновешивания ?
Тема 4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ И УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ
Классификация регуляторов и общие принципы их функциониро-
вания (1, с. 222-225;6, с.96-101;8, с.135-140).
Практическая реализация Пз, П, И, ПИ, ПД и ПИД законов регу-
лирования (1, с. 225-247;6, с.112-123).
Регуляторы прямого действия (7, с. 605-638;8, с.141-145).Регуляторы электрические (электронные) аппаратного типа (1,
с.258-286;2,с.207-212;6,с.131-143).
Регуляторы электрические (электронные) приборного типа (8,
с.148-155).
Микропроцессорные контроллеры (ремиконт, ломиконт) (3,
с. 151-162;6, с.143-158;7, с.528-533;8, с.267-276).
Контроллеры системы ТDС 3000 (8, с. 271-276).Электрическиедатчики-реле(7, с.424-502;10, с.129-130).
Регуляторы пневматические и вспомогательная аппаратура управ-
ления (1, с. 303-310;6, с.112-121).
Программные регуляторы (8, с.182-184).
Пускорегулирующая аппаратура: релейно-контактная(2,с.44-73),бесконтактная (2, с.75-80).
9
Логические элементы: основные функции, их преобразование и реализация релейно-контактнымиэлементами (2, с.136-157).
МикроЭВМ и микропроцессоры (2, с. 92-97;8, с.256-267).
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Независимо от классификационных признаков регулятором называют устройство, предназначенное для выработки сигналов управления (командной информации), изменяющихся по определенному закону (Пз, П, И, ПИ, ПД и ПИД) и обеспечивающих протекание техпроцеса в желаемом направлении.
Промышленные электрические (электронные) регуляторы могут быть встроены в измерительные приборы (приборный тип) или же выполнены в виде автономных блоков (аппаратный тип), воспринимающих информацию непосредственно от датчиков. Основу любого регулятора составляет законоформирующее устройство. В современных электронных регуляторах это устройство выполняется на базе операционных усилителей. Помимо формирования закона регулирования регулятор (регулирующий прибор, субблок) может выполнять и другие функции, например суммирование сигналов, демпфирование, ручное управление исполнительным механизмом и др. Для этого он снабжается органами настройки и оперативного управления. При этом последние могут быть реализованы в виде отдельных устройств (панели управления, задатчики и т.д.), объединенных совместно с регулятором в единый комплекс. Как правило, регулятор предназначен для работы с вполне конкретным исполнительным механизмом, так как только в комплекте с ним возможна реализация того или иного закона регулирования.
Следует помнить, что за процесс формирования закона регулирования отвечают три основных элемента: устройства усиления, дифференцирования и интегрирования. Все эти операции, помимо основных (сложение, деление и др.), могут выполнять и микропроцессорные устройства, а также микроЭВМ. Таким образом последние можно также рассматривать и как автоматические регуляторы.
Проигрывающие электронным в быстродействии пневматические регуляторы позволяют реализовать не менее сложные законы регулирования. Они объединены в единую систему ″ Старт″ , включающую в себя другие функциональные блоки и устройства. Унифицированный
studfiles.net
Курсовая курсовая Технические средства автоматизации и управления, та
ID (номер) заказа
587138
Предмет
Технические средства автоматизации и управления, тау
Статус
Заказ выполнен
курсовая
курсовая МТИ темы: Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные охранные системы. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные противопожарные системы. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные системы климатизации зданий различного назначения. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные системы коммунального хозяйства. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода энергетических ресурсов. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода водных ресурсов. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода воздуха. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода газа. Автоматизация технологических процессов на автоматизированном технологическом участке. Автоматизированные системы управления технологическими процессами механической обработки. Разработка средств автоматизации управления: программируемые контроллеры нестандартного исполнения. Разработка средств автоматизации управления: процессорные регуляторы. Разработка средств автоматизации управления: логические контроллеры. Разработка средств автоматизации управления: нестандартные модули сопряжения с объектом. Разработка автоматизированных рабочих мест для технологов. Разработка автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированных систем управления. Разработка автоматизированных рабочих мест для разработчиков систем. Исследования средств и объектов автоматизации: проведение и оформление результатов экспериментальных исследований. Исследования средств и объектов автоматизации: имитационное моделирование. Исследования средств и объектов автоматизации: разработка математического и программного обеспечения для автоматизации научных исследований (АСНИ). Локальные системы управления. Методы и устройства измерения температуры в производственных процессах. Система автоматического управления дозированием воды по массе. Технические средства автоматизации. Технические средства автоматического управления.
