Файл: Национальный исследовательский томский политехнический университет а. А. Мезенцев, В. М. Павлов.pdf

104 из 137 но. Выходом программируемой функции должен быть «0» или
«1» –
«Допустимое значение» или «Авария» соответственно.
12.
Разработайте на языке программирования «Техно FBD» функ- цию, которая будет циклически, один раз в минуту включать не- которое устройство. Условием включения считать единицу на вы- ходе программы. Длительность импульса в 1 с считать достаточ- ной для включения устройства.
13.
Разработайте на языке программирования «Техно FBD» функцию квантования по уровню непрерывного сигнала (не менее 5 уров- ней квантования). Источник непрерывного сигнала выбрать само- стоятельно.
14.
Напишите комментарии к тексту компьютерной программы, раз- работанной на языке программирования Техно IL:
ADD VAR_000 2.6
LT VAR_000 VAR_001
JMPC label1
GT VAR_001 20
JMPC label2
LD 278 label1: CAL FUNCTION_000(VAR_000, VAR_001) label2: ST VAR_001
Выпишите операторы, используемые в программе, опишите их назначение с учётом всех применяемых к ним модификаторов.
15.
Напишите комментарии к тексту компьютерной программы, раз- работанной на языке программирования «Техно IL»:
VAR VAR_000 : INT := 20; END_VAR
VAR VAR_001 : INT := 30; END_VAR
VAR VAR_002 : BOOL; END_VAR
LD 1
GT VAR_000 VAR_001
RET
LD VAR_002
LT VAR_000 VAR_001
CALC fff(VAR_000)
Выпишите операторы, используемые в программе, опишите их назначение с учётом всех применяемых к ним модификаторов.
16.
Найдите ошибку(и) в тексте компьютерной программы, написан- ной на языке программирования «Техно IL», чему равен результат выполнения программы:
PROGRAM

105 из 137
VAR_INPUT ARG_000 : REAL := 0; END_VAR
VAR_OUTPUT ARG_001 : REAL := 0; END_VAR
VAR VAR_000 : REAL := 1; END_VAR
VAR VAR_001 : REAL := 0; END_VAR
VAR VAR_002 : REAL := 1; END_VAR
GT VAR_000 0 //
Сравнение VAR_000 с числом
(VAR_000 < 0, result:=false)
JMPC label
//Условный переход пропускается
CAL func(VAR_001) //Безусловный вызов функции func
JMP label2
//Безусловный переход к метке label2 label:
CAL func(VAR_002) //Оператор не выполняется
LD VAR_002
//Оператор не выполняется
ST ARG_001
//Оператор не выполняется label2:
END_PROGRAM
FUNCTION_BLOCK func
VAR_INPUT ARG_000 : REAL; END_VAR
VAR_OUTPUT ARG_001 : REAL; END_VAR
ADD ARG_000 5
LD ARG_000
ST ARG_001
END_FUNCTION_BLOCK
17.
Разработайте функцию сравнения значений двух аргументов на языке программирования «Техно IL». В качестве результат вы- полнения функции на выходе компьютерной программы должен быть сформирован маркер: «0» или «1», при условии: «In1 > In2» или «In2 > In1» соответственно.
18.
Разработайте функцию сортировки 3-х элементов на языке про- граммирования «Техно IL». Значения входных аргументов явля- ются исходными данными, заданными в случайном порядке. Рас- положить значения функции в порядке убывания на выходе про- ектируемой компьютерной программы.
19.
Разработайте функцию поиска максимального и минимального из
4- х элементов значения на языке программирования «Техно IL».
Компьютерная программа должна иметь два аргумента типа Out, один из них должен иметь максимальное значение, а второй ми- нимальное.
20.
Разработайте функцию сортировки элементов (5 шт.) одномерно- го массива на языке программирования «Техно ST».

106 из 137 21.
Найдите ошибку(и) в тексте компьютерной программы, написан- ной на языке программирования «Техно ST», выполните коммен- тарии к тексту программы:
PROGRAM
VAR i : INT := 0; END_VAR
VAR Xi : ARRAY OF INT[ 1 .. 5 ] := .5, .01, 0, .2, 3.14; END_VAR
FOR i = 1 TO 5 DO
IF Xi[i] > 3 THEN
Xi[i] = cos(Xi[i]);
ELSE
Xi[i] = sin(Xi[i]);
END_IF
END_FOR
END_PROGRAM
22.
Разработайте на языке программирования «Техно ST» функцио- нальный блок защиты от аварии. Аварийным случаем считать вы- ход значения некоторого унифицированного сигнала за верхнюю или нижнюю границы допустимого интервала значений. Зависи- мость значения унифицированного сигнала от аргумента выбрать самостоятельно и представить в виде дополнительного функцио- нального блока. Выходом программируемой функции должен быть маркер: «0» или «1», соответствующие условию: «Допусти- мое значение» или «Авария» соответственно.
23.
Используя методы построения шагов и переходов разработать на языке программирования «Техно SFC» следующую диаграмму:

