Рекомендации методические для выполнения контрольных работ МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ТЕХНІЧНОЇ КІБЕРНЕТИКИ Реєстр. № МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДО ВИКОНАННЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ 3 ДИСЦИПЛІНИ «ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ АВТОМАТИЗАЦІЇ». Для студентів (ДЕННОЇ І ЗАОЧНОЇ ФОРМИ НАВЧАННЯ) ХЕРСОН 2008 Методичний посібник до виконання контрольної робити з дисципліни „ ТЗА ” для студентів спеціальності / Решетняк Ю.С.—Херсон, ХНТУ, 2008.— с.—Укр. мовою. Рецензенти: Зав. каф. ТК ХНТУ, доцент, к.т.н. Бражник О.М. Доцент, к.т.н. кафедри ТК ХНТУ Якимчук Г.С. Доцент, к.т.н. кафедри ТК ХНТУ Касап А.М. Затверджено на засіданні кафедри ТК Протокол № ___ від „___”__________ 2008р. Зав. каф. ТК , к.т.н., доцент ________ Бражник О.М. Друкується з дозволу науково-методичної комісії факультету кібернетики ХНТУ Протокол № ___ від „___”__________ 2008р. Відповідальний за випуск О.М. Бражник, к.т.н., доцент, зав. каф. ТК ХНТУ. ЗАДАНИЕ ЧАСТЬ №1 1. Синтезировать функциональную схему автоматизации (структурную схему автоматизации) технологического процесса с обоснованием выбранных технических средств автоматизации ( элементы, узлы и агрегаты), согласно государственной системы приборов и средств автоматизации. ЧАСТЬ №2 Разработать дискретный электрический и пневматический узел, который реализовывал бы закон логического управления, полученный путем анализа работы функциональной схемы автоматизации по технологическому процессу. Методические рекомендации для выполнения контрольных работ Контрольная работа должна быть выполнена на листах формата А4, при необходимости к ней могут прилагаться чертежи произвольного формата. Работа должна обязательно в себя включать: · Титульный лист · Содержание · Введение · Описание технологического процесса · Синтез функциональной схемы · Выбор элементной базы САУ. · Заключение · Список использованных источников Контрольная работа ЧАСТЬ №1 Включает в себя разработку схемы автоматизации. Для этого студент должен самостоятельно выбирать произвольный производственный процесс и на основании полученных знаний проектирует САР. Перечень типовых этапов выполняемой работы. · Введение ( общее описание целей поставленных в контрольной работе. Общее обоснование выбора процесса) · Описание технологического процесса ( поэтапное описание технологических стадий выбранного процесса.) · Синтез функциональной схемы ( описание взаимодействия приборов, которые применяются в процессе.) · Выбор и обоснование выбора применяемых приборов и средств автоматизации. · Заключение ( выводы, которые сделал студент в результате самостоятельной работы) · Список использованных источников Пример выполнения контрольной работы рассмотрен ниже. Пример выполнения: МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ХЕРСОНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ Контрольная работа ЧАСТЬ №1 по дисциплине: «ТСА» ……………………тема работы……………………………….. Выполнил …………………………… Проверил ХЕРСОН 200 СОДЕРЖАНИЕ 1.Ведение……………………………………………………………..3 2.Описание технологического процесса……………………………4 3.Синтез функциональной схемы…………………………………...5 4.Назначение датчиков и регуляторов……………………………...6 5.Приборы автоматического регулирования……………………….9 6.Заключение…………………………………………………………17 7.Список использованных источников……………………………..19 ВВЕДЕНИЕ В состав легкой промышленности входит большое количество разнообразных производств – это производство кожи и меха, швейных изделий, изделий из кожи и др. Каждое из них характеризуется своими специфическими задачами в области автоматизации, что объясняется огромным разнообразием производственных процессов, использующих механические, химические, физико-химические и другие методы обработки сырья и полуфабрикатов. Также современные предприятия характеризуются наличием многофакторных сложных процессов, осуществляемых, как правило, на агрегатах и поточных линиях, состоящих из большого числа машин. Управление такими процессами практически не возможно без применения средств автоматического