vsesdal.com
Курсовая Тема из списка Технические средства автоматизации и управлени
ID (номер) заказа
143416
Предмет
Технические средства автоматизации и управления, ТАУ
Статус
Заказ выполнен
Тема из списка
Нужна курсовая на любую тему Предмет Технические средства автоматизации и управления Темы Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные охранные системы. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные противопожарные системы. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные системы климатизации зданий различного назначения. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные системы коммунального хозяйства. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода энергетических ресурсов. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода водных ресурсов. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода воздуха. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода газа. Автоматизация технологических процессов на автоматизированном технологическом участке. Автоматизированные системы управления технологическими процессами механической обработки. Разработка средств автоматизации управления: программируемые контроллеры нестандартного исполнения. Разработка средств автоматизации управления: процессорные регуляторы. Разработка средств автоматизации управления: логические контроллеры. Разработка средств автоматизации управления: нестандартные модули сопряжения с объектом. Разработка автоматизированных рабочих мест для технологов. Разработка автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированных систем управления. Разработка автоматизированных рабочих мест для разработчиков систем. Исследования средств и объектов автоматизации: проведение и оформление результатов экспериментальных исследований. Исследования средств и объектов автоматизации: имитационное моделирование. Исследования средств и объектов автоматизации: разработка математического и программного обеспечения для автоматизации научных исследований (АСНИ). Локальные системы управления. Методы и устройства измерения температуры в производственных процессах. Система автоматического управления дозированием воды по массе. Технические средства автоматизации. Технические средства автоматического управления. Измеритель расхода с вихревым датчиком. Измеритель расхода с датчиком перепада давления. Измеритель температуры с термоэлектрическим датчиком. Измеритель температуры с датчиком сопротивления. Измеритель уровня с устройством аварийного управления. Индикатор уровня с устройством аварийного управления. Сигнализатора уровня с датчиками нижнего, верхнего, среднего и аварийного уровня. Измеритель — ПИД-регулятор рН-параметра среды. Деформационные средства измерения давления. Приборы с манометрической трубчатой пружиной. Измерение уровня в аппаратах, работающих под давлением. Принцип действия ультразвуковых уровнемеров. Манометрические термометры. Деформационные средства измерения температуры. Типы и номинальные статические характеристики термоэлектрических преобразователей (термопар). Типы и принципы действия приборов, работающих в комплекте с термопарами. Типы и номинальные статические характеристики термометров сопротивления (термосопротивлений). Основное уравнение термоэлектрического преобразователя, способы компенсации изменения температуры свободных концов. Промышленные электрические и пневматические исполнительные механизмы. Расходомеры переменного перепада давления. Электромагнитные расходомеры. Ультразвуковые расходомеры. Тахометрические расходомеры. Аналоговые вторичные приборы следящего уравновешивания. Вторичные приборы с унифицированными входными сигналами.
vsesdal.com
Курсовая Технические средства автоматизации и управления «технические
ID (номер) заказа
1153949
Предмет
«технические средства автоматизации и управления», тау
Статус
Заказ выполнен
Технические средства автоматизации и управления
необходима курсовая работа «ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ» до 1-5 октября. Институт МТИ темы:Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные охранные системы. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные противопожарные системы. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные системы климатизации зданий различного назначения. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные системы коммунального хозяйства. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода энергетических ресурсов. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода водных ресурсов. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода воздуха. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода газа. Автоматизация технологических процессов на автоматизированном технологическом участке. Автоматизированные системы управления технологическими процессами механической обработки. Разработка средств автоматизации управления: программируемые контроллеры нестандартного исполнения. Разработка средств автоматизации управления: процессорные регуляторы. Разработка средств автоматизации управления: логические контроллеры. Разработка средств автоматизации управления: нестандартные модули сопряжения с объектом. Разработка автоматизированных рабочих мест для технологов. Разработка автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированных систем управления. Разработка автоматизированных рабочих мест для разработчиков систем. Исследования средств и объектов автоматизации: проведение и оформление результатов экспериментальных исследований. Исследования средств и объектов автоматизации: имитационное моделирование. Исследования средств и объектов автоматизации: разработка математического и программного обеспечения для автоматизации научных исследований (АСНИ). Локальные системы управления. Методы и устройства измерения температуры в производственных процессах. Система автоматического управления дозированием воды по массе. Технические средства автоматизации. Технические средства автоматического управления.
