Iv контрольная работа №1 7
Вид материала | Контрольная работа |
- Контрольная работа по алгебре «Правила вычисления производных» Контрольная работа, 65.69kb.
- Контрольная работа для студентов первого- второго курса заочного отделения. Контрольная, 11.95kb.
- Контрольная работа №2 (4 курс, 7 семестр) Малкина С. В. Данная контрольная работа состоит, 13.74kb.
- Задания по выполнению контрольных работ по курсу, 79.13kb.
- Контрольная работа «История менеджмента. Тейлор». Контрольная работа «история менеджмента., 6.21kb.
- Контрольная работа по русскому языку Контрольная работа, 190.41kb.
- Контрольная работа по дисциплине «Эконометрика», 755.12kb.
- Контрольная работа Для студентов по форме обучения экстернат, 104.06kb.
- Контрольная работа по дисциплине Тема, 80.19kb.
- Контрольная работа по дисциплине «Макроэкономика 2» выполняется студентом на основе, 303.53kb.
СОДЕРЖАНИЕ
I ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ 4
II СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 5
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВАХ АВТОМАТИЗАЦИИ 5
2 ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА ПНЕВМОАВТОМАТИКИ 5
3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИКИ 5
4 СРЕДСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ 5
5 АГРЕГАТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ 6
6 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ 6
7 ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ 6
8 НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ И СИСТЕМ 6
III ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ 7
IV КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1 7
Номер варианта 8
Исходные данные 10
Номер варианта 10
Исходные данные 11
Номер варианта 11
V КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2 12
Исходные данные 12
Номер варианта 12
Исходные данные 12
VI ЛИТЕРАТУРА 14
IВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ
Повышение эффективности производства предусматривает широкое использование автоматических и автоматизированных систем управления. В состав этих систем входят разнообразные технические средства для получения, преобразования и переработки информации и информирования управляющих воздействий на технологический процесс. Изучение указанных технических средств является одним из основных этапов подготовки инженеров по автоматизации.
В результате изучения данной дисциплины студент должен знать:
- принципы построения и функционирования электрических, пневматических и гидравлических устройств, регуляторов и приборов;
- принцип построения и работы технических средств автоматизированных систем управления;
- методы определения статических, динамических и надёжностных характеристик типовых средств автоматизации;
- выбирать технические средства, необходимые для реализации заданных алгоритмов регулирования и управления;
- конструировать из серийных элементов технические средства автоматизации с заданными характеристиками и алгоритмами функционирования.
Изучение данной дисциплины основывается на устном материале, излагаемом в курсах: "Высшая математика" (дифференциальные уравнения и теория вероятностей), "Электротехника" (анализ электрических цепей), " Метрология" (электрические измерения и приборы), "Электронные устройства автоматики" (усилители, преобразователи, логические устройства), "Теория автоматического управления" (методы анализа линейных и нелинейных систем, типовые законы регулирования).
Основой изучения курса является самостоятельная проработка студентом материала курса. Студенты должны выполнить 2 контрольные работы и одну курсовую. В указаниях приводятся конкретные варианты контрольных заданий.
II СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВАХ АВТОМАТИЗАЦИИ
Государственная система приборов (ГСП) контроля и регулирования производственных процессов. Назначение и принципы построения ГСП. Основные системы (ряды), ветви и подветви ГСП. Устройства получения, преобразования, обработки и выработки командной информации. Классификация средств автоматизации по виду используемой энергии.
2 ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА ПНЕВМОАВТОМАТИКИ
Универсальная система элементов промышленной автоматики (УСЭППА). Аналоговые элементы пневмоавтоматики: дроссели, делители, пневмоемкости, усилители, элементы сравнения, повторители, задатчики: назначение, устройство принцип действия, характеристики. Дискретные элементы пневмоавтоматики, реле, пневмоклапаны, пневмокнопки, пневмотумблеры, пневопреобразователи, триггеры. Логические элементы: назначение, устройство принцип действия, характеристики.
Аналоговые пневматические функциональные устройства: сумматоры, устройства умножения и деления на постоянный коэффициент, интегрирующие и дифференцирующие устройства, устройства памяти, генераторы.
