Технологічний об’єкт управління

Предмет:

Тип роботи:

Реферат

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

style="text-align: justify;">ΔВК= 1, 085 0С < Δmax=2 0С, можна стверджувати, що отримана точність вимірювання по ВК регулювання задовольняє вимогам щодо точності вимірювання. Таким чином комплектація ВК задовільна. Прилади, встановлені в каналі, задовольняють умовам точності і придатні для вимірювання технологічних параметрів.

4.2. Розрахунок виконавчих каналів

4.2.1. Вибір типорозміру регулюючого органу за його умовною пропускною здатністю

У даному розрахунку виконується вибір типорозміру регулюючого органу на основі розрахованої пропускної здатності.

(4. 19)

Де – пропускна здатність РО;

- максимальна витрата через РО;

– мінімальний перепад тиску на повністю відкритому РО. Задамося параметрами, необхідними для розрахунку пропускної здатності:

для каналу регулювання тиску:

Підставимо ці величини у формулу (4. 19) і отримаємо:

Вибираємо такий Р. О., щоб розрахункове значення Kvy було менше табличного з запасом.

Kvyтабл  (1, 2…1, 5) Kvy.

Таким чином по таблиці визначаємо що діаметр трубопроводу Dy= 100 мм, тип Р. О. для регулювання витрати – поворотна заслінка;

4.2.2. Вибір типу і моделі виконавчого механізму

Враховуючи параметри регулюючого органу та вимоги до швидкісних параметрів АСР у якості виконавчого механізму обираємо перетворювач частоти ОВЕН. Модель обраного ВМ: ПЧВ1, вихідна частота, Гц 0…200 Гц (VC)

4.3. Розрахунок надійності функціонування АСР

4.3.1. Вимоги до надійності реалізації функцій АСР

Розрахунок надійності АСР полягає в розрахунку надійності реалізації інформаційної, керуючої та захисної функції. Задачею розрахунку є порівняння розрахованого показника надійності із заданим. Якщо розрахований показник надійності менший від заданого, треба зарезервувати найменш надійні елементи АСР.

Показником надійності інформаційної функції являється середнє напрацювання на відмову Тсер, або ймовірність безвідмовної роботи Рб. Така умова являється достатньо жорсткою, так як при відмові інформаційної функції інформація безповоротно втрачається та при відновленні працездатності функції не може бути відновлена.

Менш жорсткі вимоги пред’являються до керуючої функції, тому її надійність характеризується Тсер, середнім часом відновлення Тв та ймовірністю безвідмовної роботи за час  з урахуванням відновлення відмовляючої функції Рс (τ).

Вимоги до захисної функції більш жорсткі ніж до інформаційної та керуючої. При цьому працездатність захисної функції повинна бути забезпечена в момент аварії, а в проміжках між аваріями її відмови не впливають на працездатність АСР в цілому. Захисна функція характеризується Тсер, коефіцієнтом готовності Кгот, або ймовірністю безвідмовної роботи при виконанні очікуваної задачі Роч.

Рівень надійності виконання функцій АСР повинен відповідати наступним вимогам:

Середнє напрацювання на відмову для усіх функцій ;
Середній час відновлення для керуючої функції ;
Коефіцієнт готовності для захисної функції .

4.3.2. Структурні схеми надійності

Структурні схеми надійності:

1) для інформаційної функції:

2) для регулюючої функції:

ДКМ – Деталі кріпильного монтажу

4.3.3. Розрахунок надійності реалізації функцій АСР

Кожний елемент структурної схеми надійності характеризується інтенсивністю відмов або середнім часом напрацювання на відмову

Таблиця 2

До інформаційної функції висуваються порівняно жорсткі вимоги. Тому надійность виконання цієї функції характеризуються параметром Тср. Параметр Тср розраховується за формулою (3. 3).

і-інтенсивність потоку відмов і-го елемента ССН даної функції;

n-кількість елементів у ССН.

Імовірність безвідмовної роботи за час  розраховується за формулою (3. 4).

Менш жорстокі вимоги висуваються до регулюючої функції. Тому її надійність характеризується Тср та Тв. Для керуючої функції розраховується імовірність безвідмовної роботи за час  з урахуванням відновлення за формулою (3. 5).

Ймовірність відновлення працездатності:

Тдоп-допустимий час функціонування об’єкта при невиконанні цієї функції АСУ ТП.

Найбільш жорстокі вимоги висуваються до захисних функцій. Надійність виконання захисної функції характеризується коефіцієнтом готовності, який розраховується за формулою (3. 7).

Для захисної функції розраховується імовірність безвідмовної роботи при виконанні очікуваної задачі Роч () за формулою (3. 8).

Розрахуємо загальну інтенсивність відмов, середній час напрацювання на відмову та ймовірність безвідмовної роботи для кожної функції АСР за формулою (4. 4), (4. 5) та (4. 6).

де n – кількість елементів у структурній схемі надійності; i – інтенсивність відмов для i-го елементу схеми;  – загальна інтенсивність відмов.

Звідси для інформаційної функції:

Для керуючої функції:

За наступною формулою розрахуємо Тсер :

Звідси для інформаційної функції:

Для керуючої функції:

де P – ймовірність безвідмовної роботи за час ;  – загальна інтенсивність відмов. Задаємо  = 720 год.

Звідси для інформаційної функції:

Для керуючої функції:

Для регулюючої функції розрахуємо ймовірність безвідмовної роботи за 720 годин з урахуванням відновлення відмовляючої функції. Для цього спочатку розраховуємо ймовірність відновлення працездатності, задавши середній час встановлення працездатності та припустимий час функціонування об’єкту при невиконанні керуючої функції: :

Pc (t) = 0, 5622 + (1 – 0, 5622) *0, 8647 = 0, 941

Для захисної функції обрахуємо коефіцієнт готовності:

Імовірність безвідмовної роботи при виконанні очікуваної задачі Роч () :

За результатами розрахунку:

– для інформаційної функції маємо Тср= год, Р (τ) = ;

-для керуючої функції маємо Тср= год, Р (τ) = 0, 5622,

Рс (τ) = 0, 941;

Бачимо, що показники надійності задовольняють вимогам. Більш того, має місце запас надійності реалізації функції.

З розрахунків нерівність Pc () >P ().

Це значить, що керуюча функція є більш надійною ніж інформаційна, що відповідає формальним вимогам надійності.

4.4. Розрахунок динаміки САР

В даній роботі розглядається система управління температурою гарячої води шляхом підмішування до прямого потоку теплоносія оберненого з використанням заслінки.

В роботі розглядається об’єкт управління з самовирівнюванням. Апроксимація даного об’єкта проводиться послідовним з’єднанням ланки транспортного запізнення та аперіодичної ланки першого порядку з передаточними функціями WT (s) та Wа (s).

де 0 – транспортне запізнювання (сек) ; Т – постійна часу аперіодичної ланки (сек) ; К – коефіцієнт передачі аперіодичної ланки.

Послідовному з'єднанню ланок відповідає перемноження передавальних функцій, тоді передавальна функція об'єкта має вигляд представлений в формулі:

, де s- оператор Лапласа.

Опираючись на попередні досліди візьмемо відповідні параметри об’єкта:

Тоді передаточна функція матиме вигляд: .

Отримаємо перехідну характеристику змодельованої в середовищі Matlab системи.

Рис. 4. 1. Перехідна характеристика об’єкта керування

Розрахунок регулятора здійснюється за інженерною методикою, в результаті якої у замкненій САР буде перехідний процес аперіодичним. Формули для настройок регулятора наступні:

Замкнена АСР має вигляд:

Рис. 4. 2. Модель САР по каналу.

Рис. 4. 3. Перехідна характеристика замкнутої САР по каналу

«завдання – вихід».

Рис. 4. 4. Перехідна характеристика замкнутої САР по каналу

«збурення – вихід».

Отже, отримані після розрахунку параметри налаштування регулятора задовольняють поставленим вимогам. Час регулювання не перевищує 300с, а перерегулювання не перевищує 20%.

5. Реалізація HMI/SCADA системи

Реалізація супервізорного управління SCADA – система є основою верхнього (супервізорного) рівня системи керування. HMI/SCADA-система, що розроблена в даній роботі реалізує наступні функції:

відображає мнемосхему технологічного процесу, значення технологічних параметрів;
виконує архівацію всіх технологічних параметрів;
реєструє спрацювання технологічної сигналізації;
відображає у вигляді графіків технологічні параметри із архіву і параметри в реальному часі;

Для реалізації даних функцій було реалізовано наступні вікна:

1. Home;

2. Menu;

3. Instruction.

У вікні Home здійснюється вхід оператора в систему. Без авторизації у вікні Home всі кнопки переходу у вікні Меню неактивні. Для роботи в SCADA-системі оператор має авторизуватися, тобто ввести логін, та пароль. У разі правильного вводу кнопки переходу на інші вікна стануть активними.

Рис. 5. 1. Вікно “Home”.

Рис. 5. 2. Вікно “Menu”.

У вікні Menu розташовані кнопки: Mnemo, TrendRT, TrendHist, AlarmRT, AlarmHist та Instruction, які відкривають однойменні вікна, що реалізуются як Arcestra символи. Також є кнопка для переходу на вікно Home.

Рис. 5. 3. Вікно “ Mnemo ”

На мнемосхемі спрощено зображено загальний вигляд теплопункту, який подає тепло в будинок, а також показано процеси гарячого та холодного водопостачання.

Також відбувається відображення поточних параметрів технологічного процесу у вікні Exchange, дані генеруются завдяки Matrikon OPC.

У вікні трендів реального часу відображаються тренди основних технологічних параметрів.

Рис. 5. 5. Вікно “Trends R_T”.

Історичні тренди записуються у внутрішню базу даних InTouch. На відміну від трендів реального часу історичні тренди не оновлюються тому для них необхідно робити оновлення (Refresh). За допомогою історичних трендів ми можемо проглянути графік зміни параметрів у будь-який момент часу.

Рис. 5. 6. Вікно “Trends Hist”.

У вікні Alarm_RT можна побачити тривоги в реальному часі. Тривоги спрацьовують в тому випадку, коли параметр виходить за допустимі межі. Задаються верхні і нижні межі виходу параметру, а також критичні нижні і критичні верхні межі.

Рис. 5. 7. Вікно “Alarms_RT”.

Для збереження даних із історичних «алармів» необхідно з’єднатися з СУБД (SQL Server).

Рис. 5. 8. Вікно “Alarms_Hist”.

Рис. 5. 9. Вікно “Instruction”.

ВИСНОВКИ

Дана робота була спрямована на покращення якості та удосконалення автоматичного регулювання процесу регулювання температури води в будинок.

Для системи регулювання, нижній рівень реалізований, на базі ПЛК Мікрол МИК-1, а також верхній (супервізорний) рівень, у вигляді робочої станції з встановленою SCADA-системою.

Розроблені системи регулювання відповідають технічному завданню. Про це освідчилось у розрахунках вимірювальних каналів, при розрахунку надійності виконання функцій САР, а також при розрахунках динаміки САР. Розроблені системи регулювання відповідають поставленим вимогам щодо функціональності, надійності та точності вимірювань і вимогам до динаміки.

Таким чином для регулювання температури води було обрано ПІ-закон регулювання. Показники якості задовольняють нас, перехідні процеси змодельовані в Matlab. Верхній рівень системи керування дає змогу повністю контролювати технологічний процес, архівувати дані про хід процесів, вести «аларми», а також змогу слідкування за перебігом процесів в реальному часі.