Содержание
1. Введение
2. Анализ современного состояния АПП
2.1. Причины появления АСУ ТП. Общие понятия
2.2. Назначение, цель и функции АСУ ТП
2.3. АСУ ТП пара в котельной
3. Определение параметров объекта регулирования
3.1. Идентификация передаточной функции объекта
4. Выбор типового регулятора АСР и определение параметров его настройки
5. Анализ динамических характеристик АСР с типовым регулятором
6. Построение переходного процесса АСР с использованием ПИ-регулятора
6.1. Построение переходного процесса при помощи пакета Simulink
6.2. Расчет одноконтурной цифровой АСР
7. Выбор технических средств автоматизации
7.1. Датчики
7.1.1. Пружинный манометр
7.1.2. Электроконтактный манометр
7.1.3. Уровнемер
7.2. Контроллер
8. Заключение
9. Библиографический список
1. Введение
Автоматизация производства представляет собой процесс передачи функции контроля и управления производством от человека автоматическим устройством.
При создании автоматизированных систем следует принимать во внимание уровень технологии и оборудования, состояние организации и управления производством. Нельзя автоматизацию производства сводить лишь к автоматизации управления, если технологические процессы и основное оборудование остаются на прежнем уровне.
В строительной индустрии автоматизация производства внедряется как на заводах строительных материалов, так и в строительстве. Особенно успешно автоматизируются заводы по производству цемента. На некоторых заводах по производству цемента внедрены и успешно действуют управляющие вычислительные машины. В зависимости от степени автоматизации функции управления различают: ручное, автоматизированное и автоматическое управление. При ручном управлении все функции процесса выполняет человек—оператор. В автоматизированном управлении часть функций выполняет человек, а другую часть — автоматические устройства. При автоматическом управлении все функции выполняют автоматические устройства.
В зависимости от характера и объема операций, выполняемых автоматическими устройствами, различают следующие виды автоматизации:
- автоматический контроль, при котором с помощью приборов осуществляется измерение величины, ее регистрация, указание ее значения, автоматическая сигнализация максимальных или минимальных значений;
- автоматическое управление регулирующими органами в объекте регулирования;
- автоматическое регулирование, автоматическое поддержание заданных значений каких-либо физических величин в заранее принятых условиях.
Перечисленные виды автоматизации могут быть реализованы либо с помощью приборов, снабженных показывающим, записывающим и регулирующим устройством, и предназначенных обычно для контроля и автоматического управления одним параметром, либо с помощью вычислительных машин, контролирующих и управляющих большим числом параметров.
Приборы контроля и автоматического регулирования классифицируют следующим образом:
- измерительные преобразователи (датчики), позволяющие измерить контролируемую (или регулируемую) величину и преобразовать ее в сигнал, удобный для дальнейшего использования;
- вторичные приборы, действующие совместно с датчиками и позволяющие записывать, показывать контролируемую величину, сигнализировать о ее каких-либо отклонениях, преобразовывать и передавать сигнал на автоматические регуляторы;
- автоматические регуляторы, воспринимающие сигнал от датчика о действительном значении регулируемой величины, а от задатчика — о заданном значении регулируемой величины; сравнивающие их, в случае различия усиливающие разность этих величин (рассогласование), воздействующие через исполнительные устройства на регулирующий орган для приведения регулируемой величины в соответствие с заданным значением;
- исполнительные устройства, позволяющие воздействовать на регулирующий орган для изменения подачи вещества или энергии в регулируемый объект;
- сигнализирующие устройства (сигнальные лампы, звонки, сирены), позволяющие известить о достижении регулируемой величиной определенного уровня или аварийного значения.
Измерительные преобразователи (датчики) следует выбирать по виду контролируемого (или регулируемого) параметра — температуры, давления, расхода, уровня и т. д. с учетом пределов значений измеряемых величин. После того, как определен тип датчика, следует выбрать вторичный прибор. Например, термопару применяют с автоматическим электронным потенциометром, который снабжен показывающим и записывающим устройствами (выпускают также потенциометры с регулирующим устройством). Потенциометры выбирают в зависимости от пределов контролируемых значений, а также в зависимости от того, каким образом необходимо контролировать величину (запись, сигнализация, передача на щит управления и т. д.). Автоматические регуляторы выбирают с учетом различных факторов, главным образом условий регулирования технологического параметра.
