Для нахождения передаточной функции объекта по промежуточному и основному каналам воспользуемся методом Симою. Пусть кривая разгона задана в графическом виде. Найдем передаточную функцию объекта. Регулируемая величина давление на выходе насосного агрегата Рвыхв результате приложенного к объекту возмущения Qвх (изменение расхода) при t? стремится к конечному значению Рвых отличному от нуля.
.
Входное воздействие
Выходная величина
1. Разбиваем ось времени на отрезки с интервалом t = 0.2 исходя из условия того, что на протяжении всего графика функция Хвыхода в пределах 2t мало отличается от прямой.
2. Заполним таблицу 1. Для этого находим значения Хвыхвконце каждого интервала t.
, где Хвых(?)= 7
Таблица
|
T |
Хвых |
у(t) |
1 - у(t) |
||
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0,2 |
0,6 |
0,085714 |
0,914286 |
0,333333 |
|
|
0,4 |
1 |
0,142857 |
0,857143 |
0,666667 |
|
|
0,6 |
1,9 |
0,271429 |
0,728571 |
1 |
|
|
0,8 |
2,2 |
0,314286 |
0,685714 |
1,333333 |
|
|
1 |
3 |
0,428571 |
0,571429 |
1,666667 |
|
|
1,2 |
3,5 |
0,5 |
0,5 |
2 |
|
|
1,4 |
4 |
0,571429 |
0,428571 |
2,333333 |
|
|
1,6 |
4,4 |
0,628571 |
0,371429 |
2,666667 |
|
|
1,8 |
4,9 |
0,7 |
0,3 |
3 |
|
|
2 |
5,3 |
0,757143 |
0,242857 |
3,333333 |
|
|
2,2 |
5,6 |
0,8 |
0,2 |
3,666667 |
|
|
2,4 |
6 |
0,857143 |
0,142857 |
4 |
|
|
2,6 |
6,7 |
0,957143 |
0,042857 |
4,333333 |
|
|
2,8 |
7 |
1 |
0 |
4,666667 |
|
|
3 |
7 |
1 |
0 |
5 |
|
|
3,2 |
7 |
1 |
0 |
5,333333 |
|
|
3,4 |
7 |
1 |
0 |
5,666667 |
|
|
3,6 |
7 |
1 |
0 |
6 |
|
|
3,8 |
7 |
1 |
0 |
6,333333 |
|
|
0,5=3,5 |
3. Таким образом, функция приведена к безразмерному виду.
Определим площади F1, F2, F3для нахождения неизвестных коэффициентов.
4. F1=?t{?[1 - у(i?t)] - 0,5[1 - у(0)]}=0,6
5. Перестраиваем функцию в другом масштабе времени (за независимую переменную примем переменную ).
Таблица
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
0,914286 |
0,666667 |
0,609524 |
0,388889 |
0,355556175 |
|
|
0,857143 |
0,333333 |
0,285714 |
-0,11111 |
-0,095238492 |
|
|
0,728571 |
0 |
0 |
-0,5 |
-0,3642855 |
|
|
0,685714 |
-0,33333 |
-0,22857 |
-0,77778 |
-0,533332959 |
|
|
0,571429 |
-0,66667 |
-0,38095 |
-0,94444 |
-0,539683008 |
|
|
0,5 |
-1 |
-0,5 |
-1 |
-0,5 |
|
|
0,428571 |
-1,33333 |
-0,57143 |
-0,94444 |
-0,404761548 |
|
|
0,371429 |
-1,66667 |
-0,61905 |
-0,77778 |
-0,28888914 |
|
|
0,3 |
-2 |
-0,6 |
-0,5 |
-0,15 |
|
|
0,242857 |
-2,33333 |
-0,56667 |
-0,11111 |
-0,026984219 |
|
|
0,2 |
-2,66667 |
-0,53333 |
0,388889 |
0,077777889 |
|
|
0,142857 |
-3 |
-0,42857 |
1 |
0,142857 |
|
|
0,042857 |
-3,33333 |
-0,14286 |
1,722221 |
0,073809244 |
|
|
0 |
-3,66667 |
0 |
2,555556 |
0 |
|
|
0 |
-4 |
0 |
3,5 |
0 |
|
|
0 |
-4,33333 |
0 |
4,555554 |
0 |
|
|
0 |
-4,66667 |
0 |
5,722223 |
0 |
|
|
0 |
-5 |
0 |
7 |
0 |
|
|
0 |
-5,33333 |
0 |
8,388887 |
0 |
|
|
= - 2,68 |
= -1,253174557 |
6. Записываем окончательное выражение исследуемого объекта в размерном виде.
a1=F1; a2=F2; а3=F3.
Так как площади F2, F3 имеют отрицательное значение, в выражении исследуемого объекта данные площади не учитываем.
