Автоматизированная система управления бытового водонагревателя с системой подводящих труб
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
ВВЕДЕНИЕ
Современные методы управления производственными процессами на основе компьютерных технологий получили широкое распространение на большинстве промышленных предприятий разных отраслей промышленности.
Диспетчерское управление и сбор данных - SCADA (от Supervisory Control And Data Acquisition) - являются в настоящее время основными методами автоматизированного управления сложными динамическими системами и процессами в жизненно важных и критичных с точки зрения безопасности и надежности областях. На принципах диспетчерского управления строятся крупные автоматизированные системы в промышленности и энергетике, на транспорте, в военной и космической промышленности, в различных государственных структурах и частных компаниях.
Традиционная концепция создания систем управления производственными процессами предусматривает весьма ограниченную формализацию этапов проектирования АСУ ТП (например, анализа свойств целей и синтеза критериев управления), относя эти действия к творческим актам, успех выполнения которых почти полностью определяется профессиональными и личностными качествами управленческого персонала.
Однако практика эксплуатации сложных производственных систем показывает, что ограниченная формализация основополагающих этапов проектирования АСУ ТП может привести к невозможности достижения поставленных целей, к получению результатов, отличных от ожидаемых, а также к несоответствию между изменившимися условиями и целями и оставшимися неизменными моделями, методами, алгоритмами и критериями, используемыми для поиска рационального (оптимального) управления в изменившихся условиях.
От качественного сопровождения программного обеспечения (ПО) для автоматизации ТП во многом зависит не только производительность и безаварийность работы технологических агрегатов, но и жизненный цикл спроектированной и сданной в промышленную эксплуатацию АСУ ТП.
В настоящее время в практике проектирования АСУ ТП появились так называемые коробочные решения в области проектирования АСУ ТП нижнего (уровня контроллеров) и верхнего уровня (уровень SCADA-систем), а также уровня предприятия (уровня АСУП - MES- и ERP-систем). Однако применение SCADA-систем (особенно для разработчиков проектов) - это огромный набор технологий.
В настоящей работе рассматривается интегрированная среда разработки Trace Mode версии 6.0.
1Разработка математической модели бытового водонагревателя с системой подводящих труб
1.1Постановка задачи
управление автоматическое производственный водонагреватель
Разработать и исследовать математическую модель функционирования устройства бытового водонагревателя с системой подводящих труб.
На рисунке 1.1 представлена схема устройства бытового водонагревателя с системой подводящих труб
Рисунок 1.1 - Схема устройства бытового водонагревателя с системой подводящих труб
Исходные данные: G1=2.3, G2=3.1 - интенсивность потоков воды. G1 - интенсивность потока, входящего в емкость №1 (нагреватель), и входящего в емкость №2, данному потоку соответствует температура воды - Q1=0. G2 - интенсивность потока воды, выходящей из емкости №1 (вода после нагревания), и входящей в емкость №2, данному потоку соответствует температура Q2=50.
Масса воды нагревательной емкости М1=3кг. Масса воды во второй емкости М2=5кг.
Интенсивность потока воды G3 - общий поток, воды, в результате смешивания двух потоков разной температуры (основная определяемая величина).
=G1+G2.
Мощность нагревателя P=5000Вт.
Св - удельная теплоемкость воды.
Математическую модель будем создавать в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений. В качестве выходной величины рассматривать температуру Q3. Q2 принимаем равным 50, теплоемкостью емкостей пренебрегаем. Потеря температуры воды на участке перехода от емкости №1 к емкости №2 не учитывается.
Необходимо реализовать возможность задания оператором желаемого значения итоговой температуры. Данное условие будет реализовано, за счет возможности регулирования интенсивности потоков G1 и G2, и температуры Q1.
Емкости считать герметичными (закрытыми), что позволит избежать переполнения емкостей.
1.2Математическая модель
Для составления дифференциальной модели, воспользуемся следующими уравнениями термодинамики:
первый закон термодинамики;
уравнение теплоотдачи;
уравнение теплопередачи.
Если система обменивается теплом с окружающими телами и совершает работу (положительную или отрицательную), то изменяется состояние системы, т. е. изменяются ее макроскопические параметры (температура, давление, объем). Так как внутренняя энергия U однозначно определяется макроскопическими параметрами, характеризующими состояние системы, то отсюда следует, что процессы теплообмена и совершения работы сопровождаются изменением ?U внутренней энергии системы.
Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Он формулируется следующим образом:
Изменение ?U внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами,
?U = Q - А.
Обычно жидкие и газообразные теплоносители нагреваются или охлаждаются при соприкосновении с поверхностями твердых тел. Процесс теплообмена между ?/p>