vsesdal.com
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технические средства автоматизации и управления» для студентов специальности 210100 Одобрено (стр. 1 из 9)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ
ДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Методические указания
к выполнению курсовой работы
по дисциплине «Технические средства автоматизации и управления»
для студентов специальности 210100
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2011
ВВЕДЕНИЕ
Курсовая работа является заключительным этапом обучения студентов по дисциплине “Электромеханические системы” и имеет целью углубление и закрепление теоретических знаний, полученных студентами при изучении дисциплины, а также приобретение практических навыков при решении конкретной технической задачи, развитие навыков самостоятельной работы с технической литературой в ходе анализа и расчетов, приобретение творческих навыков в использовании ЭВМ как составного элемента системы автоматизированного проектирования (САПР), получение практических навыков в оформлении технической документации в соответствии с единой системой конструкторской документации (ЕСКД)
Содержание курсовой работы составляют вопросы автоматизации управления исполнительными двигателями постоянного тока как составной части электропривода.
Электропривод (ГОСТ 16593-93)- это электромеханическая система, состоящая из электродвигательного устройства, преобразовательного устройства, передаточного устройства (редуктора), управляющего устройства и предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. Электродвигатель является основной частью электропривода. Современный электропривод всегда является автоматизированным. Как правило, все процессы, связанные с пуском, остановкой, регулированием частоты вращения двигателя, обеспечиваются средствами автоматики.
Целью курсовой работы по данной теме является определение параметров и характеристик переходного процесса заданного двигателя постоянного тока независимого возбуждения при автоматизации пуска и торможения с последующей разработкой схемы автоматического управления. Выполняемый объем работ является частью этапа эскизного проектирования. При этом считается, что на основании технического задания, выданного заказчиком, на этапе технического предложения разработчиком принята схема автоматизации пуска за счет ограничения пусковых токов с помощью пусковых резисторов и схема автоматизации останова способом динамического торможения.
Расчет сопротивлений резисторов при пуске и динамическом торможении представляет собой первую часть курсовой работы. Вторая часть заключается в расчете переходных процессов при пуске и динамическом торможении, т.е. определение времени переходного процесса и нахождение зависимостей частоты вращения и тока якоря от времени.
Первая и вторая части сначала выполняются вручную, а затем проводится расчет на ЭВМ. При расчете переходных процессов вручную пренебрегают индуктивностью якорной обмотки, а при расчете на ЭВМ эту индуктивность учитывают, и переходной процесс определяется более точно.
Третья часть работы состоит в разработке принципиальной электрической схемы автоматического управления пуском и торможением заданного двигателя постоянного тока, а также из подробного описания ее работы.
Тему курсовой работы и номер варианта (в соответствии с номером по списку в журнале) указывает преподаватель.
Курсовая работа оформляется в соответствии с требованиями к текстовым документам (ГОСТ 2.105-92) и отчетам о научно-исследовательской работе ГОСТ 7.32-91).
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ
В исходных данных (табл.1) указаны следующие основные технические данные согласно [1,2]. Индуктивность якорной обмотки определена по ориентировочной формуле.
1. Р2Н – номинальная мощность на валу двигателя (кВт).
2. U Н – номинальное напряжение (В).
3. I ЯН – номинальный ток якоря (А).
4. n Н – номинальная частота вращения (об/мин).
5. R – сопротивление обмотки якоря (Ом).
6. L – индуктивность обмотки якоря (Гн).
7. J – момент инерции якоря (кг.м2 ).
Кроме того, для выполнения курсовой работы указывается:
1. Отношение момента сопротивления нагрузки к номинальному на валу двигателя а (%).
2. Тип схемы управления: Т, С, В – соответственно управление в тока, скорости, времени.
Предполагается, что момент сопротивления нагрузки представляет собой момент сухого трения, т.е. не зависит от величины частоты вращения и изменяет свой знак при изменении направления вращения.