Для заданной передаточной функции объекта строим линии равного затухания в плоскости параметров настройки регулятора по методу расширенных АФХ для значений =0; =0,75; =0,9.
Линии равного затухания.
Для m2 =0.336
Точка 1 соответствует настройкам И-регулятора
П1(щ;m2)=0
П2(щ;m2)=10,7
Точка 2 соответствует настройкам ПИ-регулятора
П1(щ;m2)=14,85
П2(щ;m2)=13,64
Точка 3 соответствует настройкам П-регулятора
П1(щ;m2)=14
П2(щ;m2)=0
Для m1 =0.221
Точка 4 соответствует настройкам И-регулятора
П1(щ;m1)=0
П2(щ;m1)=14
Точка 5 соответствует настройкам ПИ-регулятора
П1(щ;m1)=18,32
П2(щ;m1)=16,62
Точка 6 соответствует настройкам П-регулятора
П1(щ;m1)=0
П2(щ;m1)=21,5
Для m0 =0
Точка 7 соответствует настройкам ПИ-регулятора
П1(щ;m0)=Копт=21,1
П2(щ;m0)=1/Ти=25,5 [1/мин]; Ти=0,4 мин.
Составим программу моделирования САР для построения переходного процесса по каналу возмущения:
Структурная схема одноконтурной САР
Работа показала, что самым оптимальным регулятором является ПИ-регулятор, который сочетает в себе быстродействие П-регулятора и отсутствие статической ошибки И-регулятора.
1.5 Выбор приборов и средств автоматизации. Спецификация
При выборе первичных преобразователей и датчиков измеряемых величин необходимо руководствоваться следующими требованиями:
- условия в точке установки прибора должны соответствовать условиям его эксплуатации, указанным заводом-изготовителем;
- номинальное значение измеряемой величины должно лежать в последней трети шкалы прибора. При этом диапазон измерения прибора выбирается из стандартного ряда или из ряда, указанного заводом-изготовителем.
- прибор должен быть устойчив к повреждающим воздействиям измеряемой среды: абразивности, химической агрессивности и т.д.
- метрологические характеристики приборов должны обеспечить измерения с требуемой для данного процесса точностью, т.е. выбор прибора по диапазону показаний и классу точности должен быть обоснован.
Для насосной станции пожаротушения все данные требования были соблюдены. Схема технологического контроля и автоматизации представлена в графическом материале, лист 1.
ГРАФИК
Поставки приборов и средств автоматизации заказчиком
Объект: Насосная станция пожарного водоснабжения
Прораб: Колесников М.А.
|
№ п/п |
Наименование, тип, марка, размер |
Ед. изм. |
Кол-во по проекту |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
1. |
Шкаф аппаратуры коммуникации ШАК «Спрут-2» |
Шт. |
1 |
|
|
2. |
Прибор индикации ЦПИ-1 |
Шт. |
1 |
|
|
3. |
Прибор управления ПУ исп.10 |
Шт. |
2 |
|
|
4. |
Датчик положения задвижки SmartFly |
Шт. |
9 |
|
|
5. |
Оповещатель пожарный световой |
Шт. |
2 |
|
|
6. |
Манометр показывающий сигнализирующий ДМ2005Сr |
Шт. |
6 |
|
|
7. |
Сигнализатор потока жидкости PS10 |
Комп. |
5 |
|
|
8. |
Датчик давления PS40 |
Комп. |
2 |
Расчет погрешности канала измерения
Приводится пример расчета погрешности измерительного канала (ИК).ИК состоит из последовательно соединенных приборов:
Манометр показывающий сигнализирующий ДМ2005Сr(0-4МПа);
Прибор управления ПУ.
Структурная схема измерительного канала приведена на рисунке 5.
Структурная схема измерительного канала
Оценка допускаемых среднеквадратических отклонений (СКО) погрешности измерительного канала с учетом приборов, входящих в состав ИК.
Среднеквадратические отклонения погрешностей компонентов ИК, для нормального закона распределения случайных составляющих погрешности в % от нормирующего значения определяется по формуле:
,
где:
у - СКО погрешностей компонентов ИК;
- пределы основной приведенной погрешности соответствующего прибора;
- количество приборов.
Пределы основной приведенной погрешности приборов входящих в состав ИК, приведенные в документации и руководствах по эксплуатации на соответствующие приборы:
Манометр показывающий сигнализирующий ДМ2005Сr(0-4МПа): 0,1%;
Прибор управления ПУ: 0,1%.
Рассчитаем СКО погрешностей компонентов ИК: .
Для диапазона измеряемого давления 0…2,5 кгс/см2 среднеквадратическое отклонение погрешностей составляет:
д = (2,5МПа- 0МПа)*0,08%/100% = 0,002кгс/см2
1.6 Выбор монтажных материалов и изделий. Спецификация
Монтажные материалы необходимы для подключения приборов к электропитанию и связи их между собой для выполнения нужных функций.
