Дипломная работа: Разработка системы автоматизированного управления дозатором технологических растворов

Рисунок 4.3 – Зависимость кода от расхода тех. раствора

В зависимости от этого кода генерируется частота, подаваемая на вход драйвера ШД. Драйвер ШД делит входную частоту на 10, и полученная частота подается на ШД, который в свою очередь связан с редуктором двигающем поршень. От скорости ввода поршня зависти получаемый расход. Отсюда следует, что управлять расходом можно, изменяя частоту ШД [9,10].

Сложность управления состоит в том, что расход не всегда соответствует частоте, которая задается целым числом, а подать на генератор можно только целое число. Поэтому программа управления вычисляет два соседних кода, соответствующих большему и меньшему расходу и поддерживает определенное время один расход, затем другой, что бы в среднем получался заданный оператором расход.

В соответствии со структурной схемой и математическим описанием, была собрана модель в приложении Simulinkпакета MatLab6.5 [11-13]. Модель представлена в приложении В.

На рисунке 4.4 и 4.5 представлены результаты работы модели.

Рисунок 4.4 – Смешивание расходов

На рисунке 4.4 показано смешивание двух соседних расходов, определенное время держится один код, соответствующий большему расходу, затем переключается на второй код, соответствующий меньшему расходу.

На рисунке 4.5 показано усреднение расхода, так как это происходит в модели.

Рисунок 4.5 – Усреднение расхода

Данные о заданном и полученном расходе приведены в таблице 4.1

Таблица 4.1 – Результаты работы модели

Заданный расход (л/ч)	Полученный расход (л/ч)	Код	Относительная погрешность (%)
0,5	0,5002	128,554	0,04
0,6	0,6009	106,962	0,15
0,7	0,7003	91,539	0,04
0,8	0,8027	79,971	0,34
0,9	0,9022	70,974	0,24
1	1,004	63,777	0,40
1,1	1,105	57,888	0,45
1,2	1,204	52,981	0,33
1,3	1,309	48,828	0,69
1,4	1,393	45,269	0,50
1,5	1,491	42,184	0,60
1,6	1,599	39,485	0,06
1,7	1,687	37,104	0,77
1,8	1,809	34,987	0,50
1,9	1,889	33,093	0,58
2	1,993	31,388	0,35
2,1	2,114	29,846	0,66
2,2	2,196	28,444	0,18
2,3	2,294	27,164	0,26
2,4	2,413	25,991	0,54
2,5	2,521	24,91	0,83

По техническому заданию относительная погрешность не должна превышать 1 %. Из таблицы 4.1 видно, что полученная модель удовлетворяет требованиям технического задания.

На рисунке 4.6 представлена диаграмма зависимости расхода от относительной погрешности. Из этой диаграммы видно, что погрешность растет с увеличением расхода. Это связано с тем, что чем больше заданный расход, тем больше частота, которую необходимо подать на двигатель. А на больших частотах, у генератора большая дискретность шага, следовательно, и соседние расходы сильно отличаются, поэтому при смешивании, увеличивается погрешность.

Рисунок 4.6 – Диаграмма зависимости относительной погрешности от расхода

На основе математического описания и собранной модели был разработан алгоритм управления дозатором технологических растворов. Полное описание алгоритма приведено в приложении Г.

5 Выбор элементной базы

На основе алгоритма управления и функциональной схемы были выбраны управляющие элементы.

В качестве привода был выбран шаговый двигатель (ШД) FL86STH65–2808A, который производит НПФ «Электропривод» [18]. Данный ШД имеет следующие характеристики:

– ток/фаза – 2,8 А;

– сопротивление/фаза – 1,4 Ом;

– индуктивность/фаза – 3,9 мГн;

– крутящий момент – 34 кг·см;

– длинна – 65 мм;

– момент инерции ротора – 1000 г·см² ;

– вес – 1,7 кг.

Электрическая схема ШД представлена на рисунке 5.1.