При расчетах и дальнейшем анализе разработанной системы управления используется математическая модель ДПТ в форме:
(1)где
– индуктивность якоря; – ток якоря; – активное сопротивление цепи якоря; – дополнительное сопротивление, включенное в цепь якоря; – угловая скорость якоря; – приведенный момент инерции якоря; – момент трения в коллекторе и подшипниках; – момент нагрузки; – единый электромагнитный коэффициент, определяемый конструкцией данного двигателя; U – питающее напряжение.Моменты трения с достаточной точностью можно считать изменяющимся по закону:
(3)Момент нагрузки, в принципе может изменяться по любому закону, но в данном случае этот закон примем в виде:
(2)2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОМИНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ
По исходным данным определяют ряд величин, которые используются в дальнейшем расчете:
1. Номинальная частота вращения в системе СИ
=n H .2. Единый электромагнитный коэффициент
эм =3. Номинальный электромагнитный момент
Мн = k ЭМ I ЯН
4. Номинальный момент на валу двигателя
М2Н =5. Момент потерь
М0 = МТ = М Н – М 2Н
6. Полный момент сопротивления
Мс =МТ +МНГ =
7. Ток якоря, соответствующий моменту сопротивления Мс
=
8. Частота вращения двигателя при токе
3. РАСЧЕТ ЧИСЛА СТУПЕНЕЙ ПУСКА
На рис. 1 представлена часть принципиальной электрической схемы пуска и динамического торможения двигателя постоянного тока, а на рис. 2 – его скоростные характеристики.
В рассматриваемом примере число пусковых резисторов т равно двум. В общем случае число пусковых резисторов может быть как больше, так и меньше двух, например, 1, 2, 3, 4, 5 и т.д. Эта величина определяется максимальным и минимальным токами (I 1 , I 2 ) при замыкании накоротко пусковых резисторов. Согласно [3]:
I 1 = I ЯН (1)
I 2 = I с (2)
mirznanii.com
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технические средства автоматизации и управления»
Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ
ДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Методические указания
к выполнению курсовой работы
по дисциплине «Технические средства автоматизации и управления»
для студентов специальности 210100
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2011
ВВЕДЕНИЕ
Курсовая работа является заключительным этапом обучения студентов по дисциплине “Электромеханические системы” и имеет целью углубление и закрепление теоретических знаний, полученных студентами при изучении дисциплины, а также приобретение практических навыков при решении конкретной технической задачи, развитие навыков самостоятельной работы с технической литературой в ходе анализа и расчетов, приобретение творческих навыков в использовании ЭВМ как составного элемента системы автоматизированного проектирования (САПР), получение практических навыков в оформлении технической документации в соответствии с единой системой конструкторской документации (ЕСКД)
Содержание курсовой работы составляют вопросы автоматизации управления исполнительными двигателями постоянного тока как составной части электропривода.
Электропривод (ГОСТ 16593-93)- это электромеханическая система, состоящая из электродвигательного устройства, преобразовательного устройства, передаточного устройства (редуктора), управляющего устройства и предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. Электродвигатель является основной частью электропривода. Современный электропривод всегда является автоматизированным. Как правило, все процессы, связанные с пуском, остановкой, регулированием частоты вращения двигателя, обеспечиваются средствами автоматики.
Целью курсовой работы по данной теме является определение параметров и характеристик переходного процесса заданного двигателя постоянного тока независимого возбуждения при автоматизации пуска и торможения с последующей разработкой схемы автоматического управления. Выполняемый объем работ является частью этапа эскизного проектирования. При этом считается, что на основании технического задания, выданного заказчиком, на этапе технического предложения разработчиком принята схема автоматизации пуска за счет ограничения пусковых токов с помощью пусковых резисторов и схема автоматизации останова способом динамического торможения.
Расчет сопротивлений резисторов при пуске и динамическом торможении представляет собой первую часть курсовой работы. Вторая часть заключается в расчете переходных процессов при пуске и динамическом торможении, т.е. определение времени переходного процесса и нахождение зависимостей частоты вращения и тока якоря от времени.
Первая и вторая части сначала выполняются вручную, а затем проводится расчет на ЭВМ. При расчете переходных процессов вручную пренебрегают индуктивностью якорной обмотки, а при расчете на ЭВМ эту индуктивность учитывают, и переходной процесс определяется более точно.
Третья часть работы состоит в разработке принципиальной электрической схемы автоматического управления пуском и торможением заданного двигателя постоянного тока, а также из подробного описания ее работы.
