Выбор исполнительных механизмов

Регулирующие клапаны серии 240 и 250 с электрическими приводами типов 3274, SAM, AUMA

Проходные и трехходовые плунжерного типа для жидких и газообразных продуктов. Исполнения по стандартам DIN, ANSI, JIS. Условный проход от Ду 15 до Ду 500. Условное давление от Ру 16 до Ру 400. Соединение: фланцевое, под приварку. Характеристика: линейная, равнопроцентная. Температура среды: от -250 до +550°С. Материал: чугун, сталь.

2.4 Выбор контроллера

     В данном проекте использован контроллер серии ТКМ52 фирмы Тэкон, в полной мере отвечающий критерию цена/надежность.

     Один из самых дешевых по конфигурации из отечественных контроллеров – ТКМ52 обладает рядом неоспоримых преимуществ перед другими аналогами, такими как лёгкость программирования и возможность быстрого внесения изменений в готовый программный продукт; адаптация всей системы к внесенным изменениям; возможность развития системы; совместимость с предыдущими версиями; поддержка до 1000 точек ввода/вывода, сети DH-485, RS-232 (используя специальные модули, включаются в сети Remote I/O и DeviceNet, СontrolNet); гибкость при настройке модульной системы; объём памяти до 60К слов.

Контроллер ТКМ52 в модульном исполнении представляет собой шасси, блок питания, модуль процессора и набор модулей ввода/вывода для объекта, определяемый количеством входных и выходных сигналов. В состав модульных программируемых контроллеров серии ТКМ52 входит 12 модификаций процессоров, более 80 типов модулей ввода/вывода, специальные модули, 4 типоразмера шасси для установки модулей (4,7,10,13 мест).

    Имеются 3 типа мод улей ввода/вывода: входные, выходные и комбинированные, с числом каналов 4, 8, 16, 32. Модули могут быть аналоговые и дискретные.

     Аналоговые модули ввода работают с постоянными напряжениями ±10 В и токами ±20 мА, сопротивлениями и термопарами. Модули дискретного ввода работают с переменными и постоянными напряжениями.

Модули аналогового вывода имеют выходы постоянного тока ±10 В и  ±20 мА. Модули дискретного вывода содержат в своем составе полупроводниковые выходы постоянного и переменного тока, а также релейные выходы. Набор специальных модулей включает в себя модули программирования на BASIC, коммуникационные модули и т.д.

    Процессор РСМ 4823L включает: набор инструкций обработки файлов данных для хранения и передачи информации; встроенную функцию PID; расчеты с плавающей запятой; возможность организации прерывания при ошибке для отработки аварийных программ и квитирования ошибок, с выдачей сообщения оператору о типе ошибки.

Рабочая температура контроллера: от 0 до плюс 60 °С (принудительное охлаждение не требуется), влажность: 5-95% (без конденсата).

   2.5 Выбор SCADA – системы

TRACE MODE – это самая покупаемая в СНГ SCADA – система, предназначенная для разработки крупных распределенных АСУТП широкого назначения.

TRACE MODE основана на инновационных, не имеющих аналогов технологиях. Это первая  SCADA – система, которая позволяет создавать распределенные АСУТП, включающие десятки АРМов и контроллеров, как единый проект TRACE MODE.

TRACE MODE, первая в истории интегрированная SCADA / HMI- и SOFTLOGIC- система, позволяющая создавать операторские станции и программировать контроллеры при помощи единого инструмента.

Быстрая фотореалистичная графика

Графика TRACE MODE 6 отличается высоким качеством. Она основана на технологиях, применяемых в профессиональных 3D-редакторах. Объемные фигуры могут менять прозрачность, на них можно накладывать текстуры, а также управлять расположением источника света. Оригинальная технология 3D Fast+обеспечивает быструю загрузкумнемосхем в реальном времени.

Открытость

Взаимодействие TRACE MODE 6 с другими приложениями основано на мировых стандартах, что позволяет легко интегрировать ее модули в информационные системы предприятия. Поддерживаются механизмы DDE,

ОРС, SQL/ODBC, DLL, ActiveX и т.д. Пользователь может сам написать компонент системы и встроить его как PLUG-IN. Программа имеет открытый коммуникационный интерфейс  Т-СОМ, позволяющий любому желающему написать драйвер к контроллеру на языке СИ. Коммуникационный протокол  M-LINK открыт.

