Nội dung

Đồ án môn học :Tự Động hoá. Hoà. - GVHD:Nguyễn Văn LỜI MỞ ĐẦU Như ta đã biết ngày nay,các nhà máy và xí nghiệp đều được trang bị các hệ thống điều khiển tự động ở mức độ cao các thiết bị tiên tiến. Hệ thống điều khiển tự động đảm bảo cho sự hoạt động của quy trình công nghệ đạt được kết quả mong muốn. Cấu trúc các hệ thống điều chỉnh tự động các quá trình công nghệ rất đa dạng. Nó có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng họat động của quy trình công nghệ.Chính vì vậy mà em nhận ra rằng qua lần làm đồ án này em đã được nhận thấy thực tế về các hệ thống điều chỉnh trong công nghiệp.Và em biết cách thiết kế cấu trúc hệ thống ,sơ đồ khối cấu trúc . Để hoàn thành đồ án môn học này ngoài sự cồ gắng lỗ lực của bản thân em còn nhận được sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn.Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thây Nguyễn Văn Hoà,thầy đã tân tình hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đồ án. Hà nội,ngày 26-2-2008 Sinh viên: Lê Thị Huệ Sinh viên:Lê Thị Huệ. - Lớp:ĐKTĐK7-CA. 1 Đồ án môn học :Tự Động hoá. Hoà. - GVHD:Nguyễn Văn MỤC LỤC Phần I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TĐHQTSX.......................3 Phần II:XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG I.Xây dựng hàm truyền đạt từ hàm quá độ cho trước : ...............................5 1.Xác định dạng hàm truyền đạt của đối tượng điều chỉnh:........................7 2.Xác định các thông số của hàm truyền đạt:...........................,,,,.7 II.Xây dựng sơ đồ khối cấu trúc:................................................. 12 2.1.Thiết bị đo:..............................................................................12 2.1.1. Cảm biến đo:......................................................................................13 2.1.2.Chuyển đổi đo : ................................................................................. 2.2.Máy điều chỉnh:....................................................................................17 2.3.Phần tử chấp hành:............................................................................. .20 III. Xây dựng vùng ổn định của hệ thống :................................. 20 IV. Xác định thông số tối ưu của máy điều chỉnh ( σ% = 15%):................23 V. Xâydựng sơ đồ nguyên lý cấu tạo của hệ thống điều chỉnh:....................31 Phần I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TĐHQTSX Sinh viên:Lê Thị Huệ. - Lớp:ĐKTĐK7-CA. 2 Đồ án môn học :Tự Động hoá. Hoà. - GVHD:Nguyễn Văn * Khái Niệm Tự Động Hóa : Tự động hóa là quá trình sử dụng thiết bị để thay thế chức năng đo lường kiểm tra và điều khiển của con người trong hoạt động sản xuất. Mối quan hệ giữa : đo lường kiểm tra, điều khiển và chức năng công nghệ rất mật thiết với nhau, chúng tạo thành một mạch vòng khép kín. Chức năng công nghệ Chức năng điều khiển Chức năng đo lường kiểm tra * Mục đích của Tự Động Hóa : - Nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất.Mục đích cuối cùng là nâng cao hiệu quả kinh tế. - Giải phóng con người khỏi những điều kiện làm việc độc hại. * Các bước phát triển của TĐH - Tự động hóa xuất hiện trên thế giới từ những năm 50 – 60 của thế kỷ XX. - Tự động hóa Việt Nam có năm 80 tại một số nhà máy xi măng. - Hiện nay TĐH có mặt ở rất nhiều lĩnh vực trong cuộc sống nhất là trong các nhà máy công nghiệp. Các nhà máy và xí nghiệp này đều được trang bị hệ thống tự động hóa ở mức cao. Hệ Thống Tự Động Hoá QTCN CQ§ Sinh viên:Lê Thị Huệ. CCC TĐCN CB§ TBC - TSCN CB§ Lớp:ĐKTĐK7-CA. 3 C§§ CT§ Đồ án môn học :Tự Động hoá. Hoà. - GVHD:Nguyễn Văn Hình 2 : Hệ thống tự động hoá quy trình công nghệ TSCN : Thông số công nghệ. CCCH : Cơ cấu chấp hành TĐCN : Tác động công nghệ. ĐCTĐ : Điều chỉnh tự động CBĐ : Cảm biến đo. TTĐK : Thuật toán điều khiển CQĐK : Cơ quan điều khiển. - Tự động hoá chia ra làm 3 loại: + Hệ thống hở (OFF - LINE): là trung tâm tính toán điều khiển làm chức năng cố vấn cho người vận hành. + Hệ thống kín (ON - LINE): điều khiển phân tán. + Hệ IN - LINE: điều khiển tập trung. Phần 2:Xây Dựng Hệ Thống Điều Chỉnh Tự Động Sinh viên:Lê Thị Huệ. - Lớp:ĐKTĐK7-CA. 4 Đồ án môn học :Tự Động hoá. GVHD:Nguyễn Văn Hoà. I.Xây dựng hàm truyền đạt từ hàm quá độ cho trước : Ta đổi trục tọa độ cũ sang trục tọa độ mới có tâm là điểm τ O . Cấu trúc của đối tượng: 1(t) W1(P) e- τ o. P h1(t) h(t) Hàm truyền đạt của đối tượng: Wd (P) =Kd. W1 (P).e- τ o.P W1(p) sẽ trễ hơn Wd(p) một khoảng là e + + −τ 0 .Với τ O là trễ vận chuyển. Trong đó: Kd là hệ số khuyếch đại. Kd = H (∞) ( đơn vị là thứ nguyên đơn vị tín hiệu ra/đơn vị tín hiệuvào). A Từ τ O kẻ đường h1(t) vuông góc với trục thời gian. Xác định hàm so chuẩn : σ (t ) = + Từ σ (t ) =0,7 song song với trục t cắt đường đặc tính tại điểm A. +Từ + H1 (t ) . H (∞ ) điểm A kẻ song song với trục σ (t) cắt trục t tại điểm t 7 . Chia t 7 ra làm 3 phần bằng nhau rồi lấy điểm t 3 . +Từ điểm t 3 kẻ song song với trục σ (t) cắt đường đặc tính tại điểm B . +Từ B kẻ song song với trục t cắt trục σ (t) tại σ (t3) . σ (t3 Sinh viên:Lê Thị Huệ. - Lớp:ĐKTĐK7-CA. 5 Đồ án môn học :Tự Động hoá. Hoà. 1 - GVHD:Nguyễn Văn σ(t7) Đồ thị đưa về dạng so chuẩn Từ giá trị σ (t 3 ) ta xác định được dạng của W1(p): + Nếu σ (t 3 ) > 0,31 thì W1(p) = 1 e −τ 1 p Tp + 1 + Nếu 0,19 < σ (t 3 ) < 0,31 thì W1(p) = 1 (T1 p + 1)(T2 p + 1) + Nếu σ (t 3 ) < 0,19 thì W1(p) = 1 e −τ 1 p (T1 p + 1)(T2 p + 1) Trong đó e − τ 1 p , τ 1 là trễ dung lượng. 1.Xác định dạng hàm truyền đạt của đối tượng điều chỉnh: Sinh viên:Lê Thị Huệ. - Lớp:ĐKTĐK7-CA. 6 Đồ án môn học :Tự Động hoá. Hoà. Qua đồ thị đưa về dạng so chẩn ta xác định được: o GVHD:Nguyễn Văn Đối với trục h(t)Trên đồ thị ta thấy: 11.9cm ứng với 300C H(∞) ứng với10 cm ứng với: 25.210C H1(t3) ứng với 2,05cm.2,521=5.1680C o Đối với trục thời gian t: trên đồ thị ta thấy: 13.6 ứng với 750s t7 =2.8 cm ứng với 154.417s ⇒ t3 = 0.93 cm ứng với 51.47(s). τ 0 =0,62 cm ứng với: ⇒ σ (t3) = 0,62.750 =34.1911 s. 13.6 H1 (t3 ) 5.168 = =0.20499 H (∞) 25.21 Ta nhận thấy σ (t3) nằm trong khoảng 0,19 ≤ σ (t3) ≤ 0,31 . Hàm truyền đạt W1 (P) là khâu quán tính bậc hai: W1 (P) = 1 (T1 .P + 1)(T2 .P + 1) 2.Xác định các thông số của hàm truyền đạt: Ta xác định điẻm uốn tu. Hàm quá độ: t t − − T1 T2 h(t) = K.[1 e T1 + e T2 ] T1 − T2 T1 − T2 t Hàm quá độ: t − − T1 T2 σ (t3) = 1 e T1 + e T2 T1 − T2 T1 − T2 Lấy đạo hàm của σ (t ) ta có: Sinh viên:Lê Thị Huệ. - Lớp:ĐKTĐK7-CA. 7 Đồ án môn học :Tự Động hoá. Hoà. t σ ’(t) = GVHD:Nguyễn Văn t − − 1 .(e T1 + e T2 ) T1 − T2 Lấy đạo hàm bậc hai của ta thu được có : 1 1 1 ⎛⎜ 1 − T2 1 − T1 ⎞⎟ e − e σ ’’(t) = ⎟ T1 − T2 ⎜⎝ T2 T1 ⎠ Hình 1-2 Khâu quán tính bậc hai . Theo tính chất của đạo hàm bậc hai tại điểm uốn ta có : σ ’’(tu) = 0 Sinh viên:Lê Thị Huệ. ⇒ 1 1 1 ⎛⎜ 1 − T2 1 − T1 ⎞⎟ e − e =0 ⎟ T1 − T2 ⎜⎝ T2 T1 ⎠ - Lớp:ĐKTĐK7-CA. 8 Đồ án môn học :Tự Động hoá. Hoà. t Suy ra : - GVHD:Nguyễn Văn t 1 − T2 e = T2 1 − T1 e T1 tu tu − T2 T1 T 1 − T1 Vậy giá trị b sẽ là : b = 1- σ (tu) = . e e T2 T1 − T2 T1 − T2 T 2 tu − =(T1+T2) 1 e T2 T2 :Giá trị của đạo hàm tại điểm uốn : 1 σ ’(tu) = T1 − T2 Như vậy sẽ xác định đuựơc a : t ⎛ − Ttu − u ⎜ e 1 − e T2 ⎜ ⎝ a = t ⎞ 1 − u T2 ⎟= .e ⎟ T2 ⎠ b = T1 + T2 σ ' (tu) Xét tại điểm t=2tu : 2 tu c Mà : Như vậy : e 2 tu − − T1 T2 = 1- σ (2tu) = e T1 e T1 T1 − T2 T1 − T2 − 2 2tu = T1 c ⎛ T1 ⎞ − 2Tt2u ⎜⎜ ⎟⎟ e ⎝ T2 ⎠ (*) 2 t − u ⎛ T ⎞ − 2t u T . ⎜⎜ 1 ⎟⎟ e T 2 - 2 e T2 T1 − T2 ⎝ T2 ⎠ = T1 T1 − T2 = T12 + T1T2 + T22 − T 2u .e T22 2t =>c Tính được : c b2 = T12 + T1T2 + T22 (T1 + T2 )2 c - 0,75 b2 = c - 0,75 b2 = Sinh viên:Lê Thị Huệ. T12 + T1T2 + T22 (T1 + T2 )2 - 0,75 0,25(T1 − T2 ) 2 (T1 + T2 ) 2 - Lớp:ĐKTĐK7-CA. 9 Đồ án môn học :Tự Động hoá. Hoà. - c - 0,75 = b2 GVHD:Nguyễn Văn 0,5(T1 − T2 ) (T1 + T2 ) c - 0,75 + 0,5 = b2 0,5(T1 − T2 ) + 0,5 = (T1 + T2 ) c - 0,75 + 0,5 = b2 T1 a => T1 => T2= a – T1 = .Từ đồ thị ta xác định được: a ⎛ ⎜ ⎜ ⎝ T1 T1 + T2 ⎞ c ⎟ .a − 0 , 75 + 0,5 ⎟ b2 ⎠ = 143.3822 b = 0.755 c = 0.45 ⎡ ⎛ Thay vào ta có: T1=143.3822. ⎢ ⎜ . T2 0.45 ⎢ ⎜ 0.755 ⎣ ⎝ = ⎤ ⎞ ⎟ − 0.75 + 0.5⎥ =100.1657 ⎥ 2 ⎟⎠ ⎦ 143.3822-100.1657=43,2614 Hàm truyền đạt W1 (P) là : W1 (P) = Hệ số khuyếch đại: KDT = 1 . (100.1657 P + 1)(43.2614 P + 1) h( ∞ ) − h( 0 ) A = 25.21 = 2,1008 (oC / %) 12 Hàm truyền đạt đối tượng có dạng sau: W1 (P) = 2.1008 (100.1657 P + 1)(43.2614 P + 1) .e − 34 . 19 p Mô phỏng trên sơ đồ simulink ta có đường đặc tính sau : Sinh viên:Lê Thị Huệ. - Lớp:ĐKTĐK7-CA. 10