Тему курсовой работы и номер варианта (в соответствии с номером по списку в журнале) указывает преподаватель.
Курсовая работа оформляется в соответствии с требованиями к текстовым документам (ГОСТ 2.105-92) и отчетам о научно-исследовательской работе ГОСТ 7.32-91).
^
В исходных данных (табл.1) указаны следующие основные технические данные согласно [1,2]. Индуктивность якорной обмотки определена по ориентировочной формуле.
1. Р2Н – номинальная мощность на валу двигателя (кВт).
2. UН – номинальное напряжение (В).
3. IЯН – номинальный ток якоря (А).
4. nН – номинальная частота вращения (об/мин).
5. R – сопротивление обмотки якоря (Ом).
6. L – индуктивность обмотки якоря (Гн).
7. J – момент инерции якоря (кг.м2).
Кроме того, для выполнения курсовой работы указывается:
1. Отношение момента сопротивления нагрузки к номинальному на валу двигателя а (%).
2. Тип схемы управления: Т, С, В – соответственно управление в тока, скорости, времени.
Предполагается, что момент сопротивления нагрузки представляет собой момент сухого трения, т.е. не зависит от величины частоты вращения и изменяет свой знак при изменении направления вращения.
При расчетах и дальнейшем анализе разработанной системы управления используется математическая модель ДПТ в форме:
(1)
где – индуктивность якоря; – ток якоря; – активное сопротивление цепи якоря; – дополнительное сопротивление, включенное в цепь якоря; – угловая скорость якоря; – приведенный момент инерции якоря; – момент трения в коллекторе и подшипниках; – момент нагрузки; – единый электромагнитный коэффициент, определяемый конструкцией данного двигателя; U – питающее напряжение.
Моменты трения с достаточной точностью можно считать изменяющимся по закону:
(3)
Момент нагрузки, в принципе может изменяться по любому закону, но в данном случае этот закон примем в виде:
(2)
^
По исходным данным определяют ряд величин, которые используются в дальнейшем расчете:
Номинальная частота вращения в системе СИ
=nH .
Единый электромагнитный коэффициент
эм =
3. Номинальный электромагнитный момент
Мн = kЭМIЯН
4. Номинальный момент на валу двигателя
М2Н =
5. Момент потерь
М0 = МТ= МН– М2Н
6. Полный момент сопротивления
Мс =МТ+МНГ=
7. Ток якоря, соответствующий моменту сопротивления Мс
=
8. Частота вращения двигателя при токе
^
На рис. 1 представлена часть принципиальной электрической схемы пуска и динамического торможения двигателя постоянного тока, а на рис. 2 – его скоростные характеристики.
В рассматриваемом примере число пусковых резисторов т равно двум. В общем случае число пусковых резисторов может быть как больше, так и меньше двух, например, 1, 2, 3, 4, 5 и т.д. Эта величина определяется максимальным и минимальным токами (I1, I 2) при замыкании накоротко пусковых резисторов. Согласно [3]:
I1=IЯН (1)
I2=Iс (2)
Расчет числа пусковых резисторов (числа ступеней) может быть выполнен графоаналитически или аналитически. С графоаналитическим Таблица 1
Варианты заданий и исходные данные
| Вариант | Тип двигателя | Номинальная мощ ность на валу кВт | Номинальное напряжение В | Номинальный ток якоря А | Номинальная частота вращения об/мин | Сопротивление обмотки якоря Ом | Индуктивность обмотки якоря 10-3 Гн | Момент инерции якоря 10-3 кг/м2 | Отношение момента сопротивления к Мн в % | Схема управления |
| Р2Н | UН | IЯН | пН | R | L | J | а | |||
| 1 | МИ-22 | 0,37 | 60 | 8,2 | 3000 | 0,195 | 4 | 40 | Т | |
| 2 | 1 | 60 | С | |||||||
| 3 | МИ-22 | 0,25 | 60 | 5,5 | 2000 | 0,36 | 2 | 4 | 50 | В |
| 4 | 70 | Т | ||||||||
| 5 | МИ-31 | 0,45 | 60 | 10,3 | 3000 | 0,118 | 3 | 9 | 40 | С |
| 6 | 60 | В | ||||||||
| 7 | МИ-31 | 0,37 | 110 | 4,4 | 2000 | 0,757 | 5 | 9 | 50 | Т |
| 8 | 40 | В | ||||||||
| 9 | МИ-32 | 0,76 | 110 | 8,2 | 2500 | 0,237 | 1,7 | 13,25 | 35 | С |
| 10 | 45 | Т | ||||||||
| 11 | МИ-32 | 0,45 | 110 | 5,0 | 1500 | 0,605 | 4,5 | 13,25 | 50 | Т |
| 12 | 60 | В | ||||||||
