Система управления сепаратором на промысловой компрессорной станции (стр. 4 из 5)
Семейство SLC 500 предлагает широкий выбор модулей дискретного В/В, которые позволяют строить системы управления с минимальными затратами. Наличие 32-канальных модулей В/В снижает, кроме того, требования к монтажному пространству. Все дискретные и специализированные модули сертифицированы в соответствии со стандартами индустриальных приложений UL и CSA, а большинство из них одобрено для использования в условиях окружающей среды Класс 1, Дивизион 2.
Модули процессора SLC серии 1746 обеспечивает надёжное управление промышленными объектами. Rockwell Automation предлагает большой выбор процессоров SLC, которые могут подключаться к различным сетям связи для распределённого управления и работать с удалёнными модулями ввода-вывода. Также Rockwell Automation предлагает большую номенклатуру модулей ввода-вывода серии 1746, дискретных и аналоговых (в том числе интеллектуальных) для индустриального применения.
Семейство SLC 500 — это развивающееся семейство малых программируемых контроллеров, построенное на двух аппаратных модификациях: фиксированный контроллер с опцией расширения при помощи 2-x слотного шасси, или модульный контроллер до 960 точек ввода/вывода. Средства программирования и большинство модулей В/В совместимы для обеих модификаций, так что Вы можете реализовать с минимальной стоимостью широкий спектр приложений.
При конфигурации контроллера определяется необходимое количество входов-выходов, требуемый объём памяти и тип сети связи. В последствии при необходимости расширения возможностей контроллера можно добавить в него Вх/Вых, память или интерфейсы связи. Быстрый обмен сообщениями по сети, связь с другими сетями, а также связь между модулями в шасси [6].
Расчет энергопотребления приведен ниже, и полученные результаты сведены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Конфигурация контроллера и энергопотребление
| № шасси | № слота | Каталожный номер | Источник питания | Описание | |
| 5В | 24В | ||||
| 1 1746-А7 | 0 | 1747-L532 | 1000 | 200 | Процессор SLC |
| 1 | 1746 – NI8 | 200 | 100 | Аналоговый входной модуль | |
| 2 | 1746 – IB8 | 50 | 0 | Дискретный входной модуль | |
| 3 | 1746 – OB8 | 135 | 0 | Дискретный выходной модуль | |
| Итого | I, мA | 1385 | 300 | Блок питания 1746 – P1 | |
| БП | I, мA | 2000 | 460 | ||
| Запас | I, мA | 615 | 160 | ||
Расчеты производились следующим образом:
- для 5В 1000+200+50+135=1385мА;
- для 24В 200+100=300мА.
В зависимости от значений потребляемого тока, с учетом резерва 15%, выбран источник питания 1746 – P1. Его некоторые эксплуатационные характеристики:
- напряжение линии – 85-132/170-265В переменного тока (47-63Гц);
- типичная потребляемая мощность – 137ВА;
- защита предохранителем – 1746-F1 или подобный;
- допустимый ток – 2А при 5В, 0.46А при 24В;
- рабочая температура – 0-60
.3.3 Разработка алгоритма управления технологическим процессом
Программа – упорядоченная последовательность действий, реализующая алгоритм решения некоторой задачи.
Общая структура программы приведена в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Структура программы для контроллера
| Файл | Программа |
| LAD 2 | Основная программа |
| LAD 3 | Подпрограмма инициализации модулей |
| LAD 4 | Подпрограмма проверки датчиков |
| LAD 5 | Подпрограмма масштабирования и проверки соответствия входных значений параметров уставкам |
| LAD 6 | Подпрограмма опроса системы |
| LAD 7 | Подпрограммы регулирования уровня |
| LAD 8 | Подпрограмма регулирования давления |
Основная программа предназначена для последовательного вызова основных подпрограмм.
Первой запускается подпрограмма инициализации модулей, с помощью нее определяется, в какой форме будет приходить информация от аналоговых датчиков. Данная подпрограмма сработает, только при запуске контроллера.
Затем следует подпрограмма проверки датчиков. С помощью этой подпрограммы происходит диагностика цепей датчиков на обрыв.
Потом вызывается подпрограмма масштабирования входных параметров. Данная подпрограмма преобразует сигнал, пришедший от датчиков в форму необходимую, для последующих операций. Также в ней происходит сравнение полученных параметров с уставками и в случае несоответствия, выставки определенного бита в единицу.
Следующей вызывается подпрограмма опроса системы. Она предназначена для выставления битов аварий при отклонении параметров процесса от уставки. После выполнения отмеченных выше операций происходит вызов подпрограмм регулирования и давления.
В подпрограммах регулирования уровня и давления происходит опрос текущего состояния регулируемого параметра, в зависимости от полученного значения, происходит вычисление и выдача определенного управляющего воздействия на исполнительный механизм.
4 Расчет контура регулирования давления в сепараторе
4.1 Определение математической модели объекта
Объектом регулирования является газосепаратор.
Необходимо рассчитать настройки регулятора, системы автоматического регулирования давления газа в сепараторе. Задано допустимое перерегулирование - 20%.
График переходной характеристики объекта показан на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Графики переходных характеристик сепаратора для системы регулирования давления газа P(t) при ступенчатом изменении положения регулирующего органа РО.
Математической моделью объекта регулирования является апериодическое звено первого порядка с запаздыванием.
Передаточная функция такого звена имеет вид:
, (4.1)где: Коб – коэффициент усиления объекта,
Тоб – постоянная времени объекта,
τоб – постоянная времени запаздывания.
Из графика переходной характеристики объекта регулирования находятся следующие параметры объекта регулирования:
- постоянная времени объекта Тоб=4с;
- постоянная времени запаздывания τоб=1с;
- начальное значение выходного сигнала Yном=0,74 МПа;
- установившееся значение выходного сигнала Yуст=0,787МПа;
- начальное положение регулирующего органа H0=60%;
- конечное положение регулирующего органа Hмах=64%.
С помощью полученных параметров объекта определяется относительное изменение регулируемого параметра δ:
. (4.2) 
Относительное изменение входной величины μ:
. (4.3) 
Коэффициент передачи объекта:
. (4.4) 
Передаточная функция объекта примет вид:
.4.2 Расчет оптимальных настроек регулятора
Регулятор работает в дискретном режиме, а передаточная функция объекта регулирования непрерывна, поэтому необходимо рассчитать Z-передаточную функцию объекта. Для этого в систему вводится экстраполятор (фиксатор) нулевого порядка с передаточной функцией
. Фиксатор нулевого порядка сохраняет измеренную в начале каждого периода квантования амплитуду на весь период квантования. В результате структурная схема САР примет вид, представленный на рисунке 4.2. 
Рисунок 4.2 – Структурная схема дискретной САР
Для того чтобы выбрать тип регулятора, определяем отношение τоб/Тоб:
.Отношение 0,2<tоб/Tоб<0,7, следовательно, для регулирования будем использовать ПИ-регулятор.
Приведенная непрерывная часть системы представляет собой последовательное включение фиксатора нулевого порядка и объекта с заданной передаточной функцией:
. (4.5)Z-передаточная функция приведенной части рассчитывается по формуле:
. (4.6)Следовательно, Z-передаточная функция приведенной части примет вид: