Файл: Инструкция по доступу прилагается к заданию в курсе.docx

Тема 1. Понятие о справочно-правовых системах. Методика работы в СПС КонсультантПлюс. Программа «Электронное рабочее место инженера по охране труда»

Цели и задачи работы: программно-логическое обеспечение автоматизации управления.

1. Порядок запуска виртуальной лабораторной работы (ВЛР).

1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по доступу прилагается к заданию в курсе.

2. Откройте на виртуальном рабочем столе папку «Лабораторные работы», выберите папку «ЕМАКЕТ», в ней запустите двойным щелчком программу eLabsClient.

3. В правой части экрана вы можете ознакомиться с руководством пользователя по интерфейсу программы.

4. В левой части экрана в списке доступных продуктов нажмите на блок «Промышленная автоматика», чтобы развернуть список, и кликните по названию работы «Программно-логическое обеспечение автоматизации управления» для запуска. В появившемся окне нажмите кнопку «Запустить».

5. Подведите курсор к правому верхнему углу экрана – появится пиктограмма листка бумаги. Это методическое пособие к лабораторной работе. Щелкните по ней, чтобы развернуть и ознакомиться.

Второй щелчок по этой пиктограмме свернет методическое пособие.

2. Управление ВЛР

В виртуальной лаборатории используются стандартные средства управления:

Клавиши клавиатуры:

«W» – перемещение вперед;

«S» – перемещение назад;

«A» – перемещение влево;

«D» – перемещение вправо.

Левая клавиша мыши

Для нажатия на объект, его перемещения, поворота и т. д. используется нажатие левой клавиши.

Для перемещения или вращения объекта необходимо выполнить нажатие на объекте левой клавишей и произвести перемещение манипулятора, не отпуская клавишу.

3. Краткая теория

В инженерной практике при управлении технологическими процессами в большинстве случаев используется очень ограниченный набор алгоритмов регулирования – типовые алгоритмы регулирования (законы регулирования, регуляторы). Даже в тех случаях, когда используются более сложные алгоритмы, в их состав типовые алгоритмы входят в качестве базовых.

Практика эксплуатации САР с типовыми алгоритмами показывает их достаточно высокую эффективность, в частности сохранение работоспособности при достаточно больших вариациях свойств объекта. Алгоритмы просты в реализации. Для типовых алгоритмов выпускались и аппаратные, и программные средства. Для типовых алгоритмов регулирования и типовых моделей объектов разработаны методики упрощенного параметрического синтеза регулятора (расчета их настроек).

Например, автоматические регуляторы частоты вращения ДВС можно классифицировать по различным признакам. Приняты следующие основные принципы классификации.

По осуществляемому закону регулирования: под законом регулирования понимается основная, принципиальная аналитическая зависимость выходного воздействия регулятора на объект регулирования (перемещение рейки топливных насосов) от изменения входного сигнала, получаемого регулятором от объекта регулирования (изменение частоты вращения двигателя). В соответствии с этим различают:

пропорциональные (П-регуляторы). Перемещение рейки топливных насосов у этих регуляторов пропорционально изменению частоты вращения двигателя;
интегральные (И-регуляторы). Отклонение частоты вращения влияет только на скорость перемещения рейки топливных насосов;
пропорционально-интегральные регуляторы (ПИ-регуляторы). Изменение частоты вращения влияет на величину и скорость перемещения рейки топливных насосов;
пропорционально-дифференциальные (ПД-регуляторы). На перемещение рейки топливных насосов влияют величина и скорость изменения частоты вращения;
пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы (ПИД-регуляторы). Перемещение рейки топливных насосов зависит от частоты вращения и от скорости ее изменения. Изменение частоты вращения влияет также на скорость перемещения регулирующего органа, в данном случае рейки топливных насосов.

По назначению и режимности работы:

однорежимные регуляторы, которые поддерживают один скоростной режим двигателя;
двухрежимные регуляторы, поддерживающие два скоростных режима двигателя (минимально устойчивой частоты вращения и номинальной частоты вращения);
всережимные регуляторы, поддерживающие любой заданный скоростной режим двигателя от минимально устойчивой до номинальной частоты вращения;
предельные регуляторы, которые включаются в работу только в случае превышения номинальной частоты вращения двигателя;
предельные выключатели, которые останавливают двигатель путем прекращения подачи топлива (постановкой топливной рейки на нулевую подачу) при чрезмерном, опасном для двигателя увеличении частоты вращения.

В общем случае, процесс регулирования можно описать следующим выражением:

,

где

– регулирующее воздействие;

– возмущающее воздействие;

– передаточная функция;

– сигнал об ошибке.

Пропорциональный алгоритм регулирования (П-регулятор). Простейший алгоритм, который реализуется при помощи безынерционного звена с передаточной функцией:

где

– коэффициент (коэффициент усиления пропорционального регулятора).

Так как управляющее воздействие пропорционально сигналу ошибки:

,

алгоритм получил название пропорционального, а регулятор – П-регулятора.

Преимущества П-регулятора – простота и быстродействие, недостатки – ограниченная точность (особенно при управлении объектами с большой инерционностью и запаздыванием).

Интегрирующий (интегральный) алгоритм регулирования (И–регулятор).

Этот алгоритм реализуется при помощи интегрального звена с передаточной функцией:

где

– коэффициент усиления интегрального регулятора.

При этом управляющее воздействие производится пропорционально интегралу сигнала ошибки, поэтому алгоритм получил название интегрального, а регулятор – И-регулятора.

При интегральном алгоритме регулирования управляющее воздействие в каждый момент времени пропорционально интегралу от сигнала ошибки. Поэтому И-регулятор реагирует главным образом на длительные отклонения управляемой величины от заданного значения. Кратковременные отклонения сглаживаются таким регулятором.

Преимущества И-регулятора – лучшая (по сравнению с П-регулятором) точность в установившихся режимах, недостатки – худшие свойства в переходных режимах (меньшее быстродействие и более высокая колебательность).

Пропорционально-дифференцирующий алгоритм регулирования (ПД– регулятор).

Этот алгоритм реализуется при помощи регулятора с передаточной функцией:

.

Так как управляющее воздействие пропорционально как самому сигналу ошибки, так и его интегралу, то алгоритм получил название пропорционально-интегрального, а регулятор – ПИ-регулятора.

Благодаря наличию интегральной составляющей в алгоритме, ПИ-регулятор обеспечивает высокую точность в установившихся режимах, а при определенном соотношении коэффициентов k_П и k_И обеспечивает хорошие показатели и в переходных режимах. Поэтому он получил наибольшее распространение в промышленной автоматике.

Пропорционально-интегрально-дифференцирующий алгоритм регулирования (ПИД-регулятор).

Этот алгоритм реализуется при помощи регулятора с передаточной функцией:

где

– коэффициент усиления дифференциальной составляющей регулятора.

Так как управляющее воздействие пропорционально как самому сигналу ошибки, так и его интегралу и производной, алгоритм получил название пропорционально-интегрально-дифференциального, а регулятор – ПИД-регулятора.

ПИД-алгоритм – наиболее гибкий алгоритм регулирования (в классе линейных алгоритмов). Он сочетает в себе преимущества более простых выше рассмотренных алгоритмов.

Коэффициенты

, входящие в передаточные функции типовых регуляторов, подлежат настройке при наладке АСУ и поэтому называются настроечными параметрами. Они имеют наименования:

– коэффициенты пропорциональной, интегральной и дифференциальной частей АСУ.

4. Лабораторное оборудование

Рис. 1. Лабораторное оборудование: 1 – компрессор; 2 – клапан; 3 – кран для регулировки расхода воздуха; 4 – панель управления регулятором (показ и скрытие панели происходит при нажатии на клапан 2); 5 – расходомер

5. Порядок выполнения работы

1. Изучите установку и параметры регулятора. Давление в ресивере постоянно и не изменяется в процессе эксперимента. Клапан управляется регулятором с линейным алгоритмом. Параметры алгоритма можно просмотреть на панели 4.

2. Установите максимальный расход, используя кран 3.

3. Наблюдайте за работой регулятора и временем выхода на заданную подачу (1 м³/сек). Время можно рассчитывать по таймеру на панели 4.

4. Измените параметры регулятора для как можно более быстрого регулирования расхода (меняя частоту регулирования и размер шага регулирования на панели 4).

5. Установите минимальный, а затем максимальный расход, используя кран 3 для проверки работы регулятора с новыми параметрами.

6. Фиксируйте значения параметров регулятора и времени, которое затрачивается при изменении расхода до его стабилизации на уровне 1 м³/сек. Время можно рассчитывать по таймеру на панели 4.

7. Найдите оптимальные параметры регулятора. Зафиксируйте в отчете.