AUTOMATIZARI - PROIECT

U.T.C.B.-Facultatea de instalatii

Anul universitar 2005/2006

Semestrul 2

AUTOMATIZARI

PROIECT

CUPRINSUL PROIECTULUI

Capitolul 1 : Tema de proiectare

Reteaua Petri pentru automatul servomotorului reversibil cu initializare R4 ;

Schema tehnologica pentru aparatura de automatizare pentru centrala termica :

De Dietrich;

1.2.2 Danfoss curs;

1.2.3 Danfoss on-line;

1.3 Spectrul variatiei temperaturii exterioare ;

1.4 Raspunsul indicial al instalatiei neautomatizate ;

1.5 Caracteristicile instalatiei de automatizare ;

1.6 Bibliografie .

Capitolul 2 : Proiectul functional

2.1 Proiectarea automatului de stringere :

2.1.1Analiza retelei Petri . Eliminarea blocarii . Eliminarea conflictelor structurale . Cicluri repetitive ;

2.1.2 Ecuatii logice cu implementarea APL si

contacte si relee ;

2.2 Sinteza perturbatiei (programul Foursynt) ;

2.3 Identificarea instalatiei si modelelor:

2.3.1 Identificarea prin met. Streje-Larionescu ;

2.3.2 Identificarea prin metoda Kupfmuller ;

2.4 Calculul robinetului de reglare :

2.4.1 Schema tehnologica de conexiune a robinetului ;

2.4.2 Metoda Danfoss on-line ;

2.5 Calculul compensatorului erorii de tip P

(program Control Kit) :

2.5.1 Regulator tip P (met.Ziegler-Nichols) ;

2.5.2 Regulator tip PI (met.Z-N) ;

2.5.3 Regulator tip PID (met.Z-N);

2.5.4 Locul radacinilor ;

2.5.5 Reglarea automata a antenei;

2.6 Calculul performantelor C.T. :

2.6.1 Varianta aproximativa , manuala;

2.6.2 Varianta care foloseste Control-Kit .

Capitolul 3 : Proiectul constructiv

3.1 Scheme desfasurate electrice ;

3.2 Program APL pentru trilogic ;

3.3 Lista de aparate .

Capitolul 4 : Anexe

4.1 Documentatia tehnica robinet ;

4.2 Documentatia tehnica servomotor ;

4.3 Documentatia tehnica regulator ;

4.4 Documentatia tehnica traductor .

Capitolul 1 : Tema de proiectare

1.1 Reteaua Petri pentru automatul servomotorului reversibil cu initializare R4 .

Presostat lipsa apa

Robinet de izolare monitorizat

Schema tehnologica. Bucla de reglare a agentului termic. Schema bloc.

p (t)

Schema tehnologica. Bucla de reglare a temperaurii din camera. Schema bloc.

Varianta Danfoss on-line

1.3 Spectrul variatiei temperaturii exterioare

• sinteza perturbatiei este reprezentata sub forma grafica;

reprezentarea grafica s-a realizat cu ajutorul programului Foursynt. Mai jos este

dat tabelul cu coeficientii seriei Fourier pentru sinteza perturbatiei p(t), pentru

N=1 ;

• spectrul variatiei temperaturii exterioare este data prin tema de proiectare si

este prezentata sub forma tabelara mai jos :

• sinteza semnalului periodic se poate face si cu relatia :

1.4 Raspunsul indicial al instalatiei neautomatizate

Capitolul 2 : Proiectul functional

Proiectul functional va contine:

1. Grafcetul . Acesta va fi obtinut prin analiza retelei Petri care reprezinta caietul de sarcini pentru conducerea instalatiei tehnologice . Se analizeaza interpretarea , marginirea , viabilitatea , siguranta si conflictele efective. Se transforma caietul de

sarcini intr-o retea Petri conforma (grafcet). Se realizeaza codificarea etapelor.

2. Calculul relatiilor logice pentru variabilele de stare si variabilele de iesire

prin metoda Larionescu in cazul implementarii cu automat programabil.

3. Calculul relatiilor logice pentru variabilele de stare si variabilele de iesire prin

metoda Larionescu in cazul implementarii cu contacte si relee.

