 |
Алгоритмы программ контроля и управления
|
|
|
|
Содержание
Введение. 2
1. Техническое задание. 3
1.1 Описание объекта. 3
1.2 Цель разработки ПО.. 3
1.3 Требования к интерфейсу. 3
1.4 Функции ПО.. 4
2 Разработка прикладного программного обеспечения. 5
2.1 Алгоритмы программ контроля и управления. 5
2.2 Графический интерфейс оператора. 7
2.3 Программы контроля и управления. 9
Заключение. 12
Список использованных источников. 13
Введение
Теплообменник — устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими различные температуры. Широкое применение пластинчатые теплообменники нашли в нефтеперерабатывающей промышленности
Теплообменники как объекты регулирования температуры обладают большими запаздываниями, поэтому следует уделять особое внимание выбору места установки датчика и закону регулирования. Для уменьшения транспортных запаздываний датчик температуры необходимо помещать как можно ближе к теплообменнику. Для устранения запаздывания значительный эффект может дать применение регуляторов с предварением и исполнительных механизмов с позиционерами.
В качестве контролируемых величин следует принимать расходы теплоносителей, их конечные и начальные температуры, давления. Знание текущих значений этих параметров необходимо для нормального пуска, наладки и эксплуатации процесса. Расход требуется знать также для подсчета технико-экономических показателей процесса, а расход и температуру - для оперативного управления процессом.
Сигнализации подлежат температура и расход продукта. В связи с тем, что резкое падение расхода может послужить причиной выхода из строя теплообменника, устройство защиты в этом случае должно перекрывать линию горячего теплоносителя.
|
|
|
Техническое задание
Описание объекта
Имеется кожухотрубчатый теплообменник. В теплообменник поступает нефть с начальной температурой 27 ⁰С. Для осуществления нагрева в теплообменник также подается пар, расход которого регулируется клапаном, и в номинальном режиме при расходе 970 кг/ч обеспечивается нагрев нефти до 77 ⁰С. Максимальный расход пара составляет 1200 кг/ч. Постоянную времени теплообменника принять равным 2,3 минутам. При отклонении температуры более, чем на 3 ⁰С от заданной, выполняется индикация «ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА» и «НИЗКАЯ ТЕМПЕРАТУРА» соответственно.
Цель разработки ПО
Разработать комбинированную программу ПИД-регулирования температуры нефти, совмещенную с программой эмуляции нагрева нефти паром в кожухотрубчатом теплообменнике, используя язык Function Block Diagram. Разработать программу сигнализации на языке Structured Text.
Требования к интерфейсу
Графический интерфейс должен содержать статическую мнемосхему (объемные либо плоские фигуры) теплообменника, трубопроводов, клапана, а также средства отображения текущего расхода пара (цифровой индикатор) и температуры нефти на выходе из теплообменника (цифровой индикатор), средства задания и изменения требуемого значения температуры нефти (ползунок), а также задания допустимого порога отклонения от задания (цифровой индикатор с вводом значения). Динамика изменения температуры нефти в теплообменнике должна быть представлена в виде тренда. Индикация «ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА» и «НИЗКАЯ ТЕМПЕРАТУРА» выполняются анимацией типа «сигнальная лампа» красного и желтого цветов соответственно.
Функции ПО
Разрабатываемое ПО обеспечивает выполнение следующих функций:
- отображение (визуализация) текущего расхода пара и температуры нефти на выходе из теплообменника;
|
|
|
- визуализация динамики изменения температуры нефти в теплообменнике;
- задание требуемого значения температуры нефти, а также задания допустимого порога отклонения от задания;
- сигнализация по превышению/понижению температуры нефти в теплообменнике;
- пид-регулирование температуры нефти в теплообменнике.
Разработка прикладного программного обеспечения
Алгоритмы программ контроля и управления
Разработаем алгоритмы основных программ контроля и управления технологическим процессом. Алгоритм программы регулирования давления в вакуумной емкости представлен на рисунке 1.
В соответствии с алгоритмом, программа функционирует следующим образом. Входными данными для работы программы являются задание требуемой температуры (zadanie), параметры настройки ПИД-регулятора (KP, KI, KD, ограничение максимального выхода), константы, описывающие свойства объекта регулирования, температура на входе. В качестве входных данных от измерительных преобразователей используются расход (rashod) и обратная связь по температуре на выходе (temperatura). Также программа использует данные о допустимом пороге отклонения температуры от заданной для включения сигнализации.
Первоначально определяется рассогласование по температуре (∆T) между заданным (zadanie) и измеренным (temperatura) значением температуры в кожухотрубчатом теплообменнике. Вычисленное значение рассогласования по давлению ∆Т используется подпрограммой для расчета по ПИД-закону задания по расходу пара (rashod).
Затем, на основании задания по расходу и значениями, описывающими свойства объекта регулирования на выходе блока OBJ рассчитывается выходная температура после блока, которая складывается с температурой на входе. После блока сложения имеем температуру на выходе теплообменника. Значение этой температуры используется в обратной связи, алгоритме сигнализации и индикации на мониторе реального времени.
Рисунок 1 – Алгоритм программы регулирования температуры на выходе из теплообменника
Алгоритм программы предупредительной сигнализации по превышению или понижению температуры представлен на рисунке 2.
Входными данными для работы программы являются измеренные значения температуры на выходе теплообменника (temperatura), задание температуры (zadanie) и значение допустимого порога отклонения (porog).
|
|
|
Если значение температуры больше задания на значение порога отклонения, значение переменной сигнализации по превышению температуры (T_max) равно 1. Если же значение температуры меньше задания на значение порога отклонения, значение переменной сигнализации по понижению температуры (T_min) равно 1. В остальных случаях переменные T_max и T_min равны 0.
Рисунок 2 – Алгоритм программы сигнализации по превышению или понижению температуры
|
|
|
