рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Элементы техники проектирования систем автоматизации

Элементы техники проектирования систем автоматизации - раздел Философия, АВТОМАТИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ 5.1.1. Краткие Сведения О Типовых Технологических Процессах  ...

5.1.1. Краткие сведения о типовых технологических процессах

 

Несмотря на большое разнообразие химических производств, между ними есть определенное сходство по содержанию в их составе таких типовых технологических процессов:

1. Гидромеханических (перемещение жидкостей и газов; смешение жидкостей; отстаивание жидких систем, центрифугирование жидких систем; фильтрование жидких систем; фильтрование газовых систем; мокрая очистка газов; электрическая очистка газов);

2. Тепловых (нагревание и охлаждение жидкостей; искусственное охлаждение; выпаривание ;кристаллизация);

3. Массообменных (ректификация, абсорбция, адсорбция, сушка);

4. Механических (перемещение твердых материалов; дозирование твердых материалов; измельчение твердых материалов).

Наличие типовых технологических процессов предопределяет наличие типовых систем автоматического контроля, регулирования и управления в различных химических производствах (систем автоматизации).

 

5.1.2. Последовательность выбора системы автоматизации

Общая задача управления технологическимпроцессом формулируется обычно как задача максимизации (минимизации) некоторого критерия (себестоимости, энергозатрат, прибыли) при выполнении ограничений на технологические параметры, накладываемых регламентом. решение такой задачи для всего процесса в целом очень трудоемко, а иногда практически невозможно ввиду большого числа факторов, влияющих на ход процесса. Поэтому весь процесс разбивают на отдельные участки, которые характеризуются сравнительно небольшим числом переменных. Обычно эти участки совпадают с законченными технологическими стадиями, для которых могут быть сформулированы свои подзадачи управления, подчиненные общей задаче управления процессом в целом.

Задачи управления отдельными стадиями обычно направлены на оптимизацию (в частном случае, стабилизацию) технологического параметра или критерия, легко вычисляемого по измеренным режимным параметрам (производительность, концентрация продукта, степень превращения, расход энергии).

Оптимизацию критерия проводят в рамках ограничений, задаваемых технологическим регламентом. На основании задачи оптимального управления отдельными стадиями процесса формируют задачи автоматического регулирования технологическими параметрами для отдельных аппаратов.

Важным этапом в разработке системы автоматизации является анализ основных аппаратов как объектов регулирования, т.е. выявление всех существенных входных и выходных переменных и анализ статистических и динамических характеристик каналов возмущения и регулирования. исходными данными при этом служат математическая модель процесса и (как первое приближение) статическая модель в виде уравнений материального и теплового балансов. На основе этих уравнений с учетом реальных условий работы аппарата все существенные факторы, влияющие на процесс, разбиваются на следующие группы.

Возмущения, допускающие стабилизацию.К ним относятся не зависимые технологические параметры, которые могут испытывать существенные колебания, однако по условиям работы могут быть стабилизированы с помощью автоматической системы регулирования. К таким параметрам обычно относятся некоторые показатели входных потоков. Так, расход питания можно стабилизировать, если перед аппаратом имеется буферная емкость, сглаживающая колебания расхода на выходе из предыдущего аппарата; стабилизация температуры питания возможна, если перед аппаратом установлен теплообменник, и т.п. Очевидно, при проектировании системы управления целесообразно предусмотреть автоматическую стабилизацию таких возмущений. Это позволит повысить качество управления процессом в целом. В простейших случаях на основе таких систем автоматической стабилизации возмущений строят разомкнутую (относительно основного показателя процесса) систему автоматизацию, обеспечивающую устойчивое ведения процесса в рамках технологического регламента.

Контролируемые возмущения.К ним условно относят те возмущения которые можно измерить, но невозможно или не допустимо стабилизировать (расход питания, подаваемого непосредственно из предыдущего аппарата; температура окружающей среды и т.п.). Наличие существенных нестабилизируемых возмущений требует применения либо замкнутых по основному показателю процесса систем регулирования, либо комбинированных АСР, в которых качество регулирования повышается введением динамической компенсации возмущения.

