Курсовая работа: Водозаборная станция города

В ручном режиме все операции производятся с помощью органов управления, находящихся на передней панели.

По желанию система может комплектоваться устройством плавного пуска двигателя, что значительно увеличивает срок службы насоса.

2.2 Математическое описание ОУ

На станции 3-го подъёма необходимо регулировать выходное давление. Оно не должно превышать и падать , вследствии неравномерного расхода воды во времени ,ниже заданной величины.

Поэтому необходимо рассмотреть контур регулирования скорости двигателя в зависимости от выходного давления. Спроектированная система автоматического регулирования давления может быть представлена структурной схемой, изображенной на следующем рисунке.

Рис. Структурная схема

iзад –сигнал задания давления;

P –давление в трубопроводе;

iдд –сигнал обратной связи с датчика давления;

Di – отклонение текущего значения от заданного;

uk – сигнал управления по напряжению на преобразователь частоты;

Kпч-д – коэффициент передачи преобразователя частоты-двигателя;

Tм – постоянная времени преобразователя частоты-двигателя;

w – скорость двигателя насоса;

Kн – коэффициент передачи насоса;

Tн – постоянная времени насоса;

Kдд – коэффициент передачи датчика давления.

KВ – коэффициент передачи возмущающего воздействия.

Каждый элемент системы представляет собой апериодическое звено.

Рассмотрим каждое звено отдельно:

1.  Преобразователь частоты-двигатель:

=0.01 ввиду большой скорости срабатывания

2.  Насос. Преобразует циклическую частоту двигателя в давление

=1 – время разгона насоса

3.  Датчик давления. Преобразует давление в токовый сигнал.

4.  Возмущающее воздействие.

Рассчитав перечисленные выше параметры звеньев структурной схемы, проведем моделирование в специализированном программном пакете визуального моделирования MatLab Simulink.

Моделирование системы управления без регулятора и возмущающих воздействий в среде Simulink

Далее проведём моделирование с внешним возмущающим воздействием при помощи открытия отсечного клапана.

Моделирование системы управления c возмущающим воздействием в среде Simulink

В момент открытия клапана происходит резкое падение давления, а затем система выходит на новое устойчивое состояние с меньшим значением давления.

Последним этапом является моделирование системы управления с регулятором давления, который должен компенсировать возмущающее воздействие.

Вычисление ПИ- регулятора

Объединяет два регулятора П и И, , обладает наилучшими свойствами, а именно: за счет П - составляющей улучшается показательные качества в переходном процессе, а за счет И - составляющей уменьшается ошибка регулирования ® т.е. улучшается точность.

В качестве критерия качества регулирования принимаем желаемую передаточную функцию разомкнутого контура. Для рассматриваемой системы регулирования целесообразно применять настройки контура регулирования на технический оптимум. Желаемую передаточную функцию разомкнутого контура в этом случае записывают в виде:

Передаточная функция оптимального регулятора определяется в виде:

где Wоу (p) – передаточная функция объекта регулирования, Wос (p) – передаточная функция звена обратной связи, Wр.жел (p) – желаемая передаточная функция разомкнутого контура.

В результате синтеза была получена передаточная функция ПИ-регулятора. В общем виде передаточная функция ПИ-регулятора выглядит следующим образом:

 ,

где KП – коэффициент пропорциональной части, КИ – коэффициент интегрирующей части, которые необходимо вычислить для построения регулятора в реальной системе регулирования давления.

Промоделируем систему с ПИ регулятором и возмущающими воздействиями.

Моделирование системы управления c возмущающими воздействиями и ПИ-регулятором в Simulink

По полученным результатам можно судить, что система быстро отрабатывает возмущение и возвращается в исходное устойчивое состояние с заданными показателями качества, поэтому синтез ПИ - регулятора проведён верно.

3 Предложения по автоматизации насосной станции

Наиболее экономичным является такой режим работы насосов, когда при изменяющемся разборе развиваемый насосами напор соответствовал бы минимально необходимому значению и не превышал его. Этого можно добиться путем автоматического изменения частоты вращения электродвигателей насосов с помощью частотно-регулируемых приводов (ЧРП).

Таким образом, основной целью создания автоматизированной системы управления стало:

·  автоматическое поддержание заданного давления воды в коллекторе;

·  создание наиболее экономичного режима работы насосов с помощью ЧРП;

·  оперативный диспетчерский контроль за параметрами процесса;

·  выявление аварийных ситуаций и/или неисправностей технологического оборудования с выдачей аварийно-предупредительной сигнализации и с занесением в журнал событий.

·  обработка аналоговой и дискретной информации по заданному алгоритму и формирование    qнеобходимых сигналов для управления технологическим оборудованием;

·  передача информации о текущем состоянии оборудования, о параметрах и состоянии технологического процесса на верхний уровень (при работе в составе АСУ ТП предприятия);

3.1 Описание синтезируемой системы

Три уровня, обеспечивающие функции оперативного контроля и управления – нижний, средний и верхний (рис. 2).

Рис. 2. Уровни АСУ ТП

·  Нижний уровень АСУ ТП объекта автоматизации.

Основные компоненты:

·  датчики;

·  исполнительные механизмы.

Решаемые задачи:

преобразования физических параметров технологического объекта в унифицированные электрические сигналы.

преобразования унифицированных управляющих сигналов автоматизированной системы в механические и др. виды воздействий на течение технологического процесса.

·  Средний уровень АСУ ТП объекта автоматизации.

Основные компоненты:

·  модули устройства сопряжения с объектом;

·  программируемый логический контроллер;

·  программное обеспечение контроллера;

Решаемые задачи:

- сбор и обработка сигналов с датчиков;

- выявление отклонений технологических параметров процесса от регламентных значений;

- выдача сигналов для аварийной защиты и блокировки технологического оборудования при нарушении регламентных уставок;

- расчет и выдача в виде электрических сигналов, управляющих воздействий для ИМ и технологических агрегатов, обеспечивающих реализацию программно - логического управления технологическим процессом и регулирование значений параметров;

- представление информации (сигнализация) по критичным значениям параметрам;

- передача данных между УСО и ПЛК, ПЛК и верхним уровнем АСУ ТП

- автоматическая самодиагностика и диагностика нижнего уровня.

·  Верхний уровень АСУ ТП объекта автоматизации.

Основные компоненты:

·  рабочая станция;

·  аппаратные средства для обеспечения обмена данными с контроллерами

Решаемые задачи:

- диагностика подсистем среднего и верхнего уровней;

- конфигурирование и настройка контролеров, сети передачи данных, каналов измерения.

- ведение архивов изменения параметров СКУ;

- составление отчетов по запросу оператора.

Выбор КТС нижнего уровня АСУ ТП

Группы КТС в составе нижнего уровня:

системы измерения давления;

системы измерения расхода;

частотные преобразователи

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8