Принципы усовершествованного управления
Распределенные системы управления предусматривают несколько уровней управления. На этом занятии мы объясним управление модулем (Уровень 1), распределенное компьютерное управление (Уровень 2) и управление центральной ЭВМ (Уровень 3).
Уровни управления
На РИС. 13.1 показано три уровня управления:
распределенное управление от устройства ИМ, реализуемое на основе алгоритма управления слота или программы последовательности на языке управления
распределенное управление с машинного модуля, реализуемое компьютерным алгоритмом или программой, запущенной на микрокомпьютере
управление высокого уровня, реализуемое центральной ЭВМ, использующей программу, написанную на языке программирования высокого уровня: Фортран, Паскаль.
РИС. 1. Уровни управления
Управление первого уровния от устройства им
На РИС. 13.2 показан теплообменник, в котором происходит подогрев сырья от тепла, получаемого в газовой печи после смешивания и сжигания газа и воздуха. Расход воздуха регулируется ручным клапаном HCV1002. Расход газа контролируется клапаном-регулятором расхода FCV1001 от регулятора температуры (TICA1001), на который от датчика температуры (TI1002) подается технологическая переменная, т.е. температура на выходе сырья.
РИС. 13.2. Теплообменник
Значение PV от датчика температуры TI1002PV подается на вход X устройства на информационной магистрали. Назначенный адрес: Highway (магистраль) 2, Box (устройство) 8, Slot (слот) 1, т.е. H2 B8 S1. Сигнал уставки (SP) подается на вход Y, а выходной сигнал идет на регулирующий клапан. Слот показан сконфигурированным для ПИД алгоритма.
Этот простой контур управления можно сконфигурировать в одном из восьми слотов базового контроллера, или одном из шестнадцати слотов усовершенствованного контроллера.
Контур управления, показанный на РИС. 2, не учитывает:
изменений расхода топливного газа
изменений расхода сырья на входе
изменений температуры сырья на входе
удельную теплоту сгорания топливного газа
теплоемкость топливного газа.
Для учета всех вышеуказанных параметров служит следующее уравнение:
qv
где
F2 = расход сырья на входе
С = удельная теплота
H = теплоемкость топливного газа
T2 = температура сырья на выходе
T1 = температура сырья на входе.
На РИС. 13.3 показана система управления, соответствующая данному уравнению.
Используются три слота, при этом слот №1 работает в режиме ПИД.
Слот №3 работает в качестве сумматора, выходной сигнал которого пропорционален (Y - X). Подавая выходной сигнал TI1001 (T1) на вход X, и выходной сигнал TI1002 (T2) на вход Y сумматора, получаем выходной сигнал (T2 - Tl).
РИС. 13.3. Система управления
Слот №2 работает в качестве умножителя: выходной сигнал = (KA)(Y)(X) + K2, где KA является константой на входе Y, и может быть использована для отображения постоянного значения C/H. Если K2 является смещением и равно нулю, то на выходе умножителя будет KA(Y)(X).
Подавая выходной сигнал FI1002 (F2) на вход X умножителя, на его выходе получим KA (Y) (F2).
При подаче выходного сигнала сумматора на вход Y умножителя, на выходе умножителя будет (KA) (T2 - T1) (F2).
Это соответствует вышеприведенной формуле, где выход умножителя является входом (SP) для сигнала TICA1001.
Несмотря на правильность указанного решения, налицо использование трех слотов регулятора. Кроме того, теряется гибкость управления: изменения в составе топлива можно учесть только после повторной настройки констант С и H. При подаче на теплообменник топлива из нескольких источников такой подход создает определенные трудности.
Ситуацию может улучшить использование усовершенствованного контроллера и программы последовательности. Можно написать программу и записать ее в соответствующий слот. Программа должна содержать следующий алгоритм:
SETTICA1001.SP = FI1002.PV (C/H) (TI1002 - TI1001)
Это означает, что при изменении значений С или H и наличии средств их измерения или автоматического вычисления, данные величины можно объявить в программе как переменные и использовать для расчетов SP на регулирующий слот. Эта программа последовательности заменяет два слота в контроллере, которые можно использовать для других функций управления.