контроля, управления и регулирования. В настоящее время осуществляется интенсивный переход от ручного управления технологическим процессом к автоматизированному для оптимизации работы. Необходимость совершенствования средств автоматического контроля и регулирования процессов на производстве определяется следующими причинами: применение нового более совершенного оборудования с высокими скоростями движения материалов, ускоренными процессами обработки; непрерывно повышающимися требованиями к качеству выпускаемой продукции; эффективности оборудования; необходимостью снижения удельных расходов воды, сырья, химических материалов, теплоносителей; повышением надёжности и долговечности средств автоматики, работающих в условиях повышенной температуры, влажности и агрессивных сред. Таким образом, задачей данной работы будет являться проектирование системы регулирования и управления с последующим анализом всех элементов, узлов и агрегатов с целью усовершенствования процесса производства. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В легкой промышленности при производстве обуви, галантерейных изделий, кожи, подошвенной резины и швейных изделий широко применяются процессы прессования. Прессование – это уплотнение кожи под прессом гладкой горячей плитой для улучшения ее внешнего вида, придания покрытию блеска, упрочнения связи покрытия с кожей. Основным показателями технологического процесса являются температура, давление и время прессования. При различных сочетаниях значений давления и температуры при прессовании необходимо различное время прессования для получения одинакового эффекта от воздействия на формуемый материал. Существуют оптимальные значения температуры и давления, при которых достигается желаемый эффект формования и наименьшее время прессования. Для обеспечения оптимального режима необходимо с высокой точностью выдерживать стабильность давления, температуры и времени прессования. Высокая стабильность давления и выдержка времени при прессовании на современном оборудовании обеспечиваются с точностью, совпадающей с классом точности применяемых при этом контрольно-измерительных приборов. Стабилизация температуры представляет собой более сложную проблему. Температура влияет на характер протекания многих физико-химических процессов, их кинетику, в частности на скорость и длительность вулканизации и полимеризации резиновых изделий, искусственной кожи. Автоматическое управление температурой очень важная задача при совершенствовании и интенсификации технологических процессов многих производств легкой промышленности. Принципиальное решение этой задачи требует знания статических и динамических характеристик технологического оборудования и технологических процессов как объектов автоматического управления. СИНТЕЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ Прессы влажно-тепловой обработки (ВТО) широко применяются в легкой промышленности на промежуточных и отделочных операциях производства швейных изделий. Обработка швейных изделий на прессах ВТО требует автоматизации управления температурным режимом на гладильных поверхностях, давлением, дозировкой увлажнения. Задачи автоматизации ВТО решают путём создания полностью автоматизированных прессов с механизированными подачей и съёмом деталей. На рис. 1 показана схема автоматизации пресса ВТО с электрическим обогревом и механическим приводом. На прессах ВТО на ряду с механическим широко применяется пневматический привод. Привод обеспечивает закрытие и открытие пресса и управляется путём нажатия кнопок ручного управления 1 и 2, включающих магнитный пускатель 5. Для выдержки времени прессования применяется реле времени 4. Ключ 3 предназначен для перевода с полуавтоматического управления приводом на ручное. Электродвигатель 6 служит для перемещения верхней гладильной подушки 9, оснащенной электронагревателем. Конечные выключатели 7 и 8 предназначены для остановки привода в заданных предельных положениях. Для контроля температуры верхней и нижней гладильных подушек применены термопары 11 и 13, соединенные переключателем с контрольно-измерительным прибором 17. Датчиком автоматической системы регулирования температуры служит дилатометрический преобразователь 12, соединенный с позиционным регулятором 15. На схеме показан также задатчик температурного режима 14. На практике дилатометрический преобразователь применяется ещё достаточно широко, несмотря на серьёзные их недостатки (сравнительно большую зону не чувствительности, невысокой надёжности и т.п.), однако на многих конструкциях прессов в качестве датчиков АСР температуры применяют терморезисторы в комплексе с электронными мостовыми контрольно-измерительными и регулирующими приборами, а также многоточечные системы контроля и управления температурным режимом. Магнитный пускатель 16 предназначен для усиления сигнала регулятора 15 и управляет включением и выключением нагревателя верхней гладильной подушки. Температурой нижней подушки 10 в этом случае не управляют. Ключ 18 обеспечивает отключение питания всей системы обогрева. НАЗНАЧЕНИЕ ДАТЧИКОВ И РЕГУЛЯТОРОВ Чувствительные элементы и датчики являются одним из основных элементов автоматических систем. Они предназначены для измерения и контроля различных физических величин (параметров производственных процессов). В основе работы температурных датчиков лежит принцип преобразования измеряемой температуры в электрическую величину, удобную для дальнейшего использования в автоматической системе. Датчиками температуры с электрическим выходом являются электрические термометры: термометры сопротивления и термопары. Термопары широко применяют для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Измерение температур с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции датчика, возможности работать в широком диапазоне температур, малой инерционность и дешевизны. Широкому применению термопары обязаны в первую очередь своей простоте, удобству монтажа, возможности измерения локальной температуры. Также они имеют более линейную характеристику, чем многие другие датчики. Термопары незаменимы при измерении высоких температур (вплоть до 2200°С) в агрессивных средах. Термопары могут обеспечивать высокую точность измерения температуры на уровне ±0,01° С. Принцип действия термопар основан на термоэлектрическом эффекте, заключающемся в том, что в замкнутом контуре, состоящем из двух разнородных проводников, течет ток, если места спаев проводников имеют различные температуры. Если взять замкнутый контур, состоящий из разнородных проводников (термоэлектродов), то на их спаях возникнут термоЭДС E(t) и E(t0 ). Возникновение термоЭДС объясняется тем, что при его нагревании возникает поток электронов от горячего спая к холодному. На холодном спае создается отрицательный потенциал, а на горячем – положительный. Разность этих потенциалов будет определять величину термоЭДС термопреобразователя. У любой пары однородных проводников значение результирующей термоЭДС зависит только от природы проводников и от температуры спаев и не зависит от распределения температуры вдоль проводников. Термоэлектрический контур можно разомкнуть в любом месте и включить в него один или несколько разнородных проводников (рис.2). Если все появившиеся при этом места соединений находятся при одинаковой температуре, то результирующая термоЭДС, действующая в контуре, не изменяется. Таким образом, термопара может образовывать устройство (или его часть), использующее термоэлектрический эффект для измерения температуры. Термопары работают в комплекте с пирометрическими милливольтметрами, потенциометрами и цифровыми приборами, которые подключают либо к концам термоэлектродов , либо в разрыв одного из них. Дилатометрические (объемные) датчики измерения температуры основаны на явлении расширения (сжатия) твердых тел, жидкостей или газов при увеличении (уменьшении) температуры.