Розробка системи автоматизованого керування технологічним процесом

З графіка знаходимо: Tр h_max

час регулювання Tр=82 с;

перерегулювання

;

кількість коливань n=0

Висновок: параметри якості перехідного процесу задовольняють вимогам до систем автоматичного регулювання.

4. Програмно-конфігураційна реалізація системи

4.1 Загальні відомості про TRACE MODE

TRACE MODE призначена для розробки великих розподілених АСКТП широкого призначення. Ця система створена в 1992 році фірмою AdAstra Research Group Ltd.(Росія) і в наш час має дуже широке застосування. Системи які розроблені на базі ТРЕЙС МОУД працюють в енергетиці, металургії, нафтовій, газовій, хімічній і іншій галузях промисловості та у комунальному господарстві. По числу впроваджень ТРЕЙС МОУД значно випереджає закордонні пакети подібного класу.

ТРЕЙС МОУД - заснована на інноваційних, що не мають аналогів, технологіях. Серед них: розробка розподіленої АСУТП як єдиного проекту, автопобудова, оригінальні алгоритми обробки сигналів і керування, об'ємна векторна графіка мнемосхем, єдиний мережевий час. ТРЕЙС МОУД - це перша інтегрована SCADA- і softlogic-система, що підтримує наскрізне програмування операторських станцій і контролерів за допомогою єдиного інструменту.

Основними характеристиками ТРЕЙС МОУД являються наступні:

- Модульна структура - від 128 до 64000х16 I/O;

- Кількість тегів необмежена;

- Мінімальний цикл системи рівний 0.001 с;

- Відкритий формат драйвера для зв'язку з будь-яким УСО;

- Відкритість для програмування (Visual Basic, Visual C++ і т.д.);

- Вбудовані бібліотеки з більш ніж 150 алгоритмами обробки даних і керування в т.ч. фільтрація, PID, PDD, нечітке, адаптивне, позиційне регулювання, ШІМ, керування пристроями (клапан, засувка, привод і т.д.), статистичні функції і довільні алгоритми;

- Засоби програмування контролерів і АРМ на основі міжнародного стандарту IEC 1131-3;

- Більш ніж 200 типів форм графічного відображення інформації в т.ч. тренди, мультиплікація на основі растрових і векторних зображень, Active;

- Мережа на основі Netbios, NetBEUI, IPX/SPX, TCP/IP;

- Автопобудова проекту і ін.

4.2 Розробка проекту АСКТП в TRACE MODE

В автоматизованій системі, розробленій в TRACE MODE, присутній основний параметр, яким управляє АСК - це рівень води в ДП за допомогою зміни витрати на вводі та виводі з деаератора. Відповідно розробимо таку структуру системи, яка б забезпечила якісне керування цим параметром технологічного процесу.

Для управління рівнем, необхідно застосувати вхідний канал з інформацією про значення рівня в ДП та вихідні канали керування. Сигнал отриманий з первинного вимірювального перетворювача нормується і подається на вхід регулятора. Вихідний канал керування використовується для керування витратою. При допомозі пристроїв зв'язку та перетворювачів сигналів, сигнал по вихідному каналу потрапляє на виконавчий механізм, який безпосередньо здійснює керуючу дію, впливаючи на регулюючий орган. У нашому випадку, це є регулюючий клапан. Зміна витрати здійснюється шляхом зміни прохідного отвору в регулюючому клапані.Регулювання рівня здійснюється в трьох режимах роботи деаератора: режим заповнення (клапан ТКС14), нормальний режим роботи (клапан ТКС13) і режим борного регулювання (клапан ТКС20). При ввімкнені одного з трьох регуляторів, підтримується відповідний рівень в ДП.

Регулювання значення рівня в деаераторі підживлення здійснюється шляхом зміни подачі середовища (дистиляту або борвмісної води) в деаератор ТК10В01.

