САУ концентрацией композиционной массы перед дисковой мельницей на ОАО "ПЗБФ"

Размещено на http://www.allbest.ru/

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

Контрольная работа

По дисциплине: Автоматизация технологических процессов и производств»

На тему: Спроектировать и рассчитать САУ концентрацией композиционной массы перед дисковой мельницей на ОАО «ПЗБФ»

2014

Введение

Размол волокнистых материалов -- это одна из важнейших операций бумажного производства. Для придания бумаге желаемых свойств необходим определенный режим размола, размалывающая аппаратура, т.к. именно размол определяет свойства готовой бумаги. Назначение размола -- создание оптимальных условий для наилучшего переплетения волокон в полотне бумаги образования связей между волокнами при минимальном их повреждении. При размоле изменяются размеры волокон и их физико-химическое состояние. В процессе размола волокна набухают и становятся более пластичными и гибкими.

Принцип размола -- волокнистая масса при концентрации 2--6% непрерывным потоком поступает к ножам рабочего органа аппарата, состоящего из неподвижных ножей (статора) и вращающихся ножей (ротора), расположенных на конусе или диске.

Проходя между ножами ротора и статора, зазор между которыми можно регулировать присадочным механизмом, волокна подвергаются:

--укорачиванию;

--расщеплению в продольном направлении и раздавливаются торцевыми поверхностями ножей;

--расчесываются (фибриллируются);

--набухают (впитывают воду фибриллами).

Концентрация массы при размоле выбирается соответственно типу используемого размалывающего оборудования и желаемому характеру помола массы.

В моей работе рассматривается узел разбавления макулатурной массы перед дисковыми мельницами размольно-подготовительного отделения.

1. Функциональная схема САУ

Приборы по месту
ПТК

Рис. 1 Функциональная схема САУ концентрации массы перед рафинерами РПО.

2. Спецификация на измерительные преобразователи и технические средства автоматизации

Позиция	Наименование и техническая хар-ка оборудования	Тип, марка обознач. документа, опросного листа	Код оборуд., изделия материала	Завод-изготовитель	Единица измерения	Кол-во	Масса единицы оборуд.,кг	Примечание
Концентрация волокнистой массы в трубопроводе за смесительным насосом перед рафинерами РПО БДМ (4%)
QT 1-1	Микропроцессорный регулятор концентрации бумажной массы с микроволновым датчиком, диапазон измерения 0,1-6%, выход 4-20мА	А-343		Аквар- Систем Белоруссия	%	1шт.
1-2	Клапан регулирующий с шаровым сегментом,с пневмоприводом и электропневматическим позиционером. Dу 80. Вход 4-20мА	R21LA80AJJK BJ8-NE724		«Metso Automation» Финляндия		1шт.

3. Характеристика программируемого логического контроллера (ПЛК) и его состав

Рис.2 Блок-схема связи ПТК на базе контроллера Simatic S7-300

Описание и назначение основных узлов ПТК

«Simatic S7-300» -это модульный программируемый контроллер универсального назначения (рис.П1.2). Он включает в свой состав широкий спектр модулей самого разнообразного назначения:

- модули центральных процессоров (CPU): для решения задач различного уровня сложности может использоваться несколько типов центральных процессоров различной производительности, а также модули со встроенным интерфейсом Profibus - DP, Industrial Ethernet/Profinet, Simolink;

- сигнальные модули (SM), используемые для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов;

- коммуникационные процессоры (СР) для подключения к промышленным сетям и организации PPI соединений;

- функциональные модули (FM) для решения задач счета, позиционирования и автоматического регулирования.

При необходимости, кроме перечисленных модулей могут применяться:

- модули блоков питания (PS) для питания аппаратуры «Simatic S7-300»;

- интерфейсные модули (IM) для обеспечения связи между базовым блоком и стойками расширения в многорядной конфигурации контроллера.

«Simatic S7-300» отличается высокой степенью универсальности и пригодности для работы в промышленных условиях благодаря высокой электромагнитной совместимости, стойкости к вибрационным и ударным нагрузкам. Если для решения конкретной задачи требуется использовать более 8 модулей, программируемый контроллер «Simatic S7-300» может быть расширен. В базовом блоке и стойках расширения контроллера может размещаться до 32 модулей: к одному базовому блоку может быть подключено до 3 стоек расширения. В базовом блоке и в каждой стойке расширения может располагаться до 8модулей.

Центральный процессор CPU 313C-2 DP предназначен для построения относительно простых систем управления с высокими требованиями к скорости обработки информации и малым временам реакции. Наличие встроенных дискретных входов и выходов позволяет использовать CPU 313C-2 DP в качестве автономного блока управления. Встроенный интерфейс Profibus - DP позволяет применять CPU 313C-2 DP в системах распределенного ввода-вывода и выполнять функции ведущего или ведомого сетевого устройства.

