أنظمة التحكم الآلي المتتالية (ASR). وحدة التحكم في درجة الحرارة المتتالية PID في المبرد الراجع للمفاعل مثال لنظام التحكم المتتالي

يرجى ملاحظة أن ضمان الشركة المصنعة لا يسري إلا في حالة إجراء التثبيت والتشغيل بواسطة موظف في مؤسسة متخصصة معتمدة من مصنع Protherm. في الوقت نفسه، فإن وجود شهادة Protherm لا يستبعد الحاجة إلى شهادة إضافية لموظفي منظمة متخصصة وفقًا للقوانين التشريعية والتنظيمية المعمول بها في أراضي الاتحاد الروسي فيما يتعلق بنطاق نشاط هذه المنظمة.

يتم تنفيذ التزامات الضمان المنصوص عليها في التشريعات الحالية في المنطقة التي تم فيها تركيب معدات Protherm من قبل بائع جهازك أو المؤسسة المرتبطة به، والمصرح لها بموجب اتفاقية خاصة بتنفيذ الضمان والإصلاحات غير الخاضعة للضمان لمنتجات Protherm . يمكن أيضًا إجراء الإصلاحات بواسطة مؤسسة تعتبر مركز خدمة معتمد لشركة Protherm.

ستقوم الشركة التي تقوم بإجراء إصلاحات الضمان أو غير الضمان لمعدات Protherm، خلال فترة الضمان، بإزالة جميع أوجه القصور التي حددتها والتي نشأت من خلال خطأ الشركة المصنعة مجانًا. يتم تحديد وتوثيق شروط الضمان المحددة ومدة فترة الضمان أثناء بيع الجهاز وتشغيله. يرجى الانتباه إلى ضرورة تعبئة قسم "معلومات المبيعات" والذي يتضمن الرقم التسلسلي للجهاز وعلامات البيع والأختام المقابلة لها وتواريخ البيع وتوقيع البائع في بطاقات الضمان الموجودة خلف جواز سفر المنتج .

لا ينطبق ضمان الشركة المصنعة على المنتجات التي تنتج أعطالها عن تلف النقل، وانتهاك قواعد النقل والتخزين، واستخدام المبردات المضادة للتجمد، والتلوث من أي نوع، بما في ذلك الأملاح العسر، وتجميد المياه، والتركيب و/أو التشغيل غير المؤهل، عدم الالتزام بتعليمات التشغيل وتركيب وتشغيل المعدات وملحقاتها وغيرها من الأسباب الخارجة عن إرادة الشركة المصنعة وكذلك تركيب وصيانة الجهاز.

يتم حساب مدة الخدمة المحددة من لحظة التشغيل ويتم الإشارة إليها في الوثائق المرفقة بالمنتج المحدد.

ويضمن مصنع بروثرم إمكانية شراء أي قطع غيار لهذا المنتج لمدة 8 سنوات على الأقل بعد توقفه.

بالنسبة لمعدات وملحقات Protherm، تحدد الشركة المصنعة فترة ضمان مدتها سنتان من تاريخ التشغيل، ولكن ليس أكثر من 2.5 سنة من تاريخ البيع إلى المستهلك النهائي.
الضمان على قطع الغيار هو 6 أشهر من تاريخ البيع بالتجزئة، على أن يتم تركيب قطع الغيار بواسطة متخصص معتمد من شركة بروثرم.

في حالة الغياب الجزئي أو الكامل للمعلومات حول البيع و/أو التشغيل، المؤكدة بالمستندات، يتم حساب فترة الضمان من تاريخ تصنيع الجهاز. يحتوي الرقم التسلسلي للمنتج على معلومات حول تاريخ الصنع: الرقمان 3 و 4 - سنة الصنع، الرقمان 5 و 6 - أسبوع سنة الصنع.

يحق للمؤسسة التي تمثل مركز خدمة معتمد لشركة Protherm رفض إصلاح الضمان للمستهلك النهائي للمعدات التي يتم تشغيلها من قبل طرف ثالث إذا اكتشف متخصص من مركز خدمة معتمد الأسباب المذكورة أعلاه التي تستثني ضمان الشركة المصنعة.

رسم بياني 1. هيكل جهاز التحكم في درجة الحرارة PID المتتالي في غلاف المفاعل

الصورة 2. هيكل وحدة التحكم في درجة الحرارة PID المتتالية في مبرد ارتجاعي للمفاعل

1. المنظمون

نقاط عامة

- يتكون نظام التحكم الفرعي من أربع وحدات تحكم PID، تشكل سلسلتين تحكم (الشكل 1، الشكل 2)؛

- يُسمح دائمًا بالتحكم في المنظمين الرئيسيين والتابعين (تغيير وضع التشغيل والإعدادات)، بغض النظر عما إذا كان المفاعل قيد التشغيل أم لا، سواء من الرسم التخطيطي "لحالة التثبيت" أو من نوافذ المنظم؛

التكرار المنظم

- لزيادة الموثوقية، يوفر النظام منظمات زائدة عن الحاجة. الرئيسي هو وحدة تحكم البرنامج، والنسخة الاحتياطية هي جهاز (SIPART DR22).

– يتم تغيير معاملات وحدة التحكم في الأجهزة (معامل الإرسال، ثابت وقت التكامل، وثابت وقت التمايز) وفقًا لإعدادات وحدة التحكم في البرنامج عن طريق النقر فوق الزر "تطبيق" في نافذة إعدادات وحدة التحكم في البرنامج؛

هيكل وحدة تحكم البرمجيات

يظهر هيكل وحدة تحكم البرنامج في الشكل 1 والشكل 2.

التحكم بالمنظم

- يتم التحكم في جميع منظمات المفاعلات الأربعة من خلال نوافذ المنظم أو من خلال الرسم التخطيطي لحالة التثبيت. يظهر مظهر النوافذ في الشكل 1 والشكل 2.

- لكل من منظمات المفاعل الأربعة نافذة فردية، وهي ذات شكلين: الشكل الرئيسي هو "نافذة التحكم في المنظم" والشكل المساعد هو "نافذة إعدادات المنظم". يتم التبديل بين هذه النماذج عن طريق الضغط على الأزرار أو في المنطقة اليمنى العليا من النوافذ.

- بالضغط على زر "RAMP" (متوفر فقط على نافذة المنظم الرئيسي للثلاجة)، يتم فتح إعدادات المنحدر ونافذة التحكم (انظر الشكل 2.).

- المنحدر نفسه عبارة عن تغيير خطي في مرجع درجة الحرارة من قيمة "القيمة الأولية" إلى قيمة "القيمة النهائية" خلال "فترة الانتقال"؛

– تم تصميم نافذة إعداد المنحدر والتحكم فيه لمراقبة تقدم المنحدر، كما توفر للمشغل القدرة على التحكم في المنحدر؛

- في الحالة الأولية، عندما يكون المنحدر غير نشط، يتم الضغط على زر "إيقاف"، ويتم تحرير زري "ابدأ" و"إيقاف مؤقت"، ولا يمكن الوصول إلى زر "إيقاف مؤقت"، و"القيمة النهائية" و"وقت الانتقال" الحقول متاحة للدخول، ويعرض حقل "القيمة الأولية" قيمة درجة الحرارة الحالية، في حقلي "الوقت المنقضي" و"الوقت المتبقي" - صفر؛

- عندما يكون المنحدر نشطًا، يتم تحرير زري "إيقاف" و"إيقاف مؤقت"، ويتم الضغط على زر "ابدأ"، ويكون زر "إيقاف مؤقت" متاحًا، وتكون جميع الحقول غير متاحة للدخول.

يعرض حقل "القيمة الأولية" قيمة درجة الحرارة التي بدأ منها التغيير السلس في إعداد وحدة التحكم بعد الضغط على زر "ابدأ" أو بدء تشغيل نظام المنحدر.

يعرض حقل قيمة النهاية القيمة المرجعية لوحدة التحكم التي سيتم تعيينها بعد اكتمال المنحدر.

يعرض حقل "وقت الانتقال" إجمالي وقت المنحدر، ويعرض حقل "الوقت المنقضي" وقت المنحدر المنقضي، ويعرض حقل "الوقت المتبقي" وقت المنحدر المتبقي؛

- بعد انتهاء وقت "وقت الانتقال"، يصبح إعداد وحدة التحكم مساويًا لقيمة "القيمة النهائية"، وتعود حقول الإدخال والأزرار إلى حالتها الأولية؛

تنفيذ المنحدر من قبل المشغل

– يتمتع النظام بالقدرة على تنفيذ المنحدر بناءً على أمر المشغل مع الإعدادات التي يحددها المشغل؛

- قبل بدء المنحدر، يقوم المشغل بإدخال القيم المطلوبة في حقلي "قيمة النهاية" و"وقت الانتقال"؛

– من بداية مرحلة البلمرة حتى بداية الجرعة الإضافية الأولى المخطط لها من الماء، يُمنع المشغل في حقل “القيمة النهائية” من إدخال قيمة أكبر من درجة الحرارة الحالية في المفاعل.

