Автоматты басқару жүйесінің технологиялық параметрлері, объектілері. Датчик және түрлендіргіш туралы түсініктер. Ауыстыру түрлендіргіштері. Датчиктерді қосуға арналған дифференциалдық және көпір схемалары. Физикалық шамалардың датчигі – температура, қысым, механикалық күш.Тасымалдағыш деңгейлерін бақылау. Деңгейлік өлшеуіштердің классификациясы және сұлбалары. Сұйық орталардың ағынын бақылау әдістері. Айнымалы деңгейдегі және айнымалы дифференциалды қысымды өлшегіштер. Ротаметрлер. Электромагниттік шығын өлшегіштер. Шығын өлшегіштер мен көлемді енгізу.Суспензиялардың тығыздығын бақылау жолдары. Манометриялық, салмақтық және радиоизотоптық тығыздықты өлшегіштер. Суспензиялардың тұтқырлығы мен құрамын бақылау. Автоматты гранулометрлер, анализаторлар. Байыту өнімдеріне арналған ылғал өлшегіштер.
7.1 Басқару жүйелерінің жалпы сипаттамасы. Датчиктер мен түрлендіргіштер
Автоматты басқару байыту процесінің кіріс және шығыс технологиялық параметрлерін үздіксіз және дәл өлшеуге негізделген.
Процестің (немесе белгілі бір машинаның) негізгі шығыс параметрлерін сипаттау керек түпкі мақсатпроцесс, мысалы, өңделген өнімнің сапалық және сандық көрсеткіштері және процестің шарттарын, жабдықтың жұмыс режимдерін анықтайтын аралық (жанама) технологиялық параметрлер. Мысалы, айлабұйымдағы көмірді тазалау процесі үшін негізгі шығыс параметрлері өндірілген өнімнің шығымдылығы мен күлділігі болуы мүмкін. Сонымен қатар, бұл көрсеткіштерге бірқатар аралық факторлар әсер етеді, мысалы, айлабұйымдағы кереуеттің биіктігі мен бос болуы.
Сонымен қатар, технологиялық жабдықтың техникалық жағдайын сипаттайтын бірқатар параметрлер бар. Мысалы, технологиялық механизмдердің подшипниктерінің температурасы; подшипниктерді орталықтандырылған сұйық майлаудың параметрлері; ауыстырып тиеу қондырғылары мен ағынды-көлік жүйелерінің элементтерінің жағдайы; конвейер лентасында материалдың болуы; конвейер лентасында металл заттардың болуы, резервуарлардағы материал мен целлюлоза деңгейлері; жұмыс ұзақтығы мен технологиялық механизмдердің тоқтап қалуы және т.б.
Шикізат пен байыту өнімдерінің күлділігі, руданың материалды құрамы, минералды түйіршіктердің ашылу дәрежесі, материалдардың гранулометриялық және фракциялық құрамы сияқты сипаттамаларын анықтайтын технологиялық параметрлерді онлайн режимінде автоматты бақылау ерекше қиындық туғызады. астық бетінің тотығу дәрежесі және т.б. Бұл көрсеткіштер не жеткіліксіз дәлдікпен бақыланады немесе мүлде бақыланбайды.
Шикізатты өңдеу режимдерін анықтайтын физикалық-химиялық шамалардың үлкен саны жеткілікті дәлдікпен бақыланады. Оларға массаның тығыздығы мен иондық құрамы, технологиялық ағындардың, реагенттердің, отынның, ауаның көлемдік және массалық шығыны; машиналар мен аппараттардағы өнімдердің деңгейлері, қоршаған орта температурасы, аппараттардағы қысым және вакуум, өнімдердің ылғалдылығы және т.б.
Осылайша, технологиялық параметрлердің әртүрлілігі, олардың байыту процестерін басқарудағы маңыздылығы физикалық және химиялық шамаларды он-лайн режимінде өлшеу әртүрлі принциптерге негізделген сенімді басқару жүйелерін әзірлеуді талап етеді.
Параметрлерді басқару жүйелерінің сенімділігі негізінен технологиялық процестерді автоматты басқару жүйелерінің өнімділігін анықтайтынын атап өткен жөн.
Автоматты басқару жүйелері өндірісті басқаруда ақпараттың негізгі көзі ретінде қызмет етеді, оның ішінде автоматтандырылған басқару жүйелері мен технологиялық процестерді басқару жүйелері.
Датчиктер мен түрлендіргіштер
Бүкіл жүйенің сенімділігі мен өнімділігін анықтайтын автоматты басқару жүйелерінің негізгі элементі басқарылатын ортамен тікелей байланыста болатын сенсор болып табылады.
Датчик – басқарылатын параметрді бақылау немесе басқару жүйесіне енгізу үшін қолайлы сигналға түрлендіретін автоматика элементі.
Әдеттегі автоматты басқару жүйесі негізінен бастапқы өлшеу түрлендіргішін (датчигі), қосалқы түрлендіргішті, ақпаратты (сигнал) беру желісін және жазу құрылғысын қамтиды (7.1-сурет). Көбінесе басқару жүйесінде тек сезімтал элемент, түрлендіргіш, ақпаратты беру желісі және қосалқы (жазба) құрылғы болады.
Датчик, әдетте, өлшенетін параметрдің мәнін қабылдайтын сезімтал элементті қамтиды және кейбір жағдайларда оны жазу құрылғысына, ал қажет болса, басқару жүйесіне қашықтан жіберуге ыңғайлы сигналға түрлендіреді.
Сезімтал элементтің мысалы ретінде нысандағы қысым айырмашылығын өлшейтін дифференциалды манометрдің мембранасы болуы мүмкін. Қысым айырмашылығынан болатын күш әсерінен болатын мембрананың қозғалысы қосымша элемент (түрлендіргіш) арқылы жазу құрылғысына оңай берілетін электрлік сигналға түрленеді.
Сенсордың тағы бір мысалы - термопара, мұнда сезімтал элемент пен түрлендіргіштің функциялары біріктірілген, өйткені термопардың суық ұштарында өлшенген температураға пропорционалды электрлік сигнал пайда болады.
Белгілі бір параметрлердің сенсорлары туралы толығырақ төменде сипатталатын болады.
Түрлендіргіштер біртекті және гетерогенді болып бөлінеді. Біріншілерінің физикалық табиғаты бойынша бірдей кіріс және шығыс мәндері бар. Мысалы, күшейткіштер, трансформаторлар, түзеткіштер – электр шамаларын басқа параметрлері бар электр шамасына түрлендіреді.
Гетерогенділердің ішінде ең үлкен топты электрлік емес шамаларды электрлік шамаға түрлендіргіштер құрайды (термопарлар, термисторлар, тензорметрлер, пьезоэлектрлік элементтер және т.б.).
Шығу шамасының түріне қарай бұл түрлендіргіштер екі топқа бөлінеді: шығу кезінде активті электрлік мәні бар генераторлық – ЭҚК және параметрлік – R, L немесе C түріндегі пассивті шығыс мәні бар.
Ауыстыру түрлендіргіштері. Механикалық орын ауыстырудың параметрлік түрлендіргіштері кеңінен қолданылады. Оларға R (резистор), L (индуктивті) және С (сыйымдылық) түрлендіргіштері жатады. Бұл элементтер шығыс мәнін кіріс орын ауыстыруына пропорционалды түрде өзгертеді: электр кедергісі R, индуктивтілік L және сыйымдылық C (7.2-сурет).
Индуктивті түрлендіргішті ортаңғы нүктеден шүмекпен және ішінде қозғалатын плунжер (ядро) бар катушкалар түрінде жасауға болады.
Қарастырылып отырған түрлендіргіштер әдетте көпір тізбектерін пайдаланып басқару жүйелеріне қосылады. Көпірдің иіндерінің біріне ығысу түрлендіргіші қосылған (7.3 а-сурет). Содан кейін шығыс кернеуі (U out), шыңдардан алынады көпір А-Б, түрлендіргіштің жұмыс элементін жылжытқанда өзгереді және оны мына өрнекпен бағалауға болады:
Көпірдің қоректену кернеуі (U шұңқыры) ω жиілігімен тура (Z i =R i кезінде) немесе ауыспалы (Z i =1/(Cω) немесе Z i =Lω кезінде) ток болуы мүмкін.
R элементтері бар көпір тізбегіне термисторлар, штамм және фоторезисторлар қосылуы мүмкін, яғни. шығыс сигналы R белсенді кедергісінің өзгеруі болып табылатын түрлендіргіштер.
Кеңінен қолданылатын индуктивті түрлендіргіш әдетте трансформатор арқылы құрылған айнымалы ток көпір тізбегіне қосылады (7.3 б-сурет). Бұл жағдайда шығыс кернеуі көпірдің диагоналіне кіретін R резисторына бөлінеді.
Арнайы топты кеңінен қолданылатын индукциялық түрлендіргіштер құрайды – дифференциалды трансформатор және ферродинамикалық (7.4-сурет). Бұл генератор түрлендіргіштері.
Бұл түрлендіргіштердің шығыс сигналы (U out) айнымалы ток кернеуі ретінде қалыптасады, бұл көпір тізбектері мен қосымша түрлендіргіштердің қажеттілігін болдырмайды.
Трансформатор түрлендіргішінде шығыс сигналын генерациялаудың дифференциалдық принципі (6.4 а-сурет) бір-біріне қарай жалғанған екі екінші реттік ораманы пайдалануға негізделген. Мұнда шығыс сигналы қоректендіру кернеуі U шұңқыры қолданылған кезде екінші реттік орамдарда пайда болатын векторлық кернеу айырмашылығы болып табылады, ал шығыс кернеуі екі ақпаратты тасымалдайды: кернеудің абсолютті мәні плунжер қозғалысының шамасы туралы және фаза – оның қозғалыс бағыты:
Ū out = Ū 1 – Ū 2 = kX in,
мұндағы k – пропорционалдық коэффициенті;
X in - кіріс сигналы (поршень қозғалысы).
Шығу сигналын генерациялаудың дифференциалдық принципі түрлендіргіштің сезімталдығын екі есе арттырады, өйткені плунжер, мысалы, жоғары қарай қозғалғанда, жоғарғы орамдағы кернеу (Ū 1) трансформация коэффициентінің жоғарылауына байланысты, кернеудің жоғарылауына байланысты жоғарылайды. төменгі орам бірдей мөлшерде азаяды (Ū 2) .
Дифференциалды трансформатор түрлендіргіштері сенімділігі мен қарапайымдылығына байланысты басқару және реттеу жүйелерінде кеңінен қолданылады. Олар қысымды, шығынды, деңгейлерді және т.б. өлшеуге арналған негізгі және қосалқы аспаптарға орналастырылады.
Бұрыштық орын ауыстырулардың ферродинамикалық түрлендіргіштері (ПФ) күрделірек (7.4 б және 7.5-сурет).
Мұнда магнит тізбегінің (1) ауа саңылауына жақтау түріндегі орамасы бар цилиндрлік өзек (2) орналастырылған. Өзек өзектер арқылы орнатылады және оны ± 20 ° шегінде кішкене α бұрышы арқылы бұруға болады. Түрлендіргіштің қоздыру орамасына 12 - 60 В айнымалы кернеу қолданылады (w 1), нәтижесінде раманың (5) ауданын кесіп өтетін магнит ағыны пайда болады. Оның орамында ток индукцияланады, оның кернеуі (Ū шығыс) басқамен тең шарттаржақтаудың айналу бұрышына пропорционалды (α в), ал рамка бейтарап күйден (магниттік ағынға параллель) бір бағытта немесе басқа бағытта бұрылған кезде кернеу фазасы өзгереді.
ПФ түрлендіргіштерінің статикалық сипаттамалары күріш. 7.6.
1-сипатта ығысу орамасы жоқ түрлендіргіш бар (Вт см). Егер шығыс сигналының нөлдік мәнін орта есеппен емес, раманың экстремалды позицияларының бірінде алу қажет болса, қиғаш орамды жақтаумен тізбектей қосу керек.
Бұл жағдайда шығыс сигналы рамкадан алынған кернеулердің қосындысы және ығысу орамасы болып табылады, ол 2 немесе 2 сипаттамаға сәйкес келеді, егер ығысу орамының қосылымын антифазаға өзгертсеңіз.
Ферродинамикалық түрлендіргіштің маңызды қасиеті сипаттаманың тіктігін өзгерту мүмкіндігі болып табылады. Бұған магниттік ядроның қозғалмайтын (3) және жылжымалы (4) плунжерлері арасындағы ауа саңылауының (δ) мәнін өзгерту, соңғысын бұрау немесе бұрап алу арқылы қол жеткізіледі.
ҚҚ түрлендіргіштерінің қарастырылған қасиеттері қарапайым есептеу операцияларын орындаумен салыстырмалы түрде күрделі басқару жүйелерін құруда қолданылады.
Физикалық шамалардың жалпы өндірістік датчиктері.
Байыту процестерінің тиімділігі көбінесе технологиялық режимдерге байланысты, олар өз кезегінде осы процестерге әсер ететін параметрлердің мәндерімен анықталады. Байыту процестерінің әртүрлілігі оларды бақылауды қажет ететін көптеген технологиялық параметрлерді тудырады. Кейбір физикалық шамаларды бақылау үшін қосалқы құрылғысы бар стандартты датчиктің болуы жеткілікті (мысалы, термопар – автоматты потенциометр), басқалары үшін қосымша құрылғылар мен түрлендіргіштер қажет (тығыздық өлшегіштер, шығын өлшегіштер, күл өлшегіштер және т.б.) .).
Өнеркәсіптік сенсорлардың көп санының ішінен әртүрлі салаларда ақпараттың тәуелсіз көздері және күрделірек сенсорлардың құрамдас бөліктері ретінде кеңінен қолданылатын сенсорларды бөліп көрсетуге болады.
Бұл бөлімде біз физикалық шамалардың ең қарапайым жалпы өндірістік датчиктерін қарастырамыз.
Температура сенсорлары. Қазандықтардың, кептіргіштердің және машиналардың кейбір үйкеліс қондырғыларының жұмысының жылу режимдерін бақылау осы объектілердің жұмысын басқаруға қажетті маңызды ақпаратты алуға мүмкіндік береді.
Манометриялық термометрлер. Бұл құрылғыға сезімтал элемент (жылу шамы) және капиллярлық түтік арқылы қосылған және жұмысшы затпен толтырылған көрсеткіш құрылғысы кіреді. Жұмыс істеу принципі температураға байланысты жабық термометр жүйесіндегі жұмыс затының қысымының өзгеруіне негізделген.
Жұмыс затының агрегаттық күйіне қарай сұйық (сынап, ксилол, спирттер), газ (азот, гелий) және бу (төмен қайнайтын сұйықтықтың қаныққан буы) манометрлік термометрлер бөлінеді.
Жұмысшы заттың қысымы манометриялық элементпен – құбырлы серіппемен бекітіледі, ол жабық жүйеде қысымның жоғарылауымен босайды.
Термометрдің жұмыс затының түріне байланысты температураны өлшеу шектері -50 ° -дан +1300 ° C-қа дейін. Құрылғылар сигналдық контактілермен, жазу құрылғысымен жабдықталуы мүмкін.
Термисторлар (терморезисторлар).Жұмыс принципі металдардың немесе жартылай өткізгіштердің қасиетіне негізделген ( термисторлар) температураға байланысты оның электр кедергісін өзгерту. Термисторлар үшін бұл тәуелділік келесі түрде болады:
қайда Р 0 – өткізгіш кедергісі T 0 \u003d 293 0 К;
α T – кедергінің температуралық коэффициенті
Сезімтал металл элементтері сым катушкалары немесе спиральдар түрінде жасалады, негізінен екі металдан - мыс (төмен температура үшін - 180 ° C дейін) және платина (-250 ° -дан 1300 ° C дейін), металл қорғаныс қаптамасына орналастырылады. .
Басқарылатын температураны тіркеу үшін термистор негізгі сенсор ретінде автоматты айнымалы ток көпіріне (екінші құрылғы) қосылады, бұл мәселе төменде талқыланады.
Динамикалық терминдерде термисторларды тасымалдау функциясы бар бірінші ретті апериодтық байланыс ретінде көрсетуге болады. W(p)=k/(Tp+1), егер сенсордың уақыт тұрақтысы ( Т) реттеу (бақылау) объектісінің уақыт тұрақтысынан әлдеқайда аз болса, бұл элементті пропорционалды буын ретінде қабылдауға рұқсат етіледі.
Терможұптар.Термоэлектрлік термометрлер (термопарлар) әдетте үлкен диапазондағы және 1000 ° C жоғары температураны өлшеу үшін қолданылады.
Терможұптардың жұмыс істеу принципі салқын ұштардың температурасы түйіспе температурасынан айырмашылығы болған жағдайда, екі бірдей емес дәнекерленген өткізгіштің (ыстық өтпе) бос (суық) ұштарында тұрақты ток ЭҚК пайда болуының әсеріне негізделген. ЭҚК мәні осы температуралардың айырмашылығына пропорционал, ал өлшенетін температуралардың мәні мен диапазоны электродтардың материалына байланысты. Фарфор моншақтар қадалған электродтар қорғаныш арматураға орналастырылады.
Термопарларды тіркеу құрылғысына қосу арнайы термоэлектродты сымдар арқылы жүзеге асырылады. Жазу құрылғысы ретінде белгілі бір калибрлеуі бар милливольтметр немесе автоматты тұрақты ток көпірі (потенциометр) пайдаланылуы мүмкін.
Басқару жүйелерін есептеу кезінде термопарларды термисторлар сияқты бірінші ретті апериодтық байланыс немесе пропорционалды түрде көрсетуге болады.
Өнеркәсіп әр түрлі термопараларды шығарады (7.1-кесте).
Кесте 7.1 Терможұптардың сипаттамалары
Қысым сенсорлары. Қысым (вакуум) және дифференциалды қысым датчиктерікен өндіру және өңдеу өнеркәсібінде жалпы өнеркәсіптік датчиктер ретінде де, массаның тығыздығы, ортаны тұтыну, сұйық орта деңгейі, суспензия тұтқырлығы және т.
Артық қысымды өлшеуге арналған құрылғылар деп аталады манометрлернемесе манометрлер, вакуумдық қысымды (атмосферадан төмен, вакуумды) өлшеу үшін – вакуумметрлермен немесе тартпа өлшегіштермен, артық және вакуумдық қысымды бір мезгілде өлшеу үшін – қысымды және вакуумдық өлшеуіштермен немесе қысымды өлшеуіштермен.
Ең кең тарағандары манометрлік серіппе (7.7 а-сурет), иілгіш қабықша (7.7 б-сурет) және иілгіш сильфон түріндегі серпімді сезімтал элементтері бар серіппелі типті датчиктер (деформация).
.
Көрсеткіштерді жазу құрылғысына беру үшін манометрлерге ауыстыру түрлендіргішін салуға болады. Суретте поршеньдері сезімтал элементтерге (1 және 2) қосылған индуктивті-трансформаторлы түрлендіргіштер (2) көрсетілген.
Екі қысымның айырмашылығын (дифференциалды) өлшеуге арналған құрылғылар дифференциалды манометр немесе дифференциалды манометр деп аталады (7.8-сурет). Мұнда қысым сезімтал элементке екі жағынан әсер етеді, бұл құрылғыларда көп (+ P) және аз (-P) қысымды қамтамасыз ету үшін екі кіріс арматурасы бар.
Дифференциалды манометрлерді екі негізгі топқа бөлуге болады: сұйық және серіппелі. Сезімтал элементтердің түріне қарай серіппелілердің ішінде мембраналық (7.8а-сурет), сильфондар (7.8б-сурет), сұйықтар арасында-қоңырау (7.8в-сурет) жиі кездеседі.
Мембраналық блок (7.8 а-сурет) әдетте тазартылған сумен толтырылады.
Сезімтал элементі трансформатор майына ішінара төңкерілген қоңырау болып табылатын қоңыраулы дифференциалды манометрлер ең сезімтал болып табылады. Олар 0 мен 400 Па арасындағы шағын дифференциалды қысымды өлшеу үшін қолданылады, мысалы, кептіру пештеріндегі және қазандық қондырғыларындағы вакуумды бақылау үшін.
Қарастырылып отырған дифференциалды манометрлер масштабсыз, басқарылатын параметрді тіркеу сәйкес орын ауыстыру түрлендіргіштерінен электр сигналын алатын екінші реттік құрылғылармен жүзеге асырылады.
Механикалық күштердің сенсорлары. Бұл датчиктерге серпімді элементі және орын ауыстыру түрлендіргіші, тензометриялық, пьезоэлектрлік және басқа да бірқатары бар датчиктер жатады (7.9-сурет).
Бұл сенсорлардың жұмыс принципі суреттен анық. Серпімді элементі бар сенсор екінші құрылғымен - айнымалы ток компенсаторымен, тензометрлік сенсормен - айнымалы ток көпірімен, пьезометриялық сенсормен - тұрақты ток көпірімен жұмыс істей алатынын ескеріңіз. Бұл мәселе келесі тарауларда толығырақ қарастырылады.
Тезометр - суретте көрсетілгендей жұқа сымның (арнайы қорытпаның) немесе металл фольганың бірнеше бұрылыстары желімделген субстрат. 7.9b. Сенсор басқарылатын күштің әсер ету сызығы бойынша датчиктің ұзын осін бағдарлай отырып, F жүктемесін қабылдайтын сезгіш элементке жабыстырылады. Бұл элемент F күшінің әсерінен болатын және серпімді деформация шегінде жұмыс істейтін кез келген құрылым болуы мүмкін. Жүктеме ұяшығы да сол деформацияға ұшырайды, ал сенсор өткізгіші оның орнатылуының ұзын осі бойымен ұзартылады немесе қысқарады. Соңғысы электротехникадан белгілі R=ρl/S формуласы бойынша оның омдық кедергісінің өзгеруіне әкеледі.
