Моделирование автоклава с ПИД-регулятором (стр. 1 из 6)

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Воронежская Государственная Технологическая Академия

Кафедра «ИУС»

Курсовой проект

по курсу: Автоматизация технологических процессов

Автор работы

группа А-074

Специальность

230201 «Информационные системы и технологии»

Обозначение проекта:

КП-02068108-230201-2010

Руководитель

Б. А. Голоденко

Воронеж 2010

Содержание пояснительной записки

Введение

1. Технологический процесс. Автоматическое регулирование. Виды и преимущества регуляторов. ПИД-регулятор. Автоклав

2. S-модель автоклава с ПИД-регулятором

3. Вычислительный эксперимент

Заключение

Список литературы

Введение

Современный этап развития автоматизации технологических процессов характеризуется усложнением задач автоматического регулирования и управления, значительным увеличением числа регулируемых параметров, совершенствованием разработанных и созданием новых функциональных элементов систем непрерывного и дискретного действия, а также повышением точности регулирования на основе применения средств микропроцессорной техники и микроЭВМ.

Объективная необходимость повышения производительности труда, экономии сырья и рабочей силы на предприятиях пищевой промышленности требует автоматизации производственных процессов и, в частности, создания и использования автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Возможность и уровень автоматизации пищевых производств зависят от многих факторов и предпосылок: характера и степени непрерывности технологического процесса, уровня механизации, характеристик системы управления, наличия их математической модели и алгоритмов функционирования и др.

К особенностям автоматизации пищевых производств относятся следующие: сочетания непрерывных и циклических процессов, значительные колебания свойств исходного сырья, недостаточная изученность, во многих случаях - отсутствие как математического описания технологических процессов и pa6oты технологического оборудования, так и необходимой аппаратуры автоматики.

В производстве пищевой продукции можно выделить три аспекта. Первый аспект связан с управлением процессами, в основе которых лежат изменения физико-химических свойств или геометрических размеров исходного сырья. В этом случае задача управления сводится к измерению, контролю и регулированию физико-химических параметров, характеризующих протекание технологического процесса. Второй аспект связан с управлением технологическим оборудованием, которое должно обеспечивать протекание процессов в оптимальном режиме. Третий аспект включает вопросы автоматизации процессов обслуживания технологического оборудования.

Объем автоматизации технологических процессов определяется тремя факторами: необходимостью, экономической целесообразностью и экологией окружающей среды. К первому фактору относится автоматизация технологических процессов, которыми человек не в состоянии управлять. Средства автоматизации, применение которых обусловлено необходимостью не учитываются при оценке экономической эффективности, при определении рационального объема автоматизации. Второй фактор - экономическая эффективность - поддается расчету и позволяет оценить экономическую эффективность внедрения средств автоматизации с учетом социальных вопросов улучшения условий труда обслуживающего персонала. Следует отметить, что автоматизация процессов практически всегда способствует положительному решению вопросов экологии, так как все автоматизированные процессы при правильной настройке средств автоматики протекают в оптимальных режимах.

Основные определения

Объект управления (ОУ) или объект регулирования – устройство, требуемый режим работы которого должен поддерживаться извне специально организованными управляющими воздействиями.

Управление – формирование управляющих воздействий по определенному закону, обеспечивающих требуемый режим работы ОУ.

Автоматическое управление – управление, осуществляемое без непосредственного участия человека.

Задача регулирования – доведение выходной величины объекта регулирования до заранее определенного значения и удержания ее на данном значении с учетом влияния возмущающих воздействий.

Система автоматического регулирования (САР) – автоматическая система с замкнутой цепью воздействия (см. рис Структурная схема простейшей системы регулирования), в котором управление Y вырабатывается в результате сравнения истинного значения (PV=X) с заданным значением SP. Основное назначение САР заключается в поддержании заданного постоянного значения регулируемого параметра или изменение его по определенному закону.

