Geum.ru

Iv контрольная работа №1 7

Вид материалаКонтрольная работа

Содержание


Iv контрольная работа №1 7
Iвведение в дисциплину
Ii содержание дисциплины 1 общие сведения о технических средствах автоматизации
2 Элементы и устройства пневмоавтоматики
3 Гидравлические средства автоматики
4 Средства получения информации
5 Агрегатные комплексы централизованного контроля и регулирования
6 Электрические регуляторы и промышленные контроллеры
7 Исполнительные механизмы и регулирующие органы
8 Надежность элементов и систем
Iiiтребования к выполнению и оформлению контрольных работ
Ivконтрольная работа №1
Номер варианта
Vконтрольная работа №2
Исходные данные
Подобный материал:
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.
  1. 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.
  2. На каждой странице должны быть оставлены поля шириной 30 мм для замечаний рецензента.
  3. Текст, формулы и расчеты должны быть написаны четко и аккуратно, без помарок.
  4. Схемы и графики должны быть выполнены с помощью чертежных инструментов. Графики выполняется на миллиметровой бумаге.
  5. При описании схем автоматизации технологических процессов должно быть объяснено назначение и взаимодействие узлов.
  6. 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

, (1)

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

. (2)

Тогда

. (3)


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

, (4)

где D – диаметр мембраны, мм;

d – диаметр жесткого центра мембраны, мм.

Деформация пружины связана с давлением P соотношением

, (5)

где с – жесткость пружины, кН/мм.

Давление для преодоления начального сжатия пружины

, (6)

где Δlн – начальное сжатие пружины, мм.

Зависимость перемещения Δl от давления определяется

. (7)

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
    1. Клюев А.С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования. - М: Энергоатомиздат. 1989.
    2. Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации и автоматических систем регулирования. - М: Энергоатомиздат, 1990.
    3. Петров И.К. Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации производственных процессов. - М: Высшая школа, 1986.
    4. Прусенко B.C. Пневматические системы автоматического регулирования технологических процессов. - М: Машиностроение. 1989.
    5. Ефимчик М.К. Технические средства электрических систем. Вводный курс. – Мн. Тесей, 2000.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
    1. Коновалов Л. И., Петелин Д. П. Элементы и системы автоматики. - М: Высшая школа. 1985.
    2. Шишмарев В.Ю. Типовые элементы систем автоматического управления. Учебник, М.: Издательство: Академия, 2004.
    3. Кисаримов Р.А. Практическая автоматика. Справочник, М.: Издательство: РадиоСофт, 2004.
    4. 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.
    5. Методические указания для выполнения лабораторных работ по курсу "Технические средства автоматизации", ВГТУ, 1995.
    6. Методические указания для раздела "Элементы и схемы пневмоавтоматики " по курсу ТСА, ВГТУ. 1996.
    7. Исполнительные механизмы систем автоматизации легкой промышленности. Методические указания. ВГТУ, 1998.
    8. 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.
    9. Шандров Б.В., Чудаков А.Д. Технические средства автоматизации. – М. Академия, 2007.