Модули ввода дискретных сигналов SM 321 предназначены для преобразования входных дискретных сигналов контроллера в его внутренние логические сигналы. Модули могут работать с контактными датчиками, а также бесконтактными датчиками, подключаемыми по 2- проводным схемам.

Модули вывода дискретных сигналов SM 322 выполняют преобразование внутренних логических сигналов контроллера в его выходные дискретные сигналы.

Модули способны управлять задвижками, магнитными пускателями, сигнальными лампами. Модули ввода аналоговых сигналов SM 331 выполняют аналого-цифровое преобразование входных аналоговых сигналов контроллера и формируют цифровые значения мгновенных значений аналоговых величин. Эти значения используются центральным процессором в ходе выполнения программы. Модули вывода аналоговых сигналов SM 332 предназначены для цифро-аналогового преобразования внутренних цифровых величин контроллера «Simatic S7-300» в его выходные аналоговые сигналы.

Коммуникационный процессор СР340 предназначен для организации последовательной связи через PtP интерфейс. На физическом уровне связь может быть осуществлена через последовательные интерфейсы RS232 C(V.24), 20мА токовую петлю (TTY), RS- 422/RS- 485 (X.27). Для передачи данных могут использоваться протоколы ASCII, 3964(R) и протокол принтера. Блоки питания РS 305 предназначены для формирования выходного напряжения=24В, необходимого для питания центральных процессоров и целого ряда модулей контроллера «Simatic S7-300». Все блоки питания могут использоваться как для питания внутренних цепей контроллера, так и для питания его входных и выходных цепей. Simatic OP 170В -операторская станция на базе Windows CE. Simatic PG/PC- программатор и персональный компьютер.

4. Требования к качеству САУ по критериям точности, запаса устойчивости и быстродействия

Основными требованиями к САУ концентрации массы сводятся к следующему, она должна обеспечивать с заданной точностью дозирование воды в заранее установленных пределах. Она должна работать как в ручном, так и в автоматическом режимах. САУ должна постоянно следить и отображать состояние технологического процесса. Иметь возможность оперативно изменять настройки регулятора. Критерии качества:

-Точность управления + - 0,1%, исходя из точности время регулирования, время переходного процесса ;

- Степень затухания ц=1- ;

- Интегральный критерий качества - min. Если ц= 0.9-0.95, то.

- Показатель колебательности переходного процесса

ц=1-, Если ц= 0.9, то.

Если ц= 0.95, то

узел макулатурный мельница контроллер

5. Алгоритмическая схема цифровой САУ

Рис 3 Алгоритмическая схема цифровой САУ

На рис. 3 изображена алгоритмическая схема САУ концентрацией массы перед рафинерами РПО ЦПБ.

Замкнутая САУ постоянно осуществляют контроль значения управляемой величины. Замкнутая САУ с управлением по отклонению используется для слежения, программного управления и стабилизации. В этой системе регулятор в процессе управления учитывает как задание, так и реальное состояние объекта, а, кроме того, косвенно учитывает и возмущение. В состав такой САУ помимо регулятора и объекта управления входят еще два элемента: обратная связь и устройство сравнения. Устройство сравнения (сумматор) сравнивает задающую и управляемые величины и вычисляет отклонение, ошибку регулирования. Задачей обратной связи является подача информации об управляемой величине на один из входов устройство сравнения. Регулятор в такой САУ вырабатывает управляющее воздействие U(р) на объект управления, которое сводит ошибку к нулю или допустимому минимуму. В идеале, когда Е = 0,

6. Расчет параметров настройки ПИ-алгоритма управления цифровой САУ по программе на ПЭВМ

W_р(p) - передаточная функция объекта регулирования

период дискретности так как

W_д(p) - передаточная функции датчика концентрации

Исполнительный механизм с позиционером:

Wро(Р)=Кро=

Wоб.экв.(Р)=6,25*2,7*0,6*

7. Анализ переходного процесса

1. Расчет перерегулирования

А=0.5 %

В=0.03%

С=0.009%

2. Расчет затухания за период

3. Колебательность

4. Время переходного процесса t_пер.пр.= 32 c.

5. Число колебаний = 3.

6. Время регулирования t_рег.=28 с.

Список используемой литературы

1.Буйлов Г.П. Автоматизация оборудования целлюлозно-бумажных производств: учебное пособие по дипломному проектированию.? СПб.: СПбГТУРП, 2009.

2.Харазов В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами: учебное пособие для вузов. - СПб.: Профессия, 2009.

3.Щагин А.В., Демкин В.И., Кононов В.Ю., Кабанова А.Б. Основы автоматизации техпроцессов: учебное пособие.?М.: Высшее образование, 2009.

4.Суриков В.Н., Буйлов Г.П. Автоматизация технологических процессов и производств. Часть 1.: учебно-методическое пособие.- СПб.: СПбГТУРП, 2011.

Приложение

Распечатка результатов расчета по программе расчета цифровой САУ

Исходные данные

KO =0.400 TAU = 5 M = 3.7E-0001 TO1 = 5

N1 =30 WB =0.100 TD = 1.0E+0000 WD =0.400

Результаты:

i= 1 W= 0.100 C1= -0.138 C2= -0.336

i= 2 W= 0.114 C1= 0.193 C2= -0.044

i= 3 W= 0.128 C1= 0.511 C2= 0.236

i= 4 W= 0.141 C1= 0.811 C2= 0.503

i= 5 W= 0.155 C1= 1.091 C2= 0.754

i= 6 W= 0.169 C1= 1.348 C2= 0.988

i= 7 W= 0.183 C1= 1.579 C2= 1.203

i= 8 W= 0.197 C1= 1.782 C2= 1.398

i= 9 W= 0.210 C1= 1.955 C2= 1.572

i= 10 W= 0.224 C1= 2.097 C2= 1.724

i= 11 W= 0.238 C1= 2.207 C2= 1.853

i= 12 W= 0.252 C1= 2.285 C2= 1.960

i= 13 W= 0.266 C1= 2.331 C2= 2.044

i= 14 W= 0.279 C1= 2.344 C2= 2.106

i= 15 W= 0.293 C1= 2.327 C2= 2.146

i= 16 W= 0.307 C1= 2.279 C2= 2.163

i= 17 W= 0.321 C1= 2.202 C2= 2.160

i= 18 W= 0.334 C1= 2.098 C2= 2.137

i= 19 W= 0.348 C1= 1.968 C2= 2.094

i= 20 W= 0.362 C1= 1.815 C2= 2.033

i= 21 W= 0.376 C1= 1.640 C2= 1.955

i= 22 W= 0.390 C1= 1.446 C2= 1.862

i= 23 W= 0.403 C1= 1.236 C2= 1.754

i= 24 W= 0.417 C1= 1.012 C2= 1.633

i= 25 W= 0.431 C1= 0.777 C2= 1.501

i= 26 W= 0.445 C1= 0.534 C2= 1.358

i= 27 W= 0.459 C1= 0.284 C2= 1.206

i= 28 W= 0.472 C1= 0.032 C2= 1.048

i= 29 W= 0.486 C1= -0.221 C2= 0.884

i= 30 W= 0.500 C1= -0.472 C2= 0.715

C1MA = 2.344 C2[14] = 2.106

Результаты расчета интегралов

*** C1 *** *** C2 *** * Интеграл *

0.511 0.236 5.956

0.811 0.503 5.523

1.091 0.754 5.318

1.348 0.988 5.245

1.579 1.203 5.205

1.782 1.398 5.180

1.955 1.572 5.101

2.097 1.724 4.996

2.207 1.853 4.829

2.285 1.960 4.601

2.331 2.044 4.315

2.344 2.106 4.089

2.327 2.146 4.411

2.279 2.163 5.085

2.202 2.160 5.886

2.098 2.137 6.818

1.968 2.094 7.886

1.815 2.033 9.093

1.640 1.955 10.438

1.446 1.862 11.922

1.236 1.754 13.537

1.012 1.633 15.276

Исходные данные

KO =0.400 TAU = 5 TO1 = 5

TD = 1 U = 0.500 C1 =2.344 C2 = 2.106 N1 = 50

Результаты :

n = 1 Y = 0.000

n = 2 Y = 0.000

n = 3 Y = 0.000

n = 4 Y = 0.000

n = 5 Y = 0.000

n = 6 Y = 0.085

n = 7 Y = 0.163

n = 8 Y = 0.236

n = 9 Y = 0.304

n = 10 Y = 0.368

n = 11 Y = 0.430

n = 12 Y = 0.474

n = 13 Y = 0.504

n = 14 Y = 0.523

n = 15 Y = 0.530

n = 16 Y = 0.529

n = 17 Y = 0.520

n = 18 Y = 0.507

n = 19 Y = 0.491

n = 20 Y = 0.474

n = 21 Y = 0.459

n = 22 Y = 0.447

n = 23 Y = 0.437

n = 24 Y = 0.432

n = 25 Y = 0.430

n = 26 Y = 0.431

n = 27 Y = 0.435

n = 28 Y = 0.441

n = 29 Y = 0.449

n = 30 Y = 0.457

n = 31 Y = 0.465

n = 32 Y = 0.473

n = 33 Y = 0.480

n = 34 Y = 0.485

n = 35 Y = 0.490

n = 36 Y = 0.493

n = 37 Y = 0.495

n = 38 Y = 0.496

n = 39 Y = 0.496

n = 40 Y = 0.495

n = 41 Y = 0.494

n = 42 Y = 0.493

n = 43 Y = 0.492

n = 44 Y = 0.491

n = 45 Y = 0.490

n = 46 Y = 0.489

n = 47 Y = 0.489

n = 48 Y = 0.490

n = 49 Y = 0.490

n = 50 Y = 0.491

Размещено на Allbest.ru

...