3. Управление второго уровня от миникомпьютера

На РИС. 13.4 показана следующая ступень развития предыдущего примера: использование миникомпьютера (машинного модуля) для расчета SP слота плавного регулирования. Расчет проводится с помощью встроенных машинных алгоритмов или с помощью запущенных на миникомпьютере программ.

РИС. 13.4

На РИС. 13.5 показана более надежная схема для регулирующего контура с использованием машинного модуля и двух слотов контроллера на ИМ. Управление регулирующим клапаном FCV1001 ведется от контроллера FICA1001 с использованием расхода топлива в качестве своего PV. FICA1001 включен в каскадное управление с другим регулирующим контуром TIC 1001, у которого в качестве PV используется температура сырья на выходе.

РИС. 13.5

В процессе нормальной работы FICA1001 переводится в программный (PROG) режим управления, при этом SP приходит с машинного модуля. Модуль считывает значения входной и выходной температуры сырья, а также расход сырья. При отказе машинного модуля по какой-либо причине, управление автоматически возвращается в каскадный (CASC) режим со значением SP для TICA1001, которое приходит от контура управления TIC1001.

На РИС. 13.6 показано, как можно использовать машинный модуль для управления теплообменником с помощью стандартных алгоритмов для входных сигналов этого модуля.

Для ввода двух температурных точек (TI1001.PV и TI1002.PV) используется алгоритм сбора данных, где TI1002 идет на регулирующий ПИД-алгоритм, уставку устанавливает оператор. Температурная точка TI1001.PV используется в алгоритме сумматора вместе с выходным сигналом алгоритма управления. Затем выходной сигнал сумматора перемножается с выходным сигналом алгоритма опережения/задержки, используемого для расхода сырья FI1002.PV. Выходной сигнал умножителя является уставкой для FICA1001 в режиме PROG.

На РИС. 13.6 приведена упрощенная схема управления для этого процесса. Для учета удельной теплоемкости топлива запускается программа на миникомпьютере. Программа регулирует выходной сигнал (уставку на FICA1001) с учетом изменений в составе топлива.

Управление второго уровня технологического процесса теплообменника занимает два слота регулятора, но вместе с тем обеспечивает более точное управление.

РИС. 13.6. Упрощенная схема управления

4. Управление 3-го уровня от центральной эвм

На РИС. 13.7 показана стандартная печь, используемая в сталелитейной промышленности. У данной печи имеется три зоны нагрева: зона предварительного нагрева, зона нагрева и зона выдержки.

РИС. 13.7. Стандартная печь, используемая в сталелитейной промышленности.

Большая часть стали прокатывается в горячем состоянии, при температуре 1204 °C – 1316 °C. Процесс подогрева повышает пластичность стали, снижая количество энергии, необходимое для движения стали по каткам. В печь подогрева с одной стороны подается холодная сталь. Затем сталь толкается либо следующей секцией, либо перемещается в печи на балках с кулачковым приводом. Наконец, сталь выходит с другой стороны в нагретом состоянии.

Три зона нагрева в печи требуют тщательного контроля и точного управления. Зона предподогрева и зона нагрева обычно имеют нижний и верхний обогрев, в зоне выдержки подогревом только сверху. Таким образом, необходимо контролировать пять зон нагрева.

Для всех пяти зон нагрева печи необходимо поддерживать качество топливовоздушной смеси на максимально эффективном значении. Но зоны не достаточно хорошо отделены друг от друга из-за утечки воздуха через отверстия печи. Эти факторы усложняют анализ продуктов сгорания для определения нужного управления составом топливовоздушной смеси.

Частые изменения типа и толщины подаваемого в печь материала создают дополнительные трудности для системы управления. Поскольку прокатные станы могут производить широкий спектр различной продукции, печь подогрева должна быстро и эффективно реагировать на изменения материала. При неправильной настройке уставок сталь может быть нагрета до недостаточной температуры.

Еще одной трудностью техпроцесса является изменение скорости прохождения материала через печь, которая зависит от типа производимой продукции; некоторым продуктам необходимо проходить через печь несколько раз. Остановы стана, запланированные или аварийные, также порождают трудности. При останове стана, поток материала через печь останавливается, и если температура в печи не меняется, это может привести к перегреву материала и его повреждению.

Необходимо учитывать количество поглощенного сталью тепла в процессе останова потока через печь для обеспечения верной конечной температуры.

Обычно в печах такого типа используются три вида топлива: природный газ, коксовый газ и нефть. Система управления должна постоянно это учитывать.

Для отображения режима работы печи можно построить таблицу; оператор настраивает логику управления на соответствующий режим с соответствующим изменением уставок для пяти зон нагрева. На РИС. 13.8 показана таблица режимов управления печью на случай изменения состава используемых материалов.

Используя предварительно рассчитанные уставки зон и их изменение, можно прийти к выводу, что такое управление намного превосходит управление с помощью простых контуров регулирования температуры, снижается расход топлива и стали. Для учета тепла, поглощаемого сталью при длительных остановах прокатного стана, требуется центральная ЭВМ.

Р ИС. 13.8. Таблица режимов управления печью

Необходимо иметь математическую модель, описывающую количество теплоты, поглощаемое каждым бруском стали в печи, с помощью разностного метода подсчета теплопередачи. Поглощаемое тепло и температурные характеристики каждого бруска стали необходимо сохранять и тщательно отслеживать в процессе его пребывания в печи. Компьютерную программу данной модели предоставляет завод-изготовитель печи, с учетом обмена данными между центральной ЭВМ и регулирующими контурами, подключенными к устройствам ИМ и обеспечивающими основное управление и измерения.

Другие области применения центральной ЭВМ (управление третьего уровня) часто связаны с управлением информацией и оптимизацией техпроцесса.

Центральная ЭВМ, подключенная к ЛВС, может обращаться ко всем точкам РСУ. Следовательно, есть возможность вывода необходимой информации по производительности в отчет. С помощью программы центральная ЭВМ может определить оптимальные нормы выработки; кроме того, используя технологии ПЦУ и/или МДУ, возможно подключение к системам управления первого и второго уровней и их регулирование для получения оптимальных производственных показателей.