107 из 137
Рисунок 10. Диаграмма SFC-программы
24.
Разработайте на языке программирования «Техно ST» логиче- скую функцию инвертора выходного значения с сохранением ко- нечного результата. Входной сигнал импульсный. Считать, что двухпозиционная кнопка без фиксации, формирующая входной сигнал имеет нормально-замкнутый контакт.
Рисунок 11. Диаграмма состояния системы

108 из 137
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Практические задания к главе №4
Задание №1
Объект управления – ёмкость с механической мешалкой, в которой смешиваются две жидкости А и В. В качестве показателя эффективно- сти процесса перемешивания примем С
С
– концентрацию какого-либо из компонентов в смеси, а целью управления – получение смеси с опре- делённой концентрацией этого компонента.
A A
B B
C
A
B
G C
G C
C
G
G
+
=
+
Концентрации С
А
и С
В
считаются постоянными. Регулирование выполняется путём изменения расходов жидкостей. Для нормального хода технологического процесса необходимо поддержание заданного уровня в смесителе.
Рисунок 12. ФСА процесса смешивания жидкостей:
1 – емкость;
2 – механическая мешалка

109 из 137
Задание №2
Процесс отстаивания проводится с целью полного извлечения твёрдой фазы из жидкости, поэтому показателем эффективности про- цесса можно считать концентрацию твёрдой фазы в осветлённой жид- кости, а целью управления её поддержание на заданном уровне. На про- цесс управления влияют: изменение расхода суспензии, осветлённой жидкости, а также мутность осветлённой жидкости. Также контролиру- ется уровень границы раздела зон. Работа механической части отстой- ников контролируется путём непосредственного измерения момента на валу двигателя.
Рисунок 13. ФСА процесса отстаивания:
1 – отстойник;
2 – переливное устройство;
3 – мешалка;
Б – момент на валу электродвигателя;
В – мутность воды

110 из 137
Задание №3
Полученный в процессе центрифугирования осадок в дальнейшем должен поступать на сушку, поэтому его влажность должна быть мини- мальной (в диапазоне 10-30%). Этот показатель и будет целью управле- ния. Наибольшим возмущающим воздействием будет изменение подачи суспензии. В системе управления должны контролироваться расходы суспензии, фугата и количество потребляемого электродвигателем мас- ла. При перегрузке электродвигателя срабатывает сигнализация. Кон- тролю и сигнализации подлежат также давление масла в системе и тем- пература подшипников. При резком изменении давления масла и темпе- ратуры должны срабатывать устройства защиты, отключающие цен- трифугу. Отключение также должно производиться при сильной вибра- ции центрифуги.
Рисунок 14. ФСА процесса центрифугирования:
1 – барабан центрифуги;
Б – момент на валу электродвигателя;
Z – уровень вибрации

111 из 137
Задание №4
Фильтрование производится барабанным вакуумным фильтром.
Наиболее сильным возмущающим воздействием является изменение подачи суспензии. Параметр, требующий регулирования – уровень сус- пензии в ванне. Серьёзное нарушение в работе фильтра – порыв филь- тровальной ткани. Для предотвращения такой ситуации устанавливают датчики мутности фильтрата, а также устройство сигнализации и защи- ты. Кроме того, устанавливается датчик сигнализации и устройство за- щиты от перегрузки электродвигателя. Контролю подлежат расход сус- пензии и фильтрата, уровень жидкости в ванне, разрежение вакуум- линии, перепад давления до и после фильтровальной ткани, мутность фильтрата, мощность электродвигателя.
Рисунок 15. ФСА процесса фильтрования жидкостей:
1 – барабан;
2 – ванна;
Б – момент на валу электродвигателя

112 из 137
Задание №5
Рукавные фильтры устанавливают для полной очистки газа от твёрдых веществ, являющихся ценным продуктом, поэтому показателем эффективности выполнения процесса необходимо считать концентра- цию твёрдых веществ в газе на выходе из фильтра, а целью управления
– поддержание его на минимальном уровне. Наиболее полно отражает ход процесса перепад давления ΔP в камерах загрязнённого и очищен- ного газов. При достижении максимального перепада давления ΔP пре- цизионный регулятор выдаёт сигнал на электронные клапаны, установ- ленные на магистрали сжатого газа. Клапаны открываются, импульсы сжатого воздуха через сопла поступают в рукава и деформируют ткань, сбивая при этом пыль. Регенерация ткани происходит до достижения минимального перепада давления. Качественная регенерация фильтру- ющей ткани рукавов будет происходить только при определённом дав- лении сжатого воздуха, подаваемого на продувку. Для стабилизации этого давления устанавливают регулятор.
Рисунок 16. ФСА процесса фильтрования газов:
1 – корпус фильтра; 2 – рукав; 3
– сопла импульсной продувки; 4 – шнек