Вхідні канали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вихідні канали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. Структура обробки даних у вхідних та вихідних каналах.

З давача рівня надходить сигнал про дійсне його значення на модуль аналогового вводу, а далі на контролер і АРМ, де і обробляється. В результаті обробки формується сигнал керуючої дії, який через модуль аналогового виходу та перетворювач надходить на виконавчий механізм, який приводить в дію регулюючий клапан, що змінює свій прохідний отвір і таким чином змінює витрату середовища.

4.2.1 Редактор бази каналів Trace Mode

Для розробки математичної структури проектованої системи використовується Редактор бази каналів Trace Mode. У Редакторі бази каналів створюється математична основа системи керування: описуються конфігурації всіх робочих станцій, контролерів і УСО, використовуваних у системі керування, набудовуються інформаційні потоки між ними. Тут же описуються вхідні і вихідні сигнали і їхній зв'язок із пристроями збору даних і керування. У цьому редакторі задаються періоди опитування чи формування сигналів, набудовуються закони первинної обробки і керування, технологічні границі, структура математичної обробки даних. Тут установлюється, які дані, і при яких умовах зберігати в різних архівах, набудовується мережний обмін, описуються задачі керування архівами, документуванням, корекції тимчасових характеристик системи керування, а також зважуються деякі інші задачі.

Для реалізації проекту автоматизації рівня в деаераторі у редакторі бази каналів Trace Mode створимо 2 вузли:

- ARM - автоматизоване робоче місце;

- Kontroler- вузол керування (контролер).

Головне вікно редактора бази каналів при цьому набуде вигляду, показаного на рис.

Рис. Вигляд вікна редактора бази каналів із створеними вузлами проекту.

Проаналізувавши кількість вхідних та вихідних параметрів проектованої системи автоматизації, та передбачивши декілька додаткових каналів, підключимо до контролера два модулі аналогового вводу І-7017 та один модуль аналогового виводу І-7024. Набір підключених модулів відображає рис.

Рис. Набір підключених до контролера модулів.

В об'єкті Kontroler вузла АRМ містяться всі канали, які описані в об'єктах вузла Kontroler (тобто в модулях вводу/виводу), і в налаштуваннях яких поставлено прапорець в полі Доступ.

4.2.2 Розробка FBD-програм

Для реалізації самого власне регулювання параметрів процесу та для зв'язку вхідних каналів з вихідними необхідно ще в редакторі бази каналів створити відповідні програми на одній із 5 стандартних мов. Розглянемо деякі програми, що стосуються управління роботою деаератора, створені на мові FBD-блоків.

FBD-програма для стабілізації рівня води в деаераторі та управління клапанами на трубопроводах подачі води до/від деаератора (рис.).

Рис. Програма для стабілізації рівня води в деаераторі та управління клапанами на трубопроводах подачі води.

Приведена FBD-програма складається із двох частин. Перший і п'ятий рядок блоків програми емулюють коливання витрати води в деаераторі; другий - четвертий рядки блоків представляють собою власне регулювання з PID-регулятором, на виході якого формується керуючий сигнал.

Програма для регулювання витрати підживлюючої води при введені бору.

Рис. Програма для регулювання витрати підживлюючої води при введені бору.

Дана програма сумує потоки води що надходять в деаератор і посилає вихідний керуючий сигнал.

Програма для сигналізації досягнення величини рівня 1750 мм (при роботі від регулятора ТКС13) та 2100 мм (для регуляторів ТКС14,20) .

Рис. Програма сигналізації рівня в деаераторі.

Програма для емуляції зміни тиску в деаераторі .

Рис. Програма для емуляції зміни тиску в деаераторі.

Програма для емуляції зміни температур пари з 2-го контуру та підживлюючої води .

Рис. Програма емуляціїя змін температури пари і підживлюючої води

Програма для емуляції зміни температури води в деаераторі .