Масштабируемость

Объектная структура и распределенная СУБД проекта позволяет легко масштабировать АСУ на базе TRACE MODE 6, Максимальное число переменных в проекте равно 4.000.000.000. Число узлов в проекте не ограничивается. Это дает возможность создавать системы масштаба корпорации. TRA CE MODE 6 позволяет одинаково легко разрабатывать АСУ как в архитектуре "клиент-сервер", так и в архитектуре DCS.

Бесплатные драйверы

TRACE MODE 6 - одна из немногих SCADA-систем, в которой драйверы ввода/вывода поставляются бесплатно. Библиотека драйверов TRACE MODE позволяет подключаться к более чем 1600 контроллерам и платам ввода/вывода лучших мировых и российских производителей.

Поддержка ОРС

TRACE MODE 6 полностью под­держивает стандарт ОРС и пос­тавляется со встроенным ОРС-сервером и ОРС-клиентом с сетевой поддержкой и на неограниченное число тегов.

Отказоустойчивость и резервирование

TRACE MODE 6 обладает одной из самых совершенных в мире систем обеспечения отказоустойчивости, позволяющей резервировать практически любой элемент системы. Причем делать это автоматически - без дополнительного программирования.В TRACE MODE 6 резервируются сигналы от контроллеров, ОРС- серверов, либо других источников данных, платы УСО, сетевые линии, IP-шлюзы, шины RS232/485, вычислительные алгоритмы на серверах , клиентские станции, СУБД РВ и т.д. TRACE MODE 6 обладает системой автоматического дублирования и троирования мониторов реального времени (серверов).

Промышленная база данных реального времени

TRACE MODE 6 располагает собственной СУБД РВ – SIAD6, спроектированной специально для работы в системах реального времени.

SIAD6 оптимизирован на быструю запись и чтение больших объемов информации, осуществляемые 24 часа в сутки. В SIAD6 можно записывать временные значения более миллиона параметров с точностью до 1 мс. SIAD6 способен записывать более 750.000 параметров в секунду (ПК Pentium 4, 2 ГГц), что в 10-100 раз быстрее большинства отраслевых аналогов. СУБД РВ SIAD6 обеспечивает динамическое сжатие-развертывание информации и разбиение данных на тома. Для обеспечения надежности хранения данных предус­мотрено горячее резервирование серверов и функция автоматического восстановления поврежденных архивов. SIAD6 располагает мощной системой защиты от несанкционированного доступа.

Управление тревогами

Система управления тревогами обеспечивает автоматическое генерирование аналоговых (отклонение величины от заданной), цифровых (изменение состояния), составных (сочетание нескольких событий) и генерируемых пользователем алармов. Все алармы разбиваются по

приоритетам и записываются в отчет тревог. Возможно озвучивать тревоги, рассылать тревожные сообщения по e-mail. Функции просмотра отчета тревог встроены в любой монитор реального времени. В реальном времени пользователь может осуществлять группирование алармов, фильтрацию, маскирование и вывод на печать.

Встроенный сервер документирования

Сервер документирования TRACE MODE 6 позволяет создавать произвольные отчеты на основе поль­зовательских шаблонов и сценариев. Источником данных для отчетов могут быть МРВ, внешние СУБД, ОРС-серверы, либо другие приложения. Информация может быть представлена в текстовом, табличном виде, с трендами, графиками и диаграммами. Готовые

отчеты можно записывать в файл в формате HTML, выводить на принтер по команде оператора, событию или временному условию. Удобной функцией является возможность автоматической публикации отчетов на web-сервере в Internet или Intranet.

 

 

 3 Синтез САР температуры колера

3.1 Выбор принципа управления

    

Проектируемая САР температуры колера имеет структуру, изображенную на рисунке 3, которая реализует принцип управления по отклонению. Данная система является замкнутой.

Алгоритм работы системы заключен в стремлении свести ошибку управления к нулю.

Рисунок 3 – Структурная схема САР

Принцип регулирова­ния по отклонению. Регулируемый параметр Y_Т (t) сравнивается с заданным значением Y_З (t). На основании разности этих двух ве­личин ε(t) = Y_з(t) – Y_T(t) вырабатывается регулирующее воздей­ствие поступающее на ИМ. На ОУ также действует и возмущаю­щее воздействие Q(t).

Величина ε(t), называемая отклонением или ошибкой системы регулирования, не должна превышать определенного значения. Тогда между регулируемым параметром Y_T(t) и ее заданным зна­чением Y_З(t) устанавливается вполне определенное соответствие, и, изменяя величину Y_З(t), можно управлять регулируемым пара­метром Y_T(t).   

Для сравнения фактического значения регулируемого пара­метра с его заданным значением этот параметр подается с выхода объекта регулирования на вход регулятора (на эле­мент сравнения ЭС), в результате чего образуется замкну­тый контур передачи воздействий. Регулируемый параметр через главную обратную связь пода­ется на вход регулятора со знаком обратным по отношению к вход­ному воздействию Y_з(t). Поэтому главная обратная связь считается отрицательной.

Достоинства:

- ООС приводит к уменьшению ошибки не зависимо от факторов ее   

вызвавших (изменений параметров регулируемого объекта или внешних условий).

 Недостатки:

- В системах с ОС возникает проблема устойчивости;

  - В системах принципиально невозможно добиться абсолютной инвариантности к возмущениям. Стремление добиться частичной инвариантности приводит к усложнению системы и ухудшению устойчивости.

 

3.2 Построени е математической модели ТОУ

 

Формальную модель объекта моделирования можно представить в виде множества величин, описывающих процесс функционирования реального объекта и образующих в общем случае следующие подмножества.

- совокупность входных воздействий на объект

- совокупность воздействий внешнейсреды

- совокупность внутренних (собственных) параметров объекта

-  совокупность выходных характеристикобъекта

Рисунок 4 – Структурная схема объекта

   В этом курсовом проекте мы будем регулировать температуру колера, изменяя температуру пара подаваемого в колеровочный аппарат.

Регулируемый объект представляет собой колеровочный аппарат КА-1.

   Регулируемой величиной (выходной) y ₁ здесь является температура колера.

   Регулирующей величиной (управлением) g₁ здесь является температура пара подаваемого в колеровочный аппарат.

Возмущающим воздействием ν₁ – температура окружающей среды.

3.3 Построение переходной функции объекта управления

 

Опыт, накопленный при проектировании систем управления, свидетельствует о том, что нельзя построить математическую модель, адекватную реальной системе только на основе теоретических исследований физических процессов в системе. Поэтому одновременно с теоретическими исследованиями проводятся эксперименты по определению и уточнению математической модели системы (идентификации).

   

Таблица 1 -Экспериментальные данные для построения переходной функции

t, мин.	0	1	2	3	4	5	6	7	8
T, ºС	180	180	180	180	180	180	184,2	187,8	190,3
T, ºС	300	325	350	350	350	350	350	350	350

9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
192,2	193,9	195,1	196,2	197,2	198,1	198,9	199,7	200,3	201,3
350	350	350	350	350	350	350	350	350	350

 

19	20
201,7	202
350	350

 

 

Для рассматриваемого объекта получена переходная характеристика, изображенная на рисунке 5.

Рисунок 5 – Переходная функция объекта регулирования

 

Объект регулирования идентифицируем с помощью графоаналитического метода как апериодическое звено первого порядка с запаздыванием, переходная характеристика которого описывается выражением:

.

(3.1)

Общий вид передаточной функции будет иметь следующий вид:

(3.2)

где К_оу - коэффициент усиления объекта регулирования;

            Т_об - постоянная времени объекта;

         t _об - время запаздывания объекта.

    Выше приведенные параметры являются динамическими параметрами объекта регулирования и определяются графически по виду переходной функции (рисунок 5). Постоянная времени объекта Т_ОБ представляет собой временной отрезок от точки пересечения касательной, проведенной к переходной характеристике с линией установившегося значения параметра. По графику, приведенному на рисунке 5, определяем, что Т_ОБ = 5,4мин., t_об = 5мин.

  Для динамического объекта коэффициент усиления может быть непосредственно найден из графика переходной функции:

(3.3)

  где Т_уст. - установившаяся температура колера;

        Т_нач. - начальная температура колера;

    Т_уст. - установившаяся температура пара;

    Т_нач.- начальная температура пара.    

  Тогда:                    

 В результате, передаточная функция объекта регулирования примет следующий вид:

(3.4)