113 из 137
Контролю и сигнализации подлежат следующие параметры: тем- пература загрязнённого газа (фильтровальная ткань рассчитана на опре- делённое значение температуры), давление сжатого воздуха, перепад давлений (при превышении давления сжатого воздуха и перепада дав- ления заданных значений возможен разрыв ткани рукавов). Контролю также подлежит расход газового потока.
Задание №6
Очистка выполняется в фарсуночной трубе Вентури, в которую че- рез распылитель подаётся под небольшим давлением жидкость. Распы- литель расположен параллельно газовому потоку движущемуся с боль- шой скоростью. Для очистки важно поддерживать количество и размер капель жидкости, что достигается стабилизацией давления жидкости.
При взаимодействии капель жидкости с потоком газа происходит их дополнительное распыление, что увеличивает степень очистки. Дис- персность вторичного распыления зависит от скорости газового потока
W
. Для стабилизации W достаточно поддерживать постоянным перепад давления на трубе Вентури ΔP. Регулирующее воздействие вносится изменением поперечного сечения горловины трубы Вентури. Постоян- ный перепад давления ΔP является гарантией постоянного расхода газа.
Влажные пылеочистители подвержены к забиванию. Поэтому при до- стижении критического давления ΔP необходима сигнализация и ава- рийное отключение установки.
Рисунок 17. ФСА процесса флажной очистки газов:
1 – корпус трубы Вентури;
2 – форсунки; 3 – регулируемая горловина трубы Вентури

114 из 137
Задание №7
Параметрами, от которых зависит концентрация пыли на выходе из электрофильтра, является напряжение питания U, начальная концентра- ция пыли и расход газа на очистку G. Расход газа нужно стабилизиро- вать. Напряжение U должно поддерживаться на максимально высоком уровне, близком к критическому. Для этого устанавливают автоматиче- ское устройство, которое осуществляет плавное повышение значения U до возникновения пробоя в электродном промежутке. В момент возник- новения пробоя срабатывают реле максимального тока и минимального напряжения, они дают команду на быстрое снижение напряжения U до значения, обеспечивающего гашение дуг. Через некоторое время устройство вновь начинает увеличивать напряжение до пробоя. Цикл повторяется. Контролю в данном процессе подлежит расход, темпера- тура и влажность газового потока, напряжение и сила тока, температура масла трансформаторов.
Рисунок 18. ФСА процесса очистки газов электрической дугой:
1 – трансфор- матор; 2 – высоковольтный выпрямитель; 3 – электрофильтр; 4 – коронирующий электрод; 5 – реле максимального тока; 6 – реле минимального напряжения; 7 – устройство автоматического управления; 8 – исполнительный механизм

115 из 137
Задание №8
Процесс нагревания представлен на примере поверхностного ко- жухотрубчатого теплообменника, в который попадают нагреваемый продукт и теплоноситель. Показателем эффективности процесса нагрева является температура продукта t'' на выходе аппарата.
(
)
t t
t
t
G c
t
t t
t
Gc
′′
′ ′′
′
=
− +
, где G и G
t
– расходы, с и с
t
– удельные теплоёмкости, t' и t
t
' – начальные температуры, t'' и t
t
'' – конечные температуры продукта и теплоносителя.
В качестве регулирующего воздействия на конечную температуру продукта следует выбрать расход теплоносителя. В качестве контроли- руемых параметров следует выбрать расходы, начальные и конечные температуры, давление продукта и теплоносителя. В связи с тем, что резкое снижение расхода продукта может привести к выходу из строя теплообменника, необходимо перекрывать линию горячего теплоноси- теля.
Рисунок 19. ФСА процесса нагрева продукта

116 из 137
Задание №9
В трубчатой печи продукт прокачивается через змеевик, нагревает- ся за счёт тепла, выделяющегося при сжигании топлива. Регулирование температуры продукта выполняется за счёт изменения расхода топлива, подаваемого в печь. В связи с тем, что печь является сильно инерцион- ным объектом совместно с контуром регулирования расхода топлива по температуре продукта, используется дополнительный контур коррекции расхода по температуре топочных газов.
Рисунок 20. ФСА процесса нагрева продукта в трубчатой печи

117 из 137
Задание №10
Разряжение при вакуумной выпарке создаётся при помощи баро- метрических конденсаторов и вакуум-насосов, служащий для удаления смеси несконденсированных газов с воздухом. Регулирование разряже- ния может осуществляться изменением расхода воздуха, подаваемого вакуум-насосом из атмосферы. Расход воды при этом изменяется в за- висимости от температуры стоков из барометрического конденсатора.
Рисунок 21. ФСА процесса вакуумной выпарки:
1 – выпарной аппарат;
2 – барометрический конденсатор;
3 – вакуум-насос

118 из 137
Задание №11
Кристаллизация разбавленного продукта производится в техноло- гической схеме за счёт испарения части растворителя в аппаратах вы- парного типа. Часть потока разбавленной кислоты отводится в кипя- тильник, где испаряется, а затем кристаллизуется в верхней камере ап- парата. Особенность технологической схемы в том, что необходимо ре- гулировать перепады уровней температуры в верхней и нижней камерах кристаллизатора.
Рисунок 22. ФСА одноступенчатого кристаллизатора выпарного типа:
1 – верхняя камера;
2 – нижняя камера;
3 – кипятильник