Мұнда қарастырылатын датчиктер таспалы конвейерлердің жұмысын бақылауға (7.10 а-сурет), көліктердің массасын (автомобильдер, теміржол вагондары, 7.10 б-сурет), бункерлердегі материал массасын және т.б. өлшеуге болатынын қосамыз.
Конвейердің жұмысын бағалау материал тиелген таспаның белгілі бір бөлігін оның қозғалысының тұрақты жылдамдығымен өлшеуге негізделген. Таспадағы материал массасының әсерінен болатын серпімді буындарға орнатылған таразы платформасының (2) тік қозғалысы индукциялық-трансформаторлық түрлендіргішке (ITP) беріледі, ол ақпаратты екінші құрылғыға (Uout) жасайды.
Теміржол вагондарын, жүк тиелген көліктерді өлшеу үшін таразы платформасы (4) тензометрлер блоктарына (5) тіреледі, олар таразы объектісінің салмағына байланысты серпімді деформацияға ұшырайтын желімделген тензометрлері бар металл тіректер болып табылады.
Бірыңғай операциялар жиынтығы нақты технологиялық процестерді құрайды. Жалпы жағдайда, технологиялық процесс келесі операцияның басы алдыңғы операцияның басына қатысты ауыстырылған кезде параллельді, дәйекті немесе аралас орындалатын технологиялық операциялар арқылы жүзеге асырылады.
Процесті басқару ұйымдық-техникалық мәселе болып табылады және ол бүгінгі күні автоматты немесе автоматтандырылған процестерді басқару жүйелерін құру арқылы шешіледі.
Мақсатты басқару технологиялық процессол мыналар болуы мүмкін: қандай да бір физикалық шаманы тұрақтандыру, оны берілген бағдарлама бойынша өзгерту немесе одан да күрделі жағдайларда қандай да бір жалпылау критерийін оңтайландыру, процестің ең жоғары өнімділігі, өнімнің ең төмен құны және т.б.
Бақылау мен реттеуге жататын үрдістің типтік параметрлеріне ағын жылдамдығы, деңгей, қысым, температура және бірқатар сапа көрсеткіштері жатады.
Жабық жүйелер шығыс мәндері туралы ағымдағы ақпаратты пайдаланады, ауытқуды анықтайды ε( т)бақыланатын айнымалы Y(t) берілген мәннен Y(o) және ε (t) мәнін азайту немесе толығымен жою үшін әрекеттерді орындаңыз.
Ауытқуды басқару жүйесі деп аталатын жабық жүйенің ең қарапайым мысалы - резервуардағы су деңгейін тұрақтандыруға арналған 1-суретте көрсетілген жүйе. Жүйе 2-ші деңгейдегі өлшеу түрлендіргішінен (датчигі), реттеуші құрылғыдан 1 (регулятор) және реттеуші органның (клапанның) 5 жағдайын басқаратын жетектен 3 тұрады.
Күріш. 1. Автоматты басқару жүйесінің функционалдық сұлбасы: 1 – реттегіш, 2 – деңгей өлшеу түрлендіргіші, 3 – жетек, 5 – реттегіш.
Ағынды басқару
Ағынды басқару жүйелері төмен инерциямен және жиі параметр пульсациясымен сипатталады.
Әдетте, ағынды басқару клапан немесе қақпа клапанының көмегімен зат ағынын тежеу, сорғы жетегінің айналу жылдамдығын немесе айналу дәрежесін өзгерту арқылы құбырдағы қысымды өзгерту (ағынның бір бөлігін қосымша арналар арқылы бұру).
Сұйық және газ тәріздес орталар үшін ағынды реттегіштерді іске асыру принциптері 2, а-суретте, сусымалы материалдар үшін - 2, б-суретте көрсетілген.
Күріш. 2. Ағынды реттеу схемалары: а - сұйық және газ тәріздес орталар, б - сусымалы материалдар, в - орталардың қатынасы.
Технологиялық процестерді автоматтандыру тәжірибесінде екі немесе одан да көп тасымалдағыштардың шығындарының арақатынасын тұрақтандыру талап етілетін жағдайлар кездеседі.
2, в-суретте көрсетілген сұлбада G1 ағыны жетекші, ал G2 = γ G ағыны ізбасары болып табылады, мұндағы γ - реттегіштің статикалық реттеуі кезінде орнатылатын ағын коэффициенті коэффициенті.
G1 негізгі ағыны өзгертілгенде, FF контроллері G2 бағынышты ағынын пропорционалды түрде өзгертеді.
Бақылау заңын таңдау параметрді тұрақтандырудың қажетті сапасына байланысты.
Деңгейді бақылау
Деңгейді басқару жүйелері ағынды басқару жүйелерімен бірдей мүмкіндіктерге ие. Жалпы жағдайда деңгейлік мінез-құлық дифференциалдық теңдеумен сипатталады
D(dl/dt) = G in - G out + G arr,
мұндағы S - аудан көлденең қимасыйымдылық, L - деңгей, Gin, Gout - кіріс және шығыстағы ортаның ағынының жылдамдығы, G arr - t уақыт бірлігіндегі сыйымдылығы артып немесе кемитін орта мөлшері (0-ге тең болуы мүмкін).
Деңгейдің тұрақтылығы берілген және тұтынылатын сұйықтық мөлшерінің теңдігін көрсетеді. Бұл жағдай сұйықтықтың берілуіне (3, а-сурет) немесе ағынына (3, б-сурет) әсер ету арқылы қамтамасыз етілуі мүмкін. Реттегіштің 3, в-суретте көрсетілген нұсқасында параметрді тұрақтандыру үшін сұйықтықтың берілуі мен шығынын өлшеу нәтижелері қолданылады.
Сұйықтық деңгейіндегі импульс түзетуші болып табылады, ол ағын мен ағын өзгерген кезде пайда болатын сөзсіз қателіктерге байланысты қателердің жинақталуын жояды. Бақылау заңын таңдау параметрді тұрақтандырудың қажетті сапасына да байланысты. Бұл жағдайда пропорционалды ғана емес, сонымен қатар позициялық контроллерді де қолдануға болады.
Күріш. 3. Деңгейді реттеу жүйелерінің сұлбалары: а – қоректендіруге әсер етумен, б және в – орта ағынына әсер етумен.
Қысымды реттеу
Қысымның тұрақтылығы, сондай-ақ деңгейдің тұрақтылығы көрсетеді материалдық балансобъект. Жалпы жағдайда қысымның өзгеруі мына теңдеумен сипатталады:
V(dp/dt) = G in - G out + G arr,
мұндағы V – аппараттың көлемі, p – қысым.
Қысымды бақылау әдістері деңгейді бақылау әдістеріне ұқсас.
Температураны бақылау
Температура – жүйенің термодинамикалық күйінің көрсеткіші. Температураны реттеу жүйесінің динамикалық сипаттамалары процестің физикалық және химиялық параметрлеріне және аппараттың конструкциясына байланысты. Мұндай жүйенің ерекшелігі объектінің және көбінесе өлшеу түрлендіргішінің елеулі инерциясы болып табылады.
Температура реттегіштерін іске асыру принциптері объектідегі энергияны тұтынуды бақылауды ескере отырып, деңгей реттегіштерін іске асыру принциптеріне ұқсас (2-сурет). Басқару заңын таңдау объектінің инерциясына байланысты: ол неғұрлым үлкен болса, басқару заңы соғұрлым күрделірек. Өлшеу түрлендіргішінің уақыт константасын салқындату сұйықтығының жылдамдығын жоғарылату, қорғаныш қаптамасының (манж) қабырғаларының қалыңдығын азайту және т.б.
Өнімнің құрамы мен сапа көрсеткіштерін реттеу
Өнімнің құрамын немесе сапасын реттеу кезінде параметрдің (мысалы, дәннің ылғалдылығы) дискретті түрде өлшенуі мүмкін. Бұл жағдайда ақпараттың жоғалуы және динамикалық басқару процесінің дәлдігінің төмендеуі сөзсіз.
Кейбір аралық параметр Y(t) тұрақтандыратын реттегіштің ұсынылатын сұлбасы, оның мәні негізгі реттелетін параметрге – өнім сапасының Y(ti ) көрсеткішіне байланысты 4-суретте көрсетілген.
Күріш. 4. Өнім сапасын бақылау жүйесінің схемасы: 1 - объект, 2 - сапа анализаторы, 3 - экстраполяциялық фильтр, 4 - есептеу құрылғысы, 5 - реттегіш.
Есептеу құрылғысы 4, Y(t) және Y(ti ) параметрлері арасындағы байланыстың математикалық моделін пайдалана отырып, сапа көрсеткішін үздіксіз бағалайды. Экстраполяция сүзгісі 3 екі өлшем арасында болжамды өнім сапасының Y(ti ) параметрін береді.
Жақсы жұмысыңызды білім қорына жіберу оңай. Төмендегі пішінді пайдаланыңыз
Білім қорын оқу мен жұмыста пайдаланатын студенттер, аспиранттар, жас ғалымдар сізге шексіз алғысын білдіреді.
http://www.allbest.ru/ сайтында орналасқан.
Ресей Федерациясының Білім және ғылым министрлігі
Федералдық мемлекеттік бюджет саласы оқу орныжоғары кәсіби білім
Самара штаты Техникалық университет» Сызран қаласында
Электрмеханика және өнеркәсіптік автоматика кафедрасы
Курстық жоба
пәні «Дизайн автоматтандырылған жүйелер»
EOLU AVT-6 қондырғысында технологиялық параметрлерді реттеу
Аяқталды:
Студент гр. EABZ-401 Голотин К.О.
Тексерілді:
Өнер. оқытушы Шумилов Е.А.
Сызран 2014 ж
Кіріспе
1. Қондырғы жұмысының сипаттамасы
3. Реттегіштердің есептеулері
Қорытынды
Кіріспе
Мұнай адамға ерте заманнан белгілі. Көптеген ғасырлар бойы мұнай дәрі, отын және жарықтандыру материалы ретінде пайдаланылды. Ресейде технология дамыған сайын мұнай өңдеу өнеркәсібі де дамып, мұнайдан әртүрлі мұнай өнімдерін өндіруді қамтамасыз етті. Мұнай өнеркәсібінің алдында орасан зор міндет тұр: химия және мұнай-химия өнеркәсібін шикізатпен және аралық өнімдермен қамтамасыз ету. Бұл салаларды дамытудың шикізаты табиғи және ілеспе газ, сұйытылған газжәне жеке көмірсутек фракциялары. Сонымен қатар, мұнай өңдеу зауыттарында ароматты көмірсутектер, күйе шикізаты, синтетикалық өнімдер шығарыла бастады май қышқылыжәне спирттер, сондай-ақ көптеген басқа өнімдер. Қазіргі заманғы мұнай өңдеу өнеркәсібі үнемі ғылыми-техникалық әзірлемелердің белгісінде. Мұнай өңдеу зауыттарындағы негізгі технологиялық процестер: мұнайды бастапқы сатыда тұзсыздандыру және сусыздандыру, каталитикалық крекинг, каталитикалық риформинг, изомерлеу, мұнай дистилляттарын гидрогенизациялау және т.б. – қайталама және одан кейінгі кезеңдерде.