Выходное воздействие (Y) – воздействие, выдаваемое на выходе системы управления или устройства регулирования. В литературе по автоматизации также встречаются аббревиатуры, соответствующие данному определению:

Задающее воздействие – воздействие на систему, определяющее требуемый закон изменения регулируемой величины.

Возмущающее воздействие – воздействие, стремящееся нарушить функциональную связь между задающим воздействием и регулируемой величиной.

Обра́тная связь — это процесс, приводящий к тому, что результат функционирования какой-либо системы влияет на параметры, от которых зависит функционирование этой системы. Другими словами, на вход системы подаётся сигнал, пропорциональный её выходному сигналу (или, в общем случае, являющийся функцией этого сигнала). Часто это делается преднамеренно, чтобы повлиять на динамику функционирования системы.

Различают положительную и отрицательную обратную связь. Отрицательная обратная связь изменяет входной сигнал таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Это делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров. Положительная обратная связь, наоборот, усиливает изменение выходного сигнала. Системы с сильной положительной обратной связью проявляют тенденцию к неустойчивости, в них могут возникать незатухающие колебания, т.е. система становится генератором.

Регулятор — в теории управления устройство, которое следит за работой объекта управления как системы и вырабатывает для неё управляющие сигналы. Регуляторы следят за изменением некоторых параметров объекта управления (непосредственно, либо с помощью наблюдателей) и реагируют на их изменение с помощью некоторых алгоритмов управления в соответствии с заданным качеством управления. Содержание

Сущность технологического процесса

Различают производственный процесс и технологический процесс. Производственный процесс включает в себя все без исключения работы, связанные с изготовлением изделий на предприятии. В производственный процесс входят обработка материала (сырья) с целью превращения его в изделия (продукцию), выпускаемые заводом; работы по доставке, хранению и распределению сырья; изготовление и ремонт инструментов: ремонт оборудования; снабжение электроэнергией, светом, теплом, паром и т. д.

Технологический процесс охватывает работы, непосредственно связанные с превращением сырья в готовую продукцию. Технологический процесс — основная часть производства (производственного процесса).

Технологический процесс состоит из целого ряда производственных операций, которые выполняются в строго определенной последовательности. Производственной операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на определенном рабочем месте определенным инструментом или на определенном оборудовании.

Операции следуют в технологическом процессе в строго установленном порядке. Например, за разметкой следует раскрой досок на заготовки для деталей, далее идет строгание, оторцовывание, выработка шипов, выдалбливание гнезд и т. д. Никто не станет запиливать шипы у нестроганых деталей или шлифовать деталь, прежде чем ей не придана окончательная форма строганием.

Степень пооперационной расчлененности технологического процесса зависит от объема работы по изготовлению данного изделия, от количества рабочих, занятых изготовлением изделия, от размеров производственного помещения (рабочей площади), от характера оборудования рабочих мест и других условий производства. Самым глубоким расчленением технологического процесса на операции нужно считать такое, когда каждая операция выполняется за один прием без смены инструмента. Чем меньше операция, тем она проще и доступнее для выполнения. Поэтому, чем глубже пооперационное расчленение технологического процесса, тем выше производительность труда и меньше потребность в высокой квалификации работающих.

Технологический процесс может быть общим на изготовление всего изделия или охватывать, например, только операции обработки деталей, только операции сборки или операции отделки изделий.

Не следует смешивать технологический процесс с технологией производства. Под технологией производства нужно понимать не только последовательность выполняемых операций, но также приемы и способы выполнения этих операций. Технология производства должна строиться на основе новейших достижений науки и техники, с учетом опыта работы новаторов и рационализаторов.

Место в производстве, на котором выполняется какая-либо производственная операция, называется рабочим местом. Установленные на рабочем месте станки, механизмы, стационарные приспособления, т. е. приспособления постоянные, укрепленные неподвижно, составляют оборудование рабочего места.