Автоматизация процесса производства теста
Разработка системы автоматического регулирования процесса приготовления теста. Выбор приборов и средств автоматизации, подбор датчиков и контроллера. Создание математической модели тестомесительной машины; параметрическая оптимизация регулятора влажности.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 23.08.2013 |
Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
(48)
На выходе стабилизатора распределение подчиняется треугольному закону. Находим по табл.2.2[9] параметры распределения:
Среднеквадратическое отклонение для треугольного распределения:
(49)
5.5 Погрешность коэффициента усиления унифицированного преобразователя при измерении напряжения питания
Она является мультипликативной и распределена по треугольному закону, вызвана колебаниями напряжения питания (15%). Ее максимальное значение составляет:
(50)
Параметры треугольного распределения (табл. 2.2 [1]):
Среднеквадратическое отклонение:
(51)
5.6 Погрешность смещения нуля унифицированного преобразователя при колебаниях температуры
Эта погрешность является аддитивной, а закон ее распределения повторяет закон распределения температуры в лаборатории, где установлены усилитель и регистраторы. Закон распределения температуры в лаборатории в пределах от18 до 24°С можно считать равномерным со средним значением 21°С и размахом ±3 К.
(52)
Параметры равномерного распределения (табл. 2.2 [1]):
При принятом равномерном распределении температуры и размахом ±3 К ее СКО:
(53)
5.7 Основная погрешность аналого-цифрового преобразователя
Нормируется значением: .
Принимаем равное
Примем равномерный закон распределения. Параметры равномерного распределения (табл. 2.2[1]): Определим СКО:
(54)
5.8 Погрешность смещения нуля аналого-цифрового преобразователя при колебаниях температуры
Проявляется в виде смещения нуля на 0,1% при изменении температуры на 10 К (-0,1/10 %/К). Она аддитивная и при принятом законе распределения температуры размахом ±3 К.
(55)
Примем равномерный закон распределения и определим СКО:
(56)
Таблица 5
Обобщающая таблица по всем этапам
Вид погрешности |
Закон распределения |
Тип погрешности |
|||||
Датчик |
|||||||
1. Основная |
Равномерный |
1,73 |
1,8 |
0,745 |
0,289 |
Аддитивный |
|
2. Температурная |
Нормальный |
2,066 |
3 |
0,577 |
0,087 |
Мультипликативный |
|
3. Погрешность от колебания напряжения сети |
Треугольный |
2,02 |
2,4 |
0,645 |
0,245 |
Мультипликативный |
|
Унифицированный преобразователь |
|||||||
1. Погрешность коэффициента усиления при изменении напряжения питания |
Треугольный |
2,02 |
2,4 |
0,645 |
0,061 |
Мультипликативный |
|
2. Погрешность смещения нуля при колебании температуры |
Равномерный |
1,73 |
1,8 |
0,745 |
0,017 |
Аддитивный |
|
АЦП |
|||||||
1. Основная |
Равномерный |
1,73 |
1,8 |
0,745 |
0,18 |
Аддитивный |
|
2. Погрешность смещения нуля при колебании температуры |
Равномерный |
1,73 |
1,8 |
0,745 |
0,017 |
Аддитивный |
5.9 Суммирование погрешностей
Расчет результирующей погрешности канала сводится к вычислению приведенной погрешности при х = 0, которая складывается только из аддитивных составляющих, и в конце диапазона, которая складывается из всех составляющих. Выбор метода суммирования (складывать алгебраически или геометрически) зависит от того, являются ли суммируемые погрешности коррелированными или независимыми.
5.9.1 Сложение алгебраически коррелированных погрешностей
(57)
После учета коррелированных погрешностей все полученные погрешности можно суммировать как независимые.
5.9.2 Суммирование аддитивных погрешностей для начальной части шкалы
Аддитивные погрешности:
(58)
Сначала суммируем геометрически погрешность датчика и АЦП, находим СКО:
(59)
На промежуточном этапе суммируем и .
(60)
По аналогии с предыдущим определяем начальное СКО:
(61)
Вес дисперсии:
(62)
Эксцесс:
; (63)
Контрэксцесс:
(64)
По рисунку 18 (рис.3-3[9]), кривой 3 определяем энтропийный коэффициент k: .
Рисунок 18 - Зависимость энтропийного коэффициента k от веса дисперсии
Энтропийное значение приведенной погрешности в начале диапазона:
(65)
Доверительная вероятность, соответствующая полученному значению :
(66)
5.9.3 Расчет погрешности в конце диапазона канала
Для расчета погрешности в конце диапазона канала к полученному значению нужно добавить мультипликативную составляющую .
(67)
Вес дисперсии:
и
Эксцесс:
;
.
Контрэксцесс:
.
Погрешность от колебания напряжения питания () распределена по треугольному закону, а суммарная погрешность нуля () - по трапецеидальному. Для определения остальных параметров суммарного распределения воспользуемся рисунком 18.
Воспользуемся кривой 2 для суммирования треугольного распределения с дискретным двузначным. Будем считать исходным распределением треугольное, а добавленным к нему - трапецеидальное. Тогда нужна нам кривая всегда будет проходить выше кривой 2 на рисунке 18, но она не может быть выше кривой 6, соответствующей нормальному распределению. Узкая полоса между этими кривыми в их начальной части и ограничивает возможное положение нужной нам кривой.
Согласно рисунку 18 значению р = 0,55 соответствует , т.е. распределение оказывается достаточно близким к нормальному.
Энтропийное значение погрешности в конце канала:
(68)
Доверительная вероятность, соответствующая полученному значению :
(69)
Таким образом, при оценке погрешностей результатов измерений с вероятностью следует ожидать погрешности и
Общая формула для вычисления результирующей погрешности измерительного канала при любом х:
; (70)
,
Где х - текущее значение измеряемой величины,
- конечное значение шкалы измеряемого прибора.
6. Смета расходов на автоматизацию
В таблице 6 оценена полная стоимость нижнего уровня.
Таблица 6
Общая стоимость приборной конфигурации нижнего уровня
Наименование |
Цена за ед., € |
Кол. |
Всего, € |
|
Ввинчивающийся термометр сопротивления низкого давления с соединительной головкой |
98 |
2 |
196 |
|
Термометр сопротивления для монтажа в трубопроводы и резервуары. |
89 |
1 |
89 |
|
Измерительный преобразователь для монтажа в головку зонда «SITRANS TK-L» |
59,7 |
3 |
179,1 |
|
Магнитно-индуктивный измерительный датчик MAGFLO MAG 1100 Food со встроенным измерительным преобразователем MAG 6000 I |
218 |
5 |
1090 |
|
Частотный преобразователь MICROMASTER 410. Мощность 0,75кВт |
256 |
1 |
256 |
|
Поточный сверхвысокочастотный влагомер MICRORADAR-114С |
1288 |
1 |
1288 |
|
Электропневмопреобразователь ЭП3211 с входным сигналом - 4…20мА. |
60 |
1 |
60 |
|
The Probe - компактный ультразвуковой уровнемер |
760,5 |
1 |
760,5 |
|
Весоизмерительная платформа весового дозатора муки |
4037 |
1 |
4037 |
|
ИТОГО по нижнему уровню: |
7955,6 € |
В таблице 7 представлена стоимость верхнего и среднего уровней.
Таблица 7
Общая стоимость среднего и верхнего уровней
Наименование |
Цена за ед.,€ |
Кол. |
Всего, € |
|
Контроллер SIEMENS S7-312,рабочая память 32 кб |
292 |
1 |
292 |
|
Карта памяти MMC для МПК на 2 Мб |
238,7 |
1 |
238,7 |
|
Модуль ввода аналоговых сигналов (AI, 8 каналов) SM 331 с входным унифицированным сигналом 4…20 мА |
516 |
1 |
516 |
|
Модуль вывода аналоговых сигналов (AO, 4 канала) SM 332 с выходным унифицированным сигналом 4…20 мА |
459 |
1 |
459 |
|
Модуль ввода дискретных сигналов (DI, 8 каналов) SM 321 с входом по напряжению =24В |
126 |
1 |
126 |
|
Модуль вывода дискретных сигналов (DO, 8 каналов) SM 322 с выходным сигналом по напряжению =24В, релейный выход |
170 |
1 |
170 |
|
Фронтальный штекер на 20 клемм с контактами-защелками |
21 |
2 |
42 |
|
Фронтальный штекер на 40 клемм с контактами-защелками |
33 |
2 |
66 |
|
Блок питания PS 307 на 5А со входным напряжением ~120/230В и выходным =24В |
130 |
1 |
130 |
|
Блок питания SITOP modular =24 В/5 A |
130 |
2 |
260 |
|
Блок бесперебойного питания фирмы SIEMENS - DC-UPS 6 А |
130 |
1 |
130 |
|
Модуль батареи для DC-UPS 6 А на 12 Ач |
130 |
1 |
130 |
|
Коммуникационный процессор Industrial Ethernet CP 343-1 Lean 10/100Мбит/с, TCP+UDP, RJ-45 |
620 |
1 |
620 |
|
DIN-рейка длиной 830 мм |
42,9 |
1 |
42,9 |
|
Пакет программного обеспечения STEP 7 v. 5.4 |
1631 |
1 |
1631 |
|
SCADA-система SIMATIС WinCC v. 6.2 RunTime на 128 переменных |
2115 |
1 |
2115 |
|