Элементы и простейшие устройства набора элементов одномембранной пневмоавтоматики "НЭМП". Элементы и простейшие устройства струйной пневмоавтоматики.
Структурные и принципиальные схемы серийных регулирующих устройств.
3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИКИ
Элементы и устройства гидроавтоматики (клапаны, распределители, преобразователи, усилители). Назначение, устройство, принцип действия.
Гидравлические регуляторы. Принципы их построения, структурные и принципиальные схемы серийных П-; И-; ПИ – регуляторов.
4 СРЕДСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
Средства измерения температуры, давления, перепада давления и разряжения.
Расход жидкостей, газа, пара и счета готовой продукции, измерения и сигнализации уровня.
Состав и свойства вещества, измерения сил, масс, весодозирующие устройства, средства измерения кинематических величин.
Вторичные приборы локальных систем автоматизации.
5 АГРЕГАТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ
Агрегатно-блочные комплексы АКЭСР. Современные промышленные комплексы технических средств автоматизации. Типы и структуры комплексов, устройство, принцип действия основных Функциональных блоков.
6 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ
Общие принципы построения регуляторов. Структурные схемы аналоговых регуляторов, параметры настройки.
Дискретные двух-, трехпозиционные, релейно-импульсные. Структурные схемы регуляторов реализующих П-; И-; ПИ-; ПИД- алгоритмы регулирования.
Промышленные контроллеры: программируемые логические (ПЛК) и на базе ПК (РС-контроллеры). Особенности структуры и функций. Промышленные контроллеры для распределенных АСУ ТП, стандартные интерфейсы.
7 ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ
Классификация исполнительных механизмов. Электрические исполнительные двигатели постоянного и переменного токов. Расчет мощности и выбор ИД. Электрические исполнительные механизмы ПР, ДР, ИМ, МЭО, МЭМ.
Электромагниты постоянного и переменного токов. Расчет и выбор электромагнита. Коммутационная аппаратура цепей систем автоматизации.
Пневматические и гидравлические исполнительные механизмы.
Назначение, устройство и основные характеристики регулирующих органов. Расчет и выбор регулирующих органов.
8 НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ И СИСТЕМ
Характеристики надежности элементов и систем. Основные определения и понятия теории надежности. Числовые характеристики надежности. Понятие о резервировании. Методы расчета показателей надежности.
Рабочая программа рассчитана на 44 учебных часа, из них 24 отводится на лекционный материал, 10 – на лабораторные работы, 10 – на практические занятия. Курс "Технические средства автоматизации" изучается в течение 9 и 10 семестров. Для усвоения теоретического материала выполняются две контрольные работы и курсовой проект.
IIIТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
Методические указания для выполнения контрольных работ по курсу "Технические средства автоматизации" составлены в соответствии с учебным планом подготовки специалистов по автоматизации техпроцессов.
Прежде чем приступить к выполнению контрольной работы, нужно внимательно ознакомиться с данными указаниями. Несоблюдение этих указаний может стать причиной того, что работа не будет принята к рецензированию. Нужно помнить, что выполнение контрольных работ является важным элементом в изучении теоретического материала. Bсe задачи нужно решать самостоятельно, используя проработанный теоретический материал по дисциплине. Задачи и вопросы предлагаются ниже.
При выполнении контрольной работы должны соблюдаться следующие требования.
- Каждая работа выполняется в отдельной тетради или на сшитых листах формата А4, на обложке которой должны быть указаны: номер контрольной работы, Ф.И.О. студента, домашний адрес, номер учебного шифра, группа, курс.
- На каждой странице должны быть оставлены поля шириной 30 мм для замечаний рецензента.
- Текст, формулы и расчеты должны быть написаны четко и аккуратно, без помарок.
- Схемы и графики должны быть выполнены с помощью чертежных инструментов. Графики выполняется на миллиметровой бумаге.
- При описании схем автоматизации технологических процессов должно быть объяснено назначение и взаимодействие узлов.
