Разработка системы автоматического регулирования оптической плотности оттисков в листовой офсетной печатной машине

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

 

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ

ИМЕНИ ИВАНА  ФЁДОРОВА

 

 

Институт принтмедиа и информационных технологий

Кафедра информатики, вычислительной техники и автоматизации  в медиаиндустрии

 

 

 

 

 

Курсовой проект

на тему:

“Разработка системы автоматического регулирования оптической плотности оттисков в листовой офсетной печатной машине ”

 

 

Вариант №16

 

 

 

Выполнил: студент ДЦуи-5-1

Федоров В.А.

 

 

Проверил преподаватель:

Щербина Ю.В.

 

 

 

 

Допущено к защите:__________________

Дата защиты:________________________

Результат защиты:____________________

Подпись преподавателя:_______________

 

 

 

Москва 2013

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 

В данном курсовом проекте  будет разрабатываться система автоматического регулирования влажности воздуха в стационарной сушильной камере для офсетной печатной машины Heidelberg SpeedMaster XL 75. Разработка будет включать в себя технологическое описание объекта автоматизации, схему автоматизируемого узла, а также дан расчет и моделирование данной системы в пакетах Mathcad и Matlab, на основании исходных данных.

 

2. Технологическая характеристика, структурная схема, основные параметры печатной машины Heidelberg SpeedMaster XL 75

 

Являясь представителем уникального класса печатных машин Peak Performance, Speedmaster XL 75разработан для достижения наивысшего качества продукции с максимальной экономической эффективностью. Полностью автоматические технологические операции, осуществляемые на Speedmaster XL 75, сводят к минимуму расходы на оплату труда и сокращают время приладки и подготовки. Эта печатная машина включает многочисленные впечатляющие инновационные разработки и обеспечивает наивысшее качество печати и максимальную производительность благодаря эффективной оптимизации различных технологических операций. Пульт управления с высокими эксплуатационными характеристиками Prinect Press Center™ и запатентованная платформа децентрализованного управления Sheetfed Control предоставляют полиграфическим предприятиям решающее техническое преимущество в том, что касается управления печатной машиной. Максимальные эксплуатационные характеристики в формате 50 x 70 см: производительность 18 000 оттисков в час, автоматическая предварительная настройка при смене заданий, широкий спектр запечатываемых материалов толщиной до 0,8 мм, возможность работы в специальных областях применения, таких как холодное тиснение фольгой, полностью интегрированная УФ-технология. Система Prinect Inpress Control автоматически измеряет и регулирует подачу краски и приводку на ходу машины. Поскольку ручная настройка не требуется, время приладки сокращается на 10 минут. Это существенное преимущество в случае частой смены заданий. Дополнительное повышение производительности обеспечивает система одновременной смены печатных форм AutoPlate XL, позволяющей менять все печатные формы примерно за то же время, за которое ранее производилась смена одной формы. Тем самым удается значительно ускорить приладку, особенно при работе на длинных двусторонних печатных машинах с частой сменой заданий.

Гармонизированная концепция сушки. Системы DryStar Ink, DryStar Coating и DryStar Combination от Heidelberg идеально подходят для сушки красок и лаков на Speedmaster XL 75. Модули включают ИК-лампы, устройство подачи горячего воздуха и устройство циркуляции воздуха. Таким образом, можно осуществлять эффективную сушку, работая в любой области применения. Все сушки имеют кассетную конструкцию и могут устанавливаться и извлекаться со стороны обслуживания. Их оптимальная интеграция в приемку означает, что они расположены максимально близко к оттиску, что существенно повышает эффективность сушки. Благодаря технологии CANopen, возможно управление системами с пульта Prinect Press Center или пульта управления приемки. Автоматический

механизм сушки включает все настройки для стандартных заданий.

 

 

Технические характеристики печатной машины SpeedMaster XL 75:

 

 

 

 

 

 

Общая схема печатной машины:

 

3. Функциональная схема автоматизации сушильной камеры, структурная схема автоматизации и блок-схема автоматизации сушильной камеры
1. Блок-схема:

 

На структурно-функциональной схеме приняты следующие обозначения:

ЗТ - задатчик температуры;

У   - фазофувствительный усилитель;

АР - автоматический регулятор;

     Кл - клапан с заслонкой.

     ТОУ – технологический объект автоматизации (сушильная камера)

     Р - редуктор;

     ДПТ - двигатель постоянного тока;

     АР - автоматический регулятор;

2. Функциональная схема контура регулирования процесс сушки:

На функциональной схеме используются следующие обозначения:

ТОУ - технологический объект автоматизации;

Г - инжекционные горелки;

Rt - датчик температуры;

Р - редуктор;

ДПТ - двигатель постоянного тока;

АР - автоматический регулятор;

ФЧУ - фазочуствительный усилитель;

К - клапан.

Заданное значение температуры  устанавливается путем перемещения  движка потенциометра R3.2. Потенциометр R3.1 служит для коррекции равновесия мостовой схемы, собранной на резисторах Rt, R2, R4, R5, R3.1, R3.2, при значении температуры в сушилке, равной заданной.

Мостовая схема выполняет функции  задатчика температуры, элемента

сравнения и обратной связи через  резистор Rt.

Заданное значение температуры  устанавливается путем перемещения  движка потенциометра R3.2. Потенциометр R3.1 служит для коррекции равновесия мостовой схемы, собранной на резисторах Rt, R2, R4, R5, R3.1, R3.2, при значении температуры в сушилке, равной заданной.

Мостовая схема выполняет функции  задатчика температуры, элемента сравнения  и обратной связи через  резистор Rt.

Сигнал, снимаемый с движков  потенциометров R3.1 и R3.2, подается на вход фазочувствительного усилителя. В зависимости от направления разбаланса мостовой схемы ФЧУ вырабатывает сигнал соответствующей полярности, обеспечивая включение ДПТ на устранение возникшего рассогласования. ДПТ в свою очередь через редуктор приоткрывает или подзакрывает клапан, который регулирует подачу газа в сушилку.

Система регулирования работает следующим  образом. В некоторый момент времени  в сушилке поддерживается температура, заданная с помощью потенциометра  R3.2. Мостовая схема находится в равновесии и ток в диагонали моста, образованной движками потенциометров R3.1 и R3.2 отсутствует. Сигнал на выходе усилителя равен нулю.

Изменение температуры воспринимается термосопротивлением Rt, которое изменяет свое значение. Это в свою очередь вызывает нарушение равновесия мостовой схемы и появление тока на входе усилителя ФЧУ. В зависимости от знака рассогласования исполнительный механизм (ДПТ и Р) начнет приоткрывать или подзакрывать заслонку клапана К, обеспечивая тем самым изменение подачи газа к горелкам. Интенсивность сгорания газа будет изменяться, восстанавливая в сушилке термодинамический баланс. При этом будет изменяться значение термомосопротивления Rt и восстанавливаться равновесие мостовой схемы.

Следует отметить, что процесс изменения  положения заслонки будет происходить  до тех пор, пока не восстановиться равновесие мостовой схемы, при котором ток на выходе ФЧУ станет равным нулю и двигатель остановится. В этом случае на процесс регулирования температуры будет оказывать значительное влияние инерционность ТОУ, определяемая его постоянной времени Т_о. При больших значения Т_о будет осуществляться чрезмерное открытие или закрытие заслонки клапана К и, соответственно, чрезмерная интенсивность горения газов. Это вызовет возможность дополнительного регулирования, направленного на устранение возникшей интенсивности горения и, следовательно, склонность системы автоматизации к автоколебаниям и неустойчивому характеру работы.

Для устранения этого недостатка необходимо ввести местную дополнительную обратную связь по положению заслонки клапана  К. Эта связь на функциональной схеме обозначена штриховой линией и обеспечивает восстановление равновесия мостовой схемы до того момента, пока произойдет перерегулирование по подаче газа к горелкам.

 

3.3 Функциональная схема  автоматизации:

 

 

Система автоматического регулирования процесса включает два контура регулирования. Первый стабилизирует аэродинамический режим по величине разрежения в потолке сушилки, воздействуя с помощью регулирующего прибора и исполнительного механизма на заслонку трубопровода отсоса.

Второй контур регулирует тепловой режим по сигналу термопары, измеряющей температуру отходящих газов, которая подключена на вход регулирующего прибора, воздействующего через исполнительный механизм  на заслонку газопровода.