Температурный диапазон работы преобразователей, основанных на расширении твердых тел, определяется стабильностью свойств материалов при изменении температуры. Обычно с помощью таких преобразователей измеряют температуры в диапазоне –60 – 400 . Погрешность преобразования составляет 1 – 5 %. Измерители-регуляторы технологические (одноканальные, многоканальные) предназначены для измерения и контроля температуры, а также других неэлектрических величин, значение которых преобразуются в электрические сигналы силы и напряжения постоянного тока или активное сопротивление. Контрольно-измерительный прибор — это средство измерений, дающее возможность непосредственно отсчитывать (регистрировать) значения измеряемой величины. В аналоговых приборах отсчитывание производится по шкале, а в цифровых — по цифровому отсчётному устройству. Показывающие контрольно-измерительные приборы предназначены только для визуального отсчитывания показаний, а регистрирующие — снабжены устройством для их фиксации. В целях автоматизации управления технологическими процессами КИП приборы часто снабжаются дополнительными регулирующими, счётно-решающими и управляющими устройствами, действующими по задаваемым программам. Позиционный регулятор – это самый широко распространенный тип регулятора. Причина популярности в его простоте при удовлетворительном качестве регулирования. Этот регулятор описывается зависимостью выходного сигнала управления от входного сигнала, представленной на диаграмме (рис.2). Рис.2 Регулятор типа 1 применяется для управления объектами с исполнительным устройством типа «нагреватель»: наличие сигнала управления приводит к увеличению измеренного сигнала, регулятор типа 2 - для управления объектами с исполнительным устройством типа «холодильник»: наличие сигнала управления приводит к уменьшению измеренного сигнала. Принцип действия регулятора типа 1 (типа 2 аналогично) заключается в том, что он полностью включает управляющее воздействие, если измеренный сигнал меньше заданного (уставки), и полностью выключает, если сигнал больше уставки. ПРИБОРЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Для автоматизации процесса прессования применяют специальные приборы и датчики, отвечающие выполнению поставленной задачи. В качестве термоэлектрического преобразователя можно использовать термопары таких фирм-изготовителей как Элемер и Метран. 1.Термоэлектрические преобразователи Rosemount 0185 (Метран) Термоэлектрические преобразователи изготовлены с использованием многолетнего опыта разработок и современных кабельных технологий. Они отличаются высокой точностью измерений и долговременной стабильностью, надежностью и взаимозаменяемостью. Термоэлектрические преобразователи Rosemount 0185 поставляются как в комплекте с соединительными головками, защитными гильзами и удлинителями для точного измерения температуры, готовыми к установке на процесс, так и в виде измерительных вставок. Они бывают с проволочными выводами, клеммным блоком или подпружиненным адаптером для резьбового крепления. Термоэлектрические преобразователи (ТП) Rosemount 0185 соответствуют требованиям стандарта IEC 584 и используют НСХ типов J, К и N. Горячий спай ТП выпускается в заземленном и незаземленном, в изолированном и неизолированном исполнениях. Основные технические характеристики: 1. ТП Rosemount 0185 изготавливаются из специально подобранных материалов, которые соответствуют стандарту IEC584. Чистое соединение в месте сварки термоэлектродов обеспечивает надежность цепи и гарантирует высокую точность измерений. Горячий спай защищен от окружающей среды оболочкой кабеля. 2. Возможны несколько вариантов материала оболочки термопарного кабеля. Например, при измерении температуры воздушной среды до 800°С используется материал оболочки AISI. 3. Сопротивление изоляции: 1000 МОм при 500 В и постоянном токе. 4. Степень защиты от воздействия пыли и воды: IP65/IP 68. Наиболее соответствующий требованиям данного технологического процесса преобразователь термоэлектрический - ТХА Метран-241. Он предназначен для измерения температуры малогабаритных подшипников, поверхности твердых тел, корпусов и головок термопластавтоматов, червячных прессов для переработки пластмасс и резиновых смесей. Его основные характеристики: 1.Количество чувствительных элементов: 1, 1 или 2 . 2.Чувствительный элемент: кабель термопарный КТМС. 3.Класс допуска: 2 по ГОСТ Р 8.585. 4.