2. Анализ литературных источников по теме курсового проекта
2.1 Причины появления АСУТП. Общие понятия
АСУ ТП называют человеко-машинными системами управления, в которых человек принимает окончательные решения по управлению технологическим процессом. АСУ ТП возникли как следствие научно-технического прогресса в промышленности. Рост масштабов производства, увеличение единичной мощности машин и установок, энергосберегающая и безотходная технология, переход на поточные и непрерывные способы производства, усложнение технологических процессов, использование форсированных и критических режимов на границе устойчивости — вот далеко не полный перечень технологических причин появления АСУ ТП. К этому необходимо добавить некоторые социально-экономические предпосылки: перевод промышленности на интенсивный путь развития, повышение требований к техническому уровню и эффективности функционирования систем управления, необходимость реализации значительных производственных резервов оборудования и повышение общего уровня организации производства и его культуры, улучшение стиля и эффективности руководства, технологической и трудовой дисциплины и т. д. Таким образом, АСУ ТП — это система, которая при участии оперативного персонала в реальном времени обеспечивает автоматизированное управление процессом изготовления (переработки) продукта по заданным технологическим и технико-экономическим критериям.
Предшественниками АСУ ТП были традиционные системы локальной автоматики, такие, как АСР, автоматический контроль, сигнализация, защита и т. п., устанавливаемые на отдельных агрегатах технологического процесса. АСР при этом поддерживала на заданном уровне один из параметров процесса или соотношение двух параметров. При наличии взаимосвязанных параметров применялись специальные компенсаторы для автономных АСР, для компенсации возмущений применялись инвариантные АСР, при изменении характеристик оборудования применялись адаптивные АСР.
В отличие от локальных АСР АСУ ТП подходит к управлению технологическим процессом (ТП) как к единому целому, во всей сложности взаимосвязей его параметров. АСУ ТП автоматизирует сам процесс принятия решений по оптимальному управлению ТП. Автоматизированный сбор и рутинная обработка информации, вычисление технико-экономических показателей, оптимальных по некоторым критериям режимов, выполняется с помощью ЭВМ (или комплекса ЭВМ), что позволяет человеку принять быстрое и оптимальное решение в сложных условиях, в том числе для задач, не поддающихся полной формализации при создании математической модели управления ТП.
АСУ ТП способна выдавать различную информацию. Технологи-операторы получают оперативную информацию в темпе с ТП и текущие технико-экономические показатели (ТЭП), что позволяет своевременно корректировать режимы и нагрузки агрегатов. Руководители цехов, руководство предприятия и АСУ высших уровней получают информацию о деятельности персонала, предаварийных и аварийных ситуациях, состоянии оборудования для проведения мероприятий по укреплению технологической дисциплины, квалификации персонала, надежности оборудования, об обосновании сроков и объемов капитальных ремонтов.
В иерархии систем управления промышленностью АСУ ТП образуют нижнюю ступень. От автоматизированных систем управления более высокого уровня АСУ ТП отличает преобладание задач оперативного управления над задачами организационно-экономического типа.
По степени охвата управляемого процесса АСУ ТП подразделяются на локальные и комплексные. Под локальной АСУ ТП понимается управление отдельной частью технологического процесса или технологической операцией. Локальные АСУ ТП автономно функционируют как подсистемы комплексной АСУ ТП, которая решает также задачи организационно-технологического управления по технико-экономическим показателям.
АСУ ТП используют различные типы ЭВМ. В локальных подсистемах применяются микро-ЭВМ и мини-ЭВМ, для решения оптимизационных и технико-экономических задач — средние и большие ЭВМ.
2.2 Назначение, цель и функции АСУ ТП. Подсистемы и виды обеспечения АСУ ТП
Назначение АСУ ТП заключается в целенаправленном ведении ТП и обеспечении информацией смежных и вышестоящих органов и систем управления.
Цель управления математически формулируется обычно в виде критерия управления и часто сводится к получению максимального экономического эффекта с учетом плановых, экономических и технических ограничений. В частном случае это может быть максимальная производительность, минимальная стоимость, минимальный расход дорогого сырья и т. д.
Практически цель управления реализуется путем стабилизации параметров процесса на входе и заданных параметров готовой продукции, оптимизации и согласования режимов работы агрегатов, обеспечения безопасности функционирования ТП.