Рис. Програма емуляції зміни температури в деаераторі

В проекті також наявні й простіші FBD-програми, призначені для здійснення сигналізації при виході значень контрольованих параметрів за допустимі межі, але через просту й малоблокову структуру програм вони не приводяться.

4.2.3 Відображення ходу технологічного процесу регулювання рівня у редакторі представлення даних

У редакторі представлення даних розробляється графічна частина проекту системи керування. При цьому створюється статичний малюнок технологічного об'єкта, а потім поверх нього розміщаються динамічні форми відображення і керування. Серед цих форм в проекті присутні графіки, кнопки переходу до інших графічних фрагментів і т.д.

Усі форми відображення інформації, керування й анімаційні ефекти зв'язуються з інформаційною структурою, розробленою в редакторі бази каналів.

Графічна частина проекту складається із двох основних екранів та трьох допоміжних.

Основні екрани:

- технологічна схема процесу регулювання рівня в деаераторі підживлення ;

- вигляд деаератора .

Допоміжні екрани:

- тренд зміни рівня води в деаераторі і тренди зміни керуючого сигналу в режимі заповнення, нормальної роботи і борного регулювання;

- тренд зміни температури води в деаераторі;

- тренд зміни тиску в деаераторі.

Висновки

В результаті досліджень особливостей технологічного процесу регулювання рівня води в деаераторі підживлення 1-го контуру та характеристик існуючих технічних засобів автоматизації встановлено:

· Необхідність їх модернізації на засадах впровадження сучасних мікропроцесорних засобів;

· У відповідності з поставленою темою та метою, визначені оптимальні значення параметрів контролю, сигналізації, блокування, регулювання необхідні для автоматизації даного технологічного процесу і розроблена функціональна схема автоматизації;

· Для забезпечення якості продукції досліджені динамічні характеристики об'єкту автоматизації (деаератор ТК10В01), які слугують основою для розробки структури оптимального регулятора рівня;

· Для узгодження сигналів існуючих первинних вимірювальних перетворювачів та виконавчих механізмів розроблені структурні схеми каналів вводу - виводу аналогових, дискретних сигналів у Програмно-Технічний Комплекс Системи Автоматичного Регулювання;

· Запроектовано САР рівня води в деаераторі системи продування-підживлення 1-го контуру з використанням сучасних засобів автоматизації.

Список використаних джерел

1.Клюев А.С. "Проектирование систем автоматизации технологических процессов", М., Энергия, 1980, 512 с.

2.Петров И.К. "Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации производственных процессов", М. Энергия, 1986, 354 с.

3.Кафаров В.В. "Оптимизация теплообменных процессов", М. Химия, 1988, 269 с.

4.В.З. Барласов, В.И. Ильин "Наладка приборов и средств автоматизации" Учебник для проф.-техн. училищ., М. Высшая школа, 1975, 359 с.

5. Егорова А. С. Современные средства регулирования технологических процессов на микропроцессорах. - М., 1981. 39 с. (Обзор информ. ЦНИИТЭИ приборостроения, ТС-6: вып.6).

6. Фролов Г. И.. Гембицкий Р. А. Микропроцессоры: автоматизированные системы контроля объетов. - М.: Высш. школа, 1984. 87 с.

7. Стефани Е. П. Основы построения АСУ ТП. - М.: Энергоатомиздат, 1982. 352 с.

8. Орнатский П. П. Теоретические основы информационно-измерительной техники. - Киев: Вища школа, 1983. 455 с.

9. Микропроцессорные контроллеры в системах автоматического регулирования (Г. Г. Иордан. Н. М. Курносов, М. Г. Козлов и др.), Приборы и системы управления. 1981, №2;

10. Монтаж средств измерений и автоматизации: Справ. / К.А. Алексеев, В.С Антипин, А.Л. Ганашек и др. / Под ред. А.С. Клюева. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.:3нергоатомиздат, 1988. -- 488 с.

11. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справ, пособ. / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев /

Размещено на Allbest.ru