Мұнайды қайта өңдеу процестерін кеңінен қолдану мұнайды бөлудің анықтығына және тереңірек таңдауға қойылатын талаптарды арттырады. Мұнай өңдеудің заманауи технологиялық процестері жоғары өнімділікпен, жоғары ағындармен және параметрлердің белгілі бір мәндерімен сипатталады, олардың ауытқуы ең аз шектерде ғана рұқсат етіледі.
Қазіргі әлемдік нарық мұнай мен мұнай өнімдерінің сапасына жоғары талаптар қояды, сондықтан өнім сапасын үздіксіз жақсарту қажет. Ал бұл қазіргі заманғы жоғары дәлдіктегі басқару жүйелерін пайдалануды талап етеді.
Мұнайды айдау процестері атмосфералық құбырлы (АТ) және вакуумдық құбырлы (ВТ) немесе атмосфералық-вакуумдық құбырлы (АВТ) қондырғыларында жүзеге асырылады.
АТ қондырғыларында отын (бензин, керосин, дизель) фракциялары мен мазут алу үшін мұнайды таяз айдау жүргізіледі. ВТ қондырғылары мазутты айдауға арналған. Олардан алынған газойль, мұнай фракциялары және шайыр отын, майлау майлары, кокс, битум және басқа да мұнай өнімдерін алу үшін оларды кейінгі (қайталама) өңдеу процестері үшін шикізат ретінде пайдаланылады.
Қазіргі заманғы мұнай өңдеу процестері сусыздандыру және тұзсыздандыру, екінші реттік айдау және бензин фракциясын тұрақтандыру процестерімен біріктірілген: ЦДУ-АТ, ЦДУ-АВТ және т.б.
1. Қондырғы жұмысының сипаттамасы
ELOU AVT-6 атмосфералық блогында технологиялық процесс келесідей жүреді. СДУ-да сусыздандырылған және тұзсыздандырылған мұнай жылу алмастырғыштарда қосымша қыздырылады және бөлу үшін ішінара үстіңгі колоннаға беріледі.Осы колонканың жоғарғы бөлігінен шығатын көмірсутекті газ және жеңіл бензин ауа және су салқындатқыштарында конденсацияланады және салқындатылады және суару резервуарына жіберіледі. Конденсаттың бір бөлігі жедел рефлюкс ретінде 1-бағанның жоғарғы жағына қайтарылады. Колоннаның 1 төменгі бөлігінен алынған топс майы құбырлы пешке 4 беріледі, онда ол қажетті температураға дейін қызады және атмосфералық колоннаға жіберіледі 2. Пештен 4 жоғары мұнайдың бір бөлігі пештің түбіне қайтарылады. 1-баған ыстық ағын ретінде. Ауыр бензин 2-бағанның жоғарғы жағынан алынады, ал жанармай фракциялары 180-220 (230), 220 (230) -280 және 280-350 ° C аршу колонналары 3 арқылы бүйірден шығарылады. Атмосфералық колоннада өткір суарудан басқа, 180-220 және 220-280 ° C фракцияларын таңдау үшін плиталардың астындағы жылуды кетіретін екі айналымды суару бар. Өте қызған су буы атмосфералық және аршу колонналарының төменгі бөліктеріне жеңіл қайнайтын фракцияларды аршу үшін беріледі. Атмосфералық колоннаның түбінен мазут алынады, ол вакуумды айдау қондырғысына жіберіледі.
2. Қондырудың технологиялық схемасы
Суретте. 1 CDU AVT-6 қондырғысының атмосфералық айдау қондырғысының принципиалды сұлбасын көрсетеді.
1 - үстіңгі баған;
2 - атмосфералық колонна;
3 - аршу колонналары;
4 - атмосфералық пеш;
I - ELOU қосылған май;
II – жеңіл бензин;
III- ауыр бензин;
IV - бөлшек 180-220;
V - бөлшек 220-280;
VI - бөлшек 280-350;
VII – мазут;
IX – су буы.
3. Реттегіштерді есептеу
1-кесте Есептеуге арналған деректер
мұнай өңдеу зауыты elo өнеркәсіп
Параметрлерді басқару үшін үш циклды бағынышты басқару жүйесі қолданылады. Мұндай жүйенің құрылымдық схемасы 2-суретте көрсетілген.
Атмосфералық пештегі температураны реттеу жүйесі үшін:
R1(s) - қозғалтқыш жылдамдығы реттегішінің беру функциясы;
W11(s) - тиристор түрлендіргішінің беріліс функциясы;
W12(s) - электр қозғалтқышының беріліс функциясы;
Wos1(s) - жылдамдық сенсорының беру функциясы;
R2(s) - отын шығынын реттегіштің беру функциясы;
W21(s) - сорғыны тасымалдау функциясы;
Wos2(s) - отын шығыны сенсорының беру функциясы;
R3(s) - атмосфералық пештегі температура реттегішінің беріліс функциясы;
W31(s) - атмосфералық пештің тасымалдау функциясы;
Wos3(s) - атмосфералық пештің температура сенсорының тасымалдау функциясы.
Жылдамдықты реттеу жүйесінің бірінші контуры техникалық оптимумға реттеледі (3-сурет).
Бірінші ашық циклдің қалаған тасымалдау функциясы:
Басқа жақтан:
Мәнді формулаға (2) ауыстыру арқылы контроллердің тасымалдау функциясын есептей аламыз:
Simulink-те компьютерлік модельдеу арқылы есептеулердің дұрыстығын тексерейік. (5-сурет) өтпелі процестің графигі көрсетілген, оның параметрлері техникалық оптимумға сәйкес келеді.
Күріш. 4 Электр жетек жүйесі моделінің диаграммасы
Күріш. 5 Өтпелі график
Бірінші тұйық циклдің тасымалдау функциясы:
Жанармай шығынын реттеу жүйесінің екінші тізбегі техникалық оптимумға реттеледі (6-сурет).
Екінші ашық циклдің қалаған тасымалдау функциясы:
Басқа жақтан:
Мәнді (4) формулаға қойып, контроллердің тасымалдау функциясын есептей аламыз:
Simulink-те компьютерлік модельдеу арқылы есептеулердің дұрыстығын тексерейік. (8-сурет) өтпелі процестің графигі көрсетілген, оның параметрлері техникалық оптимумға сәйкес келеді.
Күріш. 7 Электр жетек жүйесі моделінің диаграммасы
Күріш. 8 Өтпелі график
Екінші тұйық контурдың тасымалдау функциясы:
Температураны реттеу жүйесінің үшінші тізбегін симметриялық оптимумға келтіреміз (9-сурет).
Үшінші ашық циклдің қалаған тасымалдау функциясы:
Басқа жақтан:
(6) формулаға мәнді қойып, контроллердің тасымалдау функциясын есептей аламыз:
Simulink-те компьютерлік модельдеу арқылы есептеулердің дұрыстығын тексерейік. (11-сурет) өтпелі процестің графигі көрсетілген, оның параметрлері техникалық оптимумға сәйкес келеді.
Күріш. 10 Электр жетек жүйесі моделінің диаграммасы
Күріш. 11 Өту графигі
Қорытынды
Осы уақыт ішінде курстық жұмысреттегіштер бағынышты басқару жүйесінің әрбір циклі үшін есептелді, олардың дұрыстығы Simulink-те компьютерлік модельдеу арқылы тексерілді. Алынған графиктер бойынша өтпелі кезең, асып кету, сәйкес келмеу уақыты, максималды уақыт және өтпелі кезеңнің уақыты есептелді. Есептелген мәндер таңдалған жағдайға (техникалық немесе симметриялық оптимум) байланысты стандартты мәндерге сәйкес келеді. Сондай-ақ CDU AVT-6 атмосфералық блогындағы технологиялық процесс егжей-тегжейлі зерттелді, ол жоғары өнімділікпен, жоғары ағынмен және параметрлердің белгілі бір мәндерімен сипатталады, олардың ауытқуы ең аз шектерде ғана рұқсат етіледі.
Allbest.ru сайтында орналастырылған
...Ұқсас құжаттар
Мұнай өңдеу және мұнайдың міндеттері химия өнеркәсібі. Дүние жүзіндегі мұнай өңдеу өнеркәсібінің даму ерекшеліктері. Химиялық табиғаты, құрамы және физикалық қасиеттерімұнай және газ конденсаты. Мұнайды бастапқы өңдеудің өнеркәсіптік қондырғылары.
дәрістер курсы, 31.10.2012 қосылған
Химия және мұнай-химия өнеркәсібінің маңызы. Өнеркәсіп құрылымы. Химия және мұнай-химия өнеркәсіптерінің орналасуы. Химия және мұнай-химия өнеркәсібінің әсері қоршаған орта. Ағымдағы жағдайыжәне даму тенденциялары.
аннотация, 27.10.2004 қосылған
Өнеркәсіптік қондырғылардың түрлері. Мұнай қондырғысының атмосфералық айдау блогы. Мұнай нұсқасы бойынша мазутты вакуумды айдау технологиясының ерекшеліктері. Мұнай дистилляттарын алу үшін мазутты дәл фракциялау үшін көлденең ағынды қону бағандары.
аннотация, 14.07.2008 қосылған
Капотнядағы Мәскеу мұнай өңдеу зауытының құрылымы: 48 технологиялық қондырғыны қамтитын 8 негізгі және 9 қосалқы цех. CDU-AVT-6 қондырғысы туралы деректер. ЦДУ-АВТ мұнайының үш есе булануын орнатудың технологиялық схемасы.
тәжірибе есебі, 19.07.2012 қосылған
Химия өнеркәсібін автоматтандыру. Гидрокрекинг қондырғылары, катализаторларды регенерациялау және дизель отынын гидродеароматизациялау бойынша жұмыс жобасын тағайындау және әзірлеу. Автоматты басқару жүйесін модельдеу. Автоматтандыру құралдарын таңдау.
курстық жұмыс, 16.08.2012 қосылған
Мұнайдың элементтік құрамы және мұнай өнімдерінің сипаттамасы. Таңдау және сипаттау негіздемесі технологиялық схемасыатмосфералық баған. К-1, К-2, құбырлы пеш, жылу алмастырғыш, конденсатор және тоңазытқышты айдау колоннасын есептеу, сорғыны таңдау.
курстық жұмыс, 05/11/2015 қосылды
Атмосфералық мұнай айдау процесін басқарудың автоматтандырылған жүйесінің функционалдық-құрылымдық сұлбасын жасау. Байланыстар мен байланыстарды дамыту. Жүйені бағдарламалық және математикалық қамтамасыз ету. Есептеу экономикалық әсерАБЖ енгізуден.
диссертация, 08/11/2011 қосылды
АНК АҚ «Башнефть» кәсіпорнының тарихы. Аспаптар жасау және автоматика бойынша шебердің міндеттері. Мұнайды далалық дайындаудың технологиялық процесі. Оны бастапқы датчиктер мен жетектердің көмегімен реттеу.
тәжірибе есебі, 09.04.2012 қосылған
Бинарлы қоспаларды түзету. Мұнайдың атмосфералық дистилляциясын орнату. Қондырғы конструкциясы және технологиялық процесс. Электр дегидратордағы май/су интерфейсінің деңгейін бақылау және реттеу. Құрылғыны автоматтандырудың функционалдық схемасын құрастыру.
курстық жұмыс, 01/07/2015 қосылған
Мұнайды алғашқы айдау процесі, оның сұлбасы, негізгі кезеңдері, спецификалық ерекшеліктері. Мұнайды алғашқы айдау өнімдерінің шығымы мен сапасын анықтайтын негізгі факторлар. Мұнайды қосарлы буланумен орнату, бастапқы айдау өнімдерін шығару.
АЭС энергоблоктарының қалыпты тұрақты жұмысы үшін белгіленген шектерде бірқатар жылулық параметрлерді сақтау қажет. Бұл функциялар жылу параметрлерін автоматты басқару жүйелерімен жүзеге асырылады, олардың сенімді, тиімді және тұрақты жұмысы тұтастай алғанда энергоблоктың жұмысына байланысты.
Бір АЭС энергоблогында барлығы 150-ге жуық жергілікті автоматты басқару жүйесі (регулятор) бар, олардың шамамен 30-35-і ең маңыздысы ретінде жіктелуі мүмкін, олар істен шыққан жағдайда қуат блогы, әдетте, бұрылады. қорғаныс құралдарымен өшіру (SG, деаэратор, BRU- CH деңгейін реттегіштер, бастапқы тізбектегі қысым және т.б.) немесе қуат блогының жүктемесі төмендеген (ЖҚҚ-дағы деңгей реттегіштері).
Параметрлерді қолмен ұзақ уақыт сақтау қиын, көп уақытты қажет етеді және операциялық персоналдан белгілі бір дағдыларды талап етеді. Энергия блогындағы реттегіштерді пайдалану және жедел қызмет көрсету персоналдан автоматты басқару теориясының негіздерін, жұмыс істеу принциптерін, реттегіштер іске асырылатын құрылғы мен аппараттық құралдарды білуді талап етеді.
Автоматты басқару жүйелері машинаның жұмысын, технологиялық процесті сипаттайтын реттелетін айнымалылар деп аталатын кез келген физикалық шамаларды (кернеу, қысым, деңгей, температура, жылдамдық және т.б.) өзгерту немесе тұрақты ұстау қажет болған жағдайларда қолданылады. немесе қозғалатын объектінің динамикасы.
Бұл функцияларды жүзеге асыратын құрылғылар автоматты реттегіштер деп аталады.
Реттеу объектісі - машина немесе қондырғы, оның көрсетілген жұмыс режимі реттеуші органдардың көмегімен реттеушімен сақталуы тиіс. Реттегіш пен реттеу объектісінің қосындысы автоматты басқару жүйесі деп аталады.
«Каскад-2» жабдығы негізіндегі автоматты басқару жүйесі (ЦАП) аспаптық нұсқада микроэлектроника негізінде жасалған.
Негізгі ақпарат көзі ретінде деформацияны сезгіш элементтері бар «Сапфир-22» типті бастапқы түрлендіргіштер, кедергілік термометрлер және термопарлар пайдаланылды.
Параметрдің ағымдағы мәні үшін реттегіштің балансымен D07 блогын қосудың функционалдық схемасын қарастырайық (2.4-сурет).
Авторегулятордың ағымдағы мәнге өзін-өзі теңестіруі анықтамалық сигналдың өзгеруіне негізделген. Коммутатор «P» күйінде (қолмен режим) болғанда, «B» (көп) немесе «M» (аз) түймелеріне әрекет ету арқылы реттегіштің анықтамасы орнатылады.
2.4-сурет – Параметрдің ағымдағы мәні үшін авторегулятордың өзіндік теңгерімінің құрылымдық диаграммасы
Коммутатор «A» күйінде (автоматты режим) болғанда, P27 басқару блогының шығыс командалары (минус 24В) « » немесе « » кірістеріне жіберіліп, D07 блогының шығыс сигналының өзгеруіне әкеледі. Контроллер қосылған кезде P27 блогының басқару импульстерінің интеграторға әсері тоқтайды (BVR релесінің қалыпты жабық контактілері ашық) және контроллердің сілтемесі қосу сәтіндегі технологиялық параметрдің мәніне тең болып қалады. .
VVER-1000 реакторының CPS
NR бақылау және қорғау жүйесімен шешілетін міндеттер:
1. Қажетті жылдамдықта қажетті диапазондағы реактордың қуатын немесе басқа параметрін өзгертуді қамтамасыз ету және қуатты немесе басқа параметрді белгілі бір алдын ала белгіленген деңгейде ұстап тұру.Сондықтан бұл функцияны қамтамасыз ету үшін арнайы КПС органдары қажет. Оларды автоматты реттеу органдары (АР) деп атайды.
2. NR реактивтілігіндегі өзгерістерді өтеу. Бұл тапсырманы орындайтын арнайы KPS органдары өтемақы органдары деп аталады.
3. Қауіпсіздік қауіпсіз жұмыс NR, оны төтенше жағдайларда бөліну тізбегі реакциясын тоқтату арқылы NR жүзеге асыруға болады
CPS арналған:
ТГ-мен желіге берілетін қуатқа сәйкес NR қуатын автоматты басқару немесе берілген деңгейде қуатты тұрақтандыру үшін;
NR іске қосу және оны қол режимінде қуаттандыру үшін;
Нұсқаулықтағы реактивтіліктің өзгерістерін өтеу үшін және автоматты режим;
Ядролық қаруды төтенше жағдайдан қорғау;
АЗ жұмысының себептері туралы сигнал беру үшін;
Кейбір AZ сигналдарын автоматты маневрлеу үшін;
CPS-те пайда болатын ақаулар туралы сигнал беру үшін;
НЕМЕСЕ NR диспетчерлік пункт пен диспетчерлік пункттегі позициясын сигнал беру үшін, сондай-ақ СВРК IVS EB-дегі әрбір НЕМЕСЕ позициясы туралы ақпаратты шақыру үшін.
Реактор ядродағы отын ядролары бар CRE курсына әсер ету арқылы басқарылады.
Жасалып жатқан CPS NR-де штангалар түріндегі қатты сіңіргіштерді енгізу әдісі қарастырылған. Механикалық басқару элементтерімен қатар бастапқы контурдың салқындатқышына бор қышқылының ерітіндісін енгізу қолданылады. оперативті басқаруқуат механикалық қозғалыс арқылы жүзеге асады атқарушы органдарқұрамында қатты сіңіргіш бар.
CPS қойылатын талаптар:
1. Электрлік параметрлер мен режимдерге:
CPS кем дегенде екі тәуелсіз қуат көзінен қоректендіруге арналған; бір көз жоғалған кезде CPS жұмысы сақталады;
Электрмен жабдықтау параметрлері ұзақ уақыт бойы өшірілгенде апаттық қорғаныстың (ЭҚ) жалған жұмысы болмайды және басқару элементтері өздігінен қозғалмайды;
KMS әртүрлі жүйелермен ақпарат алмасуды қамтамасыз етуі керек.
2. Сенімділік үшін:
CPS қызмет ету мерзімі 10 жылдан кем емес;
Басқару функциялары бойынша МТБФ 10 5 сағат;
Ядролық реакторды тоқтатуды талап ететін AZ функциялары үшін қолжетімсіздік коэффициенті 10 -5 артық емес;
Орташа қалпына келтіру уақыты 1 сағат.
3. Аппараттық құралға:
СҚҚ жабдығы ядролық реактор тоқтаусыз жұмыс істеп тұрғанда, жүйе функцияларын және реактор қондырғысының (РП) жұмыс қабілеттілігін бұзбай, іске қосуға дайындық кезінде басқару құралдарын пайдалана отырып, функционалдық тексеру мүмкіндігін, сондай-ақ СҚЖ параметрлерін қамтамасыз етеді;
Байланыс желілері бір желідегі өрт функцияларды орындау мүмкін еместігіне әкелмейтіндей етіп жасалған.
4. Жетектерге:
Реактивтіліктің жоғарылауы бағытында өздігінен қозғалысты болдырмау (ақаулар, электр қуатын өшіру және т.б.);
Қозғалыстың жұмыс жылдамдығы секундына 20 ± 2 мм;
Жұмыс органдарын белсенді аймаққа енгізу уақыты 1,5 - 4 сек;
AZ сигналының шығуынан қозғалыстың басталуына дейінгі уақыт 0,5 секунд;
Реттеуші органның жұмыс инсульті 3500 мм.
КПС құрамы
PTK SGIU-M
PTK AZ-PZ
PTK ARM-ROM-UPZ
Жабдықты электрмен жабдықтау.
Негізгі ұғымдар мен анықтамалар ................................................... ................................................. ..... төрт
1. Блок-схемаларреттеу объектісі............................................... ............... .......................... 13
2. Автоматтандыру жүйесін таңдау реті...................................... ...... ............... он бес
3. Негізгі технологиялық параметрлерді реттеу...................................... ............ ............ 17
3.1. Ағын жылдамдығының реттелуі, ағынның коэффициенті ...................................... ................. .............. 17
3.2. Деңгейді бақылау ................................................. ................................................................ ................. ...... 19
3.3. Қысымды реттеу.................................................. ................................................................ ................. .21
3.4. Температураны реттеу.................................................. ................................................................ ............. 22
3.5. рН реттеу ................................................. ................................................................ ...................... 24
3.6. Құрамы мен сапа көрсеткіштерін реттеу ......................................... ................................. 26
Химиялық технологияның негізгі процестерін автоматтандыру ............................................. ...................... 27
4. Гидромеханикалық процестерді автоматтандыру......................................... ... ......................... 27
4.1. Сұйықтар мен газдардың қозғалысының процестерін автоматтандыру ...................................... ............ 27
4.2. Гетерогенді жүйелерді бөлу және тазартуды автоматтандыру...................................... ..... 31
5. Жылу процестерін автоматтандыру....................................... ... ......................................... 32
5.1. Араластырғыш жылу алмастырғышты басқару ................................................. ................................................ 33
5.2. Беттік жылу алмастырғыштарды реттеу ................................................ ............. ......... 38
5.3. Құбырлы пештерді автоматтандыру .............................................. ................ ................................................. .... 42
6. Масса алмасу процестерін автоматтандыру................................... .... ................................. 45
6.1. Түзету процесін автоматтандыру ................................................. ................................................................ 46
6.2. Абсорбция процесін автоматтандыру ................................................. ................................................................ .... 53
6.3. Абсорбция – десорбция процесін автоматтандыру .............................................. .... ............. 57
6.4. Булану процесін автоматтандыру ............................................. ................................................................ ...... 59
6.5. Экстракция процесін автоматтандыру................................................. ................................................. 64
6.6. Кептіру процесін автоматтандыру ................................................. ................................................................ ............ 66
6.6.1. Барабандағы кептіргіште кептіру процесі ........................................... .. ................................. 66
6.6.2. Сұйық төсек кептіргіштерін автоматтандыру ................................................ ................................ 69
7. Реакторлық процестерді автоматтандыру................................... ........ ......................................... 71
Технологиялық реакторларды реттеу ................................................ ................................................................... ..... 71
Емтиханға дайындалу үшін пән бойынша бақылау сұрақтары ...................................... ................. .. 74
Әдебиет.................................................. ................................................... . ................................................ 76
Негізгі ұғымдар мен анықтамалар
Автоматтандыру - бұл автоматты құрылғылар мен механизмдерді (яғни, адамның тікелей араласуынсыз жұмыс істейді) зерттеу, әзірлеу және жасаумен айналысатын техникалық пән.
Автоматтандыру – басқару функцияларын адамнан адамға берумен сипатталатын машина өндірісінің кезеңі автоматты құрылғылар(техникалық энциклопедия).
TOU- технологиялық объектбақылау – технологиялық құрал-жабдықтардың жиынтығы және оған жүзеге асырылады технологиялық процесс.
ACS- автоматтандырылған басқару жүйесі - адам қызметінің әртүрлі салаларында оңтайлы басқару үшін қажетті ақпаратты автоматтандырылған жинау және өңдеуді қамтамасыз ететін адам-машина жүйесі.
Химиялық технологияның және үздіксіз технологиялық процестер басым болатын өнеркәсіптің басқа салаларының дамуы (мұнай-химия, мұнай өңдеу, металлургия және т.б.) жергілікті автоматты басқару жүйелеріне қарағанда неғұрлым жетілдірілген басқару жүйелерін құруды талап етті. Бұл түбегейлі жаңа жүйелер процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелері - APCS деп аталады.
Процесті басқарудың автоматтандырылған жүйелерін құру екінші және үшінші буынды ЭЕМ жасау, олардың есептеу ресурстары мен сенімділігін арттыру есебінен мүмкін болды.
APCS- қабылданған бақылау критерийіне сәйкес ТҚ бойынша бақылау іс-әрекеттерін әзірлеу және жүзеге асыру үшін АБЖ шақыру - ТО жұмысының сапасын сипаттайтын және қолданылатын бақылау әрекеттеріне байланысты белгілі бір мәндерді қабылдайтын көрсеткіш.
ATC- бірлесе жұмыс істейтін ТОУ мен АПКС жиынтығы автоматтандырылған технологиялық кешенді құрайды.
APCS жергілікті ACS-тен ерекшеленеді:
Ақпараттық ағындарды жақсы ұйымдастыру;
Ақпаратты алу, өңдеу және ұсыну процестерін толық дерлік автоматтандыру;
Басқару процесінде операциялық персонал мен UVM арасындағы белсенді диалог мүмкіндігін барынша дамыту мақсатында тиімді шешімдер;
Өндірісті бастау және тоқтатуды қоса алғанда, басқару функцияларын автоматтандырудың жоғары дәрежесі.
Цехтар сияқты автоматты өндірісті басқару жүйелерінен және автоматты зауыттар(автоматтандырудың ең жоғары деңгейі) APCS әртүрлі үлкен дәрежедебасқару процестеріне адамның қатысуы.
APCS-тен толықтай көшу автоматты өндірісұстамды:
Технологиялық процестердің жетілмегендігі (механикаландырылмаған технологиялық операциялардың болуы;
Технологиялық жабдықтың сенімділігінің төмендігі; автоматтандыру мен есептеуіш техниканың жеткіліксіз сенімділігі;
Автоматтандырылған процестерді басқару жүйелерінде адам шешетін тапсырмаларды математикалық сипаттаудағы қиындықтар және т.б.) Басқарудың ғаламдық мақсаты
APCS көмегімен TOU бақылау критерийінің экстремалды мәнін сақтаудан тұрады
Күріш. бір.Процесті басқару жүйелерінің типтік функционалдық құрылымы.
1 – бастапқы ақпаратты өңдеу (I); 2 – технологиялық параметрлердің және жабдықтың жай-күйінің көрсеткіштерінің белгіленген мәндерден (I) ауытқуын анықтау; 3 - өлшенбейтін шамалар мен көрсеткіштерді есептеу (I); 4 – ақпаратты дайындау және байланысты және басқа автоматтандырылған басқару жүйелерімен алмасу процедураларын енгізу (I); 5 – ақпаратты жедел және (немесе) шақыру бойынша көрсету және тіркеу; 6 - технологиялық процестің ұтымды режимін анықтау (U); 7 – таңдалған режимді жүзеге асыратын басқару әрекеттерін қалыптастыру.
бақылау әрекеттерінің рұқсат етілген мәндерінің жиынтығы.
Көп жағдайда жаһандық мақсат бірнеше ішкі мақсаттарға бөлінеді; олардың әрқайсысы қарапайым басқару мәселесін шешуді талап етеді.
APCS функциясы басқарудың жеке мақсаттарының біріне жетуге бағытталған жүйенің әрекеттері деп аталады.
Жеке басқарудың мақсаттары, сондай-ақ оларды жүзеге асыратын функциялар АПКС функционалдық құрылымын құрайтын белгілі бір бағыныштылықта болады.
APCS функциялары:
1. Ақпараттық – ТЖ жағдайы туралы ақпаратты жинау, түрлендіру және сақтау; осы ақпаратты жедел персоналға ұсыну немесе оны одан әрі өңдеуге беру.
2. ТЖ ағымдағы жағдайы туралы ақпаратты бірінші рет өңдеу.
3. Технологиялық параметрлердің және жабдықтың жай-күйінің көрсеткіштерінің белгіленген мәндерден ауытқуын анықтау.
4. Өлшенбейтін шамалардың және көрсеткіштердің мәндерін есептеу (жанама өлшеулер, ТЭП есептеу, болжау);
5. Ақпаратты жедел көрсету және тіркеу.
6. Жедел персоналмен ақпарат алмасу.
7. 
Іргелес және жоғары автоматтандырылған басқару жүйелерімен ақпарат алмасу. Басқару функциялары қамтамасыз етеді
өзгермелі өндірістік жағдайда бақылау критерийінің экстремалды мәндерінің сақталуын қамтамасыз ету, олар екі топқа бөлінеді:
бірінші – оңтайлы бақылау әрекеттерін анықтау;
екіншісі – ТОК бойынша бақылау әрекеттерін қалыптастыру арқылы осы режимді жүзеге асыру (тұрақтандыру, бағдарламаны басқару; бағдарламалық-логикалық басқару).
Қосымша функциялар
жүйеішілік міндеттерді шешуді қамтамасыз ету.
Процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесінің функцияларын жүзеге асыру үшін қажет:
Бағдарламалық қамтамасыз ету;
Ақпараттық;
Ұйымдастырушылық;
Операциялық персонал.
Күріш. 2.Қадағалау режимінде жұмыс істеуге арналған КТС АПКС техникалық құрылымы.
Тікелей цифрлық басқару режиміндегі CTS APCS техникалық құрылымы:
AI – ақпарат көзі; USO – объектімен байланыс құрылғысы; VK - компьютерлік кешен; USOP - операциялық персоналмен байланыс құрылғысы; ОП – жедел персонал; TCA - техникалық құралдаржергілікті жүйелердің функцияларын жүзеге асыруды автоматтандыру; IU - атқарушы құрылғылар.
Процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесін техникалық қамтамасыз ету бұл техникалық құралдар кешені (КТҚ),
ТЖ ағымдағы жағдайы туралы ақпарат алу құралдары;
UVK (басқарылатын есептеу кешені);
Жергілікті автоматтандыру жүйелерінің функцияларын жүзеге асыруға арналған техникалық құралдар;
TOU-де басқару әрекеттерін тікелей жүзеге асыратын атқарушы құрылғылар.
Көптеген автоматтандырылған технологиялық процестерді басқару жүйелерінің ТС кешеніне ГСП электр тармағынан автоматтандырудың механикалық құралдары кіреді.
КТЖ-ның нақты құрамдас бөлігі нақты компьютерлік кешен (КК), КТЖ-ның объектімен (ОҚЖ) және операциялық персоналмен байланыс құрылғыларын қамтитын КТЖ болып табылады.
Автоматтандырылған процестерді басқару жүйелерінің техникалық құрылымдарының бірінші және әлі де кең таралған түрі орталықтандырылған. Орталықтандырылған құрылымы бар жүйелерде АТК басқаруға қажетті барлық ақпарат ақпарат көздері мен атқарушы құрылғыларды қоспағанда, технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерінің барлық дерлік техникалық құралдары орнатылған бір орталыққа – оператор станциясына түседі. Бұл техникалық құрылым ең қарапайым және бірқатар артықшылықтарға ие.
Оның кемшіліктері:
Жоғары сенімділікті қамтамасыз ету үшін APCS элементтерінің шамадан тыс санының қажеттілігі;
Жоғары кабель құны.
Мұндай жүйелер салыстырмалы түрде аз қуатты және ықшам АТС үшін орынды.
Микропроцессорлық технологияны енгізуге байланысты технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерінің бөлінген техникалық құрылымы кеңірек таралуда, яғни. бірқатар автономды ішкі жүйелерге бөлінген – технологиялық басқару аймақтарына географиялық бөлінген жергілікті технологиялық басқару станциялары. Әрбір жергілікті ішкі жүйе бір типті
толық орталықтандырылған құрылым, оның ядросы басқарушы микрокомпьютер болып табылады.
арқылы жергілікті ішкі жүйелер
|
олардың микрокомпьютерлері біріктірілген бірыңғай жүйедеректер желісі.
Желіні операциялық персонал үшін ATC басқару үшін қажетті терминалдар саны қосылған.
APCS бағдарламалық құралы таратылған техникалық құрылымның барлық элементтерін біртұтас тұтастыққа қосады, оның бірқатар артықшылықтары бар:
технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесін салыстырмалы түрде шағын және аз күрделі автономды ішкі жүйелердің отбасына бөлу және осы ішкі жүйелердің әрқайсысының желі арқылы қосымша резервтеу арқылы жоғары сенімділік көрсеткіштерін алу мүмкіндігі;
Микроэлектронды есептеуіш техниканың сенімді құралдарын қолдану;
Құрамында және аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етуді жаңартуда үлкен икемділік және т.б.
APCS функцияларының көпшілігі бағдарламалық жасақтамада жүзеге асырылады, сондықтан APCS-тің ең маңызды құрамдас бөлігі оның бағдарламалық жасақтамасы (БҚ), яғни. APCS функцияларын жүзеге асыруды қамтамасыз ететін бағдарламалар жиынтығы.
APCS бағдарламалық қамтамасыз ету келесіге бөлінеді:
Арнайы.
Жалпы бағдарламалық қамтамасыз ету компьютерлік жабдықпен бірге жеткізіледі. Арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету нақты процесті басқару жүйесін құру кезінде әзірленеді және қамтиды
оның ақпараттық және бақылау функцияларын жүзеге асыратын бағдарламалар.
Бағдарламалық қамтамасыз ету бағдарламалық қамтамасыз ету (МЖ) негізінде жасалады. МО – есептеуіш техниканы қолдану арқылы есептерді шешуге және ақпаратты өңдеуге арналған математикалық әдістердің, модельдердің және алгоритмдердің жиынтығы.
APCS ақпараттық және басқару функцияларын жүзеге асыру үшін арнайы МО құрылады, оған мыналар кіреді:
Ақпаратты жинау, өңдеу және ұсыну алгоритмі;
Сәйкес басқару объектілерінің математикалық модельдерімен басқару алгоритмдері;
Жергілікті автоматтандырудың алгоритмдері.
APCS ішінде де, онымен де барлық өзара әрекеттесулер сыртқы ортаақпарат алмасудың әртүрлі нысандарын білдіреді, АПКЖ жұмыс істеу кезінде оның барлық функцияларын орындауды қамтамасыз ететін деректер мен құжаттар массивтері қажет.
Ақпаратпен алмасу ережелері және APCS нысанында айналатын ақпараттың өзі Ақпараттық қолдау APCS.
Ұйымдастырушылық қолдау APCS - бұл функционалдық, техникалық және сипаттамалардың жиынтығы ұйымдық құрылымдарпроцестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесінің белгіленген жұмыс істеуін қамтамасыз ететін жедел персоналға арналған жүйелер, нұсқаулықтар мен ережелер.
Технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесінің жедел персоналы ТҰБ-ны басқаратын технолог-операторлардан, технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесінің жұмыс істеуін қамтамасыз ететін жедел персоналдан (компьютер операторлары, бағдарламашылар, КТС жабдықтарына қызмет көрсететін персонал) тұрады.
Технологиялық автоматтандырылған басқару жүйесінің пайдаланушы персоналы басқару контурында немесе одан тыс жұмыс істей алады. Басқару циклінде жұмыс істегенде, ОС барлық басқару функцияларын немесе олардың бір бөлігін жүзеге асырады,
Жедел персонал басқару контурынан тыс жұмыс істейтін болса, ол технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесінің жұмыс режимін орнатады және оның сақталуын бақылайды. Бұл жағдайда КТС құрамына байланысты АПКС екі режимде жұмыс істей алады:
Біріктірілген (бақылаушы);
Тікелей цифрлық басқару режимінде, онда UVC тікелей жетектерге әсер етеді, TOU-дағы басқару әрекеттерін өзгертеді.
Процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесін құру бес кезеңнен тұрады:
1. техникалық тапсырма (ТЖ);
2. техникалық жоба (ТП);
3. жұмыс жобасы (ЖҚ);
4. технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін енгізу;
5. оның қызметін талдау.
ТК кезеңінде негізгі кезең болып табылады жоба алдындағы зерттеу жұмыстары(ҒЗТКЖ), әдетте зерттеу ұйымы тапсырыс беруші кәсіпорынмен бірлесіп жүзеге асырады. Жоба алдындағы ҒЗТКЖ негізгі міндеті технологиялық процесті басқару объектісі ретінде зерттеу болып табылады. Бұл ретте ТОҚ жұмыс істеу сапасының мақсаты мен критерийлері, тәжірибелік нысанның техникалық-экономикалық көрсеткіштері, олардың технологиялық көрсеткіштермен байланысы анықталады; TOU құрылымы, яғни енгізу әрекеттері (соның ішінде басқарылатын және бақыланбайтын алаңдататын әрекеттер және бақылау әрекеттері), шығыс координаттары және олардың арасындағы байланыстар; статика мен динамиканың математикалық модельдерінің құрылымы, параметрлер мәндері және олардың тұрақтылығы (ТОУ стационарлық дәрежесі); алаңдататын әсерлердің статистикалық сипаттамасы.
Жоба алдындағы ҒЗТКЖ кезеңіндегі ең көп уақытты қажет ететін тапсырма TOU математикалық модельдерін құру болып табылады, олар кейіннен процестерді басқару жүйелерін синтездеуде қолданылады. Жергілікті АСР синтездеу кезінде сызықтық динамикалық модельдер әдетте әсер етудің әртүрлі арналары арқылы тәжірибелік немесе есептелген өтпелі функцияларды өңдеу арқылы алынатын кешіктірумен 1-2-ші ретті сызықтық дифференциалдық теңдеулер түрінде қолданылады. Статикалық режимдерді оңтайлы басқару есептерін шешу үшін ТОУ-ның материалды-энергетикалық балансының теңдеулерінен немесе регрессия теңдеуінен алынған ақырлы қатынастар қолданылады. Динамикалық режимдерді оңтайлы басқару есептерінде дифференциалды түрде жазылған материалды-энергетикалық баланс теңдеулерінен алынған сызықты емес дифференциалдық теңдеулер қолданылады.
Жоба алдындағы зерттеулерді орындау кезінде «Автоматты басқару теориясы» пәнінде оқытылатын автоматты басқару жүйелерін талдау әдістері және «Объектілерді және басқару жүйелерін компьютерлік модельдеу» курсында берілген математикалық модельдерді құру әдістері қолданылады. .
Жоба алдындағы ҒЗТКЖ кезеңінде алынған нәтижелер кезеңде пайдаланылады процестерді басқару жүйелерін алдын ала әзірлеу, оның барысында келесі жұмыстар орындалады:
TOU оңтайлы басқару есебінің критерийі мен математикалық тұжырымын таңдау, оның ыдырауы (қажет болған жағдайда) және оның негізінде оңтайлы басқару алгоритмі кейіннен құрастырылатын жаһандық және жергілікті оңтайлы басқару есептерін шешу әдістерін таңдау;
технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерінің функционалдық және алгоритмдік құрылымын әзірлеу;
APCS барлық функцияларын жүзеге асыру үшін қажетті TOU және VC ресурстарының (жылдамдық, сақтау сыйымдылығы) күйі туралы ақпарат көлемін анықтау;
алдын ала таңдауКТС, ең алдымен УВК;
Техникалық алдын ала есептеу экономикалық тиімділік APCS. Бұл кезеңдегі жұмыстардың ішінде негізгі орынды есептің математикалық тұжырымы алады.
TOU оңтайлы басқару.
Осы кезеңнің қалған міндеттері (техникалық-экономикалық тиімділікті есептеуден басқа) аналогиялық әдіс кеңінен қолданылатын технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерінің жүйелік инженерлік синтезіне қатысты. Әртүрлі күрделілік дәрежесіндегі TOU үшін технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін әзірлеуде жинақталған тәжірибе бірқатар функциялар мен алгоритмдерді әзірлеуді ғылыми жұмыс санатынан жобалаумен орындалатын техникалық жұмыс санатына ауыстыруға мүмкіндік береді. Оларға көптеген ақпараттық функциялар (бастапқы ақпаратты алғашқы өңдеу, ТЭП есептеу, интеграциялау және орташалау және т.б.), сондай-ақ технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесінде бағдарламалық түрде жүзеге асырылатын жергілікті автоматтандыру жүйелерінің типтік функциялары (сигнал беру, авариялық блоктау, пайдалану арқылы реттеу) жатады. NCU бойынша үлгі заңдар және т.б.).
Процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесін тұжырымдамалық жобалаудың соңғы кезеңі болып табылады техникалық-экономикалық тиімділікті алдын ала есептеуәзірленіп жатқан жүйе. Оны экономика саласындағы мамандар орындайды, дегенмен олар үшін бастапқы деректерді автоматтандыру мамандары дайындауы керек, сондықтан кейбір негізгі ойларды қарастырайық.
АПКС экономикалық тиімділігінің негізгі көрсеткіші формула бойынша есептелетін оны жүзеге асырудан алынатын жылдық экономикалық нәтиже болып табылады
Е= (FROM 2 - С 2) - (C 1 - С 1) - En(Қ 2 - Қ 1) ,
қайда C1және C2- технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін енгізгенге дейін және одан кейінгі көтерме бағамен өнімді өткізудің жылдық көлемі, мың рубль; S1және S2- жүйені енгізуге дейінгі және одан кейінгі өнімнің өзіндік құны, мың рубль; K1және K2- технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесін іске қосқанға дейін және одан кейінгі АТК үшін күрделі шығындар, мың рубль; En– автоматтандыруға және есептеу техникасына күрделі салымдар тиімділігінің нормативтік салалық коэффициенті, руб/руб.
Химиялық және технологиялық процестерді автоматтандыру жүйелерінің экономикалық тиімділігінің негізгі көздері әдетте өнімді өткізу көлемінің ұлғаюы және (немесе) оның өзіндік құнының төмендеуі болып табылады. Бұларды жетілдіру экономикалық көрсеткіштеркөбінесе оңтайлы технологиялық режимді дәлірек ұстау есебінен өнім бірлігіне шикізат, материалдар және энергия шығынын азайту арқылы қол жеткізіледі,
өнім сапасы (сорты және сәйкесінше баға), бақылау қателерінен болатын технологиялық процестің жоспардан тыс тоқтап қалуы салдарынан жұмыс уақытының жоғалуын азайту есебінен жабдықтың өнімділігін арттыру және т.б. Жоба алдындағы ҒЗТКЖ кезеңінде өндірістік қорларды анықтау керек, олар автоматтандыру жүйесін қолданудың арқасында қолданылады.
Мысалы, егер жергілікті автоматтандыру жүйесін пайдаланған кезде технологиялық блок жоспарланған жұмыс уақытының орта есеппен 20% бос тұрып қалса, оның 1/4 бөлігі апатқа дейінгі жағдайларды уақтылы анықтамау салдарынан пайдалану персоналының қателігінен болса, онда өндірістік жағдайларды болжау және талдау функцияларын жүзеге асыратын технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесін пайдалану бұл ысыраптарды жоя алады. Сонда өнім көлемі физикалық түрде 5%-ға артады, бұл өткізу көлемінің өсуіне және өнімнің өзіндік құнының төмендеуіне әкеледі.
Химиялық өндірісті автоматтандырудың жинақталған тәжірибесі технологиялық процестерді автоматтандыру есебінен пайдалануға болатын экономикалық тиімділік қоры әдетте 0,5-тен 6%-ға дейін болатынын көрсетті. Сонымен қатар, технология неғұрлым жақсы дамыған болса, әдетте, қорлар аз болады.
Дегенмен, технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін енгізгеннен кейін экономикалық тиімділіктің барлық анықталған (әлеуетті) резервтерін пайдалану мүмкін емес. Нақты тиімділік APCS идеалды еместігіне байланысты әлеуеттіден төмен болып шығады, ол өзін, атап айтқанда, оңтайлы режим есептелетін TOU математикалық моделінің толық емес сәйкестігінде көрінеді. оңтайлы режимді анықтау дәлдігіне де әсер ететін объектінің шығыс координаттарын өлшеу қателері аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз ету элементтерінің істен шығуында, соның салдарынан жекелеген функциялардың және тұтастай алғанда технологиялық процестерді басқару жүйелерінің орындалу сапасы төмендейді және т.б. .Нақты әсер әдетте потенциалдың 25-тен 75%-ға дейін ауытқиды және, әдетте, потенциалды әсер неғұрлым көп болса, соғұрлым ол азырақ орындалады. АПКС техникалық-экономикалық тиімділігінің негізгі көрсеткіші жүйенің өтелу мерзімі болып табылады, ол формуламен анықталады.
= Қ 2 - Қ 1 .
(C 2 - С 2) - (C 1 - С 1)
Ол химия өнеркәсібі үшін 3 стандарттан аспауы керек
Технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесін құрудың бірінші кезеңінің соңғы кезеңі жүйені жобалаудың техникалық тапсырмасын әзірлеу болып табылады, ол функциялардың толық тізімін, технологиялық процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесін әзірлеудің техникалық-экономикалық негіздемесін, ҒЗТКЖ тізімі мен көлемі және жүйені құру кестесі.
Стандартты емес APCS әзірлеу кезінде бірінші кезең жалпы еңбек сыйымдылығының шамамен 25% құрайды, оның ішінде жоба алдындағы ҒЗТКЖ үшін 15%. Автоматтандырылған процестерді басқару жүйелерін қайталау кезінде бірінші кезеңді алып тастауға немесе айтарлықтай азайтуға болады.
Стандартты емес процесті басқару жүйесін құрудың келесі кезеңі әзірлеу болып табылады техникалық жоба, оның барысында қажеттіні жүзеге асыратын негізгі техникалық шешімдер жасалады
техникалық сипаттамалар. Бұл кезеңдегі жұмыстарды ғылыми-зерттеу және жобалау ұйымдары жүзеге асырады.
ҒЗТКЖ-ның негізгі мазмұны жоба алдындағы ҒЗТКЖ-ны әзірлеу және тереңдету, атап айтқанда, математикалық модельдер мен оңтайлы басқару есептерінің тұжырымдарын нақтылау, компьютерлік модельдеуді пайдалану, ең көп іске асыру үшін таңдалған алгоритмдердің өнімділігі мен тиімділігін тексеру, пайдалану болып табылады. APCS маңызды ақпарат және басқару функциялары. Жүйенің функционалдық және алгоритмдік құрылымдары нақтылануда, функциялар мен алгоритмдер арасындағы ақпараттық байланыстар пысықталуда, APCS ұйымдық құрылымы әзірленуде.
ТП кезеңіндегі өте маңызды және көп уақытты қажет ететін кезең жүйе үшін арнайы бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеу болып табылады. Қолда бар бағалаулар бойынша арнайы бағдарламалық қамтамасыз етуді құрудағы еңбек сыйымдылығы жоба алдындағы ҒЗТКЖ-ның жалпы көлеміне жақын болды және процесті басқару жүйесін құруға жұмсалатын жалпы еңбек шығындарының 15%-ын құрады.
TP сатысында КТС құрамы түпкілікті таңдалады және енгізу сенімділігін бағалау үшін есептеулер жүргізіледі. маңызды функциялар APCS және тұтастай жүйе. Жобалауға жұмсалатын жалпы еңбек шығындары технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін құру шығындарының шамамен 30% құрайды.
Технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін енгізу сатысында монтаждау және іске қосу жұмыстары жүргізіледі, олардың бірізділігі мен мазмұны сәйкес курста оқытылады. Бұл кезеңдегі еңбек шығындары жалпы жүйе шығындарының шамамен 30% құрайды.
Бір типті TOU-де одан әрі қайталанатын автоматтандырылған процестерді басқару жүйелерінің прототиптерін әзірлеу кезінде жүйенің жұмыс істеуін талдау маңызды, оның барысында оны құру кезінде қабылданған шешімдердің тиімділігі және нақты техникалық және экономикалық тиімділігі тексеріледі. технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесі анықталды.
Кез келген химиялық өндіріс үш негізгі операцияның тізбегі болып табылады
1. шикізатты дайындау;
2. нақты химиялық түрлендіру;
3. мақсатты өнімдерді таңдау.
Бұл операциялар тізбегі біртұтас кешенді химиялық-технологиялық жүйеге (КТЖ) кіреді.
Қазіргі заманғы химиялық кәсіпорын, зауыт немесе комбинат ауқымды жүйе ретінде өзара байланысты көптеген ішкі жүйелерден тұрады, олардың арасында нысанда бағыну қатынастары болады. иерархиялықүш негізгі сатыдан тұратын құрылымдар.
Химиялық кәсіпорынның әрбір ішкі жүйесі химиялық-технологиялық жүйе мен автоматты басқару жүйесінің қосындысы болып табылады, олар берілген өнімді немесе аралық өнімді алу үшін біртұтас тұтастай әрекет етеді.
Реттелетін объектінің құрылымдық сұлбалары
⎧
xv(u)⎨
xv(z)
Технологиялық басқару жүйелерін жобалау кезеңдерінің бірі
⎫ процестер – құрылымды таңдау
⎪метр реттегіштер. Ал жүйенің құрылымы
Күріш. 1.1.Реттеу объектісінің құрылымдық схемасы.
процесс реттеу объектісі ретінде.
тақырыптар, ал реттеуіштердің параметрлері технологиялық қасиеттерімен анықталады
Кез келген технологиялық процесс реттеу объектісі ретінде (1.1-сурет) айнымалылардың келесі негізгі топтарымен сипатталады:
1. Процестің күйін сипаттайтын айнымалылар (олардың жиынтығы вектормен белгіленеді ж). Реттеу процесіндегі бұл айнымалылар белгілі бір деңгейде сақталуы немесе берілген заңға сәйкес өзгертілуі керек. Күй айнымалыларын тұрақтандыру дәлдігі технологияның талаптары мен басқару жүйесінің мүмкіндіктеріне байланысты әртүрлі болуы мүмкін. Ереже бойынша векторға енгізілген айнымалылар ж, тікелей өлшенеді, бірақ кейде олар басқа тікелей өлшенетін айнымалылардан зауыт үлгісін пайдаланып есептелуі мүмкін. Вектор жжиі басқарылатын айнымалылар векторы деп аталады.
2. Айнымалылар, оларды өзгерту арқылы басқару жүйесі басқару мақсатында объектіге әсер ете алады. Бұл айнымалылар жиыны вектормен белгіленеді xp(немесе u) реттеуші әрекеттер. Әдетте, шығындардың өзгеруі реттеуші әсер етеді. материалдық ағындарнемесе энергия ағындары.
3. Өзгерістері реттеу жүйесінің әсеріне байланысты емес айнымалылар. Бұл өзгерістер реттелетін объектіге сыртқы жағдайлардың әсерін, объектінің өзіне тән сипаттамаларының өзгеруін және т.б. көрсетеді.Олар алаңдаушы әсерлер деп аталады және вектормен белгіленеді. xvнемесе z. Мазасыз әсерлердің векторын өз кезегінде екі құрамдас бөлікке бөлуге болады – біріншісін өлшеуге болады, екіншісін өлшеуге болмайды. Мазасыз әсерді өлшеу мүмкіндігі басқару жүйесіне қосымша сигнал енгізуге мүмкіндік береді, бұл басқару жүйесінің мүмкіндіктерін жақсартады.
Мысалы, үздіксіз жұмыс істейтін изотермиялық химиялық реактор үшін басқарылатын айнымалылар реакциялық қоспаның температурасы, аппараттың шығысындағы ағынның құрамы; реттеуші әсерлер реактор қаптамасындағы бу шығынының өзгеруі, катализатор шығынының және реакциялық қоспаның шығынының өзгеруі болуы мүмкін; мазалаушы әсерлер – шикізат құрамының, қыздыру буының қысымының, ал егер қысымның өзгеруі
Егер қыздыру буының қысымын өлшеу қиын болмаса, онда шикізаттың құрамын көп жағдайда төмен дәлдікпен немесе жеткіліксіз жылдам өлшеуге болады.
Автоматты басқару объектісі ретінде технологиялық процесті талдау кез келген ықтимал басқару әрекетінен кез келген мүмкін басқарылатын параметрге дейінгі арналардың әрқайсысы үшін оның статикалық және динамикалық қасиеттерін бағалауды, сондай-ақ байланыс арналары арқылы ұқсас сипаттамаларды бағалауды қамтиды. бұзылу векторының құрамдастары бар басқарылатын айнымалылар. Мұндай талдау барысында реттеу жүйесінің құрылымын таңдау қажет, яғни сол немесе басқа мемлекеттік параметрді бақылау үшін қандай реттеуші әрекетті қолдану керектігін шешу керек. Нәтижесінде, көптеген жағдайларда (әрдайым емес) реттелетін мәндердің әрқайсысы үшін басқару циклдерін оқшаулауға болады, яғни бір циклді басқару жүйелерінің жиынтығын алуға болады.
Технологиялық процестің АКС синтезінің маңызды элементі бір контурлы басқару жүйесін есептеу болып табылады. Бұл жағдайда құрылымды таңдау және контроллер параметрлерінің сандық мәндерін табу қажет. Әдетте, басқару құрылғыларының келесі типтік құрылымдары қолданылады (типтік басқару заңдары): пропорционалды (Р) контроллер (R(p) = -S1); интегралды (I) контроллер (R(p) = -S0/p); пропорционалды-интегралдық (PI) бақылау заңы (R(p) = -S1 - S0/p) және ақырында, пропорционалды-интегралдық-туынды (PID) заңы (R(p) = -S1 - S0/p - S2 p ) . Жүйені есептеу кезінде олар реттеудің сапасына баға бере отырып, ең қарапайым реттеу заңын қолдану мүмкіндігін тексереді, ал егер ол талаптарға сәйкес келмесе, олар күрделірек заңдарға ауысады немесе деп аталатындарды пайдаланады. тізбектің сапасын жақсарту әдістері.
Автоматты басқару теориясында берілген сапа критерийлері бойынша АСР есептеудің әртүрлі әдістері, сонымен қатар объект пен контроллердің берілген параметрлері үшін өтпелі процестердің сапасын бағалау әдістері әзірленді. Сонымен бірге көп уақыт пен қол еңбегін қажет ететін дәл әдістермен қатар контроллердің жұмыс параметрлерін немесе өтпелі процестердің сапасын салыстырмалы түрде жылдам бағалауға мүмкіндік беретін жуық әдістер әзірленді (Циглер-Никольс әдісі). контроллер параметрлерін есептеу үшін, интегралдық квадраттық критерийді бағалаудың жуық формулалары және т.б.).