Диапазон измеряемых температур: -40...200°С. 5.Рабочий спай: изолированный. 6.Материал головки: пластик. 7.Средний срок службы: не менее 3-х лет. 8.Номинальная статическая характеристика :ХА(К) 9.Стандартный ряд монтажных длин: 10 32 60 80 100 120 160 200 250 320 400 500 мм. 10.Масса: 0,4 0,5 0,6 кг. 11.Материал защитной арматуры: латунь Л63 или Л96 , 12Х18Н10Т. 12.Условное давление - 0.4МПа, показатель тепловой инерции - 6, степень устойчивости к пыли и воды - IP5Х 2. Термоэлектрические преобразователи – термопары (Элемер) Особенности термопар: 1.Данные термопреобразователи могут быть использованы в теплоэнергетике, химической, металлургической и других отраслях промышленности, а также на объектах атомных электростанций. 2.При изготовление большинства термоэлектрических преобразователей в качестве чувствительного элемента применяется кабель термопарный с минеральной изоляцией в стальной оболочке (КТМС) В данном технологическом процессе можно использовать термопары следующих модификаций: ТП 2088Л, ТП 2088, ТП 2388. Они предназначены для измерения температуры жидких, газообразных сред (в том числе агрессивных, которые не разрушают защитную арматуру изделия) и твердых тел в различных отраслях промышленности. Чувствительный элемент проволока (ХА, ХК) и КТМС кабель для 2088Л. Рис.3 Наиболее подходящей в качестве чувствительного элемента для процесса прессования является термопара типа ТП2088/4 (рис.3). Ее характеристики: 1.Количество чувствительных элементов: 1 или 2 . 2.Чувствительный элемент: КТМС кабель. 3.Класс допуска: 2. 4.Диапазон измеряемых температур: -40...+600°С. 5.Рабочий спай: изолированный. 6.Номинальная статическая характеристика (НСХ): ХК(L). 7. Материал клеммной головки: алюминиевый сплав Tmax = 200 °C. 8.Материал защитного чехла: цельнотнутая труба 12Х18Н10Т. 9.Средний срок службы: 6 лет. 10.Стандартный ряд монтажных длин: 80, 100, 120, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000 мм. 11.Климатические условия эксплуатации: -50…+100 °C 12.Условное давление - 0.4МПа, показатель тепловой инерции – 7с, степень устойчивости к пыли и влаги - IP65 В качестве дилатометрического преобразователя в объекте автоматизации можно применить устройство терморегулирующие дилатометрическое электрическое – ТУДЭ научно-производственного объединения «Спектр» (рис.4). Оно предназначено для регулирования температуры жидких и газообразных сред в системах автоматического контроля и регулирования при статическом давлении до 6,4 МРа, со степенью защиты 1РЗО (при атмосферном давлении). По защищенности от воздействия окружающей среды устройства имеют различные исполнения: защищенные от попадания внутрь изделия пыли и воды, защищенные от попадания внутрь изделия твердых тел; взрывозащищенные. Устройства ТУДЭ-1М1 - ТУДЭ-5М1 устанавливаются дилатометрическим чувствительным элементом в среде, не вызывающей коррозии латуни; ТУДЭ-6М1 - ТУДЭ-12И1 - в среде, не вызывающей коррозии стали. При необходимости чувствительный элемент устройств можно смонтировать в защитном кожухе, изготовленном из любого материала, стойкого в регулируемой среде. Устройства ТУДЭ-М1 изготавливаются с размыкающими или замыкающими контактами. Принцип действия ТУДЭ-М1 основан на пропорциональной разности приращения длин чувствительной трубки и стержня изменению температуры регулируемой среды. Полученное приращение преобразуется в мгновенно возникающее действие контактного механизма, с помощью которого размыкаются (замыкаются) контакты. Основные характеристики ТУДЭ-4М1 приведены в таблице 1. Таблица 1. Наименование параметра ТУДЭ-4М1 Диапазон регулируемых температур, °С 0...+250 Допустимая основная погрешность срабатывания по шкале заданий, % 2,5 Диапазон дифференциала, °С 4-20 Длина чувствительного элемента, мм 251 Допустимая толщина изоляции, мм 100 Степень защиты IP54 Для реализации контрольно-измерительного и регулирующего приборов для пресса используем одно устройство: измеритель-регулятор одноканальный ТРМ1 фирмы-изготовителя ОВЕН (рис.5). Применяется в холодильной технике, сушильных шкафах, печах, пастеризаторах и другом технологическом оборудовании. Предназначен для измерения температуры или другой физической величины (давления, влажности, расхода, уровня и т. п.) с помощью датчиков: — термопреобразователей сопротивления типа ТСМ/ТСП; — термопар ТХК, ТХА, ТНН, ТЖК, ТПП(S), ТПП(R); — датчиков с унифицированным выходным сигналом тока 0(4)...20 мА, 0...5 мА или напряжения 0...1 В Выполняет регулирование входной величины: 1. двухпозиционное регулирование 2. аналоговое «П-регулирование» и преобразование сигнала датчика для индикации реального значения физической величины (масштабирование шкалы для аналогового входа, цифровая фильтрация, коррекция). Рис.5 Особенности ТРМ1: 1. Выходной сигнал тока - 4...20 мА для регистрации измеренной величины. 2. Имеется возможность управления трехфазной нагрузкой. 3. Программирование осуществляется кнопками на лицевой панели прибора. 4. Сохранение заданных параметров при отключении питания. 5. Защита параметров от несанкционированных изменений. Функциональная схема прибора: Рис.6 ЛУ — логическое устройство; ВУ — выходное устройство. ЛУ работает в режиме: - двухпозиционного регулятора, если ВУ — ключевого типа - аналогового «П»регулятора или измерителя-регистратора, если ВУ — ЦАП с выходным сигналом 4...20 мА (модиф.ТРМ1А"Х.Х.И). Технические характеристики: 1.Номинальное напряжение питания: 220 В 50 Гц. 2.Допустимое отклонение номинального напряжения: 15…+10 %. 3.Количество входов для подключения датчиков: 1. 4.Предел допустимой основной погрешности: ±0,5% измерения входного параметра (без учета погрешности датчика). 5.Время опроса входа: не более 1,5 с. 6.Выходное напряжение источника питания нормирующих преобразователей: 27 В ±20 %. 7.Максимально допустимый ток источника питания: 100 мА. 8.Количество выходных устройств: 1. 9.Габаритные размеры (мм) и степень защиты корпуса: щитовой Щ1 96х96х70, IP54; Учитывая современные стремления к минимизации технологического оборудования и его универсальности, преобразование, контроль и регулирование технологического процесса можно осуществлять при помощи одного прибора, например, микропроцессорного регулятора МИК-12 (изготовитель – МИКРОЛ). Рис.7 Его особенности: - Одноканальный универсальный регулятор: ПИД-аналоговый, ПИД-импульсный, ПИД-ШИМ, двухпозиционный, трехпозиционный. - Измерение, контроль и автоматическое регулирование одного технологического параметра (температура, давление, расход. Уровень и т.п.). - Предназначен для автономного и комплексного использования в АСУТП в энергетике, металлургии, химической, пищевой и других отраслях промышленности и народного хозяйства. - Регуляторы обеспечивают высокую точность поддержания значения измеряемого параметра. - Модернизированые регуляторы обладают целым рядом новых возможностей, множеством дополнительных и усовершенствованных функций. Функциональные возможности: 1.Аналоговые входы: - Работа с унифицированными сигналами, термопреобразователями сопротивления, термопарами. - Аналоговый вход может быть сконфигурирован на подключение любого типа датчиков. - Цифровая калибровка начала шкалы и диапазона измерения. - Масштабирование шкалы измеряемого параметра в технологических единицах. - Линеаризация входного сигнала. - Входной цифровой фильтр от воздействия шумов. - Мониторинг исправности датчика. 2.Регулятор: - Выбор и конфигурирование структуры регулятора. - Возможность ручного управления аналоговым, импульсным, дискретным, исполнительным механизмом. - Прямое, обратное регулирование. - Статическая и динамическая балансировка узла задатчика. - Функция ограничения управляющего воздействия регулятора. 3.Индикация: -Цифровая индикация значений параметра, заданной точки/выходного сигнала. - Индикация состояния дискретных выходов. 4. Аналоговый выход: - Ретрансмиссия аналогового входа, отклонения или заданной точки на аналоговый выход устройства. Данная функция позволяет подключить прибор к самописцам, регистраторам и другим устройствам. 5. Дискретные выходы: - Два свободно-програмируемых дискретных выхода. - Программируемая логика работы выходных устройств. - Используется для управления оборудованием или сигнализации технологических нарушений. 