Неконтролируемые возмущения.К ним относятся те возмущения, которые невозможно или нецелесообразно измерять непосредственно. Первые – это падение активности катализатора, изменения коэффициентов тепло- и массопередачи и т.п. Примером вторых может служить давление греющего пара в заводской сети, которое колеблется случайным образом и является источником возмущения в тепловых процессах. Выявление возможных неконтролируемых возмущений – важный этап в исследование процесса и разработки системы управления. Наличие таких возмущений требует, как и в предыдущем случае, обязательного применения замкнутых по основному показателю процесса системы автоматизации.

Возможные регулирующие воздействия.Это материальные или тепловые потоки, которые можно изменять автоматически для поддержания регулируемых параметров.

Выходные переменные. Из их числа выбирают регулируемые координаты. При построении замкнутых систем регулирования в качестве регулируемых координат выбирают технологические параметры, изменения которых свидетельствует о нарушение материального или теплового баланса в аппарате. К ним относятся: уровень жидкости – показатель баланса по жидкой фазе; давление – показатель баланса по газовой фазе; температура – показатель теплового баланса в аппарате; концентрация – показатель материального баланса по компоненту.

Анализ возможных регулирующих воздействий и выходных координат объекта позволяет выбрать каналы регулирования для проектируемых АСР. При этом в одних случаях решение определяется однозначно, а в других имеется возможность выбора как регулируемой координаты, так и регулирующего воздействия для заданного выхода. Окончательный выбор каналов регулирования проводят на основе сравнительного анализа статических и динамических характеристик различных каналов. При этом учитывают такие показатели, как коэффициент усиления, время чистого запаздывания, его отношение к наибольшей постоянной времени канала τ/T.

На основе анализа технологического процесса как объекта регулирования проектируют систему автоматизации, обеспечивающую решение поставленной задачи регулирования. начинают с проектирования одноконтурных АСР отдельных параметров: они наиболее просты в наладке и надежны в работе, поэтому широко используются при автоматизации технологических объектов.

Однако при неблагоприятных динамических характеристиках каналов регулирования (большом чистым запаздывании, большом отношении τ/T) даже в случае оптимальных, настроек регуляторов качество переходных процессов в одноконтурных АСР может оказаться неудовлетворительным. Для таких объектов анализируют возможность рассмотрение многоконтурных АСР, в которых качество регулирования можно повысить, усложняя схемы автоматизации, т.е. применяя каскадные, комбинированные, взаимосвязанные АСР.

Окончательное решение о применении той или иной схемы автоматизации принимают после моделирования различных АСР и сравнения качества получаемых процессов регулирования.

 

5.1.3. Выбор регуляторов и параметров их настройки [47]

При разработке АСР выбирают один или несколько показаний эффективности процесса устанавливают необходимые ограничение, находят статические и динамические характеристики объекта регулирования. анализ статических характеристик позволяет оценить степень влияния одних величин на другие и выявить те регулируемые величины, которые оказывают максимальное воздействия на процесс. Если в объекте имеются несколько независимых величин, их регулируют раздельно, вводя соответствующие контуры регулирования. в объектах с зависимыми регулируемыми величинами используются контуры регулирования, в которых учитывается степень воздействия управляющих сигналов на регулируемые величины.

По динамическим характеристикам объекта выбирают такие точки приложения управляющих воздействий, которые обеспечивают наибольшую скорость изменения регулируемых величин. Например, состав дистиллята на выходе ректификационной колонны обычно регулируют по температуре жидкости на контрольной тарелки в управляющей части. На эту температуру можно влиять, изменяя расход либо флегмы, либо греющего пара. Однако на практике состав дистиллята регулируют изменением расхода флегмы, т.к. оно в большой степени влияет на температуру верха колонны.

выбор типа регулятора. Канал регулирования выбирают так, чтобы изменение регулирующего воздействия хв (поток вещества или энергии, подаваемый в объект или выводимый из него) максимально изменяло регулируемую величину хвых, т.е. чтобы был максимальный коэффициент усиления (коэффициент передачи).

К качеству регулирования каждого конкретного технологического процесса предъявляются конкретные требования: а) в одних случаях оптимальным или заданным может служить процесс с минимальным значением динамической ошибки регулирования; б) в других – минимальное значение времени регулирования.

По этому в качестве заданного принимают один из трех типовых переходных процессов: а) граничный апериодический с минимальным временем регулирования; б) с 20%-ным перерегулированием; в) с минимальной квадратической площадью отклонения: min∫x2dt .

Переходный процесс в АСР зависит от свойств химико- технологического объекта, от характера и величины возмущающих воздействий, а также от типа регулятора (закона регулирования) и параметров настройки его.

Свойства простых объектов могут быть определены на основе математического описания или экспериментально по кривым изменениям выходных величин объекта во времени при типовых возмущениях.

Свойства сложных объектов на практике часто заменяют объектами 1-го порядка с запаздыванием.

В зависимости от отношения времени запаздывания и постоянной времени объекта τ /Т0 рекомендуют следующие типы регуляторов:

позиционное регулирование при τ /Т0 < 0,2;

регулятор непрерывного действия при 0,2 < τ /Т0 < 1,0;

многоконтурные системы регулирования при τ /Т0 > 1,0.

При выборе типа регулятора учитывают:

1. Свойства химико-технологического объекта;

2. Максимальную величину возмущения;

3. Принятые для данного технологического процесса вид типового переходного процесса;

4. Допустимые значения показателей качества процесса регулирования (динамическая ошибка х1доп.; статическая статистика хст.доп.; время регулирования tрдоп.).

Выбор регулятора прежде осуществлялся в следующей последовательности. Сначала проверяли сможет ли простейший регулятор (И – регулятор) обеспечить заданное качество регулирования. Если нет, то последовательно переходили к более сложным регуляторам. Выбор заканчивали, когда найден регулятор, обеспечивающий заданное качество регулирования.

Затем находят параметры настройки этого регулятора. Компактность и многофункциональность современных микропроцессорных регулирующих контроллеров (Р-110, Р-130, КР-300 и др.), позволяют заменить до 16 и более традиционных аналоговых регуляторов, как правило, с настройкой на ПИД – закон регулирования.

Время регулирования tp определяется из отношения tp, при котором в системе обеспечивается протекание заданного типового переходного процесса. это отношение определяется по специальным графикам tp=f (τ0).

определение параметров настройки регулятора [47]. Для устойчивых объектов по графикам в зависимости от τ /Т0 (ось абсцисс) находят значения настроечных параметров Кр, Ти, ТД (ось ординат).

 

5.1.4. Элементы техники проектирования схем автоматизации

 

Функциональная схема автоматизации является основным техническим документом проекта автоматизации, определяющим структуру системы управления технологическим процессам, а также оснащение его средствами автоматизации. Схема дает представление об объекте управления. Поэтому на функциональной схеме даются изображения технологических аппаратов (колонн, теплообменников и т.д.), машин (насосов, компрессоров и т.п.) трубопроводов, автоматических устройств и показываются связи между ними.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

АВТОМАТИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Омский государственный технический университет... С Ф Абдулин...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Элементы техники проектирования систем автоматизации

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Омск 2002
АВТОМАТИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ: Учебное пособие / С.Ф. Абдулин. – Омский государственный технический университет: Омск, изд-во ОмГТУ, 2002. – 150 с.   Рас

Автоматического управления
  Замена ручного труда человека в операциях управления на управление с помощью технических средств называется автоматизацией. Технические средства, с помощью которых выполняютс

Основы метрологии и техники измерений
Базовой основой современных АСУТП являются системы автоматического контроля (САК), позволяющие быстро получить достоверную измерительную информацию о режимных параметрах технологических процессов,

Основные метрологические характеристики ИП
Качество ИП характеризуется рядом показателей, важнейшими из которых являются: погрешность, чувствительность, цена деления шкалы, предел измерения и динамическая погрешность. Погрешность х

Резисторные датчики
один из наиболее широко применяемых принципов преобразования физических величин основан на изменении сопротивления чувствительных элементов, которые могут быть реализованы в виде потенциометров, те

Емкостные датчики
эти датчики имеют разнообразные области применения, однако наибольшее распространение они получили для измерения малых перемещений и физических величин, легко преобразуемых в перемещение, например

Электромагнитные датчики
Электромагнитные датчики получили широкое применение в различных областях науки и техники благодаря достаточно высокой точности, широким функциональным возможностям, надежности, особенн