4. Schema tehnologica cu aparatura de automatizare pentru instalatia de incalzire a

cladirii.

5. Schema bloc a sistemului de reglare automata a temperaturii din cladire cu compensarea perturbatiei (feedforward).

6. Schema bloc a sistemului de reglare automata a temperaturii .

7. Analiza perturbatiei sistemului de reglare automata a temperaturii in cladire.

8. Identificarea procesului de incalzire prin metoda Kupfmuller si metoda Streje-Larionescu.

9. Verificarea modelelor obtinute din identificarea experimentala.

10. Calculul robinetului de reglare si a dispozitivului sau de actionare.

11. Calculul compensatorului erorii in regim de stabilizare. Calculul performantelor sistemului automat (eroarea indiciala stationara, timpul de crestere , durata procesului tranzitoriu, suprareglarea, amortizarea, banda de trecere, frecventa de rezonanta, marginea de faza si marginea de amplificare).

2.1.1.Analiza R4. Eliminarea blocarii. Eliminarea conflictelor structurale. Cicluri repetitive.

. reteaua Petri este marginita daca numarul marcilor din fiecare pozitie este marginit.Intr-o anumita pozitie, numarul marcilor poate creste la infinit:

. performanta de marginire este echivalenta cu performanta de stabilitate de la sistemele continue;

. pentru ca o retea Petri sa fie sigura, ea trebuie sa fie marginita, iar numarul marcilor din orice pozitie sa fie cel mult unu;

. aceasta conditie este respectata in cazul retelei noastre , deci reteaua este marginita si sigura;

. eliminarea blocarii : pct 1.1;

. eliminarea conflictelor structurale efective s-a realizat la pct. 1.1;

. cicluri repetitive :

1) L1,L2&L4&L6,L3&L5&L9,L1

2) L12,L10,L12

3) L12,L10,L11,L13,L12

2.1.2. Ecuatii logice cu implementarea APL si contacte si relatii economice.

Pentru bitii activi initial avem urmatoarea formula :

x_i^t+D = f_i^t + g_i^tx_i^t + i^t (pt. etapele active initial)

Pentru bitii inactivi initial avem urmatoarea formula :

x_i^t+D = (s_i^t + r_i^tx_i^t) i (pt.etapele inactive initial)

s_i^t = conditia de activare a locatiei ;

r_i^t = conditia de dezactivare a locatiei ;

i =1..13

Codificarea etapelor in cod distributiv :

Stabilirea ecuatiei logice pentru bitii de stare:

L₁ x₁^t :

s₁^t = x₃^t x₅^t x₉^t x₁₂^t 1

r₁^t = x₁^t p

x₁^t+D = x₃^t x₅^t x₉^t x₁₂^t 1 + (x₁^t p)x₁^t + i^t

L₂ x₂^t :

s₂^t = x₁^tp

r₂^t = x₂^ts₁

x₂^t+D x₁^tp x₂^ts₁)x₂^t]i^t

L₃ x₃^t :

s₃^t = x₂^ts₁

r₃^t = x₃^t1

x₃^t+D x₂^ts₁ x₃^t1)x₃^t ] i^t

L₄ x₄^t :

s₄^t = x₁^tp

r₄^t = x₄^ts₂

x₄^t+D = [x₁^tp + (x₄^ts₂)x₄^t]i^t

L₅ x₅^t :

s₅^t = x₄^ts₂

r₅^t = x₅^t1

x₅^t+D x₄^ts₂ x₅^t1)x₅^t]i^t

L₆ x₆^t :

s₆^t = x₁^tp

r₆^t = x₆^ts₃

x₆^t+D x₁^tp x₆^ts₃)x₆^t]i^t

L₇ x₇^t :

s₇^t = x₆^tt₁

r₇^t = x₇^t(t₂+s₃)

x₇^t+D x₆^tt₁ x₇^t(t₂+s₃))x₇^t]i^t

L₈ x₈^t :

s₈^t = x₇^tt₂

r₈^t = x₈^ts₃

x₈^t+D x₇^tt₂ x₈^ts₃)x₈^t]i^t

L₉ x₉^t :

s₉^t = (x₆^t+x₇^t+x₈^t)s₃

r₉^t = x₉^t1

x₉^t+D (x₆^t+x₇^t+x₈^t)s₃ x₉^t1)x₉^t] i^t

L₁₀ x₁₀^t :

s₁₀^t = x₃^t x₅^t x₉^t x₁₂^t1

r₁₀^t = x₁₀^t[a+(d₁+o)a]

x₁₀^t+D x₃^t x₅^t x₉^t x₁₂^t1 x₁₀^t[a+(d₁+o)a]]x₁₀^t]i^t

L₁₁ x₁₁^t :

s₁₁^t = x₁₀^ta

r₁₁^t = x₁₁^td₂

x₁₁^t+D x₁₀^ta x₁₁^td₂)x₁₁^t]i^t

L₁₂ x₁₂^t :

s₁₂^t = x₁₀^t(d₁+o)a+ x₁₃^tc

r₁₂^t = x₁₂^t1

x₁₂^t+D x₁₀^t(d₁+o) a + x₁₃^tc + (x₁₂^t 1)x₁^t + i^t

L₁₃ x₁₃^t :

s₁₃^t = x₁₁^td₂

r₁₃^t = x₁₃^tc

x₁₃^t+D x₁₁^td₂ x₁₃^tc)x₁₃^t]i^t

Scrierea ecuatiilor pentru implementarea cu APL si cu contacte si relee.

x_n^t+∆ = k_n^t

x_n^t = k_n^t

Rezulta :

k₁ =k₃^t k₅^t k₉^t k₁₂^t 1 + (k₁^t p)k₁^t + i^t

k₂ = k₁^tp k₂^ts₁)k₂^t]i^t

k₃= [k₂^ts₁ k₃^t1)k₃^t] i^t

k₄=[k₁^tp +(k₄^ts₂)k₄^t] i^t

k₅=[k₄^ts₂ k₅^t1)k₅^t] i^t

k₆=[k₁^tp k₆^ts₃)k₆^t]i^t

k₇=[k₆^tt₁ k₇^t(t₂+s₃))k₇^t ] i^t

k₈=[k₇^tt₂ k₈^ts₃) k₈^t] i^t

k₉=[(k₆^t+k₇^t+k₈^t)s₃ k₉^t1)k₉^t] i^t

k₁₀=[k₃^t k₅^t k₉^t k₁₂^t1 k₁₀^t[a+(d₁+o) a]]k₁₀^t]i^t

k₁₁=[k₁₀^ta k₁₁^td₂)k₁₁^t] i^t

k₁₂=[x₁₀^t(d₁+o) a+ x₁₃^tc x₁₂^t1)x₁₂^t] i^t

k₁₃=[x₁₁^td₂ x₁₃^tc)x₁₃^t]i^t

2.2 Sinteza perturbatiei (temperaturii exterioare)

• sinteza perturbatiei este reprezentata sub forma grafica;

reprezentarea grafica s-a realizat cu ajutorul programului Foursynt. Mai jos este

dat tabelul cu coeficientii seriei Fourier pentru sinteza perturbatiei p(t), pentru

N=1 ;

Sinteza semnalului periodic se poate face si cu relatia :

Reprezentarea grafica este prezentata mai jos :

2.3 Identificarea instalatie si modelor

Identificarea prin metoda Streje - Larionescu

T_A = T_M = 1.052 ms = 1052s = 0.292h ;

T_B = 1.315 ms = 1315 s = 0.365 h;

T_C = 10.526 ms = 10526 s =2.92 h

Functia de transfer este :

2.3.2. Identificarea prin metoda Kupfmuller

T_M = T_A + T_B = 0,261 + 0,424 = 0,685 h =2467 s

T_f = T_c = 7.755 ms = 7755 s = 2.154 h

n = 3

DU_c¹ = 1⁰C

V

Functia de transfer este :

Indentificarea experimentala a sistemelor prin metoda STREJE - LARIONESCU      

2.4 Calculul robinetului

2.4.1 Schema tehnologica de conexiune a robinetului ;

2.4.2 Metoda Danfoss on-line .

2.5 Calculul compensatorului erorii de tip P (program Control Kit)

Se obtin:

Kfix=2.0995561

Tdead=2.8751768

Tfix=8.9696434

2.5.1 Regulator tip P (met.Z-N);

Metoda Ziegler-Nichols fast:

