Законы автоматического регулирования в АСУТП. Типы релейного регулирования. Особенности релейного регулирования охлаждением и нагреванием. Применение гистериза при регулировании и сигнализации.

Для каждого объекта управления необходимо применять регуляторы с соответствующим алгоритмом и законом регулирования.

В ПИД-алгоритмах наиболее часто используются П- ПИ- ПИД- законы регулирования.

Передаточная функция П - алгоритма : W_П(s) = K₁_. Модуль, реализующий этот тип алгоритма, вырабатывает управляющий сигнал пропорционально величине ошибки (чем больше ошибка Е, тем больше сигнал управления Y).

Если К₁ ≥ 10, то П - алгоритм приемлем, а если К₁ < 10, то рекомендуется введение в закон управления интегральной составляющей.

ПИ-алгоритм – это пропорционально-интегральный тип. Он представляет собой сочетание П- и И- составляющих.

Передаточная функция ПИ-алгоритма: W_ПИ(s) = K₁ + K₂ / s. Он является наиболее распространенным на практике алгоритмом. Он обладает следующими достоинствами:

1) обеспечивает нулевую статическую ошибку регулирования;

2) достаточно прост в настройке, т.к. настраиваются только два параметра (коэффициент усиления К₁ и постоянная времени интегрирования T_i= 1/К₂). При таком алгоритме управления имеется возможность оптимизации величины отношения К₁/Т_i→ min, что обеспечивает управление с минимально возможной среднеквадратичной ошибкой регулирования;

3) обладает малой чувствительностью к шумам в канале измерения (в отличие, например, от ПД-типа).

ПИД-алгоритм – это пропорционально- интегрально-дифференциальный тип.

Передаточная функция ПИД- алгоритма: W_ПИД(s) = K₁ + K₂/s + K₃s.

Этот алгоритм используется довольно часто, поскольку он сочетает в себе достоинства всех трех типов. Однако следует учитывать то, что эти достоинства реализуются только при его оптимальных настройках, когда настраиваются все три параметра K₁, K₂ и K₃.

С увеличением запаздывания в САР резко возрастают отрицательные фазовые сдвиги, что снижает эффект действия дифференциальной составляющей алгоритма.

Кроме этого, наличие шумов в канале измерения в системе с ПИД- регулятором приводит иногда к значительным случайным колебаниям управляющего сигнала регулятора, что увеличивает дисперсию ошибки регулирования и износ исполнительного механизма.

при неточном задании коэффициентов настройки ПИД-алгоритм может иметь худшие показатели, чем двухпозиционный релейный регулятор и даже перейти в режим автоколебаний. Для типовых модулей (программ ПЛК). реализующим П-, ПИ-, ПИД- алгоритмы, известны простейшие аналитические и табличные методы настройки.

Двухпозиционный регулятор– это регулятор, у которого регулирующий орган под действием сигнала от датчика может занимать только одно из двух крайних положений: «открыт» — «закрыт». При этом приток энергии или вещества к регулируемому объекту может быть только максимальным или минимальным. Простейшим примером д вухпозиционного регулятора является электромагнитное реле, контакты которого в зависимости от сигнала датчика находятся в замкнутом либо разомкнутом состоянии. Двухпозиционный регулятор широко применяют в установках, эксплуатация которых допускает регулирование в заданных пределах с невысокой точностью (например, в электрических печах, в холодильных установках, при паровом и водяном обогреве и др.).

Релейные (позиционные) регуляторы выдают сигнал, который обеспечивает перемещение регулирующего органа в одно из фиксированных положений (позиций). Их может быть два, три и более. По количеству позиций различают двух-, трех- и многопозиционные регуляторы.

Рисунок 5 - Виды статических характеристик двухпозиционных регуляторов

1. 5-а: применяется в различных процессах управления нагревом - нагревательных приборах, печах, термошкафах, теплообменниках и т.п. называется обратным регулятором. При использовании в системах сигнализации данная логика работы выходного устройства носит название «меньше установленного значения» или - «меньше минимума».

2. 5-б: применяется в различных процессах управления охлаждением – в системах вентиляции, в холодильных установках и т.п. Данный тип регулятора называется прямым регулятором. При использовании в системах сигнализации данная логика работы выходного устройства носит название «больше установленного значения» или - «больше максимума».

3..5-в и 5-г: применяются для сигнализации выхода системы управления на рабочий режим. Эти регуляторы еще называют компараторами.

4..5-в используется для сигнализации вхождения параметра в норму. Данная логика работы выходных устройств имеет наименование «в зоне установленных значений» или - «в зоне минимум-максимум».

5. 5-г используется для сигнализации выхода параметра за определенные пределы. Данная логика работы выходных устройств имеет наименование «вне зоны установленных значений» или - «вне зоны минимум-максимум».

Трехпозиционные регуляторы используются для систем управления уровнем различных веществ, для систем управления нагреванием-охлаждением различных тепловых процессов, холодильных установок, регулирования микроклимата подогревателем и вентилятором, для систем распределения и смешивания различных потоков веществ с помощью трехходовых клапанов, кранов, смесителей, реверсивных электродвигателей, сервоприводов и др.

SCADA. Назначение. Возможности. Примеры применения в АСУТП. Основные пакеты.

Задача регистрации информации в реальном времени и последующего командного управления может быть решена либо на уровне программного обеспечения концентратора (контроллера верхнего уровня), либо на уровне SCADA-системы. При этом речь идет о больших потоках данных о процессе, поступающих от большого количества датчиков (нескольких сот) в реальном масштабе времени и с высокой частотой (периоды опроса – порядка секунд и даже долей секунд). На уровне АСУТП эта информация нужна для оперативного управления технологическим процессом. В настоящее время основным программным средством АС в нефтегазовой отрасли является ПО SCADA. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) – это система супервизорного управления и сбора данных. Управление в АСУТП может быть реализовано с использованием SCADA-систем как отечественных, так и зарубежных производителей, например:

 Trace Mode (AdAstra, Россия);

 Infinity (Elesy, Россия);

 GENIE (Advantech, Тайвань);

 Genesys (Iconics, США);

 Real Flex (BJ, США);

 FIX (Intellution, США);

 Factory Suite, InTouch (Wanderware, США);

 Citect (CiTechnologies, США) и др.

К SCADA-системам предъявляются особые требования:

- соответствие нормативам " реального времени" (в т.ч. и " жесткого реального времени" );

- способность адаптироваться как к изменениям параметров среды в темпе с этими изменениями, так и к условиям работы информационно- управляющего комплекса;

- способность работать в течение всего гарантийного срока без обслуживания (бесперебойная работа годами);

- установка в отдаленных и труднодоступных местах (как географически - малообжитые районы, так и технологически - колодцы, эстакады).

Основные возможности SCАDA-систем:

- сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;

- архивирование и хранение информации для последующей обработки (создание архивов событий, аварийной сигнализации, изменения технологических параметров во времени, полное или частичное сохранение параметров через определенные промежутки времени);

- визуализация процессов;

- реализация алгоритмов управления, математических и логических вычислений (имеются встроенные языки программирования типа VBasic, Pascal, C и др.), передача управляющих воздействий на объект;

- документирование, как технологического процесса, так и процесса управления (создание отчетов), выдача на печать графиков, таблиц, результатов вычислений и др.;

- сетевые функции (LAN, SQL);

- защита от несанкционированного доступа в систему;

- обмен информацией с другими программами (например, Outlook, Word и др. через DDE, OLE и т.д.).

Аппаратная открытость устройств SCADA это поддержка или возможность работы с оборудованием различных производителей с использованием ОРС технологии.

Современная SCADA не ограничивает выбор аппаратуры нижнего уровня, т.к. предоставляет большой набор драйверов или серверов ввода- вывода.

Если для программной системы определены и открыты используемые форматы данных и процедурный интерфейс, то это позволяет подключить к ней внешние, независимо работающие компоненты, в том числе разработанные отдельно программные и аппаратные модули сторонних производителей. Для подсоединения драйверов ввода-вывода к SCADA используется стандартный динамический обмен данными OLE (Object Linking and Embeddung), включение и встраивание объектов. Типичная последовательность действий при программировании SCADA- системы:

1) Разработать алгоритм связи SCADA с аппаратной частью АС.

2) Разработать и отладить программную поддержку этих алгоритмов

связи.

3) Сформировать статические изображения рабочих окон экранов

диспетчерского управления: фон, заголовки, мнемосхема процесса и т.д.

4) Сформировать динамические объекты для каждого окна. Как правило, динамические объекты создаются с помощью специализированного графического редактора самого SCADA-пакета по жестко заданному алгоритму или на основе набора библиотечных элементов с последующим присвоением параметров (например, рукоятка на экране).

5) Реализовать алгоритмы отображения, управления, архивирования, документирования в модулях проектирования экранных форм, архивирования, аварийного управления и базе данных.

Данные технологических процессов в нефтегазовой отрасли специфичны. Они, как правило, могут быть представлены в виде временных рядов «значение – время». Для их сбора и хранения практически любой Данные технологических процессов в нефтегазовой отрасли специфичны. Они, как правило, могут быть представлены в виде временных рядов «значение – время». Для их сбора и хранения практически любой SCADA-пакет должен иметь в своем составе подсистему регистрации исторических данных (архив) с возможностью последующей выборки требуемых для анализа данных и их представления в виде трендов. Основное отличие SCADA друг от друга в том, что одни работают лучше с каким то видом (типом) оборудования, другие с другим типом. В данном курсе в качестве программной основы АС для нефтегазовой отрасли рассматривается система InfinityLite ЗАО ЭлеСи. Его полнофункциональная конфигурация включает в себя:

1. InfinityServer. обеспечивает непрерывный мониторинг технологического процесса и передачу сигналов телеуправления в системы автоматики в режиме реального времени. Его основные характеристики:

2. InfinityHistoryServer. обеспечивает сбор и хранение истории технологического процесса, и доступ клиентских приложений к архиву исторической информации, аккумулирование исторических данных.

3. InfinityReports. предназначен для подготовки сводок и отчетов на основе оперативных и исторических технологических данных для анализа состояния автоматизированной системы в режиме реального времени, а также хранение и предоставление сформированных отчетов пользователю.

4. InfinityTrends. используется для построения трендов на основе перативных, исторических данных, а так же для представления трендов в табличном виде.

5. InfinityAlarms это отображение сообщений о событиях и авариях, отображение оперативных сообщений в режиме реального времени и просмотр истории сообщений за произвольный период.

6. InfinityHMI. это управление технологическим процессом и отображение в режиме реального времени информации о ходе выполнения технологического процесса.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 Следующая ⇒