6.Гальванически разделенный интерфейс RS-485 Технические характеристики: 1.Количество аналоговых входов: 1 2. Период измерения: не более 0.1с 3.Основная приведенная погрешность измерения: 0.2% 4.Гальваническая изоляция – трех уровневая (по входу, выходу, питанию) 5.Количество аналоговых выходов: 1 6.Тип выходного аналогового сигнала: 0-5мА(Rн <2кОм), 0-20 мА, 4-20 мА(Rн <500Ом). 7. Основная приведенная погрешность формирования выходного сигнала: 0.2% 8.Точность индикации: 0.01% 9.Количество разрядов цифрового индикатора:4 10.Количество дискретных выходов: 2 11.Напряжение питания постоянного тока: 24В 12.Ток потребления по постоянному току: не более 150 мА 13.корпус – Щитовидный 48*96*162мм 14.Масса -0.33 кг 15.Условия эксплуатации - -40 + 70 0 С ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ходе выполнения контрольной работы были рассмотрены современные средства автоматизации, процесс прессования как объект автоматизации и его составные элементы. Обоснован выбор основных измерительных, регулирующих и контролирующих устройств. Было решено, что использование приборов, выполняющих одновременно несколько функций, облегчает работу персонала и увеличивает эффективность производства. Все устройства характеризуются простой технической реализацией и собираются непосредственно на месте эксплуатации. Их основные параметры и размер выбираются в соответствии с условиями технологического процесса. Для автоматизации прессов использованы термопары фирм Элемер и Метран. Они имею наилучшие характеристики и высокую точность измерения, легки в эксплуатации, надежны, долговечны. В качестве дилатометрического регулятора выбран ТУДЭ-М4. Для реализации контрольно-измерительного и регулирующего приборов использовано одно устройство: измеритель-регулятор одноканальный ТРМ1 (изготовитель - ОВЕН). Это универсальное устройство, имеющие поле индикации и сенсорные кнопки управления. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1.Автоматизация технологических процессов легкой промышленности / Л.Н.Плужников Л. Н. – М.: Высшая школа, 1984 - 368с. 2.Хазарадзе Т.О. Построение масштабных АСУТП: опыт решения проблемы / МКА - 2002 - №5 – с.37-45 3.Основы автоматизации машиностроительного производства / под. ред. Ю.Н.Соломенцева – М.: Высшая школа, 1999 -312с. 4.Беленький Л.И. Автоматический контроль и регулирование технологических процессов – М.: Легкая индустрия, 1978 5.Автоматизация технологических процессов в текстильной промышленности – М.: Легкая индустрия, 1980 – 320с. 6.Наумов В.Н., Пятов Л.И. Автоматика и автоматизация производственных процессов и легкой промышленности: Учебник. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981 – 256с. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ХЕРСОНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ Контрольная работа ЧАСТЬ №2 по дисциплине: «ТСА» ……………………тема работы……………………………….. Выполнил …………………………… Проверил ХЕРСОН 2007 Необходимо разработать дискретный электрический и пневматический узел, который может реализовать закон логического управления, полученный путем анализа работы функциональной схемы автоматизации по технологическому процессу. 2.1. Разработка дискретного электрического узла Для аналитиче­ского описания устройств дискретного действия используем аппа­рат математической логики. С этой целью построим математическую модель на основании законов алгебры логики, которые выражаются формулами, построенными из логических констант и переменных, а также символов логических операций. Для данного технологического процесса закон управления имеет следующий вид: (2.1) Для уменьшения числа логических элементов, реализующих функцию, применим метод минимизирующих карт Вейча (рис.2.1). Рис.2.1. Карта Вейча Записываем минимальную дизъюнктивную нормальную форму (МДНФ) в виде логической суммы конъюнкций, соответствующих выполненным накрытиям. (2.2) Преобразуем полученное выражение и получим вторую каноническую форму МДНФ: (2.3) Произведем синтез логической схемы в базисе {И-НЕ} (рис.2.2). Рис.2.2.