Se obtine:

Kr=0.9523810

Final Value (on the plot): 0.6669202

Error (as seen on plot): 0.3330798

Percent Peak Overshoot : 48.603168

Damping ratio (2nd order approx): 0.3375502

Peak Time (sec): 10

Setting Time (sec): 41.5

Metoda Ziegler-Nichols open loop:

Kr=1.4858779

System is unstable or output has not settled

2.5.2 Regulator tip PI (met.Z-N);

Metoda Ziegler-Nichols fast:

Kr=0.8571429

Ti=10.103362

Final Value (on the plot): 0.9990430

Error (as seen on plot): 0.0009570

Percent Peak Overshoot : 28.669126

Damping ratio (2nd order approx): 0.3697762

Peak Time (sec): 11

Setting Time (sec): 52.5

Metoda Ziegler-Nichols open loop:

Kr=1.3372901

Ti=9.4880836

System is unstable or output has not settled

2.5.3 Regulator tip PID (met.Z-N);

Metoda Ziegler-Nichols fast:

Kr=1.4285714

Ti=7.5775215

Td=1.2629202

Final Value (on the plot): 0.9999807

Error (as seen on plot): 0.0000193

Percent Peak Overshoot : 37.790129

Damping ratio (2nd order approx): 0.2958901

Peak Time (sec): 8

Setting Time (sec): 34

Metoda Ziegler-Nichols open loop:

Kr=2.2288169

Ti=7.1879421

Td=1.4375884

Final Value (on the plot): 1.0032227

Error (as seen on plot): -0.0032227

Percent Peak Overshoot : 58.561591

Damping ratio (2nd order approx): 0.1669253

Peak Time (sec): 6.5

Setting Time (sec): 58.5

2.5.4 Locul radacinilor.

2.5.5 Reglarea automata a antenei.

Raspunsul indicial aperiodic:

Raspunsul indicial oscilant amortizat:

Instabilitatea oscilatorie:

Raspunsul rampa:

Perturbatie:

2.6. Calculul performantelor C.T.

2.6.1. Varianta aproximativa, manuala.

1. Functia de transfer a instalatiei neautomatizate ;

Modelul Kupfmuller, din raspunsul indicial

T_M = T_A + T_B = 2960 + 3330 = 6290 s = 1.747 h

T_f = T_c = 3.291h

2. Functia de transfer a compensatorului erorii de tip P (proportional):

3. Functia de transfer a instalatiei automatizate:

4) Performantele din raspunsul indicial.

PROIECTUL CONSTRUCTIV

Scheme desfasurate electrice

Mai jos sunt prezentate schemele de implementare cu circuite si relee pentru ecuatiile de la paragraful `Scrierea ecuatiilor pentru implementarea cu APL si cu contacte si relee` :

Contactorul K0 Contatorul K1

I

k₁ k₈ k₀ k₀ k₁

k₀ k₀ p₃ 0

a k_t p₁ p₁ p₁ f

p₂ p₂

k₀ k₁

Contatorul K2 Contactorul K3

I I

k₁ k₂ k₁ k₂ k₃

p₂ 0

p₁ f 0 0 k_t

k₂ k₃

Contactorul K4

I

k₁ k₂ k_t

f f a

k₄

Program APL

. acest program a fost realizat pentru bitul K₀ ; pentru restul bitilor , programul realizindu-se analog :

000 L I 0,4

001 = M 0,4

002 L I 0,10

003 = M 0,10

004 L I 0,3

005 = M 0,3

006 L I 0,5

007 = M 0,5

008 L I 0,0

009 = M 0,0

010 L I 0,6

011 = M 0,6

012 L I 0,7

013 = M 0,7

014 L I 0,11

015 = M 0,11

016 L M 0,4

017 A M 0,10

018 O M 0,3

019 A M 0,5

020 O M 0,0

021 AN M 0,0

022 AN M 0,6

023 A M 0,7

024 ON M 0,0

025 AN M 0,7

026 A M 0,6

027 O M 0,11

028 = M 0,12

029 L M 0,12

030 = Q 0,0

CAPITOLUL 4 : Anexe

Documentatia tehnica

Lista de preturi