На функциональной схеме используются следующие обозначения:

8 – газовые форсунки сушильной камеры

4 – исполнительный  механизм

В данных схемах автоматизации  используются следующие приборы для контроля  и регулирования температуры:

Термопары ДТПL (XK), ДТПК(ХА)

Термопары, типа ДТПL (XK), ДТПК (ХА) (датчики температуры) предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (например, пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика. Модели датчиков с резьбовым креплением выпускаются в стандартном исполнении с метрической резьбой. Возможно также их изготовление с трубной резьбой по спецзаказу. Для агрессивных сред используются стойкие материалы датчика.  Соединенные концы проводников называются «холодным» (соединительным) спаем, а свободные концы, подверженные изменению температуры – «рабочим» (измерительным) спаем. Технические характеристики Технические характеристики Модификация датчиков Характеристика ДТПКХХ4 ДТПLХХ4 ДТПКХХ5 ДТПLХХ5 Номинальная статическая  характеристика (НСХ) K(ХА) L(ХК) K(ХА) L(ХК) Рабочий диапазон измеряемых температур: -40...+400 °С -40...+1200 °С -40...+600 °С Класс допуска датчика 2 2 Условное давление 10 МПа 10 МПа Исполнение рабочего спая термопары, относительно корпуса  датчика изолированный; неизолированный изолированный; неизолированный Диаметр термоэлектродной проволоки 0,5; 0,7 0,7; 1,2; 3,2 Показатель тепловой инерции, не более:     - с изолированным рабочим  спаем 20 с 60 с - с неизолированным  рабочим спаем 10 с 10 с Сопротивление изоляции, не менее 100 МОм 100 МОм Количество рабочих  термопар в изделии 1 шт. 1 шт.; 2 шт. Степень защиты по ГОСТ 14254 IP54 IP54 Материал защитной арматуры сталь 12Х18Н10Т сталь 12Х18Н10Т (Tmax до 800 °С)сталь 08Х20Н14C2 (Tmax до 900 °С)сталь 15Х25Т (Tmax до 1000 °С)сталь ХН45Ю (Tmax до 1100 °С*)керамика МКРц (Tmax до 1100 °С*) сталь 12Х18Н10Т * до 1200°С при работе в кратковременном режиме

2. Терморегулятор ОВЕН ТРМ-1

 

Терморегулятор ОВЕН ТРМ 1 предназначен для измерения, регистрации или регулирования температуры теплоносителей и различных сред в холодильной технике, сушильных шкафах, печах различного назначения и другом технологическом оборудовании, а также для измерения других физических параметров (веса, давления, влажности и т. п.).

Технические характеристики:

Улучшенная помехоустойчивость	новый ТРМ 1 полностью  соответствует требованиям ГОСТ Р 51522 (МЭК 61326-1) по электромагнитной совместимости для оборудования класса А (для промышленных зон) с критерием качества функционирования А
Повышенная надежность	наработка на отказ составляет 100 000 часов
Повышенная точность измерений	погрешность измерений не превышает 0,15 % (при классе точности 0,25/0,5)
Увеличенный межповерочный  интервал	межповерочный интервал – 3 года
Увеличенный срок гарантии	гарантийный срок обслуживания нового ТРМ 1 составляет 5 лет
Улучшенные показатели климатического исполнения	допустимый диапазон рабочих температур от –20 до +50 °С
Универсальный вход	прибор поддерживает все наиболее распространенные типы датчиков
Все возможные типы выходных устройств	Р – э/м реле К – транзисторная  оптопара С – симисторная оптопара С3 – три симисторные оптопары И – ЦАП «параметр  – ток 4...20 мА» У – ЦАП «параметр  – напряжение 0...10 В» Т – выход для управления твердотельным реле
Расширенный диапазон напряжений питания	90...245 В частотой 47...63 Гц
Встроенный источник питания 24 В во всех модификациях нового ТРМ1	для питания активных датчиков, выходных аналоговых устройств (ЦАП) или других низковольтных цепей  АСУ

 

4. Расчет и моделирование системы автоматического регулирования температуры в стационарной сушильной камере в средах Mathcad и Matlab:

 

_мин

Рассчитаем  параметры настройки непрерывного ПИ-регулятора

Рассчитаем  параметры передаточной функции  τ, T и ζ непрерывной замкнутой  системы автоматического регулирования температуры в стационарной сушильной камере