Методы измерения важнейших технологических параметров.
2.3.1.Измерение температуры Температура – один из распространенных параметров, который приходится контролировать в различных средах: газовой, паровой, жидкостной и твердой. В совр

Термометры расширения
К ним относится жидкостные стеклянные, биметаллические и дилатометрические термометры. Жидкостные стеклянные термометры применяются для измерения температуры жидких и газообразных с

Термометры сопротивления
Термометры сопротивления основаны на зависимости сопротивления проводников (металлов) и полупроводников от температуры R =f(t). При этом сопротивление металлических термометров (медн

Термоэлектрические термометры
Основаны на термоэлектрическом эффекте, заключающемся в том, что в замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных проводников, возникает электрический ток, если хотя бы два места соединения (спая) п

Технологических параметров
  Цель автоматического регулирования, являющегося частным случаем автоматического управления, состоит в обеспечении заданного алгоритма функционирования – закона изменения некоторого

Объекты регулирования и их свойства
Обоснованный выбор и расчет регулятора в первую очередь определяется достоверностью математической модели объекта регулирования (ОР) (машина, аппарат, технологический процесс), к которому подключае

Автоматические регуляторы и законы регулирования
  3.3.1. Классификация линейных регуляторов По функциональному назначению и конструктивномуисполнению регуляторы можно квалифицировать следующим образом: 1.

Усилительно-преобразовательные устройства
Усилитель является одним из основных элементов большинства систем автоматического контроля, регулирования и управления, так как мощность, развиваемая чувствительным элементом (датчиком) недостаточн

Исполнительные механизмы и регулирующие органы.
  Исполнительное устройство АСР состоит из двух функциональных блоков: исполнительного механизма (ИМ) и регулирующего органа (РО). Исполнительный механизм под действием управляющего в

Управление приводами
Задачей системы управления приводами является организация пуска и торможения машин и механизмов, переход с одной ступенискоростина другую, реверс и осуществление этих операций в определенной послед

Непрерывного действия
  Исследование элементов и автоматических систем регулирования (управления) связано с изучением процессов, в них протекающих. Характер этих процессов описывается с помощью различных з

Дифференциальные уравнения для элементов и систем
Вывод дифференциальных уравнений элементов системы – сложная творческая работа, при которой допускаются определенная идеализация процесса, пренебрежение отдельными факторами, рассмотрение частных с

Дискретные автоматические системы регулирования
  3.10.1. Понятия о дискретных АСР и их классификация В непрерывных системах существуют только непрерывные сигналы, являющиеся непрерывными функциями времени. В дискретных АС

Общая характеристика АСУТП.
АСУТП – это человеко-машинная система, обеспечивающая эффективное функционирование технологического объекта на основе быстрой и точной информации о состоянии объекта и выработки соответствующих ком

Общая характеристика аппаратурной основы АСУТП
  Внедрение микропроцессоров в самые различные устройства автоматики на всех уровнях управления создало насыщение цифровым «интеллектом» большинство устройств, составляющих аппаратурн

Автоматизация производства нефтепродуктов
5.2.1. Автоматизация управления процессами первичной переработки нефти Обезвоженная и обессоленная нефть (после блока ЭЛОУ) поступает в колонну отбензинивания 1 (рис.5.4), где происходит и

Процесс замедленного коксования
Коксование нефтяных остатков и высококипящих дистиллятов вторичного происхождения используют для получения мало­зольного электродного кокса, применяемого в алюминиевой про­мышленности. Одновременно

Некоторых органических продуктов
5.3.1. Автоматизация управления процессом производства олифинов Производство олефинов основано на термическом разложении углеводородного сырья на ряд продуктов и выделении этих про­дуктов

Синтетического каучука
  5.4.1. Автоматизация производства бутадиен-стирольного каучука 5.4.1.1. Технологическая схема производства. Бутадиен-концентрат, стирол-ректификат и ст

Автоматизация производства изопренового каучука
5.4.2.1. Технологическая схема производства. Осушенная углеводородная шихта по­дается на охлаждение в холодильник-испаритель 1, охлаждаемый кипящим пропаном (рис. 5.2

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги