Система управления уровнем жидкости в емкости

Министерство образования и науки Российской федерации Федеральное Агентство по образованию ГОУ ВПО Московский государственный открытый университет Чебоксарский политехнический институт (филиал) Кафедра управления и информатики в технических системах Курсовой проект по дисциплине

«Автоматизированные информационно-управляющие системы»

на тему Система управления уровнем жидкости в емкости

Задание управление уровень жидкость расход Разработать проект системы управления для поддержания заданного уровня жидкости в емкости при переменном расходе с помощью средств инструментальной системы TRACE MODE 5, включающий в себя:

— создание информационной структуры проекта,

— разработку математической базы проекта,

— создание графической части.

Стремительно развивающиеся информационные технологии занимают в социальной жизни столь значительное место, что необходимо говорить о возникновении вслед за «индустриальным» нового — «информационного общества».

Одной из характерных особенностей современного этапа научно-технического прогресса и становления «информационного общества» является широкое использование автоматизированных информационно-управляющих систем (АИУС). В ближайшие годы намечается ввести в действие и модернизировать большое число АИУС в самых различных отраслях народного хозяйства.

Термин информационная система (ИС) охватывает широкую область знаний, берущих начало до появления ЭВМ, которые связанны с обработкой информации. Основополагающая роль ИС как структурированного описания определенной предметной области задает набор основных требований к хранимой информации в виде непротиворечивости, полноты, актуальности и адекватность модели предметной области. При этом основными операциями по обработке информации являются добавление, обновление и выдача результатов выполнения запросов к информационному хранилищу.

Многообразие функций, выполняемых информационными системами, породило много их разновидностей, таких как обычная информационная система (ИС), автоматизированная система управления (АСУ), информационно-управляющая система (ИУС), система поддержки принятия решений (СППР) и многие другие. Учтивая наличие компьютерных средств в исполнительном механизме большинства ИС, понятие «автоматизированная» информационная система зачастую заменяется термином информационная система.

Информационно-управляющая система является дальнейшим развитием информационных систем, при этом ИС входит в состав компонент любой ИУС. Важным отличием ИУС от ИС является наличие возможности генерации управляющего воздействия на основе хранимой информации, которое может выражаться в выработке рекомендаций по принятию решений, передаче управляющей информации и генерации управляющих воздействий. Являясь не только информационным компонентом, ИУС включают всю программно-аппаратную, материальную и человеческую инфраструктуру. Круг задач, решаемый информационно-управляющими системами достаточно широк. Это могут быть экономические, экологические, социальные и другие виды задач.

Теоретическая часть Разработаем проект автоматизированной системы.

Данная система будет обеспечивать:

­ поддержание заданного уровня жидкости в емкости при переменном расходе при помощи ПИ-закона регулирования;

­ выдачу на пульт централизованного наблюдения оператора сигналов о значениях параметров системы и их отображение в виде графиков.

Принцип работы системы состоит в следующем:

­ если текущий уровень жидкости будет больше заданного, то система должна выдать регулирующее воздействие для его уменьшения;

­ если текущий уровень жидкости будет меньше заданного, то система должна выдать регулирующее воздействие для его увеличения;

­ система должна работать, только если текущий уровень больше нуля;

­ система не должна реагировать на возможное колебание жидкости.

Исследовательская часть Перечень и назначение каналов Объект управления:

1) входные сигналы:

— IN — аналоговый — положение задвижки входного клапана шарового крана;

— OUT — аналоговый — потребление выходного канала.

2) выходные сигналы:

— LT — аналоговый — текущий уровень жидкости в емкости.

Система управления:

1) входные сигналы:

— LT — аналоговый — текущий уровень жидкости в емкости;

— LZ — аналоговый — заданный уровень жидкости в емкости;

2) выходные сигналы:

— IN — аналоговый — положение задвижки входного клапана шарового крана.

Рисунок 1 — Перечень и назначение каналов Блок-схема алгоритма системы Блок-схема алгоритма работы системы показана на рис. 2.

Рисунок 2 — Блок-схема алгоритма

FDB-программа системы Рисунок 3 — FBD-программа объекта управления Рассмотрим работу FBD-программы объекта управления (рис.3).

Первоначальное значение текущего уровня жидкости в емкости LT поступает на вход IN1 блока «Больше» (>), где сравнивается с «0». Если LT больше нуля, то с выхода GT на вход IG блока «Выбор из двух» (SEL) приходит сигнал в виде логической единицы, в противном случае — 0.

Значение положения задвижки входного клапана шарового крана IN поступает на вход AD, а значение потребления выходного канала OUT — на вход AS блока «Вычитание» (-). С выхода SUB блока разность поступает на вход IN1 блока SEL.

Если сигнал, приходящий на вход IG блока SEL, равен 0, то на выход адресуется IN0, а если отлично от 0, то IN1.

Далее сигнал идет на вход IN1 блока «Умножение» (*), где умножается на K=0.1.

Затем на блоке «Вычитание» (-) полученный сигнал вычитается из сигнала LT. Таким образом, формируется новое значение LT, которое вновь поступает на вход IN1 блока «Больше» (>).

Рисунок 4 — FBD-программа системы управления Рассмотрим работу FBD-программы системы управления (рис.4).

Значение текущего уровня жидкости в емкости LT поступает на вход AD, а значение заданного уровня жидкости в емкости LZ — на вход AS блока «Вычитание» (-). С выхода SUB блока разность поступает на вход INP блока «Зона нечувствительности» (DZONE).

Вход DLT используется для задания предельного значения зоны нечувствительности. Если контролируемый сигнал, подающийся на вход INP, выходит за пределы зоны нечувствительности, то он проходит дальше на вход INP блока «Звено PID» (PID).

Этот блок формирует выходное значение по ПИД-закону (в данном случае по ПИ-закону) от величины, поданной на его вход INP. Для ввода значений настроек используются три входа: KP — коэффициент при пропорциональной составляющей, KD — при дифференциальной, KI — при интегральной.

Диспетчерский пульт На экране Монитора (рис.5) расположены следующие элементы:

1) вертикальная гистограмма, отображающая текущий уровень жидкости;

2) поля для отображения и ввода первоначального значения текущего уровня и заданного уровня жидкости;

3) поля для отображения положения задвижки входного клапана шарового крана и потребления выходного канала;

4) тренды, показывающие изменение значения текущего уровня жидкости, заданного уровня жидкости, положения задвижки входного клапана шарового крана и потребления выходного канала.

Рисунок 5 — Диспетчерский пульт

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана система управления для поддержания заданного уровня жидкости в емкости при переменном расходе.

В качестве среды разработки была выбрана инструментальная система TRACE MODE 5. В результате была создана информационная структура, разработана математическая база и создана графическая часть.

Таким образом, была полностью раскрыта тема данного курсового проекта.

1. Справочная система TRACE MODE 5.

2. Методические указания. Автоматизированные информационно-управляющие системы. — ЧИ МГОУ Чебоксары, 2008.