Устройство и работа АСУ СБ

Работа АСУ СБ заключается в том, что с помощью современных технических и программных средств реализован технологический процесс получения товарных бензинов, основанный на методе непрерывного смешения в трубопроводе (коллекторе смешения0 исходных компонентов смеси, при этом в процессе работы станции смешения в любой момент времени выдерживается заданное соотношение не только мгновенных расходов, но и набираемых объемов компонентов.

Это обеспечивается путем реализации в АСУ ПИ-закона регулирования, имеющего следующее аналитическое выражение:

μ_i = k_п∆V_i + k_и∫∆V_i dt (1.1)

где: μ_i- регулирующее воздействие на регулирующий клапан i-го компонента;

k_п, k_и(1/Tи) - коэффициенты усиления, соответственно, пропорциональной и интегральной составляющих регулирующего воздействия;

∆V_i- движущая величина регулирования (величина рассогласования между задаваемым и измеряемым объемом i-го компонента).

После окончания переходного процесса в установившемся режиме:

μ_iустановившееся = k_и∫∆V_i dt, ∆g_i = 0, ∆V_i = 0.

Это говорит о том, что в любой момент времени откаченные в смесь объемы компонентов, соотношения этих объемов между собой строго соответствуют заданному значению (рецепту).

Другой особенностью работы АСУ является то, что в ней применен принцип двухкаскадного (двухконтурного) регулирования.

В первом контуре регулирования, как показано выше, реализуется критерий минимума объемной ошибки, что в конечном итоге обеспечивает высокую точность работы станции смешения.

С помощью второго контура регулирования реализуется второй критерий - максимум производительности станции смешения. В станции смешения без вмешательства оператора, независимо от заданного соотношения и изменения внешних условий, в течение всего процесса смешения поддерживается максимально возможная производительность.

В приложении 1 приведена структурная схема системы регулирования расходов компонентов смешения.

В исходном состоянии регулирующее воздействие μ_iв каждом канале регулирования равно 0. регулирующие клапаны закрыты, сигнал с датчиков расхода отсутствует.

Движение в системе задает сигнал ∆y₀ , который, в свою очередь, формирует сигнал g₀* - сигнал пропорциональности общей производительности системы. В исходном состоянии этот сигнал также равен нулю.

Пуск системы регулирования в работу осуществляется путем смены сигнала FC%* на входе узла сравнения с нулевого значения на величину, близкую к величине 95-98 %, где 100 % - максимально возможная производительность станции смешения. Запас в несколько % обеспечивает более качественное регулирование расхода.

Появление на входе узла сравнения сигнала FC%* изменяет ∆y₀скачком с нулевого значения на максимальное. Включается в работу процесс интегрирования сигнала ∆y₀. Начинается плавный рост, пропорционального общей производительности системы g₀ *.Скорость этого сигнала, а, следовательно, время переходного процесса, устанавливается коэффициентомК_h*.

Сигнал g₀ *, умноженный на коэффициент задания по каждому компонентуК_i, задает производительность по каналам регулирования g_i*.Проходя операцию интегрирования, этот сигнал формирует кривую роста во времени заданного объема V_i*.Появление на входе узла сравнения начального значения заданного объема компонента при нулевом значении измеряемого объема компонента образует сигнал рассогласования∆V_i - движущей силы регулирования. Формируется поПИ - законурегулирующее воздействиеμ_i, которое, пройдя ЦАП и электро-пневмопреобразователь, (на реальном объекте) начинает плавно открывать регулирующий клапан. На выходе расходомера появляется частота импульсовf_i. После операции интегрирования эти импульсы выражают непрерывно увеличивающийся в процессе работы измеряемый объем компонента. Значение этого объема V_i, поступая на второй вход узла сравнения. Замыкает кольцо обратной связи канала регулирования по расходу.

Одновременно сигнал μ_iкаждого канала поступает на схему «ВЫБОРА НАИБОЛЬШЕГО μ_i » -контура управления производительностью станции смешения. диапазон изменения μ_iопределяется цифровой емкостью ЦАП, которая равна 4 000 (открытие регулирующего клапана на 100 %). Таким образом, производительность станции смешения плавно поднимается до тех пор, пока регулирующий клапан какого-нибудь канала первым не достигнет заданной степени открытия 95-98 %. В этом случае рассогласование ∆y₀будет равно нулю, процесс интегрирования ∆y₀останавливается. Останавливается рост производительности станции смешения, достигнув заданного значения - 95 % от теоретического максимума.

АСУ СБ имеет двухуровневый принцип управления.