Промышленный компьютер 19'' стоечного исполнения SIMATIC Rack PC 547B:- процессор - Core 2 Duo E6600(2.4 ГГц);- ОЗУ - DDR SDRAM Dual channel 1024 Мб;- жесткий диск - 250 Гб serial ATA;- DVD/CD-RW - 16/48-скоростной;- встроенный Ethernet 10/100 Мбит/с (RJ 45);- floppy дисковод. |
1587 |
1 |
1587 |
|
Монитор 19'' Fujitsu-Siemens SCENICVIEW P19-3 |
270 |
1 |
270 |
|
USB клавиатура |
69 |
1 |
110 |
|
USB мышь |
30 |
1 |
30 |
|
Источник бесперебойного питания IPPON Smart Power Pro 1400 |
70 |
1 |
70 |
|
Операционная системаMicrosoft Windows XP Professional SP2 |
160 |
1 |
160 |
|
Черно-белый лазерный принтер HP LaserJet 1200 |
150 |
1 |
150 |
|
ИТОГО по среднему и верхнему уровню: |
9345,6 € |
Итого получаем, что общая стоимость составляет 17301,2 € или 658016,54 руб по курсу ЦБ России от 23.06.10.
Вывод
Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие или строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.
Система автоматизации и управления производит сбор и обработку информации с технологического оборудования и выработку управляющих воздействий с целью оптимизации процесса.
Современный уровень развития микроэлементной и вычислительной техники позволяет внедрять высокоточные измерительные приборы и средства контроля, что в свою очередь производит к повышению эффективности управления технологическим процессом.
В данной работе была разработана система автоматического регулирования процесса приготовления теста. Был произведен выбор приборов и средств автоматизации с конкретным подбором датчиков и выбором контроллера. Также была составлена математическая модель тестомесительной машины и проведена параметрическая оптимизация регулятора влажности в нем. Для одного из контуров была рассчитана погрешность измерительного канала.
В завершении проекта была приведена смета расходов на автоматизацию.
Список литературы
1. Информационный каталог по продукции SIMATIC SIEMENS «Компоненты для комплексной автоматизации». 2007.
2. Методические указания к комплексному курсовому проекту (выпускной квалификационной работе на присвоение степени бакалавра) "Автоматизация технологических процессов и производств". НГТУ: Сост.: С.А. Добротин, А.А. Попов, Е.В, Тараненко. Н. Новгород. 2005.
3. Моделирование систем автоматического регулирования уровня: Методические указания к лабораторной работе. НГТУ; Сост.: С.А. Добротин, А.В. Масленников. Н. Новгород, 1997.
4. Параметрическая оптимизация линейной системы автоматического регулирования. Ч. 2: Расчет оптимальных настроек промышленных регуляторов. Метод, указания к лаб. работе по дисциплине «Теория управления». НГТУ; Сост.: А.А. Попов, Н. Новгород, 2000.
5. Клюев А.С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие. - М.: Энергия, 1989.
6. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. Пособие. Под ред. П.Г. Романкова, - Л.: Химия,1981.
7. Полный каталог по продукции SIMATIC SIEMENS «Компоненты для комплексной автоматизации ST70». 2007.
8. Технология и техно-химический контроль хлебопекарного производства. Автор: Л.Ф. Зверева, 3.С. Немцова, Н.П. Волкова. Издательство: Легкая и пищевая промышленность. Год издания: 1983.
9. Новицкий П.В. «Оценка погрешностей результатов измерений», Ленинград, ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1991 г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Организация технологического процесса измельчения зерна. Структурная схема и элементы автоматизации процесса, выбор и обоснование датчиков. Анализ системы автоматического регулирования, определение ее устойчивости. Определение передаточной функции САР.
курсовая работа [944,2 K], добавлен 21.05.2016Автоматизация технологического процесса разваривания на спиртзаводе. Современная платформа автоматизации TSX Momentum. Программное обеспечение логического контроллера. Спецификация приборов, используемых в технологическом процессе пищевого производства.