К монтажным материалам относятся силовые провода, сетевые кабели, блоки питания, разветвители, защитные короба. Кабели используются для установки систем сигнализации. Имеют 4 медные жилы в ПВХ оболочке, дополнительно заключенные в общую оболочку. Монтажные материалы включают также распределительные коробки, которые предназначены для укрытия мест подключения кабелей и обеспечивают защиту от влаги и пыли со степенью безопасности IP 56. Для изоляции протянутых кабелей используются короба и гофрированные гибкие трубы. Для подключения конкретных приборов обычно формируются комплекты монтажных материалов.
Качественные монтажные материалы обеспечивают надежную работу электроприборов, обеспечивают безопасность окружающих и продлевают срок службы элементов системы автоматизации.
ГРАФИК
Поставки монтажных материалов
Объект: Насосная станция пожарного водоснабжения
Прораб: Колесников М.А.
|
№ п/п |
Наименование, тип, марка, размер |
Ед. изм. |
Кол-во по проекту |
в том числе |
||||
|
на объект |
на МЗУ |
|||||||
|
Кол-во |
срок поставки |
Кол-во |
срок поставки |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
ЗАКАЗЧИК |
||||||||
|
Кабель силовой огнестойкий |
|
|
|
|||||
|
1. |
ППГнг-FRHF 4х3,5 |
м |
60 |
60 |
1.10.18 |
|||
|
2. |
ППГнг-FRHF 4х1,5 |
м |
20 |
200 |
1.10.18 |
|||
|
3. |
ППГнг-FRHF 3х1,5 |
м |
25 |
25 |
1.10.18 |
|||
|
Кабель контрольный огнестойкий |
||||||||
|
4. |
КПСЭнг-FRHF1х2х0,75 |
м |
165 |
165 |
1.10.18 |
|||
|
5. |
КПСЭнг-FRHF 2х2х0,75 |
м |
160 |
160 |
1.10.18 |
|||
|
6. |
КПСЭнг-FRHF 2х2х1,0 |
35 |
35 |
1.10.18 |
||||
|
СУБПОДРЯДЧИК |
||||||||
|
7. |
П-образный лоток, L160, толщ.1,2 мм |
Шт. |
16 |
16 |
1.10.18 |
|||
|
8. |
С-образныйлоток 41х41, L300 |
Шт. |
22 |
22 |
1.10.18 |
|||
|
9. |
Труба ПВД 25С |
м |
10 |
10 |
1.10.18 |
|||
|
10. |
Труба ПВД 40С |
м |
15 |
15 |
1.10.18 |
ГРАФИК
Поставки монтажных изделий, поставляемых субподрядчиком
Объект: Насосная станция пожарного водоснабжения
Прораб: Колесников М.А.
|
№ п/п |
Наименование, тип, марка, размер |
Ед. изм. |
Кол-во по проекту |
Сроки поставки |
Примеча-ние |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1. |
Коробка распределительная УК-П |
Шт. |
20 |
1.10.2018 |
||
|
2. |
Лоток проволочный 50х50х3000 ДКС FС3010 |
Шт. |
3 |
1.10.2018 |
||
|
3. |
Держатель потолочный |
Шт. |
18 |
1.10.2018 |
||
|
Металлические неперфорированные лотки |
||||||
|
4. |
осн. 200, L-2000мм H50 |
Шт. |
5 |
1.10.2018 |
||
|
5. |
осн. 200, L-3000мм H80 |
Шт. |
2 |
1.10.2018 |
||
|
6. |
осн. 100, L-3000мм H50 |
Шт. |
7 |
1.10.2018 |
1.7 Расчет надежности контура регулирования (канала измерения)
Расчёт надёжности автоматической системы регулирования разрежения осуществляется по методике оценки вероятности внезапных отказов. Расчёт по методике оценки постепенных отказов нецелесообразен, так как в течение всего срока службы системы проводятся периодические проверки технического состояния приборов и средств автоматизации и их метрологических характеристик. Средняя наработка на отказ газоанализатора (Г) - 120 000 ч.
Средняя наработка на отказ регулятора (Р) - 25 000 ч.
Средняя наработка на отказ преобразователя (ЭП) - 90 000 ч.
Средняя наработка на отказ исполнительного устройства (ИУ) - 80 000 ч.
Средняя наработка на отказ линий связи (ЛС) - 80 000 ч.
Рассчитаем надежность нерезервированной системы, считая, что надежность элементов изменяется по экспоненциальному закону. При последовательном соединении надежность системы меньше, чем надежность каждого элемента в отдельности. Вероятность безотказной работы элемента вычисляется по формуле: , где - средняя частота отказа (интенсивность отказа). Учтем также надежность линий связи (2шт).
н - интенсивность отказов прибора в нормальных условиях эксплуатации прибора.