На первом уровне управления осуществляется непосредственно управление процессом смешения – управление насосами, электрозадвижками, регулирующими клапанами, измерение и регулирование расходов компонентов с целью поддержания между ними заданного соотношения, контроль за состоянием оборудования. Эта задача решается с помощью управляющего контроллера станции смешения.

Второй – верхний уровень (супервизор) непосредственно не управляет процессом смешения. Программно-аппаратные средства верхнего уровня, представленные АРМ оператора АСУ, позволяют решать следующие задачи управления:

- задавать конфигурацию системы;

- менять настроечные коэффициенты;

- осуществлять пуск АСУ СБ;

- контролировать ход ведения процесса смешения;

- оперативно вмешиваться в процесс управления при возникновении такой необходимости;

- принимать, обрабатывать и накапливать массив информации в процессе работы станции смешения.

В АСУ СБ имеется 2 режима работы:

- режим автоматического управления процессом смешения,

- режим ручного (дистанционного) управления технологическим оборудованием.

Установку того или другого режима оператор осуществляет с помощью кнопок «Ручной» или «Автоматический» в главном окне на экране монитора АРМ оператора АСУ.

Режим автоматического управления процессом смешения является основным для станции смешения. После нажатия кнопки «Пуск» согласно заданного алгоритма осуществляется автоматическое управление процессом приготовления товарного бензина: пуск, вывод на режим, регулирование расходов компонентов, останов при выполнении программы смешения. Вмешательство оператора в ход ведения процесса смешения не требуется.

Режим ручного (дистанционного) управления является вспомогательным. Он позволяет выборочно с помощью кнопок на мнемосхеме главного окна на экране монитора АРМ оператора АСУ управлять работой насоса, электрозадвижки, регулирующего клапана, сбрасывать в ноль показания счетчика-расходомера. В этом режиме алгоритм автоматического управления смешением отключен. Главная кнопка «Пуск» станции смешения не работает, но другая главная кнопка системы «Стоп» действует всегда независимо от выбранного режима работы. С ее помощью можно одновременно остановить все работающие насосы, закрыть все открытые электрозадвижки и регулирующие клапаны.

Имитатор объекта

Имитатор объекта выполнен в виде настольного прибора, электронная начинка которого размещена на трех платах печатного монтажа:

- плате имитатора насосов, датчиков давления, регулирующих клапанов и расходомеров;

- плате имитатора электрозаджвижки;

- кросс-плате (плате разъемов и генератора сигнала «мигалки»).

Принципиальная схема платы имитатора насосов, датчиков давления, регулирующих клапанов и расходомеров включает в себя: два входных ключа D1.1 и D1.2, триггер D2 с индикатором VD1 (имитатор пускателя насоса), инвертор D1.3, усилители D3.1 и D3.2 с индикаторами VD2 и VD3 (имитатор датчика давления), транзистор VT1 (имитатор регулирующего клапана), преобразователь аналог-частота DA1 с выходным усилителем VT2 и индикатором VD4 (имитатор датчика расхода), ключ D4.1 (блокировка расхода).

В исходном состоянии на выходе триггера D2 «0». Горит светодиод VD3, имитируя нулевое давление (отсутствие потока). С поступлением команды ПУСК (короткий импульс) триггер D2 (пускатель насоса) устанавливается в состояние «1». Загорается светодиод VD1 и в систему контроля поступает сигнал КНП «1». С небольшой задержкой порядка 2 с (цепи задержки R2, R3, C2, C3) гаснет светодиод VD3 и загорается светодиод VD2, имитируя верхний уровень давления КВД «1».

При поступлении аналогового сигнала УРК (напряжение от 0 до 5В) с небольшим запаздыванием (цепь задержки R6, C4) этот сигнал индицируется на стрелочном приборе µА, имитируя положение регулирующего клапана. Одновременно это напряжение поступает на вход преобразователя напряжение-частота DA1, с выхода которого частота импульсов поступает на ключ D4. Ключ D4 открыт, если на двух других его входах присутствуют сигналы «1». Это сигналы включенного пускателя насоса и открытой электрозадвижки, т.е. работает насос и открыта технологическая линия. В противном случае частотный сигнал блокируется и расхода (КПР) нет.

Приведенные на схеме переключатели установлены только в четвертом канале управления. Они обозначают: «ОУ» - обрыв управления (пускателя), «ОК» - обрыв контроля (пускателя), «ОД» –обрыв давления, «ОQ» - обрыв расхода.

Включая тот или иной переключатель можно имитировать определенную аварийную ситуацию и фиксировать реакцию системы на это возмущение в объекте управления.