дипломная работа [8,7 M], добавлен 19.03.2014Основные характеристики технологического объекта управления. Выбор средств автоматизации для подсистемы вывода командной информации. Моделирование системы автоматического регулирования в динамическом режиме. Выбор параметров настройки контроллера.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 08.03.2014Применение системы автоматического регулирования (САУ) на примере процесса производства кефира. Разработка структурной схемы и математической модели САУ. Повышение качества процесса регулирования с помощью синтеза САУ и корректирующих устройств.
курсовая работа [692,9 K], добавлен 17.03.2013Принцип работы установки для получения моющего раствора. Техническая характеристика оборудования, используемого в технологическом процессе. Разработка функциональной схемы автоматизации. Выбор контроллера и модулей ввода/вывода, средств автоматизации.
курсовая работа [88,5 K], добавлен 04.10.2012Методика разработки автоматической системы регулирования печи для сжигания органических отходов с использованием микропроцессорного контроллера ТРМ-251. Комплексный подбор и обоснование технических средств, а также средств измерений и автоматизации.
курсовая работа [457,2 K], добавлен 07.12.2013Общие сведения о микроконтроллере ADuC812, его функциональная блок-схема. Использование памяти данных. Пример процесса побайтного программирования. Векторы прерываний и уровни приоритетов. Выбор датчиков давления и влажности. Параметры контроллера экрана.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 14.11.2010Система автоматического регулирования температуры жидкости в термостате на основе промышленного цифрового регулятора ТРМ-10. Система стабилизации температуры. Нагрев изделий до заданной температуры, соответствующей требованиям технического процесса.
курсовая работа [915,5 K], добавлен 05.03.2009Описание системы автоматического контроля и регулирования уровня воды в котле. Выбор регулятора и определение параметров его настройки. Анализ частотных характеристик проектируемой системы. Составление схемы автоматизации управления устройством.
курсовая работа [390,0 K], добавлен 04.06.2015Описание технологического процесса и принципа работы системы автоматического регулирования температуры бумажного полотна: расчет синтеза САР по математической модели. Определение периода дискретности в соответствии с требованиями к точности измерения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.06.2012Системы обеспечения безопасности на предприятии. Проект автоматического регулирования установки АВТ1, характеристика: сырье, реагенты, продукция. Выбор технических средств автоматизации: датчики, преобразователи, контроллеры, исполнительные механизмы.
курсовая работа [229,3 K], добавлен 21.11.2012Подбор и краткое описание приборов для реализации информационной цепи и управляющей цепи, определение технических характеристик и возможностей данных приборов. Составление структурной и функциональной схемы автоматизации, спецификации оборудования.
контрольная работа [2,2 M], добавлен 12.03.2010Автоматизация технологического процесса системы телоснабжения. Анализ методов и средств контроля, регулирования и сигнализации технологических параметров. Выбор и обоснование технических средств, микропроцессорного контролера. Оценка устойчивости системы.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 31.12.2015Технологический процесс подготовки нефти на дожимной насосной станции, методы его автоматизации. Выбор проектной конфигурации контроллера, разработка и описание алгоритмов управления технологическим процессом. Расчет системы автоматического регулирования.
дипломная работа [737,7 K], добавлен 23.09.2012Автоматизация управления газоперекачивающим агрегатом компрессорной станции Сургутского месторождения. Характеристика технологического процесса. Выбор конфигурации контроллера и программного обеспечения. Разработка алгоритмов работы объекта автоматизации.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 29.09.2013Структурная и принципиальная схема системы регулирования, их анализ. Передаточные функции П регулятора, расчет его балластных составляющих. Построение переходного процесса. Выбор и обоснование, расчет исполнительного устройства, пропускная способность.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.11.2011Знакомство с основными этапами разработки системы автоматического регулирования. Особенности выбора оптимальных параметров регулятора. Способы построения временных и частотных характеристик системы автоматического регулирования, анализ структурной схемы.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 17.05.2013Автоматизация судовых двигателей; подбор оптимальных параметров настройки регулятора, обеспечивающих безопасную эксплуатацию судовой энергетической установки. Разработка функциональной схемы автоматического регулирования; расчет судовой электростанции.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 21.03.2013Выбор регулятора для объекта управления с заданной передаточной функцией. Анализ объекта управления и системы автоматического регулирования. Оценка переходной и импульсной функций объекта управления. Принципиальные схемы регулятора и устройства сравнения.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 03.09.2012Описание технологического процесса групповой загрузки жестяной консервной банки в картонные коробки. Анализ методов и средств автоматизации процесса сборки и упаковки. Оборудование, компоновка технологического комплекса, разработка системы управления.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 31.05.2013