- Контрольная работа засчитывается после собеседования с преподавателем.
IVКОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1
В соответствии с вариантом студент должен решить 3 задачи. Вариант задачи выбирается по последней цифре шифра.
Задача № 1 Выбрать измерительный комплект для измерения температуры в технологическом аппарате, состоящий из датчика и вторичного прибора. Исходные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Исходные данные к задаче № 1
Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Температура, °С | 120 | 150 | 180 | 200 | 240 | 250 | 300 | 320 | 350 | 400 |
Абсолютная погрешность, °С | 1,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 5 | 5 | 7 | 6 | 4 | 4 |
Инерционность, сек | 2,5 | 3 | 6 | 7 | 2,5 | 4 | 5 | 2,5 | 8 | 5 |
Технические характеристики вторичных приборов и преобразователей температуры приведены в таблицах 2, 3 соответственно. Представить принципиальную электрическую схему выбранного комплекта.
Таблица 2 – Технические характеристики потенциометров и мостов
Тип | Градуировка, °С | Пределы измерения, °С | Класс точности | Быстродействие, сек |
КСП 1 | ХК, ХА | 0…100; 0…150; 0…200; 0…300 | 0,5 1 | 2,5; 10 |
КСП 2 | ХК, ХА | 0…400; 0…600; 200…800, 0...400; 0...900;0…1100 | 1 | 1; 2,5; 10 |
КСП 3 | ХК, ХА | 0...1300; 200...1200 | 0,5 | 5; 16 |
КСП 4 | ХК, ХА | 700...1300; 200...1100 | 0,25; 0,5 | 1; 2,5; 10 |
КСМ 2, 3, 4 | 20 | 0...300; 0...400; 0...500; 0...650; 300...650 | 0,25 0,5 | 1; 2,5; 5; 10 |
КСМ 2, 3, 4 | 21 | –50...150; –70...80; 0...100; 0...150; 0...200; 0...300; 0...400; 200...500 | 0,5 | 1; 2,5; 5; 10 |
КСМ 2, 3, 4 | 22 | –50...150; –70…80; 0...100; 0...150; 0...200; 0...300; 0...400; 200...500 | 0,5 | 1; 2,5; 5; 10 |
КСМ 2, 3, 4 | 23 | –50...0; –50...150; –50...100 0...50; 0...100; 0...150; 0...180; 50...100 | 0,5 | 1; 2,5; 5; 10 |
Таблица 3 – Основные характеристики первичных измерительных преобразователей
Объект измерения | Тип преобразова-теля | Пределы измерения, °С | Основная погрешность, °С | Принцип измерения |
Масла, вода | ТПП–2В | 0...125 | 4 | Мано-метрический |
ТКП–160 | 0...120 | 1,5; 2,5 | ||
Неагрессивные жидкости, жидкие и газообразные среды | ТГП–160 | –50...+300 | 1; 1,5; 2,5 | Термо-резистивный |
Воздух, газ | CTП–805I | –200...+500 | II кл. точности | |
–50...+I00 | II кл. точности | |||
Газообразные и жидкие среды | СТП–6097 СТМ–6097 | –50...+250 –50...+250 | I, II, III | |
Газ | ТПП–0555 | 0...+1300 | 0,01 | |
Газ, содержащий Н2, О2, высшие углеводороды | ТПР–0555 | 0...+1600 | 0,01 | Термо-электрический |
ТПР–0213 | 300...+1600 | 0,01 | ||
Газ (окислительные среды) | ТХК–920 | 0...+600 | 0,20 | |
TXK–410 | 0...+800 | 0,16 | ||
ТХК–0445 | 60...+200 | 0,20 | ||
ТХК–0445 | 60...+400 | 0,20 | ||
Жидкости | TXК–0806 | 0...+600 | 0,20 | |
TXA–0515 | –60...+900 | 0,16 | ||
TХК–0515 | –60...+60 | 0,16 | ||
ТХК–0083 | 0...300 | 0,20 |
Задача №2. Построить статическую характеристику Pвых=f(x) преобразователя сопло-заслонка. Исходные данные приведены в таблице 4.

Рисунок 1 – Схема преобразователя «сопло-заслонка»
Таблица 4 – Исходные данные к задаче № 2
Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Давление питания Рпит, КПа | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 |
Диаметр дросселя d1, мм | 0,5 | 1.0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 |
Диаметр сопла d2, мм | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 |
Начальное расстояние заслонки от сопла X, мм | 0,02 | 0,04 | 0,08 | 0,12 | 0,16 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,0 |
Примечание: выходное давление

где S1, S2 – площади сечений постоянного и переменного дросселей соответственно, определяемые как

Тогда

Задача №3. Построить статическую характеристику мембранного исполнительного механизма. Исходные данные приведены в таблице 5.
Таблица 5 – Исходные данные к задаче № 3
Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Диаметр мембраны D, мм | 200 | 150 | 250 | 100 | 300 | 150 | 200 | 100 | 350 | 400 |
Диаметр жесткого центра d, мм | 160 | 100 | 200 | 60 | 250 | 80 | 150 | 70 | 270 | 300 |
Рабочий ход привода Δl, мм | 50 | 40 | 50 | 30 | 60 | 50 | 40 | 30 | 60 | 80 |
Жесткость пружины с, кН/мм | 0,04 | 0,045 | 0,05 | 0,054 | 0,06 | 0,07 | 0,075 | 0,06 | 0,075 | 0.08 |
Начальное сжатие пружины Δlн, мм | 4 | 3 | 4 | 3 | 6 | 4 | 5 | 4 | 7 | 7 |
Примечание: среднее значение эффективной площади мембраны

где D – диаметр мембраны, мм;
d – диаметр жесткого центра мембраны, мм.
Деформация пружины связана с давлением P соотношением

где с – жесткость пружины, кН/мм.
Давление для преодоления начального сжатия пружины

где Δlн – начальное сжатие пружины, мм.
Зависимость перемещения Δl от давления определяется

VКОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2
В соответствии с вариантом студент должен решить 3 задачи. Номера вариантов задач и теоретических вопросов выбираются так же, как и в контрольной работе №1.
Задача №1. Выбрать исполнительный электродвигатель для следящей системы. Исходные данные приведены в таблице 6. Методика решения изложена в [5, 12].
Таблица 6 – Исходные данные к задаче № 1
Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Момент сопротивления Mс, H*м | 14 | 10 | 12 | 20 | 25 | 14 | 18 | 10 | 20 | 30 |
Момент инерции, Im, кг м2 | 1,5 | 1 | 1,2 | 2,5 | 3 | 1,4 | 2 | 1,5 | 1,5 | 3 |
Угловая скорость вращения ωн, об/мин | 20 | 25 | 20 | 18 | 15 | 15 | 18 | 15 | 25 | 18 |
Ускорение движения нагрузки ε, рад/с2 | 3 | 4 | 3 | 5 | 2 | 4 | 5 | 3 | 2 | 4 |
Задача № 2. Выбор и расчет регулирующего органа для регулирования расхода воды. Данные для расчета приведены в таблице 7. Методика расчета изложена в [1, 2].
Таблица 7 – Исходные данные к задаче № 2
Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Максимальный объемный расход, Qmax, м3/ч | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 | 200 | 240 | 280 | 300 | 340 |
Перепад давлений при Qmax, ΔPр.о., атм | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | 30 |
Абсолютное давление до регулирующего органа P1, атм | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 25 | 28 | 30 | 32 |
Температура среды θ, °С | 90 | |||||||||
Плотность ρ, г/cм3 | 1 | |||||||||
Абсолютное давление насыщенных паров, Pн, атм | 0,7 | |||||||||
Кинематическая вязкость υ, см2/с | 0,00328 |
Задача № 3. Представить решение задания в соответствии с вариантом.
Вариант1. На испытание поставлено 1000 однотипных транзисторов. За 3000 часов отказало 80 транзисторов. Определить вероятность безотказной работы и вероятность отказа в течение 3000 часов.
Вариант2. На испытание было поставлено 1000 однотипных элементов. За первые 3000 часов отказало 80 элементов, а за интервал времени 3000-4000 часов отказало еще 50 элементов. Определить частоту и интенсивность отказов в промежутке времени 3000-4000 часов.
Вариант3. Система состоит из 12600 элементов, средняя интенсивность отказов которых λср = 0,32*10-6 1/ч. Определить вероятность безотказной работы в течение 50 часов, среднюю наработку до первого отказа.
Вариант4. Проводилось наблюдение за работой трех однотипных САУ. За период наблюдения было зарегистрировано отказов 1САУ - 6, 2САУ - 11, 3САУ - 8. Наработка 1САУ - 181 час, 2САУ - 329 часа, 3САУ - 245 часов. Определить наработку аппаратуры на отказ.
Вариант5. Система состоит из 2-х устройств. Вероятности безотказной работы каждого из них в течение времени -t = 100 часов соответственно равны P1(100) = 0,95, Р2(100) = 0,97. Интенсивность - λ не изменяется во времени. Найти среднею наработку до первого отказа системы.
Вариант6. На испытание поставлено 500 однотипных транзисторов. За 1000 часов отказало 30 транзисторов. Определить вероятность безотказной работы и вероятность отказа в течение 1000 часов.
Вариант7. На испытание было поставлено 3000 однотипных элементов. За первые 2000 часов отказало 50 элементов, а за интервал времени 2000-2500 часов отказало еще 20 элементов. Определить частоту и интенсивность отказов в промежутке времени 2000-2500 часов.
Вариант8. Система состоит из 8500 элементов, средняя интенсивность отказов которых λср = 0,02*10-5 1/ч. Определить вероятность безотказной работы в течение 100 часов, среднюю наработку до первого отказа.
Вариант9. Проводилось наблюдение за работой трех однотипных САУ. За период наблюдения было зарегистрировано отказов 1САУ - 8, 2САУ - 5, 3САУ - 12. Наработка 1САУ - 232 часа, 2САУ - 287 часов, 3САУ - 389 часов. Определить наработку аппаратуры на отказ.
Вариант0. Система состоит из 2-х устройств. Вероятности безотказной работы каждого из них в течение времени t = 300 часов соответственно равны P1(100) = 0,92 и Р2(100) = 0,9. Интенсивность - λ не изменяется во времени. Найти среднею наработку до первого отказа системы.
VIЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
- Клюев А.С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования. - М: Энергоатомиздат. 1989.
- Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации и автоматических систем регулирования. - М: Энергоатомиздат, 1990.
- Петров И.К. Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации производственных процессов. - М: Высшая школа, 1986.
- Прусенко B.C. Пневматические системы автоматического регулирования технологических процессов. - М: Машиностроение. 1989.
- Ефимчик М.К. Технические средства электрических систем. Вводный курс. – Мн. Тесей, 2000.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
- Коновалов Л. И., Петелин Д. П. Элементы и системы автоматики. - М: Высшая школа. 1985.
- Шишмарев В.Ю. Типовые элементы систем автоматического управления. Учебник, М.: Издательство: Академия, 2004.
- Кисаримов Р.А. Практическая автоматика. Справочник, М.: Издательство: РадиоСофт, 2004.
- Елизаров И.А., Мартемьянов Ю.Ф., Схиртладзе А.Г., Фролов С.В. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры: Учебное пособие. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2004. 180 с.
- Методические указания для выполнения лабораторных работ по курсу "Технические средства автоматизации", ВГТУ, 1995.
- Методические указания для раздела "Элементы и схемы пневмоавтоматики " по курсу ТСА, ВГТУ. 1996.
- Исполнительные механизмы систем автоматизации легкой промышленности. Методические указания. ВГТУ, 1998.
- Елизаров И.А., Мартемьянов Ю.Ф., Схиртладзе А.Г., Фролов С.В. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры: Учебное пособие. М.: Машиностроение-1, 2004.
- Шандров Б.В., Чудаков А.Д. Технические средства автоматизации. – М. Академия, 2007.