Принципиальная схема платы имитатора электрозадвижки включает в себя: три входных ключа D1.1, D.2 и D1.3; триггеры D4.1 и D4.2 с индикаторами VD6 и VD7 (имитирующие соответственно пускатель открытия и пускатель закрытия электрозажвижки); триггер состояния электрозадвижки D4.3; зарядно-разрядное устройство VT4, DA1, D7.1, имитатор конечников электрозадвижки D6.2, D6.3; индикатор состояния электрозадвижки VD8.

В исходном состоянии электрозадвижка закрыта, все триггеры установлены в «0», нижний конечник замкнут, на выходе D6.3 «1» (сигнал КНК). Ключ D1.1 открыт для прохождения сигнала УОЗЛ (на ножках 2 и 13 ключа сигнал «1»). Вход второго ключа D1.2 (ножка 11) заблокирован сигналом состояния нижнего конечника через инвертор D2.2. Поэтому при закрытой электрозадвижке возможно включить только пускатель открытия электрозадвижки. Прохождение команды УЗСП (СТОП ПУСКАТЕЛЯ) не блокируется ни при каких условиях.

При подаче импульса команды УОЗП на открытие электрозадвижки триггер D4.1 устанавливается в состояние «1». Загорается мигающим светом светодиод VD8 сигналом с выхода ключа D1.3, который открывается сигналом «1» (ножка 3) при сходе электрозадвижки с нижнего конечника. Одновременно этот сигнал «1» подготавливает второй ключ D1.2 к открытию. В то же время этот ключ остается заблокирован, пока остается включенным пускатель открытия электрозадвижки (на ножке 9 этого ключа «0»).

«1» на выходе триггера D4.1 устанавливает триггер D4.3 в состояние «1». Начинает заряжаться емкость С7. Через 15с срабатывает триггер Шмита DA1, D7.1. На его выходе (выход инвертора D7.1) появляется «1». Эта «1» дополнительно через инвертор D3.3 блокирует состояние «0» нижнего конечника. Одновременно, эта «1», пройдя два инвертора D7.2 и D2.6 открывает ключ D6.1, дублируя «1» на входе зарядно-разрядного устройства.

«1» с выхода инвертора D2.6 через ключ D6.2 фиксирует состояние «1» верхнего конечника (сигнал КВК). Срабатывание верхнего конечника «1» приводит (через инвертор D2.1) к блокировке входного ключа D1.1, а через инвертор D3.1 к выключению триггера D4.1. Эта «1» шунтирует сигнал «мигалка» и с этого момента светодиод VD8 горит ровным светом.

«0» на выходе триггера D4.1 через инвертор D2.4 открывает ключ D1.2 для прохождения команды на включение пускателя закрытия электрозадвижки (триггер D4.2).

При подаче импульса команды УЗЗП на закрытие электрозадвижки триггер D4.2 устанавливается в состояние «1». Загорается светодиод VD7. Одновременно сигналом «0» с выхода инвертора D2.5 выключается триггер D4.3. Снимается «1» с ножки 1 ключа D6.2. На его выходе появляется «0», фиксируя сход электрозадвижки с верхнего конечника. Одновременно этот «0» снимает шунтирование сигнала «мигалка». Светодиод VD8 начинает гореть мигающим светом.

Снимается «1» с входа зарядно-разрядного устройства. Начинается разряд конденсатора С7. Через 15 с срабатывает зарядно-разрядное устройство. На всех трех входах ключа D6.3 устанавливаются «1» - сработал нижний конечник. Эта «1» с выхода ключа D6.3 через ключ D3.2 выключает триггер D4.2. Гаснет светодиод VD7. Схема (электрозадвижка) возвращается в исходное состояние.

Остальная дополнительная «логика» обеспечивает работу схемы при создании нестандартных ситуаций. Так, если при открытии электрозадвижки подать команду СТОП (сигнал УЗСП), то при продолжении работы зарядно-разрядного устройства, его выход будет заблокирован «0» с выхода D5.2 и электрозадвижка остановится в промежуточном состоянии. При повторном включении пускателя открытия электрозадвижки выход зарядно-разрядного устройства разблокируется с задержкой (цепь задержки R12.C8) в несколько секунд.

Так наличие диодов VD4 и VD5 в цепи обратной связи ключей D6.2 и D6.3 обеспечивает самоблокировку ключей на «0» (при включенном переключателе «НК») в момент схода с конечника.

Приведенные на схеме переключатели (установлены в 4-м канале) означают: «ОУ» и «ОК» - обрыв управления и контроля пускателей, «ЗК» - заклинивание электрозадвижки, «НК» - не срабатывание конечника, «ОКК» - обрыв контроля конечников.

На кросс-плате установлены разъемы J1, J2, J3, J4 и генератор сигнала «мигалки». Разъем питания J0 установлен в разрыве питающего кабеля. Питание с разъема J0 через кабель подводится непосредственно к плате насосов.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: