Файл: Страшун А.З. Программные регуляторы технологических процессов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 25
Скачиваний: 0
А. 3. СТРАШУН, |
В. Ш. ЧЕРНУХИН |
ПРОГРАММНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
э
„8 Н Е Р Г И Я"
Ленинградское отделение
1 9 |
7 |
3 |
t J i |
"""" |
~~ |
^ |
Т |
' |
ГОС. П"б/!"Ч'.!ГЯ
6 П 2 . 1 5 С 8 3
У Д К 6 2 - 5 2
Страшун А . 3., Чернухин В. Ш.
8 3 П р о г р а м м н ы е ' регуляторы технологических процес сов. Л., "Энергия", 1 9 7 3 .
1 4 4 с. с ил.
Книга посвящена вопросам использования програм мных устройств при автоматизации производственных процессов. К настоящему времени программные у с т р о й ства получили широкое распространение как в р а з л и ч ных областях промышленности, так и во многих научных исследованиях.
Предназначена для специалистов в области а в т о м а тики и приборостроения, в частности для работников служб КИП и автоматики и инженеров, занимающихся проектированием и разработкой систем автоматического регулирования производственных процессов.
С |
3 3 1 3 - |
3 1 7 |
1 8 1 - 7 3 |
6 П 2 . 1 5 |
0 5 1 ( 0 1 ) - 7 3 |
Р е ц е н з е н т В . А . Р о м а н о в
(с) И з д а т е л ь с т в о " Э н е р г и я " , 1 9 7 3
В В Е Д Е Н И Е
Одним из важнейших направлений движения по пути научно-технического прогресса является комплексная автоматизация производственных процессов, научных исследований, управленческого труда. Решение про блемы комплексной автоматизации требует наличия разнообразных приборов, устройств и с и с т е м для измерения, преобразования, усиления, регулирования величин, определяющих протекание автоматизируемых процессов. Постоянно растущие потребности науки и техники вызывают появление и интенсивное развитие
новых |
производственных |
технологических процессов, |
новых |
областей научных |
исследований, стимулируя п о |
стоянное увеличение и |
усовершенствование средств |
комплексной автоматизации. В процессе развития новых и совершенствования старых технологических процессов происходит ужесточение технических требований к средствам комплексной автоматизации. Вышеуказанные причины обусловили в большом количестве появление новых и усовершенствование существующих приборов, устройств, с и с т е м .
В технологических процессах с а м о г о различного вида необходимо, чтобы одна, две или несколько величин менялись по определенному закону в функции времени или какой-либо другой величины или, в частном случае,
оставались |
постоянными |
с |
определенной степенью |
т о ч |
||
ности |
вне |
зависимости |
от |
изменения условий |
работы, |
|
при |
действии различных |
внешних возмущений. |
Для |
|||
достижения этой цели служат автоматические |
р е г у л я |
|||||
торы. |
|
|
|
|
|
|
3
С и с т е мы автоматического программного регулирова
ния используются при автоматизации различных, |
з а ч а |
||
стую резко отличных друг от друга, процессов. В |
ч а с т |
||
ности, подобные системы широко распространены |
и и с |
||
пользуются |
при автоматизации |
производственных |
п р о |
цессов или |
научно-технических |
экспериментов в |
таких |
отраслях, как обработка черных и цветных металлов и различных сплавов, обработка хлопка и производство тканей, отжиг стекол и керамических изделий, выращи вание м о н о - и поликристаллов, производство полупро - ВОД1ШКОБЫХ приборов, варка целлюлозы и многих дру гих.
Зто |
обусловливает |
широкий |
и разнообразный круг |
||
технических требований, предъявляемых к таким |
с и с т е |
||||
мам, |
что в свою очередь способствует появлению |
б о л ь - |
|||
и. г о |
количества систем |
автоматического |
программного |
||
pi4 улирования и программных |
задающих |
устройств. В |
|||
большинстве своем эти |
с и с т е м ы и устройства предназ |
начены для определенных узкопрактических целей и обладают ограниченными техническими возможностями.
В подобной ситуации необходима разработка к л а с с и фикации систем и приборов э т о г о класса и определенная систематизация в соответствии с этой классификацией существующих с и с т е м и приборов. Зто облегчит выбор оборудования для решения конкретных технических п р о блем, связанных с автоматизацией т о г о или иного про цесса, а также в определенной степени предотвратит необходимость разработки аппаратуры близкой по т е х ническим характеристикам к уже имеющимся образцам.
Несмотря на актуальность данной задачи, имеется весьма ограниченная информация, специально посвящен ная рассмотрению устройств и систем программного регулирования, вопросам их конструирования и эксплуа тации / 1 /.
Между тем, к настоящему времени эта область п о полнилась новыми разработками, произошли з н а ч и т е л ь ные изменения в технике программного регулирования. Появилась большая группа программных задающих у с т ройств с раздельным заданием программы по участкам,
выполняемые с использованием элементов дискретной техники, возникли прецизионные системы программного
регулирования, |
системы |
программного |
регулирования, |
||||
работающие |
на |
стандартном |
(унифицированном) |
с и г |
|||
нале |
и т. д. |
|
|
|
|
|
|
В |
данной |
книге классифицированы и описаны, приме |
|||||
нительно к этой классификации, основные способы |
з а д а |
||||||
ния программ и программные задающие |
устройства. |
||||||
Системы |
программного |
управления станками и |
у с т |
||||
ройства задания программ для них не включены в |
р а с |
||||||
смотрение, |
поскольку они в значительной степени |
с т р о |
|||||
ятся |
по другим |
принципам и |
поскольку |
имеется значи |
тельное количество литературы, посвященное им. Кроме того, материал книги ограничен рассмотрением лишь электрических систем и устройств; пневматические, гидравлические устройства и устройства смешанного действия не рассматриваются.
