Мікропроцесорна система управління технологічним процесом на м"ясокомбінаті

СПИСОК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

АД — асинхронний двигун АЦП — аналого-цифровий перетворювач ЦАП — цифро-аналоговий перетворювач МП — мікропроцесор МПАС — мікропроцесорна автоматична система

ППП — підсилювально-перетворювальний пристрій ДПС — двигун постійного струму САУ — система автоматичного управління

ТГ — тахогенератор МПСАУ — мікропроцесорна система автоматичного управління ПЛК — програмує мий логічний контролер ПІ - пропорційно-інтегрувальний

ЗМІСТ

Вступ

1. Характеристика виробничого процесу м’ясокомбініта

1.1 Поняття технологічного процесу

1.2 Характеристика устаткування підприємств м’ясної промисловості

1.3 Функціональна схема електроприводу куттера

2. Модель мікропроцесорної системи управління технологічним процесом на м’ясокомбінаті

2.1 Функціональна схема мікропроцесорної САУ

2.2 Розробка структурної схеми мікропроцесорної САУ

2.3 Розробка математичної моделі мікропроцесорної САУ

2.4 Розробка алгоритму функціонування мікропроцесорної САУ

3. Математичне моделювання процесу функціонування мікропроцесорної системи управління Висновки Список використаної літератури

ВСТУП

У розвитку агропромислового комплексу України особливе місце надається стабілізації і подальшому розвитку саме м’ясної промисловості. Підприємства м’ясної промисловості являють собою багатопрофільні виробництва, ефективність роботи яких визначається рівнем оснащеності технологічним обладнанням, станом розвитку технології та якістю виробленої продукції. Беручи до уваги світовий досвід, планується вивести Україну на якісно новий рівень, що передбачає підвищення якості та відновлення обсягів продукції, не менш важливим є значно збільшити асортимент і глибину переробки сировини. Для здійснення поставлених планів, необхідним є будування високоефективних підприємств, вдосконалення технологічних процесів виробництва продукції, здійснення технічного переобладнання діючих м’ясопереробних підприємств.

І звичайно, для виконання цих задач неможливо обійтися без проектування, основним завданням якого є складання проектів будівництва нових підприємств, підвищення якості продукції, зменшення витрат на її виробництво і звичайно реконструкції або технічного переоснащення діючих підприємств з метою збільшення випуску продукції.

Цю мету можливо здійснити за рахунок впровадження в проекти найновіших досягнень науки і техніки, використання прогресивних технологічних рішень.

Більша частина загального обсягу виробництва м’ясопродуктів реалізується у вигляді ковбасних виробів. Ефективність ковбасного виробництва залежить як від технології виробів так і від технічного оснащення виробництва.

Автоматизація технологічних процесів є одним з вирішальних чинників поліпшення якості продукції, підвищення продуктивності і поліпшення умов праці. Всі існуючі промислові об'єкти, що будуються, в тій або іншій мірі оснащуються засобами автоматизації.

При створенні сучасних автоматизованих систем управління спостерігається світова інтеграція і уніфікація технічних рішень. Основна вимога сучасних систем автоматичного управління — це відкритість системи, коли для неї визначені і описані використовувані формати даних і процедурний інтерфейс, що дозволяє підключити до неї зовнішні незалежно розроблені пристрої і прилади.

Стандартизація є основою для поточної тенденції розвитку програмних і технічних засобів автоматизації. Вона охоплює з кожним роком все більше число властивостей і характеристик засобів, способів їх побудови, умов їх роботи. Вона створює і сприяє успішній реалізації відкритості програмних і технічних засобів різних фірм один до одного шляхом уніфікації їх інтерфейсів. Разом з уніфікованими інтерфейсами, наявність також в окремих засобів автоматизації модульного виконання дозволяє виробляти збірку конкретних систем з індивідуальними властивостями з набору відкритих (переважно стандартизованих) модулів. Розвиток цієї тенденції на різні класи програмних і технічних засобів автоматизації, разом із загальними тенденціями стандартизації і відкритості, дозволяє збирати з готових модулів різних виробників більш значні частини необхідних систем автоматизації. Даний напрям розвитку засобів автоматизації робить системи управління все більш гнучкими, легко перебудовуваними і розширюваними в міру необхідності.

Тема даного курсового проекту: «Мікропроцесорна система управління технологічним процесом на м’ясокомбінаті». Сучасні мікропроцесорні системи управління проектуються на основі модульного принципу побудови, що передбачає виконання всіх модулів системи як функціонально закінчених елементів. При цьому необхідно забезпечити функціональну, електричну і механічну сумісність модулів в системі.

Використання мікропроцесорів в системах автоматичного управління дозволяє підняти на якісно новий рівень такі важливі характеристики, як відмовостійкість та живучисть. Використання мікропроцесорів в системах управління потребує розв’язання цілого ряду задач, специфіка яких обумовлена як управлінням в реальному часі, так і цифровим характером інформації, яка обробляється. У зв’язку з цим актуальними є проблеми вибору структури системи, яка забезпечить задану топологію, продуктивність та відмовостійкість, а також розробки високоефективних алгоритмів обробки даних, збереження даних та вироблення сигналів управління, які задовольняють заданим критеріям якості функціонування системи управління.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРОБНИЧОГО ПРОЦЕСУ М’ЯСОКОМБІНІТА

1.1 Поняття технологічного процесу

Технологічний процес складає основу будь-якого виробничого процесу, є важливою його частиною, пов’язаною з переробкою сировини і перетворенням її в готову продукцію.

Технологічний процес включає в себе ряд стадій (стадія по грецькі «ступень»). Підсумкова швидкість процесу залежить від швидкості кожної стадії. В свою чергу стадії розподіляються на операції.

Операція — це закінчена частина технологічного процесу, що виконується на одному робочому місці і характеризується сталістю предмета праці, засобів праці і характером дії на предмет праці.

Практично будь-який конкретний технологічний процес можна розглядати як частину більш складного процесу і сукупність менш складних технологічних процесів. У відповідності з цим технологічна операція може служити елементарним технологічним процесом. Елементарний технологічний процес — це найпростіший процес, подальше спрощення якого призводить до втрат характерних ознак технологічного процесу.

Робочий хід — це закінчена частина операції, безпосередньо пов’язана із зміною форми, розмірів, структури, властивостей, стану чи положення в просторі предмета праці. Робочий хід — це головна частина технологічного процесу. Всі інші його частини по відношенню до робочого ходу є допоміжними.

В будь-якому виробничому процесі мають місце затрати живої і матеріалізованої праці. Удосконалення кожного технологічного процесу здійснюється при підвищенні ефективності використання минулої праці і зниженні затрат живої праці. Для характеристики технологічного процесу необхідно знати співвідношення живої й матеріалізованої праці в даному процесі.

Доцільність цих параметрів пояснюється ще і тим, що вони пов’язані з такою основоположною характеристикою як продуктивність праці.

Одним із відносних показників співвідношення живої і матеріалізованої праці в конкретному технологічному процесі є технологічна озброєність, що представляє собою долю технологічних фондів, які приходяться на одного працюючого в даному технологічному процесі.

Технологічні фонди — це річні затрати минулої праці в технологічному процесі. Вони визначаються як сума річних амортизаційних відрахувань від вартості обладнання, зайнятого у технологічному процесі і всіх річних технологічних затрат в цьому процесі, за виключенням затрат на предмет праці.

В основу класифікації технологічних процесів покладені різні признаки, такі як: вид впливу на сировину і характер її якісних змін, спосіб організації, кратність обробки сировини і т.ін.

По характеру якісних змін сировини технологічні процеси підрозділяються на фізичні, механічні, біологічні, хімічні, фізико-хімічні. Однак розподіл процесів на фізичні, механічні і хімічні є умовним, тому що важко провести чітку межу між ними, оскільки, механічні процеси часто супроводжуються зміною і фізичних і хімічних властивостей. Хімічні процеси, як правило, супроводжується механічними на всіх виробництвах.

По способу організації технологічні процеси поділяються на дискретні (переривисті або періодичні) і безперервні.

По кратності обробки сировини технологічні процеси підрозділяються на процеси з відкритою (розімкнутою) схемою і процеси з циркуляційною (замкнутою) схемою. В процесах з розімкнутою схемою сировина проходить однократну обробку. У процесах із замкнутою схемою сировина не однократно повертається на початкову стадію процесу для повторної обробки.

В загальному вигляді будь-який технологічний процес можна розглядати як систему, яка має входи і виходи. Входами можуть бути: склад сировини, її кількість, температура, виходами — готова продукція, її кількість, якість і т.д.

Можна виділити два напрямки удосконалення технологічних процесів — удосконалення допоміжних ходів і удосконалення робочого ходу. Одночасні удосконалення допоміжних і робочих ходів можна представити як сукупність дій за двома цими напрямками, тому для елементарного технологічного процесу таке діленняна два напрямки є обґрунтованим.

Удосконалення допоміжних ходів, яке пов’язане з рухом виконавчих механізмів, може здійснюватись по наступній схемі. Дії людини можна замінити діями механізмів, потім здійснюється перехід до комплексної механізації, яку в свою чергу замінює автоматизація допоміжних ходів. Одночасно з цим здійснюється заміна обладнання на більш потужне і прискорюється рух виконавчих механізмів. Практично будь-який кінематичний рух можна реалізувати за допомогою різних механізмів, не представляє собою технічної складності і автоматизація цих рухів. Обмеження можуть виникнути по економічним міркуванням, міркуванням надійності або доцільності.

Рівень технології будь-якого виробництва оказує вирішальний вплив на його економічні показники, тому вибір оптимального варіанту технологічного процесу повинен здійснюватись виходячи із важливіших показників його ефективності: продуктивності, собівартості, якості продукції що виробляється.

Продуктивність — показник, що характеризує якість продукції, виготовленої за одиницю часу.

Собівартість — сукупність матеріальних і трудових затрат підприємства у грошовому виразі, необхідних для виготовлення і реалізації продукції. Така собівартість називається повною.

Затрати підприємства, безпосередньо пов’язані з виробництвом продукції, називають фабрично-заводською собівартістю. Співвідношення між різними видами затрат, що складають собівартість, представляє собою структуру собівартості.

Аналіз структури собівартості необхідний для виявлення резервів виробництва, інтенсифікації технологічних процесів. Основними шляхами зниження собівартості при збереженні високої якості продукції є: економне використання сировини, матеріалів, палива, енергії, застосування високопродуктивного обладнання, підвищення рівня технології.

Від рівня застосування технології залежить і якість продукції, що виготовляється. Якість продукції - сукупність властивостей продукції, що обумовлюють її придатність задовольняти відповідні потреби суспільства на протязі встановленого періоду часу.

1.2 Характеристика устаткування підприємств м'ясної промисловості

Економічна ситуація в Україні негативно впливає на розвиток промисловості, особливо м’ясної. Виробництво сировини, яка використовується для приготування фаршевої м’ясної продукції (свинина та яловичина), скорочується, ціни на неї зростають, попит на дорогу м’ясну продукцію знижується, економічні показники діяльності м’ясопереробної промисловості погіршуються. М’ясопереробні підприємства шукають нові шляхи вирішення цієї проблеми. Це удосконалювати технології подрібнення сировини з використанням сучасного обладнання, застосовувати різні види ножів для подрібнення м’яса з підвищеним умістом з'єднувальної тканини, у фаршеві м’ясопродукти додавати подрібнену шкуру свинини.

Якість обладнання є одним з найважливіших показників роботи підприємства м’ясної промисловості, саме високий рівень якості продукції - основний гарант ефективної діяльності підприємства. Головним чинником, що забезпечує якість фаршевих м’ясних виробів, є процес подрібнення.

Необхідність отримання готового продукту з заданими властивостями і збереженням матеріально-енергетичних ресурсів висуває перед підприємствами м’ясної промисловості нові завдання, серед яких удосконалення процесу подрібнення сировини.

Подрібнення займає центральне місце в технологічному процесі.

Результативність процесу подрібнення, якість і вихід готової продукції пов’язані з типом використовуваного устаткування, конструкцією ріжучого інструменту, швидкістю різання, мірою подрібнення сировини і тому подібне При виробництві гомогенних (структурно-однорідних) м’ясних емульсій, як правило, застосовують:

— куттер;

— мішалку в комплекті з колоїдним млином (емульситатором);

— куттер в комплекті з колоїдним млином;

— комбайни, що включають мішалку, куттер і эмульситатор.

Найбільш поширеним та універсальним для приготування м’ясних емульсій виглядом устаткування є високошвидкісні куттери (швидкість різання більше 130 м/с), що забезпечують інтенсивне подрібнення сировини на основі різання з одночасним перемішуванням. Це створює сприятливі умови для розвитку вологозвязування, емульгування жиру та структуроутворення в м’ясній системі і позитивно впливає на якість і вихід продукту. Вирішальним чинником є висока степінь подрібнення сировини, що досягається за можливо короткий період часу без істотного підвищення температури фаршу.

Структуру і принцип дії даних пристроїв розглянемо на прикладі високошвидкісного вакуумного куттера серії ZKZB (рис. 1.1).

Подрібнення здійснюється в умовах вакууму, білкові з'єднання не схильні до дії кисню, фарш зберігає структуру білків, живильні властивості, природні смакові якості, натуральний насичений колір. Вакуум так само здійснює дезинфекцію продукту, вбиває мікроорганізми і бактерії, що підвищує терміни зберігання кінцевої продукції.

Подрібнюючий вузол складається з шести ножів, які змонтовані на загальний вал і зафіксовані спеціальною шайбою. Зручна конструкція дозволяє здійснювати швидкий демонтаж лез, що дуже зручно для миття. Ножі можуть бути прямими або у вигляді півмісяця, залежно від рецептури ковбаси, можна використовувати той або ний тип ножів, для здобуття фаршу різної консистенції.

Електродвигуни приводу ножів і чаші оснащені інверторами, що забезпечує не лише плавне регулювання швидкості обертання основних вузлів куттера, але і дозволяє економити до 40% електроенергії, що мінімізує собівартість процесу виробництва, дозволяє понизити ціну готової продукції на споживчому ринку.

Куттер управляється програмованим логічним контроллером (ПЛК), який програмується за допомогою рідкокристалічного сенсорного екрану, зручний, зрозумілий інтерфейс російською мовою з графічними ілюстраціями.

Програмований логічний контроллер (ПЛК) або програмований контроллер — спеціалізований цифровий комп’ютер, який використовується для автоматизації технологічних процесів. На відміну від комп’ютерів загального призначення, ПЛК мають розвинені пристрої введення-виведення сигналів датчиків і виконавчих механізмів, пристосовані для тривалої роботи без серйозного обслуговування, а також для роботи в несприятливих умовах довкілля. ПЛК є пристроями реального часу.

ПЛК дозволяє зберігати до десяти програм з індивідуальними параметрами, такими як швидкість обертання ножів, чаші, час подрібнення, задана програма викликається натисненням однієї кнопки. На екрані так само відображується поточний стан основних вузлів машини, температура подрібнюваного продукту. Для управління куттером досить однієї людини — оператор, економиться человечески праця, знижуються витрати виробництва.

Пульт управління розташований в стороні від розвантажувального лотка, має герметичну конструкцію, виключена вірогідність попадання продукції в електронну частину пульта управління, що може викликати його поломку. Основні електричні компоненты змонтовані в індивідуальному виносному металевому коробі.

Чаша куттера змонтована на важкій чавунній станині, що забезпечує максимально плавний хід машини, ефективно гасить вібрацію. Окрім основної вакуумної кришки, блок ножів має власну захисну кришку, що підвищує безпеку експлуатації устаткування, особливо під час подрібнення продукту без використання вакууму або в процесі автоматичного миття.

Вакуумна кришка оснащена спеціальним оглядовим отвором, що дозволяє візуально контролювати процес подрібнення продукції, додавати прянощі і спеції під час виробничого процесу. Кришка оснащена гідравлічним приводом, який управляється за допомогою кнопок сенсорного екрану, спрощується процес експлуатації.

Спеціальний автоматичний розвантажувальний пристрій дозволяє швидко вивантажувати готовий фарш з мінімальними фізичними зусиллями оператора, підвищується ефективність і швидкість виробництва. Вакуумні куттеры моделі 200 і вище, так само оснащуються автоматичним завантажувальним пристроєм. Обоє механізму так само управляються по засобах сенсорного пульта управління, швидкість обертання диска розвантажувального пристрою можна регулювати.

Куттер оснащений сучасною системою автоматичної діагностики несправностей, в разі виникнення неполадки, робота машини припиняється, що виключає вірогідність виробничої травми або експлуатацію устаткування в несправному режимі, що може викликати серйознішу поломку.

Точний інженерний розрахунок, збір кваліфікованими фахівцями в заводських умовах, комплектація основних вузлів деталями відомих світових виробників «SKT», «ABB», «BUSCH», «MITSUBISHI» гарантує надійність і якість експлуатації устаткування.

1.3 Функціональна схема електроприводу куттера

Розвиток мясопереробної галузі промисловості тісно пов’язаний з ускладненням технології виробництва, з підвищенням вимог до виробничого устаткування. Через те, що переважна більшість виробничих машин оснащені електричними приводами, зростання вимог до цих машин спричиняє підвищення рівня вимог до електроприводу, на який покладається завдання здійснення складних переміщень робочих органів механізмів. В процесі реалізації цих переміщень виникає необхідність розгону, гальмування, реверсу електроприводу, підтримання сталого значення регулюємої величини (координати, швидкості), змінюючи її за визначеним законом.

Для приведення у рух чаші та ножів, до складу куттера входить електропривід змінного струму.

Регулювання швидкості асинхронного двигуна здійснюється зміною величини напруги живлення при постійній (стандартній) частоті. Механічні характеристики, які отримуються при цьому способі, забезпечують досить якісне регулювання. Саме такий спосіб регулювання швидкістю використано в роботі.

Двигуни, напівпровідникові перетворювачі електричної енергії, датчики та пристрої автоматичного управління утворюють систему регульованого електроприводу. Функціональна схема системи керування параметрами асинхронного електроприводу куттера приведена на рис. 1.2.

Рисунок 1.2 — Функціональна схема системи управління асинхронним електроприводом

Регулювання швидкістю полягає у зміні напруги живлення при постійній частоті напруги живлення f₁. Склад схеми: підсилювально-перетворювальний пристрій, який виконує функцію тиристорного регулятора напруги, асинхронний двигун, тахогенератор, який реалізує вимірювання кутової швидкості обертання ротора двигуна. Вихідна напруга тахогенератора порівнюється зі вхідною, утворюючи негативний зворотній зв’язок.

З опису роботи приводу виходить, що привід працює за принципом «управління за відхиленням» .

Вимоги до якості системи управління можуть бути сформульовані з урахуванням реальних вхідних сигналів, якщо вхідний сигнал є регулярною функцією часу, слід установити закон його зміни, закон зміни його похідних. На підставі вивчення вхідного сигналу і вимог визначити вимоги до помилок системи управління куттером.

Висновки з першого розділу

У технологічному процесі виготовлення мясної продукції на м’ясокомбінатах задіяні кутера, які призначені для подрібнення і перемішування різного м’яса, продуктів до стану емульсії. Таке устаткування широко використовується харчовими підприємствами при виробництві різних ковбас, шинок, сосисок, сардельок і іншою подібного роду продукції.

Для приведення в дію чаші та ножів куттера, до його складу входить електропривід, який керується програмуємим логічним контролером.

2. МОДЕЛЬ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ

ТЕХНОЛОГІЧНИМ ПРОЦЕСОМ НА М’ЯСОКОМБІНАТІ

2.1 Функціональна схема мікропроцесорної САУ

Сучасна елементна база цифрової техніки відкрила широкі можливості побудови цифрових САУ з програмною реалізацією управління в реальному масштабі часу на основі мікропроцесорів (МП). У теперішній час широкий розвиток отримав напрямок, пов’язаний з випуском однокристаликових мікроконтролерів, які призначені для різних цілей. Однокристаликові мікроконтролери (МК) — це прилади, які конструктивно виконані у вигляді великих інтегральних схем і мають всі частини мікро-ЕОМ: мікропроцесор, пам’ять програм і пам’ять даних, а також інтерфейсні схеми для зв’язку із зовнішнім середовищем. Застосування мікроконтролерів в системах управління забезпечує високі показники якості та ефективності при низькій ціні, незначних масогабаритах, енергетичних витратах та великих обчислювальних потужностях.

На практиці при проектуванні мікропроцесорних САУ потрібно враховувати такі фактори: забезпечення показників якості управління, раціональне розподілення функцій САУ між апаратними та програмними засобами, спряження цифрової та аналогової частини САУ.

Типова структура одноконтурної системи управління з мікропроцесором подана на рис. 1.1.а. Регулятор складається з аналого-цифрового перетворювача (АЦП), мікропроцесора (МП) та цифро-аналогового перетворювача (ЦАП). Як об'єкт управління (ОУ) може бути двигун постійного струму (ДПС) або двофазний асинхронний двигун (ДАД).

Мікропроцесор може також виконувати функцію порівнювального елемента. Така схема подана на рис. 1.1.б

Система автоматичного управління, що реалізується на базі мікропроцесора, називається мікропроцесорною автоматичною системою (МПАС).

2.2 Розробка структурної схеми мікропроцесорної САУ

Згідно функціональної схеми, яка розглянута підрозділі 2.1, основними елементами мікропроцесорної системи являються: вимірювальний пристрій, АЦП, ЦАП, мікропроцесор, та об'єкт управління, який в даному випадку являє собою тиристорний перетворювач та електродвигун. Визначимо передаточні функції, які описують процес функціонування даних елементів.

Передаточна функція асинхронного електроприводу, побудованого за схемою тиристорний перетворювач напруги — асинхронний двигун (ТПН — АД) може бути подана таким виразом

де — коефіцієнт перетворення електроприводу, який визначається рівнянням

— коефіцієнт підсилення тиристорного перетворювача;

— коефіцієнт підсилення (перетворення) асинхронного двигуна;

— стала часу двигуна.

Передаточні функції АЦП та ЦАП

 — розрядності АЦП та ЦАП відповідно.

Передаточна функція ТГ визначається виразом

Структурна схема мікропроцесорної системи управління приведена на рис. 2.2.

На рисунку позначено F_МП — алгоритм функціонування мікропроцесора.

За структурною схемою реалізується алгоритм дослідження мікропроцесорної САУ.

2.3 Розробка математичної моделі мікропроцесорної САУ

Розробка математичної моделі МПСАУ реалізується за структурною схемою, що приведена на рис. 2.2. Для моделювання елементів, які описуються неперервними передаточними функціями використано метод трапецій.

Згідно цього методу дискретна передаточна функція ЦАП з електродвигуном описується виразом

де

;

h— крок дискретизації;

u(z) — зображення сигналу управління.

Тоді, з виразу

отримаємо рівняння, яке описує роботу обєкта управління

Як правило на практиці для регулювання швидкістю використовують так звані ПІ - регулятори (ПІ - пропорційно-інтегрувальний).

На рис. 2.3 приведена структурна схема такого регулятора. Вона являє собою паралельне з'єднання підсилювальної та інтегрувальної ланок.

За структурною схемою визначається передаточна функція цифрового ПІ-регулятора

де

— коефіцієнти підсилення підсилювальної та інтегрувальної ланок.

Різницеве рівняння, що описує ПІ-регулятор має вигляд

Інтегральний закон управління застосовується для зменшення помилки у сталому режимі.

З урахуванням викладеного, рекурентні рівняння являють собою математичний опис МПСАУ мають такий вигляд

Синтезовані рівняння можуть бути використані для оцінки якості та точності МПСАУ.

2.4 Розробка алгоритму функціонування мікропроцесорної САУ

Для дослідження якості перехідних процесів та точності МПСАУ розроблено алгоритм. Алгоритм ґрунтується на математичній моделі, яка розроблена в підрозділі 2.3 (рівняння (2.8)). Алгоритм описано графічним способом. Схема алгоритму приведена на рис. 2.5.

Символом «Дані» позначено етап введення параметрів елементів МПСАУ, а саме коефіцієнтів підсилення цифрового регулятора, двигуна, та сталої часу двигуна Крім того, передбачено введення інтервалу моделювання.

Символом «Розв'язання» подано алгоритмічну структуру типу «Вибір», за допомогою якої реалізується вибір вхідної дії: сталої або лінійної.

мікропроцесорна система управління куттер Символом «Модифікація» («Підготовка») подано етап формування параметрів циклу: часовий крок, тривалість циклу та інтервал моделювання.

Символом «Процес» подано етап розв’язування рівнянь (2.8), які описують процес функціонування МПСАУ.

Другим символом «Дані» подано процес виводу результатів дослідження, тобто вихідного сигналу та помилки.

Висновки з другого розділу

В розділі розглянуто принципи будови та функціонування мікропроцесорних систем управління, описано функціональну схему. За структурною схемою системи управління електроприводом куттера побудовано модель мікропроцесорної САУ. Математичну модель подано у вигляді схеми алгоритму. Модель передбачає застосування синтезованих рекурентних рівнянь. Модель дозволяє досліджувати вплив параметрів елементів системи на її властивості.

3. МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ФУНКЦІОНУВАННЯ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ

Для дослідження роботи МПСАУ написано програмне забезпечення. Програму написано Програму написано мовою С++ в середовищі Builder 6.0 відповідно до розробленого у другому розділі алгоритму. Програма дозволяє дослідити точність та перехідні характеристики МПСАУ. Інтерфейс програми приведено на рис. 3.1.

Виконавчими елементами є кнопки «Моделювання» та «Вихід з програми». Програмний код кнопки «Моделювання»:

void __fastcall TForm1: Button1Click (TObject *Sender)

{ i=0; x=0;

Series1->Clear ();

Series2->Clear ();

kd=StrToFloat (Edit1->Text);

td=StrToFloat (Edit2->Text);

ki=StrToFloat (Edit3->Text);

kp=StrToFloat (Edit5->Text);

tk=StrToFloat (Edit6->Text);

V=StrToFloat (Edit4->Text);

a0=kp+ki;

a1=-kp;

c1=kd*(1-exp (-h/td));

d1=-exp (-h/td);

N=tk/h;

for (i=1; i

{

if (RadioButton1->Checked==true) x=1;

if (RadioButton2->Checked==true) x=V*i*h;

t=i*h;

e1=e;

e=x-y;

u1=u;

u=a0*e+a1*e1+u1;

y1=y;

y=c1*u1+d1*y1;

Chart1->Series[0]->AddXY (t, e," «);

Chart2->Series[0]->AddXY (t, y," «);

} }

Програмний код кнопки «Вихід з програми»:

void __fastcall TForm1: Button3Click (TObject *Sender)

{ exit (1); }

Дослідження якості перехідних процесів та точності МПСАУ в сталому режимі проводилось із використанням розробленої програми. Результати моделювання при одиничній вхідній дії приведені на рис. 3.2.