Логическая схема Для реализации логических функций используем интегральные микросхемы из 155 серии ТТЛ (SN74): К155ЛА3, состоящая из четырех логических элементов 2И-НЕ и К155ЛА4, состоящая из трех логических элементов 3И-НЕ. Получаем принципиальную схему дискретного электрического узла (рис.2.3). Рис.2.3.Принципиальная схема. Типовые параметры микросхем 155 серии: 1.Время задержки распространения – 10нс; 2.Удельная потребляемая мощность – 10мВт/лэ; 3.Работа переключения – 100пДж; 4.Коэффициент разветвления по выходу – 10; 5.Напряжение питания - +5В; 6.Выпускается в пластмассовых корпусах с вертикальным расположением выводов типа DIP; 7.Отклонение напряжения питания от номинального значения: ±5%; 8.Диапозон рабочих температур - -10…+700 С; Предельно допустимые значения параметров и режимов эксплуатации ИС К155 в диапазоне рабочих температур: 1.Кратковременное, в течении 5нс, напряжение питания – 7В; 2.Максимальное постоянное напряжение питания – 5,25В; 3.Минимальное постоянное напряжение питания – 4,75; 4.Максимальное напряжение между входами – 5,5в; 5.Минимальное отрицательное напряжение на входе – -0,4В; 6.Максимальное напряжение логического «0» на входе – 0,8В; 7.Минимальное напряжение логической «1» на входе – 2,0В; 8. Максимальное напряжение на запертом выходе – 5,25В; 9.Максимальный выходной ток логического «0» – 16мА; 10. Максимальный выходной ток логической «1» – 1-0,4мА; 11.Максимальная емкость нагрузки - 15пФ; Параметры микросхем при Т=+25 0 С представлены в таблице 1. Таблица 1 Параметр К155ЛА3 К155ЛА4 Iпот , мА ≤ 22 16,5 I0 вх , мА ≤ |-1,6| |-1,6| I1 вх , мА ≤ 0,04 0,04 U0 вых , В ≤ 0,4 0,4 U1 вых , В ≥ 2,4 2,4 t1,0 зд.р , нс ≤ 15 15 t0,1 зд.р , нс ≤ 22 22 2.2. Разработка пневматического узла Для реализации логических операций также можно применять универсальную систему элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА) и пневматические элементы релейной автоматики (ПЭРА) с незакрепленными мембранами, пневматические струйно-мембранные релейные устройства, а также целый ряд нестандартных элементов и устройств, разрабатываемых для специализированных пневматических систем. Закон управления для создания модели на пневматических элементах примет следующий вид: (2.4) Для получения минимальной дизъюнктивной нормальной формы используем метод карт Вейча (рис.2.1). (2.5) Реализуем логические операции на пневмореле УСЭППА, т.к. они являються основными элементами для выполнения логических операций с дискретными сигналами в любых пневматических системах автоматического управления (рис.2.4). Реле состоит из мембранного блока и двух пар «сопло – заслонка». Мембранный блок состоит из трех резинотканевых мембран, жестко связанных по оси. Перемещение центра мембранного блока ограничено упорами, одновременно выполняющими роль сопл. Торцы мембранного блока служат заслонками. Рис.2.4.Пневмотический узел Выводы На нижнем уровне АСУ ТП (автоматизированных систем управления технологическими процессами), наряду с электронными средствами, широко применяются различные средства пневмоавтоматики. Это обусловлено такими положительными качествами пневматических средств, как пожаровзрывобезопасность, высокая надежность, простота наладки и эксплуатации, низкая стоимость. В ряде отраслей промышленности, характеризующихся медленнопротекающими процессами либо пожаровзрывоопасными условиями, пневмоавтоматика является основным средством автоматизации. К таким отраслям относятся химическая, нефтеперерабатывающая, газовая, сахарная и др. Большим достижением явилось внедрение в пневмоавтоматику элементного принципа и создание на его основе Универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА). УСЭППА является элементной базой современной пневмоавтоматики. На ее основе разработаны и серийно выпускаются многие приборы, устройства и регуляторы. К последним достижениям в области пневмоавтоматики следует отнести создание агрегатных комплексов технических средств, построенных по блочно-модульному принципу и позволяющих решать широкий круг задач контроля и управления для определенных классов технологических процессов.