Помимо вопросов реализации задания программ и построения программных задающих устройств в книге уделено также внимание вопросам построения програм мных регуляторов. В частности, рассмотрены вопросы классификации и систематизации подобных регуляторов, особенности структурного построения некоторых групп этих регуляторов, а также некоторые частные вопросы, касающиеся особенностей работы ряда элементов а в томатики в системах автоматического программного регулирования. Приводится ряд практических примеров построения регуляторов.
Наряду с вопросами преимущественно практического характера рассматривается ряд теоретических, с в я з а н ных с особенностями программного регулирования. Эти вопросы не привлекали к с е б е особого внимания, в с л е д ствие этого количество работ, посвященное им, весьма невелико. Между тем программное регулирование о б л а дает рядом специфических особенностей, обусловленных постоянным внесением внешнего возмущения в систему регулирования. Знание этих особенностей необходимо для успешной эксплуатации систем автоматического программного регулирования. Например, на основании
6
т е о р е т и ч е с к о го рассмотрения особенностей програм
много |
регулирования могут быть успешно решены такие |
с у г у б о |
практические и актуальные для с и с т е м а в т о м а - |
<тического программного регулирования вопросы, как вопрос о физической реализуемости программ в кон кретной с и с т е м е с заданной величиной ошибки, вопрос
определения величин максимального и минимального притока энергии в объект регулирования в системах
. двухпозиционного программного регулирования и т. д. Общие вопросы расчета и синтеза систем автомати
ческого регулирования, относящиеся и к системам про граммного регулирования, изложенные в многочислен ных книгах и учебных пособиях по автоматическому
регулированию, не рассматриваются ради |
экономии |
места . |
|
Поскольку в большинстве случаев системы |
автомати |
ческого программного регулирования используются для программного регулирования температурного режима, несколько большее внимание уделено наиболее часто встречающимся объектам регулирования: н а г р е в а т е л ь
ным печам и приборам, |
а также датчикам температуры. |
||||||
Однако^ |
этот материал |
не |
претендует на полноту |
о с в е |
|||
щения данного вопроса, |
ввиду е г о обширности и наличия |
||||||
большого |
круга |
вопросов |
как теоретического, |
так и |
|||
практического |
характера, |
которые |
должны быть |
при |
|||
этом затронуты. Т о же |
относится |
и к ряду других |
в о - |
*просов, рассмотренных в книге, например, к вопросам построения и расчета комбинированных систем програм много регулирования и др.
Г л а в а п е р в а я
О С О Б Е Н Н О С Т И П Р О Г Р А М М Н О Г О Р Е Г У Л И Р О В А Н И Я
1 . Типовые технологические процессы программного регулирования
Р а с с м о т р и м процесс термической обработки стали и сплавов, производимой с целью изменения их внутрен-
7
где |
в , — начальное значение задаваемой величины; |
tt < |
t <. t->. nit— коэффициент пропорциональности. |
Поскольку задаваемая величина на рассматриваемом
участке программы связана |
со |
временем |
линейной |
зависимостью, коэффициент тх |
может быть |
определен |
|
как скорость изменения задаваемой |
величины. |
|
На третьем участке зависимость между задаваемой
величиной |
и |
временем |
|
||
где ts<Ct |
< |
ti . |
9 |
Щ = Г-), - тЛ, |
(2) |
Величины |
0., и |
т- аналогичны величинам |
в,, т, на |
предыдущем участке. На втором участке программы задаваемая величина остается неизменной.
Участки программы могут быть классифицированы по знаку изменения задаваемой величины. По этому при знаку их делят на три группы: участки возрастания значения задаваемой величины, или участки подъема; участки убывания значения задаваемой величины, или участки спада; участки неизменного значения з а д а в а е мой величины или участки выдержки. Примером участка
подъема |
является участок 1 , участка спада — участок I I I , |
||||||||
участка |
выдержки |
— участок П. В общем виде три |
типа |
||||||
участков |
программ |
могут |
быть охарактеризованы |
с л е - |
|||||
|
|
|
|
|
|
ДО (-) |
|
|
|
дующими соотношениями: участки подъема |
—д7— > О, |
||||||||
|
АН (-0 |
< |
п |
и участки выдержки |
ДЙ(т) |
=z |
п |
||
участки спада —jz— |
|
— ^ — |
|
||||||
где т — |
время или другой |
параметр. |
|
|
|
|
|||
Трименительно к линейным участкам программы |
мож |
но отметить, что на участках подъема коэффициент пропорциональности положителен, а на участках спада — отрицателен. Все реальные программы состоят из подобных трех типов участков; последовательность их чередования может иметь любой характер. В качестве примера приведем программу изменения температуры
вфункции времени при крашении хлопка в волокне
сернистым |
красителем |
/ 3 / и программу |
изменения |
температуры |
в функции времени при отжиге |
промышлен |
|
ного стекла |
для снятия |
остаточных напряжений / 4 / , |
9