| 13 | МИ-32 | 0,37 | 110 | 4,2 | 1000 | 1,46 | 8,5 | 13,25 | 70 | С |
| 14 | 50 | Т | ||||||||
| 15 | МИ-41 | 1,6 | 110 | 19,2 | 2500 | 0,147 | 1 | 40 | 50 | С |
| 16 | 40 | В | ||||||||
| 17 | МИ-41 | 1,1 | 110 | 13,0 | 1500 | 0,42 | 2,5 | 40 | 55 | В |
| 18 | 65 | Т | ||||||||
| 19 | МИ-42 | 3,2 | 110 | 36,3 | 2500 | 0,06 | 0,4 | 65 | 30 | С |
| 20 | 55 | В | ||||||||
| 21 | МИ-42 | 1,6 | 110 | 18,2 | 1500 | 0,192 | 1,5 | 65 | 45 | Т |
| 22 | 65 | С | ||||||||
| 23 | МИ-42 | 1,1 | 110 | 12,6 | 1000 | 0,435 | 3 | 65 | 50 | В |
| 24 | 70 | Т |
расчетом можно ознакомиться, например, в[1], § 4.2.
При аналитическом расчете число ступеней m определяется соотношением [3]:
m = (lnIn/I1)/(lnI1/I2),
где In – величина максимального пускового тока при отсутствии добавочных резисторов
(3)
Величина m должна быть целым числом. Для достижения этого рекомендуется сначала принять средние значения I1 и I 2 и определить при этих значениях m. Далее найденное значение m округляется до ближайшего целого числа, после чего уточняется ток I1
I1 = еа, (4)
а = (5)
Рис. 1. Часть принципиальной электрической схемы
пуска и динамического торможения двигателя постоянного тока
Рис. 2. Скоростные характеристики двигателя постоянного тока
Возможен и другой алгоритм выбора числа ступеней, при котором задаются рядом значений m (m= 1,2,3…) и по формулам (4), (5) определяют ток I1. Останавливаются на том минимальном значении m, при котором выполняется равенство (1). Именно этот алгоритм выбора числа ступеней программу ЭВМ и должен быть использован при выполнении курсовой работы “вручную”.
shkolnie.ru
Курсовая Любая из 15. Автоматизированные системы управления… Техниче
ID (номер) заказа
1088210
Предмет
Технические средства автоматизации и управления, тау
Статус
Заказ выполнен
Любая из 15. Автоматизированные системы управления…
Любая из 15. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные охранные системы. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные противопожарные системы. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные системы климатизации зданий различного назначения. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные системы коммунального хозяйства. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода энергетических ресурсов. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода водных ресурсов. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода воздуха. Автоматизированные системы управления непроизводственными объектами: автоматизированные распределенные системы контроля и учета расхода газа. Автоматизация технологических процессов на автоматизированном технологическом участке. Автоматизированные системы управления технологическими процессами механической обработки. Разработка средств автоматизации управления: программируемые контроллеры нестандартного исполнения. Разработка средств автоматизации управления: процессорные регуляторы. Разработка средств автоматизации управления: логические контроллеры. Разработка средств автоматизации управления: нестандартные модули сопряжения с объектом. Разработка автоматизированных рабочих мест для технологов. Разработка автоматизированных рабочих мест для операторов автоматизированных систем управления. Разработка автоматизированных рабочих мест для разработчиков систем. Исследования средств и объектов автоматизации: проведение и оформление результатов экспериментальных исследований. Исследования средств и объектов автоматизации: имитационное моделирование. Исследования средств и объектов автоматизации: разработка математического и программного обеспечения для автоматизации научных исследований (АСНИ). Локальные системы управления. Методы и устройства измерения температуры в производственных процессах. Система автоматического управления дозированием воды по массе. Технические средства автоматизации. Технические средства автоматического управления.
vsesdal.com