إذا كان المفاعل قيد التشغيل، قبل بدء مرحلة البلمرة ومن لحظة بدء أول جرعة إضافية مجدولة من الماء، فإن حقول الإدخال في إعدادات المنحدر ونافذة التحكم غير متاحة للمشغل للدخول إليها، وأزرار التحكم في المنحدر غير متاحة للمشغل للضغط عليها.

إذا لم يكن المفاعل قيد التشغيل، فإن حقول الإدخال في إعدادات المنحدر ونافذة التحكم متاحة للإدخال بواسطة المشغل، وتكون أزرار التحكم في المنحدر متاحة للضغط بواسطة المشغل؛

- لبدء المنحدر، يضغط المشغل على زر "ابدأ"، بينما يتم الضغط على زر "إيقاف"؛

- أثناء المنحدر، يعرض حقل الإخراج "القيمة الأولية" قيمة درجة الحرارة التي بدأ منها التغيير السلس في إعداد وحدة التحكم بعد الضغط على زر "ابدأ"؛

- إذا كنت بحاجة أثناء المنحدر إلى تغيير معلماته (القيمة النهائية أو وقت الانتقال)، فيجب عليك الضغط على زر "إيقاف مؤقت". في هذه الحالة، يظل زر "ابدأ" مضغوطًا، ويظل زر "إيقاف" مضغوطًا، وتكون حقول إدخال "القيمة النهائية" و"وقت الانتقال" متاحة للإدخال. سيتم تعليق تغيير إعداد وحدة التحكم عن طريق الروتين الفرعي RAMP وحساب الوقت المنقضي في حقل "الوقت المنقضي" مؤقتًا؛

- بعد إدخال معلمات المنحدر الجديدة في حقول الإدخال، يضغط المشغل على زر "إيقاف مؤقت"، ويتم إعادة حساب القيمة الموجودة في حقل إخراج "الوقت المتبقي" تلقائيًا وتتم عملية تغيير المهمة بسلاسة باستخدام معلمات جديدة والعد التنازلي يتم استئناف وقت المنحدر في حقل "الوقت المنقضي"؛

– يتم حساب القيمة الجديدة في حقل “الوقت المتبقي” على النحو التالي: . إذا استمر المنحدر قبل الضغط على زر "الإيقاف المؤقت" لفترة أطول مما تم إدخاله في حقل "وقت الانتقال" أثناء الإيقاف المؤقت، فسيتم أخذ الوقت المتبقي مساويًا للصفر، ويتم ضبط إعداد وحدة التحكم مساويًا للقيمة في "النهائي" حقل "القيمة" ؛

- في حالتين: بالضغط على زر "ابدأ" والضغط على زر "إيقاف مؤقت"، يتم ضبط مهمة المنظم الرئيسي في الغلاف بدرجة واحدة أقل من "القيمة النهائية" للمنحدر؛

عمل الهيئات التنظيمية

- جميع منظمات المفاعلات الأربعة لها وضعان للتشغيل: يدوي وتلقائي. في الوضع اليدوي، تكون التغذية الراجعة مفتوحة، ولا تعمل خوارزمية PID، ويكون لدى المشغل والنظام القدرة على تغيير إجراء التحكم في الصمام. في الوضع التلقائي، يتم إغلاق التعليقات، وتعمل خوارزمية PID، ويكون لدى المشغل والنظام القدرة على تغيير درجة الحرارة المستهدفة؛

- يتم دمج منظمات المفاعل الأربعة في دائرتي تحكم متتاليتين، تحتوي كل منهما على منظم رئيسي ومنظم تابع. تعتبر السلسلة مغلقة إذا كانت وحدات التحكم التابعة والرئيسية في الوضع التلقائي؛

– لا يمكن أن تكون وحدة التحكم الرئيسية في وضع التحكم التلقائي إذا كان التابع في الوضع اليدوي. إذا قام المشغل أو النظام بتحويل وحدة التحكم التابعة إلى الوضع اليدوي، فسيتحول السيد أيضًا إلى الوضع اليدوي ويتم فتح التتالي. إذا قام المشغل أو النظام بتحويل وحدة التحكم التابعة إلى الوضع التلقائي، فلن يتغير الوضع الرئيسي (يظل في الوضع اليدوي)، وتظل السلسلة مفتوحة. لا يمكن تحويل وحدة التحكم الرئيسية إلى الوضع التلقائي إلا إذا كان التابع في الوضع التلقائي؛

- عندما يتم تشغيل المنظم الرئيسي في الوضع التلقائي، يتم ضمان إغلاق السلسلة بدون صدمات من خلال الضبط المسبق لإجراءات التحكم الخاصة بالمنظم الرئيسي بما يعادل مهمة المنظم التابع.

يتعلق الاختراع بمجال التحكم الآلي. تتمثل النتيجة الفنية في زيادة السرعة وتقليل التجاوز عند تغيير معلمات الكائن أو التحميل، بالإضافة إلى تبسيط الإجراء الخاص بحساب إعدادات معلمات وحدة التحكم. يتم تحقيق النتيجة الفنية نظرًا لاستخدام وحدة تحكم تكيفية ثلاثية المواضع مع موضع متوسط ​​اعتمادًا على حمل الكائن في الدائرة الداخلية. بالإضافة إلى ذلك، واستنادًا إلى نتيجة تشغيل منظم الحلقة الداخلية، يتم توصيل إجراء التحكم الخاص بمنظم داخلي أو خارجي بالكائن باستخدام جهاز تحكم. عندما تغادر المعلمة المساعدة المنطقة المرجعية، تعمل حلقة التحكم الداخلية، وعندما تعود إلى المنطقة، يتم تشغيل الحلقة الخارجية وإيقاف الحلقة الداخلية. في هذه الحالة، يتم تشكيل المكون المتكامل لإشارة الخرج للمنظم الخارجي بواسطة المنظم الداخلي ويساوي قيمة إشارة الموضع المتوسط ​​للمنظم ثلاثي المواضع في وقت إيقاف تشغيل الدائرة الداخلية. يوفر الانتقال الخالي من الصدمات إلى تشغيل المنظم الخارجي وتشكيل إجراء تحكم قوي في التتابع في الحلقة الداخلية جودة أعلى لتنظيم المعلمة الرئيسية. يتيح التشغيل المستقل للوقت للدوائر الخارجية والداخلية استخدام الأساليب الهندسية المعروفة لحساب إعدادات المنظمين في أنظمة الدائرة الواحدة. 2 مريض.

يتعلق الجهاز المقترح بمجال التحكم الآلي ويمكن استخدامه في أنظمة التحكم الآلي للأشياء ذات المعلمات الموزعة أو التي تحتوي على معلمتين قابلتين للتعديل وإجراء تحكم واحد على الأقل. تحتوي دائرة التحكم المتتالية التقليدية على الهيكل الموضح في الشكل. 1. يحتوي كائن التحكم التكنولوجي (TOU) على معلمتين قابلتين للتعديل: Y1 الرئيسي، لأنه هدف التنظيم، وY2 المساعد، والذي يستخدم لتحسين جودة تنظيم المعلمة الرئيسية. يتم تنظيم المعلمة الرئيسية-Y1 بواسطة دائرة خارجية، والتي تتضمن مبنى إشارة أمر الإدخال Y1، ومنظم خارجي (قائد، مصحح) R1 وكتل وظيفية O max وO min، مما يحد من إشارة الخرج الخارجية المنظم من الأعلى إلى الأسفل. يتم تنظيم المعلمة المساعدة Y2 بواسطة دائرة داخلية تتضمن منظمًا داخليًا (تابعًا ومثبتًا) R2. بالنسبة لها، فإن إشارة الأمر Y2 هي التأثير التنظيمي للمنظم الخارجي، وهو السيد بالنسبة للمنظم الداخلي (التابع). يقوم الأخير، R2، بإنشاء إجراء تحكم على الكائن من خلال مشغل (AD) عند الإدخال المشترك لكل من المعلمة الرئيسية، Y1، والمعلمة المساعدة، Y2. يتم إنشاء إشارات حول المعلمات الرئيسية والمساعدة للدوائر الخارجية والداخلية بواسطة المستشعرات D1 وD2، على التوالي، ويتم توفيرها للمقارنة مع إشارات المهمة Y1 Building وY2 Building لعنصري المقارنة ES1 وES2، على التوالي. شرط جدوى (كفاءة) مثل هذه الأنظمة المتتالية هو وجود قصور ذاتي أقل للكائن على طول قناة المعلمة المساعدة Y2 بالنسبة إلى Y1 الرئيسي. هناك طريقة معروفة للتحكم في درجة الحرارة المتتالية في المفاعل مع تصحيح نقطة ضبط جهاز التحكم في درجة الحرارة عند مخرج المبادل الحراري (انظر التحكم الآلي في الصناعة الكيميائية: كتاب مدرسي للجامعات. تحرير E. G. Dudnikov. - M.: الكيمياء ، 1987، ص 42 - 43، شكل 1.22). في هذه الطريقة، الدائرة الداخلية هي نظام التحكم التلقائي في درجة الحرارة عند مخرج المبادل الحراري، والدائرة الخارجية هي درجة الحرارة في المفاعل. تأثير التنظيم - يتم توفير تدفق البخار إلى مدخل المبادل الحراري. تعتبر قناة التحكم، التي تتضمن جهازين (مبادل حراري ومفاعل) وخطوط الأنابيب، نظامًا معقدًا ذو قصور ذاتي مرتفع. يتأثر الجسم بعدد من الاضطرابات التي تصل إلى نقاط مختلفة من النظام - ضغط البخار والمحتوى الحراري، ودرجة الحرارة ومعدل تدفق خليط التفاعل، وفقدان الحرارة في المفاعل، وما إلى ذلك. ص. عندما يكون هناك اضطراب في ضغط البخار، يقوم منظم الدائرة الداخلية بتغيير درجة فتح صمام التحكم بطريقة تحافظ على درجة الحرارة المحددة عند مخرج المبادل الحراري. عندما يكون هناك اضطراب في معدل تدفق خليط التفاعل، تكون هناك درجة حرارة في المفاعل، ونتيجة لذلك، يتم ضبط منظم درجة حرارة المبادل الحراري، والذي سيغير مرة أخرى درجة فتح صمام التحكم نحو استعادة درجة حرارة المبادل الحراري. درجة الحرارة في المفاعل والمبادل الحراري. اعتمادًا على متطلبات دقة تنظيم المعلمة الرئيسية، يتم استخدام منظمات ثابتة (I، PI) في الحلقة الخارجية، ويتم استخدام منظمات ثابتة عالية السرعة، عادةً P- أو PD في الحلقة الداخلية. عيب أنظمة التحكم المتتالية هذه هو استخدام منظمات من النوع التناظري والمضاعفات المرتبطة بحلول الدوائر - إدراج كتل وظيفية خاصة تحد من إشارة التصحيح للمنظم الخارجي (الرائد) من الأعلى والأسفل. ولهذا السبب، تتميز أنظمة التحكم المتتالية المدروسة، عند تغيير معلمات الكائن أو الحمل المتحكم فيه، بأداء منخفض نسبيًا وتجاوز كبير في الديناميكيات، أي. عدم كفاية جودة التنظيم. عيب آخر لهذه الأنظمة المتتالية هو تعقيد حساب معلمات الضبط لوحدات التحكم، بسبب الحاجة إلى استخدام الإجراءات التكرارية لكل دائرة على حدة (عند ضبط إحدى وحدات التحكم، تحتوي الأخرى على معلمات مثالية غير محددة بعد). الغرض من الاختراع هو زيادة الأداء وتقليل التنظيم الزائد عند تغيير معلمات الكائنات أو الأحمال، وكذلك لتبسيط الإجراء الخاص بحساب إعدادات معلمات وحدة التحكم. يتم تحقيق المهمة عن طريق تعيين إشارات لتعيين القيم المسموح بها Y2"" والسفلى Y2" للمعلمة المساعدة لوحدة تحكم الحلقة الداخلية وتحديد خطأ عدم التطابق E1 لوحدة تحكم الحلقة الخارجية الثابتة، في فترة زمنية معينة، العمل من خلال مشغل على الكائن في هذه الفترة باستخدام الإشارة التناظرية التي يحددها تنظيم هذا المنظم الخارجي عندما تترك المعلمة المساعدة منطقة الإعداد Y2.< Y2 < Y2"" с выхода регулятора внутреннего контура на исполнительное устройство подают управляющее воздействие релейного типа, со знаком, уменьшающим отклонение вспомогательного параметра от заданных крайних значений интервала, а основного параметра - от заданного значения. Одновременно отключают от объекта управляющее воздействие внешнего астатического регулятора, формируя и сохраняя при этом его интегральную составляющую равную значению сигнала средней позиции трехпозиционного адаптивного регулятора, используемого в качестве регулятора внутреннего контура (см. авт. св. N 675399. Пневматический регулятор. Магергут В.З., Гимпельсон В.Г., Стальнов П.И. Бюл. 27 от 28.07.79). При возврате вспомогательного параметра в заданную зону одновременно отключают управляющее воздействие внутреннего регулятора и включают управляющее воздействие внешнего регулятора. Таким образом, при каждом выходе вспомогательного параметра из заданной зоны, управляющее воздействие на объект формируется лишь во внутреннем контуре, а при возврате его в заданную зону управляющее воздействие на объект формирует регулятор внешнего контура, обеспечивая стабилизацию основного параметра с заданной точностью. Иначе, в каждый момент времени объектом управляет лишь один из регуляторов: внутренний, если вспомогательный параметр Y2 вышел из зоны нечувствительности внутреннего регулятора, или внешний, когда Y2 находится в зоне. Управление работой регуляторов ведется по вспомогательному параметру Y2 (точнее по сигналу рассогласования E2 между Y2 и сигналами задания Y2" и Y2""), который в этом плане становится ведущим параметром объекта, т.е. параметром, который определяет логику работы управляющего устройства регуляторов, формирующего соответствующие управляющие воздействия на регуляторы, по сигналу рассогласования E2. Обеспечивая единовременную работу либо внешнего либо внутреннего регулятора, т.е. автономность работы внешнего и внутреннего контуров системы каскадного регулирования, благодаря их логическому переключению посредством управляющего устройства, отпадает необходимость в проведении сложной итерационной процедуры расчета настроек регуляторов, и появляется возможность использовать известные методы расчета одноконтурных систем аналогового и позиционного действия (см., например, Магергут В.З., Вент Д.П., Кацер И.А. Инженерные методы выбора и расчета оптимальных настроек промышленных регуляторов. Новомосковск, НФ РХТУ, 1994. 158 с.). Применение во внутреннем контуре адаптивного трехпозиционного способа регулирования с подстраиваемой к нагрузке объекта средней позицией (см. авт. св. N 458812. Способ автоматического трехпозиционного регулирования. Магергут В.З., Гимпельсон В.Г., Стальнов П.И., Беляев Ю.В. Бюл. 4 от 30.01.75) позволяет, с одной стороны, формировать мощное релейное управляющее воздействие, приводящее к увеличению быстродействия системы регулирования и уменьшению перерегулирования основного параметра, а, с другой стороны, обеспечить в это же время нахождение управляющего воздействия примерно соответствующего значению нагрузки и осуществлять благодаря слежению за этим значением интегральной составляющей внешнего контура, безударное переключение управляющего воздействия внешнего регулятора на это значение при его подключении к объекту. Регулятор внутреннего контура дает задание регулятору внешнего контура, причем не по заданию, а по выходному сигналу его интегральной составляющей, обеспечивая тем самым безударность включения внешнего регулятора в момент вхождения вспомогательного параметра объекта Y2 в зону нечувствительности внутреннего регулятора и точную настройку управляющего воздействия на значение нагрузки объекта. Иначе, в предлагаемом способе уже внутренний регулятор становится как бы ведущим по отношению к внешнему регулятору, ставшему ведомым. Таким образом, предложен способ каскадного автоматического регулирования путем измерения вспомогательного параметра объекта и стабилизации его с помощью одноконтурной системы регулирования, измерения основного параметра объекта и стабилизации его с помощью астатической одноконтурной системы регулирования и формирования сигнала задания регулятору внутреннего контура, отличающийся тем, что устанавливают сигналы задания верхнего и нижнего допустимых значений вспомогательного параметра объекта для регулятора внутреннего контура и определяют на заданном интервале ошибку рассогласования для астатического регулятора внешнего контура, воздействующего посредством исполнительного устройства на объект в заданном интервале с помощью аналогового сигнала, определяемого законом регулирования астатического регулятора внешнего контура, при выходе вспомогательного параметра объекта из заданного интервала с выхода регулятора внутреннего контура на исполнительное устройство подают управляющее воздействие релейного типа со знаком, уменьшающим отклонение вспомогательного параметра объекта от верхнего и нижнего допустимых значений, а основного параметра объекта - от заданного значения и одновременно отключают управляющее воздействие астатического регулятора внешнего контура, формируют и сохраняют интегральную составляющую этого регулятора на уровне значения средней позиции выходного сигнала регулятора внутреннего контура; при возврате вспомогательного параметра объекта в заданный интервал одновременно отключают управляющее воздействие регулятора внутреннего контура и включают управляющее воздействие астатического регулятора внешнего контура. Предлагаемый способ иллюстрируется функциональной схемой, приведенной на фиг. 2. Схема содержит технологический объект управления 1, регулятор внешнего контура регулирования 2 и задатчик 3, блок сравнения 4, регулятор внутреннего контура 5, задатчики верхнего и нижнего уровня 6 и 7 соответственно, блок сравнения 8, устройство управления 9, исполнительное устройство 11, 12 основного и вспомогательного параметров соответственно. Способ каскадного автоматического регулирования осуществляется следующим образом. Непрерывно измеряют с помощью датчика 11 параметр Y1 и стабилизируют его с помощью автоматического регулятора 2 по астатическому закону с воздействием на исполнительное устройство 10. Датчиком 12 непрерывно измеряют вспомогательный параметр Y2 и с помощью задатчиков 6 и 7 формируют величину задания верхнего и нижнего уровня этого параметра. С помощью трехпозиционного адаптивного регулятора 5 автоматически поддерживают значение этого параметра в заданном интервале, воздействуя на исполнительное устройство 10. Устройство управления 9 непрерывно измеряют ошибку рассогласования E2 внутреннего контура регулирования и в зависимости от величины и знака этой ошибки включает регулирующее воздействие, поступающее либо с внутреннего, либо с внешнего регулятора. При выходе вспомогательного параметра из зоны задания с выхода регулятора внутреннего контура 5 на исполнительное устройство подают управляющее воздействие релейного типа, со знаком, уменьшающим отклонение вспомогательного параметра от заданных крайних значений интервала, а основного параметра - от заданного значения. Одновременно устройство управления 9 отключает управляющее воздействие внешнего астатического регулятора 2, формируя и сохраняя его интегральную составляющую на уровне значения средней позиции выходного сигнала трехпозиционного адаптивного регулятора 5. Поскольку в предлагаемом способе каскадного автоматического регулирования регуляторы внешнего и внутреннего контуров работают равномерно, то на период отключения регулятора 2 внешнего контура от исполнительного устройства 10 канал связи между выходами регулятора 5 и 2 используют для подачи сигнала средней позиции адаптивного регулятора 5 в регулятор 2 для формирования в нем интегральной составляющей, равной сигналу средней позиции регулятора 5. Таким образом, по каналу, помеченному разнонаправленными стрелками, сигнал проходит то с выхода регулятора 2 к исполнительному устройству 10, то от регулятора 5 (со звена формирования средней позиции) к регулятору 2 (в интегральную составляющую регулятора). Рассмотрим применение данного способа для различных известных систем каскадного регулирования. Так для способа-аналога - каскадное регулирование температуры в реакторе - он сводится к следующему: основным параметром объекта регулирования является температура Т р в реакторе, а вспомогательным температура Т т на выходе теплообменника. Для последней устанавливают два значения ее задания - больше номинального Т т "" и меньше Т т ". Для реактора устанавливают заданное значение температуры Т рзд и поддерживают ее обычным ПИ-регулятором по одноконтурной системе регулирования. При отклонении температуры реактор Т р от задания одновременно отклоняется от номинала и температура Т т на выходе из теплообменника, причем, выбег последней за пределы зоны, т.е. за значения Т т "" или Т т " происходит быстрее, чем произойдет отклонение Т р от Т рзд на величину требуемой точности регулирования (из-за меньшей инерционности объекта по каналу: температура на выходе теплообменника Т т -управляющее воздействие Gn по пару и соответствующего выбора значений Т т "" и Т т ". Происходит срабатывание адаптивного позиционного регулятора и формирование им релейного управляющего воздействия на объект по Gn (верхнего Gn"" или нижнего Gn", направленного на возврат Т т в зону, к Т рзд. Одновременно позиционным воздействием на объект происходит формирование нового значения средней позиции этого регулятора Gn ср, соответствующего новому значению нагрузки объекта или эквивалентному ей изменению его параметров. Это новое значение отслеживается в интегральной части ПИ-регулятора, который при управлении объектом посредством внутреннего адаптивного позиционного регулятора отключен от управления объектом. При вхождении Т т в зону за счет мощного и быстрого позиционного управляющего воздействия (затем, что оно будет мощнее и быстрее воздействия даже ПД-регулятора, используемого в способе прототипа) происходит переключение на новое значение Gn ср как в регуляторе внутреннего контура, так и в подключаемом к управлению объектом вместо него ПИ-регуляторе, т.е. управление объектом начинается с нового значения управляющего воздействия, равновесного (или близкого) к новому значению нагрузки. Последнее, наряду с быстрым возвратом Т т в зону, а Т р к Т рзд, также обеспечивает повышение качества регулирования по предлагаемому способу. Рассмотрим второй пример применения способа для автоматического регулирования работы дефлегматора в процессе перегонки по авт. св. N 971395. Магергут В.З., Бебелис В.Я., Масленников И.М., Бюл. 41 от 07.11.82. Объектом является дефлегматор, в котором необходимо поддерживать температуру Т д на его выходе (основной параметр). Для повышения точности предложен традиционный способ каскадного регулирования, в котором в качестве вспомогательного параметра используется Р д внизу дефлегматора, т.е. на его входе. Управляющим воздействием является расход хладоагента Gx в дефлегматор. Для увеличения эффективности работы этой системы также можно использовать предлагаемый нами способ. Для внутреннего контура на базе адаптивного позиционного регулирования потребуется задать два значения давления на входе в дефлегматор: Р д "" и Р д " - соответственно больше и меньше номинального. Работать способ будет аналогично рассмотренному для объекта первого примера. Улучшение качества регулирования будет достигнуто как за счет большого быстродействия и более мощного воздействия внутреннего контура, так и нахождения одновременно с этим воздействием нового равновесного значения управляющего воздействия, соответствующего новому значению адаптивной средней позиции внутреннего регулятора. За счет автономности работы каждого из контуров регулирования (внешнего и внутреннего) настройка регуляторов как в первом, так и во втором примерах, естественно будет проще, чем для прототипа. Аналогичным образом быть видоизменены и все другие применяющиеся в промышленности системы автоматического каскадного регулирования, имеющие два регулируемых параметра (основного и вспомогательного) при одном управляющем воздействии при дополнительном условии, чтобы управляющее воздействие не являлось одновременно и вспомогательным параметром. В настоящее время авторы занимаются внедрением предлагаемого способа на ряде предприятий Тульской и Рязанской областей: АО "ОРГСИНТЕЗ" и НАК "АЗОТ", АООТ "Ключанский спиртзавод", причем, как путем замены существующих способов автоматического каскадного регулирования, так и самостоятельного внедрения предлагаемого способа для ряда объектов, со всеми вытекающими экономическими эффектами.

القضايا التي تناولتها المحاضرة:

1. ما هو الكائن المكافئ في سلسلة ACS.

2. شرح فعالية أنظمة التحكم الآلي المتتالية.

3. طرق حساب ASRs المتتالية.

4. حساب ASR مع دفعة إضافية على أساس المشتق.

أنظمة التحكم المتتالية هي تلك الأنظمة التي يتم فيها إرسال إشارة الخرج الخاصة بإحدى وحدات التحكم كمهمة إلى الأخرى. يتم توفير المعلمات الرئيسية والمساعدة للكائن على التوالي في شكل إشارات دخل لوحدات التحكم هذه. في هذه الحالة، فقط المنظم الرئيسي لديه إعداد مستقل. يتم توفير إشارة الخرج لوحدة التحكم المساعدة كتأثير تنظيمي على الكائن. عادة، توجد حلقة تحكم مغلقة مساعدة، مكونة من الجزء عالي السرعة من الجسم والمنظم المساعد، داخل حلقة التحكم الرئيسية. يوضح الشكل 1.8.1 رسمًا تخطيطيًا لنظام التحكم المتتالي. توفر أنظمة التحكم المتتالية:

1) التعويض السريع عن الاضطرابات التي تؤثر على حلقة التحكم المساعدة، ونتيجة لذلك لا تتسبب هذه الاضطرابات في انحراف المعلمة الرئيسية عن القيمة المحددة؛

1 - المنظم الرئيسي. 2 - منظم مساعد. 3، 4 – أجزاء الجسم السريعة والبطيئة المفعول

الشكل 1 - مخطط التحكم المتتالي

2) انخفاض كبير في تحول الطور في الجزء عالي السرعة من الجسم بسبب تكوين حلقة تحكم مساعدة، مما يزيد من أداء الحلقة الرئيسية؛

3) التعويض عن التغيرات في معامل النقل للجزء عالي السرعة من الجسم عن طريق تغيير معامل النقل لحلقة التحكم المساعدة؛

4) الإمداد المطلوب من المادة أو الطاقة للجسم

وبالتالي، يُنصح باستخدام أنظمة التحكم المتتالية في الحالات التي يكون فيها من الضروري الحفاظ على المعلمة الخاضعة للتحكم عند قيمة معينة بدرجة عالية من الدقة، وكذلك عندما يكون للكائن تأخير كبير جدًا. يمكن، على سبيل المثال، إغلاق حلقة التحكم المساعدة حول العنصر المتكامل للكائن من أجل التغلب على تأخيرها. يمكن استخدام التدفق كمتغير مساعد، نظرًا لسرعة حلقة التحكم لهذه المعلمة، يتم منع الانحرافات الكبيرة للمتغير الرئيسي المتحكم فيه.

لإنشاء نظام تحكم تتالي، من الضروري أولاً تحديد متغير وسيط مقبول، وهو أمر صعب للغاية في بعض الحالات.

تُستخدم أنظمة التحكم في التدفق المتتالي لتزويد المادة بشكل مستمر داخل أو خارج الجسم. عادةً ما يتم التحكم في التدفق عن طريق تغيير ضغط الهواء المزود للصمام بخاصية غير خطية. إذا، في هذه الحالة، تم إجراء قياس القيمة الحالية للمعلمة باستخدام الطريقة التفاضلية للضغط المتغير (حيث تعتمد إشارة خرج المستشعر بشكل غير خطي على معدل التدفق)، فإن كلا الخطيين يعوضان بعضهما البعض.

يمكن أن يؤدي استخدام طريقة الضغط التفاضلي المتغير في الدائرة المساعدة للتحكم في عمليات التبادل الحراري أو الخلط إلى صعوبات إضافية. لنفترض أن المعلمة المتحكم فيها للكائن خطية بالنسبة لمعدل التدفق. تتناسب إشارة الخرج الخاصة بالمنظم الرئيسي مع انخفاض الضغط، والذي يتغير بشكل مباشر مع مربع معدل التدفق. ونتيجة لذلك، فإن كسب الحلقة سوف يختلف عكسيا مع معدل التدفق. ومع ذلك، هناك العديد من العمليات التي تحتاج إلى تنظيم في وقت بدء التشغيل؛ بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يكون من الضروري الحفاظ على معدلات تدفق منخفضة في المنشأة لفترة طويلة، وهو أمر صعب للغاية. إذا لم يتم تحويل المنظم الرئيسي إلى التحكم اليدوي، فستحدث تذبذبات غير مخمدة في حلقة التحكم بالقرب من معدل التدفق الصفري. ولمنع حدوث ذلك، يُنصح بتضمين جهاز لاستخراج الجذور التربيعية في خط قياس التدفق من أجل جعل الدائرة المساعدة خطية.

عادة ما تكون فترة تذبذب حلقة التحكم في التدفق عدة ثوانٍ. لذلك، لا يتم استخدام معدل التدفق كمعلمة رئيسية في المخططات المتتالية عند تنظيم عمليات نقل الحرارة أو الخلط.

عند تنظيم مستوى غليان السوائل أو الأبخرة المتكثفة، يتم استخدام أنظمة التحكم المتتالية مع تصحيح التدفق. في مثل هذه الأنظمة، تكون فترة التذبذبات الطبيعية للدائرة الرئيسية أكبر من فترة تذبذب دائرة التحكم في التدفق.

تستخدم أنظمة التحكم في درجة الحرارة المتتالية على نطاق واسع. عند إجراء تفاعلات كيميائية، ومن أجل الحصول على مراقبة عالية الجودة، يتم عادةً إرسال إشارة الخرج الخاصة بوحدة التحكم في درجة حرارة المفاعل إلى غرفة الإعداد الخاصة بوحدة التحكم في درجة حرارة سائل التبريد، أي دائرة تحكم متتالية لدرجة حرارة سائل التبريد بناءً على درجة حرارة المفاعل يستخدم. تعتمد شدة التبادل الحراري على الفرق في درجة الحرارة بين المواد المتفاعلة والمبرد، وبالتالي فإن القيمة الحالية لدرجة حرارة المبرد تؤثر على العملية.

يتأثر تشغيل نظام التحكم باللاخطية وتحولات الطور لحلقة التحكم المساعدة. نظرًا لأن النطاق النسبي لوحدة التحكم في درجة الحرارة المساعدة في مثل هذا النظام لا يتجاوز عادةً 25٪، فيمكن إهمال تأثير المكون الاستاتيكي لوحدة التحكم هذه.

لا يؤثر التجاوز الطفيف في درجة حرارة سائل التبريد بشكل كبير على تشغيل النظام، نظرًا لأن المكون الاستاتيكي يعمل دائمًا في الدائرة الرئيسية. إن وجود مكون ثابت في الدائرة المساعدة لن يؤدي إلا إلى تقليل معدل تغير درجة الحرارة بشكل طفيف. عند تنظيم درجة حرارة سائل التبريد في مفاعل دفعي، لا يتم استخدام المكون الاستاتيكي. عادة، عند تصميم أنظمة التحكم المتتالية، تتمثل المهمة الرئيسية في تحديد نسبة فترات التذبذب الطبيعي لحلقات التحكم في درجة الحرارة الرئيسية والمساعدة. إذا تم استخدام نفس طريقة القياس في كلا الدائرتين، فإن العلاقة بين الفترات الطبيعية للدارات تكون خطية، وبالتالي فإن معامل النقل للدائرة الرئيسية سيكون ثابتا.

يتضمن حساب ASR المتتالي تحديد إعدادات المنظمات الرئيسية والمساعدة للخصائص الديناميكية المحددة للكائن على طول القنوات الرئيسية والمساعدة. نظرًا لأن إعدادات المنظمين الرئيسي والمساعد مترابطة، فقد تم حسابها باستخدام طريقة التكرار.

في كل خطوة تكرار، يتم حساب ASR منخفض الحلقة الواحدة، حيث تشير إحدى وحدات التحكم بشكل مشروط إلى كائن مكافئ.

الكائن المكافئ للمنظم الرئيسي هو التوصيل المتسلسل للحلقة المساعدة المغلقة وقناة التحكم الرئيسية.

دبليو ه (ع) = [- ر 1 (ع) / 1 – ث(ع)*ر 1 (ع) ]* ث(ع)، (1)

حيث R 1 (p) هي وظيفة النقل لوحدة التحكم المساعدة،

W(p) = W 1 (p) * W 2 (p) – وظيفة نقل الكائن

الكائن المكافئ لوحدة التحكم المساعدة هو اتصال متوازي للقناة المساعدة ونظام الحلقة المفتوحة الرئيسي.

ث ه 1 (ع) = ث 1 (ع) – ث (ع)* ص (ع)، (2)

حيث R (p) هي وظيفة النقل لوحدة التحكم الرئيسية

اعتمادًا على خطوة التكرار الأولى، يتم التمييز بين طريقتين لحساب ACPs المتتالية.

الطريقة الأولى. يبدأ الحساب بالمنظم الرئيسي. يتم استخدام هذه الطريقة في الحالات التي يكون فيها القصور الذاتي للقناة المساعدة أقل بكثير من القصور الذاتي للقناة الرئيسية. في الخطوة الأولى، يتم افتراض أن تردد التشغيل للدائرة الرئيسية أقل بكثير من الدائرة المساعدة. وثم:

ث ه (ع) = ث 2 (ع). (3)

في الخطوة الثانية، يتم حساب إعدادات وحدة التحكم المساعدة للكائن المكافئ.

في حالة الحسابات التقريبية، فإن الخطوتين الأوليين تكون محدودة. بالنسبة للحسابات الدقيقة، يتم الاستمرار فيها حتى تتطابق إعدادات وحدة التحكم الموجودة في تكرارين متتاليين مع الدقة المحددة.

الطريقة الثانية. يبدأ الحساب بالمنظم المساعد. تفترض الخطوة الأولى أن المنظم الخارجي معطل. وبالتالي، كتقريب أولي، تم العثور على إعدادات المنظم المساعد باستخدام ACP أحادي الدائرة لقناة التحكم المساعدة من التعبير:

ث ه 1 (ع) = ث 1 (ع). (4)

في الخطوة الثانية، يتم حساب إعدادات وحدة التحكم الرئيسية باستخدام وظيفة النقل للكائن المكافئ. لتوضيح إعدادات وحدة التحكم المساعدة، يتم الحساب باستخدام وظيفة النقل. يتم إجراء الحسابات حتى تتطابق إعدادات وحدة التحكم المساعدة، الموجودة في تكرارين متتاليين، مع الدقة المحددة.

ASR مع دفعة إضافية تعتمد على المشتق من نقطة وسيطة .

تُستخدم مثل هذه الأنظمة عادةً في أتمتة الأشياء التي يتم فيها توزيع المعلمة التكنولوجية الخاضعة للتحكم (على سبيل المثال، درجة الحرارة أو التركيب) على طول الإحداثيات المكانية (كما هو الحال في الأجهزة من النوع العمودي أو الأنبوبي). تكمن خصوصية هذه الكائنات في أن الإحداثيات الرئيسية التي يتم التحكم فيها هي المعلمة التكنولوجية عند مخرج الجهاز، ويتم توزيع الاضطرابات على طول الجهاز، ويتم تطبيق التأثير التنظيمي على مدخلاته. وفي الوقت نفسه، لا توفر أنظمة التحكم الآلي ذات الدائرة المغلقة ذات الدائرة الواحدة الجودة المطلوبة للعمليات العابرة بسبب القصور الذاتي الكبير لقناة التحكم.

إن تطبيق نبضة إضافية على مدخل وحدة التحكم من نقطة وسيطة بالجهاز يعطي إشارة رائدة، وتبدأ وحدة التحكم في العمل قبل أن ينحرف إحداثي الإخراج عن القيمة المحددة.

من أجل ضمان التنظيم دون خطأ ثابت، من الضروري أن تختفي النبضة الإضافية في الحالات المستقرة. ولهذا الغرض، يتم تمرير الإحداثيات المساعدة عبر وصلة التفريق الحقيقية، بحيث تكون إشارة دخل وحدة التحكم مساوية لـ e=y+y' 1 –y 0 (الشكل 1.9.1أ). في الحالات المستقرة، عندما تكون y’ 1 =0، عندما تكون e=0، y=y 0.

أ - الرسم التخطيطي الأصلي؛ ب - تم تحويله إلى دائرة ASR متتالية

الشكل 2 - مخططات كتلة لـ ASR مع دفعة إضافية تعتمد على المشتق من نقطة وسيطة

تعتمد فعالية إدخال دفعة إضافية على النقطة التي يتم اختيارها. يتم تحديد اختيار الأخير في كل حالة محددة من خلال الخصائص الديناميكية للكائن وظروف تشغيله. وبالتالي فإن قياس y 1 في بداية الجهاز يعادل دفعة إضافية بسبب الاضطراب الذي يصل عبر قناة التحكم. في هذه الحالة، يلعب جهاز التفريق دور معوض الاضطراب الديناميكي. قياس y 1 عند مخرج الكائن (y 1 = y) يعادل إدخال مشتق للإحداثي الرئيسي. بالنسبة لكل كائن، يمكنك اختيار الموقع الأمثل لاختيار دفعة إضافية، حيث تكون جودة التنظيم هي الأفضل.

يشبه حساب أنظمة التحكم هذه حساب ASRs المتتالية بعد التحويلات المناسبة. في سلسلة ASR الموضحة في الشكل 2 ب، يتم لعب دور المنظم الخارجي عن طريق الارتباط مع وظيفة النقل R d -1 (p)، ويتم لعب الدور الداخلي بواسطة المنظم والمفرق المتصل بالسلسلة، بحيث وظائف النقل للمنظمين المعينين متساوية على التوالي.

تُستخدم الأنظمة المتتالية لأتمتة الكائنات التي لها قصور ذاتي كبير على طول قناة التحكم، إذا كان من الممكن اختيار إحداثيات وسيطة أقل قصورًا ذاتيًا بالنسبة إلى الاضطرابات الأكثر خطورة واستخدام نفس الإجراء التنظيمي لها كما هو الحال بالنسبة للمخرج الرئيسي من الكائن.

في هذه الحالة، يتضمن نظام التحكم (الشكل 19) منظمين - المنظم الرئيسي (الخارجي). ر، يعمل على تثبيت الإخراج الرئيسي للكائن ذ،ومنظم مساعد (داخلي). ر 1، مصممة لتنظيم الإحداثيات المساعدة في 1 .الهدف من وحدة التحكم المساعدة هو إشارة الخرج لوحدة التحكم الرئيسية.

يتم تحديد اختيار القوانين التنظيمية حسب غرض الهيئات التنظيمية:

للحفاظ على إحداثيات الإخراج الرئيسية عند قيمة معينة دون خطأ ثابت، يجب أن يتضمن قانون التحكم الخاص بوحدة التحكم الرئيسية مكونًا متكاملاً؛

مطلوب من الجهة التنظيمية المساعدة الاستجابة بسرعة، حتى تتمكن من الحصول على أي قانون رقابي.

توضح المقارنة بين ASRs ذات الدائرة الواحدة والمتتالية أنه نظرًا للسرعة الأعلى للحلقة الداخلية في ASR المتتالي، فإن جودة العملية العابرة تزداد، خاصة عند التعويض عن الاضطرابات القادمة عبر قناة التحكم. إذا تم، وفقًا لشروط العملية، فرض قيد على المتغير المساعد (على سبيل المثال، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة الحد الأقصى للقيمة المسموح بها أو يجب أن تكون نسبة معدل التدفق ضمن حدود معينة)، فسيتم فرض قيود أيضًا على إشارة الخرج لوحدة التحكم الرئيسية، وهي مهمة لوحدة التحكم المساعدة. للقيام بذلك، يتم تثبيت جهاز بخصائص قسم مكبر للصوت مع التشبع بين المنظمين.

أرز. 19. رسم تخطيطي لنظام التحكم الآلي المتسلسل:

دبليو, دبليو 1 – القنوات الرئيسية والمساعدة في 1 الكميات الخاضعة للرقابة من الكائن؛ ر, ر 1 – المنظمين الرئيسيين والمساعدين . × Р، × Р1 – تنظيم التأثيرات للمنظمين رو ر 1 ؛ ε, ε 1 - حجم التناقضات بين القيم الحالية والقيم المحددة للكميات الخاضعة للرقابة فيو في 1 ; في 0 - مهمة لوحدة التحكم الرئيسية ر

أمثلة على أنظمة التحكم الآلي المتتالية لمنشآت التكنولوجيا الحرارية. في التين. يوضح الشكل 20 مثالاً لنظام متتالي لتثبيت درجة حرارة السائل عند مخرج المبادل الحراري، حيث تكون الدائرة المساعدة عبارة عن تدفق بخار التسخين ASR. عندما يكون هناك اضطراب في ضغط البخار، يقوم المنظم 1 بتغيير درجة فتح صمام التحكم بطريقة تحافظ على معدل التدفق المحدد. إذا تم انتهاك التوازن الحراري في الجهاز (بسبب، على سبيل المثال، تغير في درجة حرارة الإدخال أو معدل تدفق السائل، المحتوى الحراري للبخار، فقدان الحرارة إلى البيئة)، مما يؤدي إلى انحراف درجة حرارة الخرج عن القيمة المحددة، يقوم جهاز التحكم في درجة الحرارة 2 بضبط الإعداد على جهاز التحكم في تدفق البخار 1.

في العمليات التكنولوجية الحرارية، غالبًا ما يكون للإحداثيات الرئيسية والمساعدة نفس الطبيعة الفيزيائية وتميز قيم نفس المعلمة التكنولوجية في نقاط مختلفة من النظام (الشكل 21).

الشكل 20. نظام التحكم في درجة الحرارة المتتالية (البند 2) مع تصحيح مهمة منظم تدفق البخار (البند 1)

أرز. 21. مخطط كتلة لسلسلة ASR مع قياس الإحداثيات المساعدة عند نقطة وسيطة

في التين. يُظهر الشكل 22 جزءًا من مخطط تدفق العملية، بما في ذلك سخان خليط التفاعل 2 والمفاعل 1، ونظام تثبيت درجة الحرارة في المفاعل.

يتم توفير تأثير التحكم في تدفق البخار إلى مدخل المبادل الحراري. تعتبر قناة التحكم، التي تتضمن جهازين وخطوط أنابيب، نظامًا ديناميكيًا معقدًا ذو قصور ذاتي مرتفع. يتأثر الجسم بعدد من الاضطرابات التي تصل إلى نقاط مختلفة من النظام: ضغط البخار والمحتوى الحراري، ودرجة الحرارة ومعدل تدفق خليط التفاعل، وفقدان الحرارة في المفاعل، وما إلى ذلك. لزيادة سرعة نظام التحكم، يتم استخدام ACS المتتالي تم استخدام المتغير الرئيسي المتحكم فيه هو درجة الحرارة في المفاعل، وتم اختيار درجة حرارة الخليط بين المبادل الحراري والمفاعل كمتغير مساعد.

أرز. 22. نظام التحكم في درجة الحرارة المتتالية (البند 4) في المفاعل (البند 1) مع تصحيح إعداد جهاز التحكم في درجة الحرارة (البند 3) عند مخرج المبادل الحراري (البند 2)

حساب تتالي ASR.يتضمن حساب ASR المتتالي تحديد إعدادات المنظمات الرئيسية والمساعدة للخصائص الديناميكية المحددة للكائن على طول القنوات الرئيسية والمساعدة. نظرًا لأن إعدادات المنظمين الرئيسي والمساعد مترابطة، فقد تم حسابها باستخدام طريقة التكرار.

في كل خطوة تكرار، يتم حساب ASR منخفض الحلقة الواحدة، حيث تشير إحدى وحدات التحكم بشكل مشروط إلى كائن مكافئ. كما يتبين من المخططات الكتلية في الشكل. 23، الكائن المكافئ للمنظم الرئيسي (الشكل 23، أ) هو اتصال متسلسل لدائرة مساعدة مغلقة وقناة التحكم الرئيسية؛ وظيفة النقل الخاصة بها تساوي

(93)

أرز. 23. مخططات كتلة لنظام تحكم أحادي الدائرة مكافئ مع منظم رئيسي (أ) ومساعد (ب): في الأعلى - رسم تخطيطي مكافئ أحادي الدائرة ؛ أدناه - تحويل سلسلة ACP إلى دائرة واحدة

الكائن المكافئ لوحدة التحكم المساعدة 2 (الشكل 23) هو اتصال متوازي للقناة المساعدة ونظام الحلقة المفتوحة الرئيسي. وظيفة النقل الخاصة بها لها الشكل:

(ع)=ث 1 (ع) – ث(ع)ص(ع).(94)

يبدأ الحساب بالمنظم الرئيسي. يتم استخدام هذه الطريقة في الحالات التي يكون فيها القصور الذاتي للقناة المساعدة أقل بكثير من القصور الذاتي للقناة الرئيسية. في الخطوة الأولى، يتم افتراض أن تردد التشغيل للدائرة الرئيسية ( ω ع) أقل بكثير من المساعد ( ω ص1) وفي ω=ω ص

. (95)

. (96)

وبالتالي، كتقريب أولي، الإعدادات س 0المنظم الرئيسي 1 لا يعتمد على R1 (ع)وتقع بها ث ه درجة (ع).

في الخطوة الثانية، يتم حساب إعدادات وحدة التحكم المساعدة للكائن المكافئ (1) مع وظيفة النقل ث 1 ه (ع)،التي يستبدلون بها ص (ع، ق °).

ACP مجتمعة

تُستخدم أنظمة التحكم الآلي المدمجة عند أتمتة الكائنات الخاضعة لاضطرابات كبيرة يمكن التحكم فيها. تسمى الأنظمة مجتمعة لأنه في بنائها يتم استخدام مبدأين للتنظيم: "عن طريق الانحراف" (مبدأ بولزونوف) و "عن طريق الاضطراب" (مبدأ بونسيليه). الأنظمة المبنية وفقًا لمبدأ بولزونوف لها ردود فعل سلبية وتعمل في دورة مغلقة. لا تحتوي أنظمة الاضطراب (Poncelet) على ردود فعل وتعمل في حلقة مفتوحة.

هناك طريقتان لبناء أنظمة تحكم آلية مدمجة باستخدام المخططات التفصيلية الموضحة في الشكل. 24 و 25. كما يتبين من هذه المخططات الكتلية، فإن كلا النظامين لهما سمات مشتركة: وجود قناتين للتأثير على إحداثيات إخراج الكائن واستخدام حلقتي تحكم - مغلقتين (من خلال المنظم 1) ) ومفتوحة (من خلال المعوض 2 ). والفرق الوحيد هو أنه في الحالة الثانية، يتم توفير النبض التصحيحي من المعوض ليس لإدخال الكائن، ولكن لإدخال المنظم.

أرز. 24. المخططات الكتلية لـ ASR المدمج عند توصيل مخرجات المعوض بإدخال كائن: أ – الرسم التخطيطي الأصلي؛ ب – مخطط محول. 1 - منظم. 2 – المعوض

أرز. 25. المخططات الكتلية لـ ASR المدمج عند توصيل خرج المعوض بمدخل المنظم: أ - الدائرة الأصلية؛ ب – مخطط محول. 1 - منظم. 2 – المعوض

إن إدخال نبضة تصحيحية لأقوى اضطراب يمكن أن يقلل بشكل كبير من خطأ التحكم الديناميكي، بشرط أن يتم اختيار وحساب الجهاز الديناميكي الذي يشكل قانون تغيير هذا التأثير بشكل صحيح.

الأساس لحساب هذه الأنظمة هو مبدأ الثبات:يجب أن يكون انحراف إحداثيات خرج النظام عن القيمة المحددة مساوياً للصفر تحت أي تأثيرات دافعة أو مزعجة.

لتحقيق مبدأ الثبات، هناك شرطان ضروريان: التعويض المثالي لجميع التأثيرات المزعجة والاستنساخ المثالي لإشارة المهمة. ومن الواضح أن تحقيق الثبات المطلق في أنظمة التحكم الحقيقية أمر مستحيل عمليا. وعادة ما تقتصر على الثبات الجزئي فيما يتعلق بالاضطرابات الأكثر خطورة. دعونا ننظر في حالة ثبات أنظمة التحكم ذات الحلقة المفتوحة والمدمجة فيما يتعلق بتأثير واحد مزعج.

حالة الثبات للحلقة المفتوحة والجمع بين ASR.دعونا نفكر في حالة الثبات لنظام الحلقة المفتوحة (الشكل 26): ص(ر)= 0.

أرز. 26. رسم تخطيطي لنظام التحكم الآلي ذو الحلقة المفتوحة

الانتقال إلى صور لابلاس س ب (ص)و ص (ع)إشارات × الخامس (ر)و ص (ر)،دعونا نعيد كتابة هذا الشرط مع الأخذ في الاعتبار وظائف نقل الكائن عبر قنوات الاضطراب البنك الدولي (ع)والتنظيم ث Р (ع)والمعوض ر (ع):

ص(ع) = س ب (ع) 0. (97)

في ظل الإزعاج[ ] يتم استيفاء شرط الثبات (97) إذا

W B (ع) + R ك (ع)W P (ع) = 0،(98)

R k () = -W В ()/W Р ().(99)

وبالتالي، لضمان ثبات نظام التحكم فيما يتعلق بأي اضطراب، من الضروري تثبيت معوض ديناميكي، تكون وظيفة النقل فيه تساوي نسبة وظائف النقل للكائن على طول قنوات الاضطراب والتحكم، المأخوذة مع الإشارة المعاكسة.

دعونا نشتق شروط الثبات لـ ASRs مجتمعة. في الحالة التي يتم فيها تطبيق الإشارة من المعوض على مدخلات الكائن (انظر الشكل 24، أ)، يتم تحويل المخطط الكتلي لـ ASR المدمج إلى اتصال متسلسل لنظام حلقة مفتوحة وحلقة مغلقة ( انظر الشكل 24، ب)، وتكون وظائف النقل متساوية على التوالي:

.

في هذه الحالة، يتم كتابة شرط الثبات (97) على النحو التالي:

إذا X B (ع) 0 و دبليو زي إس(ع) يجب استيفاء الشرط التالي:

أولئك. حالة الثبات.

عند استخدام نظام تحكم مدمج (انظر الشكل 25، أ)، يؤدي اشتقاق شروط الثبات إلى العلاقات (انظر الشكل 25، ب):

(101)

لو إكس بي (ع)0و دبليو ZS (ص)،فمن ثم يجب استيفاء الشرط التالي:

R إلى (ع) = -W B (ع) /.(103)

وبالتالي، عند توصيل خرج المعوض بمدخل وحدة التحكم، فإن وظيفة نقل المعوض، التي تم الحصول عليها من حالة الثبات، ستعتمد على خصائص ليس فقط الكائن، ولكن أيضًا وحدة التحكم.

شروط التنفيذ المادي لـ ASRs الثابتة.واحدة من المشاكل الرئيسية التي تنشأ عند بناء أنظمة التحكم الثابتة هي قابليتها للتحقق المادي، أي. جدوى المعوض الذي يستوفي الشرطين (99) أو (103).

على عكس المنظمات الصناعية التقليدية، التي يتم تحديد هيكلها ومن الضروري فقط حساب إعداداتها، يتم تحديد بنية المعوض الديناميكي بالكامل من خلال نسبة الخصائص الديناميكية للكائن على طول قنوات الاضطراب والتحكم ويمكن أن تتحول لتكون معقدة للغاية، وإذا كانت نسبة هذه الخصائص غير مواتية، فمن المستحيل فيزيائيا.

لا يمكن تحقيق المعوضات "المثالية" فعليًا في حالتين:

إذا كان زمن التأخير النقي على طول قناة التحكم أكبر منه خلال قناة الاضطراب. في هذه الحالة، يجب أن يحتوي المعوض المثالي على رابط رئيسي، لأنه إذا:

(104)

, (105)

ثم مع الأخذ في الاعتبار (99):

(106)

إذا كانت درجة كثير الحدود في البسط في دالة نقل المعوض أكبر من درجة كثير الحدود في المقام. في هذه الحالة، يجب أن يحتوي المعوض على روابط تفاضلية مثالية. يتم الحصول على هذه النتيجة لنسبة معينة من أوامر المعادلات التفاضلية التي تصف قنوات الاضطراب والتحكم. يترك

ث В (ر) = В в (Р)/و وب (ع) = В Р (Р) /،(107)

أين ب في (ف)، أ ب (ع)، ف ف (ع)، أ ف (ع)- كثيرات الحدود من الدرجات ر الخامس، ن ب, م صو ن صوفقاً لذلك.

م ك = م ب + ن ص ; ن ك = ن في + م ص.

وبالتالي، فإن شرط التحقق المادي لـ ASR الثابت هو استيفاء العلاقات التالية:

τ في ≥ τ Р و m B + n p ≥ n في + m Р.(108)

مثال.دعونا ننظر في نظام التحكم في درجة الحرارة في مفاعل كيميائي مع جهاز التحريك الذي يحدث فيه تفاعل طارد للحرارة (الشكل 27).

أرز. 27. رسم تخطيطي لمفاعل كيميائي بجهاز الخلط: 1 – مقياس درجة الحرارة. 2 – صمام التحكم 3 – مقياس التدفق

دع قناة الاضطراب الرئيسية - "معدل تدفق خليط التفاعل - درجة الحرارة في المفاعل" - يتم تقريبها من خلال وصلتين غير دوريتين من الدرجة الأولى، وقناة التحكم - "معدل تدفق المبرد - درجة الحرارة في المفاعل" - بواسطة ثلاث روابط غير دورية من الدرجة الأولى:

, (109)

, (110)

أين ت 1 ، ت 2 ، ت 3- أكبر الثوابت الزمنية للخزانات الحرارية الرئيسية للمفاعل ومقياس الحرارة وسترة التبريد.

لبناء نظام تحكم ثابت يتوافق مع التعبير (99)، من الضروري إدخال معوض بوظيفة النقل:

, (111)

وهو أمر غير قابل للتحقيق ماديا، لأنه في هذه الحالة يتم انتهاك الشرط ويجب أن يحتوي المعوض على رابط تفاضلي مثالي.

يمارس

وفقا للمثال، قم بتطوير نظام التحكم لمحطة التصحيح. احسب , .

البيانات الأولية.

1. رسم تخطيطي لوحدة التقطير (الشكل 28). يتكون التثبيت من عمود التقطير لمبادل حراري لتسخين الخليط الأولي T-1 والمرجل T-2 والمكثف T-3 وخزان الإرجاع ه.

يفصل العمود الخليط الثنائي. تختلف نقاط غليان المكونات المنفصلة بشكل كبير، ونتيجة لذلك يحتوي العمود على عدد صغير من اللوحات وارتفاع صغير. التأخير والقصور الذاتي على طول قنوات نقل التأثيرات المزعجة والتحكمية صغير نسبيًا. توجد روابط داخلية قوية بين الكميات الرئيسية الخاضعة للرقابة (المنظمة) للعملية - التركيبات (درجات الحرارة) لناتج التقطير والمنتج السفلي.

يحتوي تيار البخار الذي يغادر الجزء العلوي من عمود التقطير على مكونات لا تتكثف إلى غازات خاملة في ظل ظروف تشغيل المبادل الحراري T-3. يتم تفريغها من خزان الري للنفخ (في شبكة الوقود).

يخضع وضع تشغيل التثبيت لاضطرابات كبيرة ومتكررة: من حيث التدفق Fوالتكوين XFمواد خام؛ عن طريق ضغط (تدفق) عامل التسخين الموفر للمبادل الحراري T-I والغلاية T-2؛ وفقًا لضغط (معدل التدفق) لغاز التبريد المزود للمكثف T-3.

الضوابط "الرئيسية" لعملية التصحيح هي الهيئات التنظيمية على خط إمداد الارتجاع إلى العمود لوخطوط إمداد عامل التسخين إلى غلاية T-2.

أرز. 28. مخطط مصنع التصحيح

2. يتم تعيين المعلمات الديناميكية للكائن: (ثوابت الوقت ت; التأخير τ؛ معامل الإرسال لت) من خلال القنوات:

أ. "التغيير في موقف المنظم P01 - استهلاك المواد الخام F» ( اكس آر 1 F);

ب. "التغيير في موضع المنظم P02 - استهلاك عامل التسخين F 1 " ( اكس آر 2 F 1 );

ب*. "التغيير في موضع المنظم P02 - درجة حرارة المادة الخام θ Fبعد T-1" ( اكس آر 2 θ F)؛

الخامس. "التغيير في موقف الهيئة التنظيمية P03 - تكوين نواتج التقطير وجه ضاحك» ( اكس آر 3 وجه ضاحك)؛

د. "تغير في موضع المنظم P04 - الضغط رفي العمود" ( اكس آر 4 ف)؛

د. "تغيير في موضع المنظم P05 - المستوى في مكعب العمود" ( اكس آر 5 ل);

هـ "التغيير في موقف الهيئة التنظيمية P02 * - درجة حرارة المواد الخام θ Fبعد T-1" ( اكس آر 2* θ F);

و. "تغيير في موقف الهيئة التنظيمية P04 * - ضغط صفي العمود" ( اكس آر 4* ص)؛

ح. "تغير في موضع المنظم P06 - درجة الحرارة في أسفل العمود" ( اكس آر 6 θ ل)؛

ض*. "تغير في موضع الجسم المنظم PO6 - درجة الحرارة θ B في أعلى العمود" ( اكس آر 6 θ ب)؛

و. "التغير في موضع الجسم المنظم ROZ - درجة الحرارة θ بفي أعلى العمود" (xص3 θ ب)؛

و * . "التغيير في موقف الهيئة التنظيمية ROZ - درجة الحرارةθ لأسفل العمود" ( اكس آر 3 θ ل).

3. يتم تحديد حجم الاضطرابات المؤثرة على الجسم، معبرًا عنها بنسبة مئوية من حركة الهيئة التنظيمية:

قناة اكس ر 1 F(على أساس استهلاك المواد الخام F);

ب) القنوات اكس ر 2 F 1 , X Р2 θ F(بواسطة ضغط عامل التسخين ص 1 ومحتواه الحراري س 1);

ج) القناة اكس ر 3 وجه ضاحك(حسب تكوين المواد الخام XF);

د) القناة × ص 4 ص(عن طريق الضغط ر 2 مبرد مزود بالمكثف T-3)؛

د) القناة اكس ر 5 ل(بواسطة المحتوى الحراري س 2 عامل تسخين مزود بالغلاية T-2).

4. تم تحديد متطلبات جودة عملية التنظيم (الخطأ الديناميكي X كحد أقصى، وقت التنظيم tP، درجة التوهين للعمليات العابرة ψ , خطأ في التحكم الثابت Xسم).

البيانات الأولية للبند 2 من المهمة (العناصر أ - د) والبند 3 والبند 4 موضحة في الجدول. 9، أ للنقاط 2 (و، ز، ح، ط) - في الجدول. 10 بيانات أولية.

الجدول 9. المعلمات الديناميكية للكائن ومتطلبات الجودة لعملية التنظيم

الجدول 10. المعلمات الديناميكية للكائن ومتطلبات الجودة لعملية التنظيم

أسئلة التحكم

1. أنظمة التحكم الآلي المتتالية في مخططات التحكم في العمليات. مبادئ بنائها وتشغيلها. أمثلة على أنظمة التحكم الآلي المتتالية في الصناعة والطاقة.

2. أنظمة التحكم الآلي المدمجة في مخططات التحكم في العمليات. مبادئ البناء والتشغيل. شروط الجدوى المادية. أمثلة على أنظمة التحكم الآلي المدمجة في الصناعة والطاقة.

التدريب العملي رقم 8 (ساعتان)