З отриманих результатів видно, що при лінійній вхідній дії динамічна помилка дорівнює нулю. Перехідний процес характеризується такими показниками якості: час регулювання 3с, перерегулювання 0%.

Результати моделювання МПСАУ при лінійній вхідній дії приведені на рис. 3.3.

З результатів дослідження видно, що при лінійній вхідній дії має місце стала динамічна помилка 0,165.

Висновки з третього розділу

В розділі розроблено програму, яка моделює процес функціонування МПСАУ. З використанням розробленої програми проведено моделювання роботи МПСАУ. Результати моделювання показали, що при одиничній вхідній дії динамічна помилка відсутня, при лінійній вхідній дії динамічна помилка має стале значення.

ЗАКЛЮЧНА ЧАСТИНА

Виробничий процес мясокомбіната передбачає використання складного сучасного устаткування. Одним з елементів цього устаткування є кутер, який призначений для остаточного, тонкого подрібнення м’ясного фаршу. Сучасні моделі куттеров є комплексами, до складу яких входить вовчок, власне куттер і змішувач, що дозволяє спростити технологічний процес і підвищити продуктивність праці. Для приведення в дію рухомих частин кутера використовується цифрова система управління з цифровим регулятором. Дослідження таких систем являє собою складну технічну задачу. В таких випадках дослідники вдаються до моделювання.

Під моделюванням розуміється процес дослідження реальної системи, який включає побудову моделі, вивчення її властивостей і перенесення отриманих результатів на систему, яка досліджується. Термін «модель» має багаточисельні трактування. У найбільш загальному формулюванні дотримуються наступного визначення моделі. Модель — це об'єкт, який має схожість в деяких стосунках з прототипом і служить засобом опису, пояснення та прогнозування поведінки прототипу.

Математичне моделювання — це процес встановлення відповідності даному реальному об'єкту деякого математичного об'єкту, званого математичною моделлю. В принципі, для дослідження характеристик будь-якої системи математичними методами, включаючи і машинні, повинна бути обов’язково проведена формалізація цього процесу, тобто побудована математична модель. Вигляд математичної моделі залежить як від природи реального об'єкту, так і від завдань дослідження об'єкту, від необхідної достовірності і точності рішення задачі. Будь-яка математична модель, як і всяка інша, описує реальний об'єкт з деякою мірою наближення. Для подання математичних моделей можуть використовуватися різні форми запису. Основними є інваріантна, аналітична, алгоритмічна та схемна (графічна).

Саме математичне моделювання процесу функціонування мікропроцесорної системи управління електроприводом кутера, подане в аналітичній та алгоритмічних формах, розглянуто в даній курсовій роботі. Моделювання на ПЕОМ зведено до проведення експерименту з машинною програмою, яка імітує роботу мікропроцесорної системи управління при заданих зовнішніх діях.

Мету досягнуто завдяки виконанню наступних завдань:

— опрацювано наукову літературу з поставленого питання;

— визначено основні теоретичні аспекти виробичого процесу;

— з'ясувано організаційні типи виробництва.

У процесі проведеного дослідження використано наступні форми наукового пізнання:

— робота з літературними джерелами;

— аналіз;

— експеримент;

— синтез;

— аналітичні розрахунки.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Гостев В. И., Стеклов И. К. Системы автоматического управления с цифровыми регуляторами: Справочник.- К.: Радиоаматор, 1998. — 704 с.

2. Іщенко В.І. Теорія автоматичного управління. Частина 1. Елементи та системи автоматичного управління: Навчальний посібник.- Житомир: ЖВІРЕ, 2000. 248с.

3. Микропроцесорные системы автоматического управления / В. А. Бесекерский, Н. Ф. Ефимов, С.И., Зиатдинов и др.; Под общ. ред. В. А. Бесекерского.- Л.: Машиностроение, 1988. 365с.