4.3. Опис принципової електричної схеми зовнішніх з’єднань контролера для автоматизації процесу каталітичного риформінгу

У даному дипломному проекті розглядається частина принципової електричної схеми зовнішніх з'єднань контролера Schneider Electric M340. Вибір приладів, які розглядаються на принциповій електричній схемі зовнішніх з'єднань, здійснювався так, щоб показати основні їх типи.

Розглянуто підключення наступних приладів:

- вимірюваний перетворювач температури Sitrans T;

- перетворювач різниці тисків Sitrans P DS III;

- частотний перетворювач Danfoss VLT Micro Drive FC51;

- радарний рівнемір Rosemount 5402;

- електропневматичний позиціонер Samson 3767.

До модуля аналогових входів BMX AMI 0800 приєднуються проводи від 5 вимірювальних перетворювачів температури Sitrans T, двох вимірювальних перетворювачів витрати Siemens MAG 5000 та одного перетворювача різниці тисків Sitrans P DS III.

До модуля аналогових входів BMX AMI 0410 приєднуються проводи від двох перетворювачів різниці тисків Sitrans P DS III та двох радарних рівнеміра Rosemount 5402.

До модуля аналогових виходів BMX AMО 0802 приєднуються проводи від 7 електропневматичних позиціонерів Samson 3767 та одного частотного перетворювача Danfoss VLT Micro Drive FC51.

До модуля аналогових виходів BMX AMО 0410 приєднуються проводи від чотирьох опозиціонерів Samson 3767.

Живлення приладів здійснюється напругою 24 В, тому необхідне перетворення напруги мережі з 220 В до 24 В.

Живлення контролера Schneider Electric M340 і модулів BMX AMI 0800, BMX AMI 0410, BMX AMО 0802 та BMX DDM 16025 здійснюється напругою 24 В, яка надходить від блоку живлення CPS 2000.

На аркуші №3 представлена електрична схема під’єднання контролера Schneider Electric M340 при автоматизації процесу каталітичного риформінгу.

Наведемо деякі з типових схем під’єднання:

Рис 4.2. Схема під’єднання перетворювача термометра опору Sitrans T

Рис 4.3. Схема під’єднання перетворювача різниці тисків Sitrans P DS III

Рис 4.4. Схема під’єднання частотного перетворювача Danfoss VLT Micro Drive FC51

Рис 4.5. Схема під’єднання позиціонера Samson 3767 та пневматичного регулюючого клапана з пневмоприводом до контролера

Рис 4.6. Схема під’єднання вимірювального перетворювача витрати Siemens MAG 5000

Рис 4.7. Радарний рівнемір Rosemount 5402

Розділ 5. Розрахунок та моделювання систем автоматичного регулювання

5.1. Знаходження динамічної моделі об’єкта регулювання

На аркуші №5 представлене моделювання та дослідження САР температури газосировинної суміші на вході в реактор Р-2.

В даному розділі дипломного проекту розрахована і досліджена за допомогою структурного моделювання САР температур газосировинної суміші на вході в реактор Р-2. На ФСА ця система позначається такими позиціями 3-1, 3-2 та 3-3.

Стабілізація температури газосировинної суміші на вході в реактор Р-2 здійснюється зміною витрати паливного газу в піч риформінгу П-2.

Для розрахунку запроектованої системи перш за все треба побудувати математичну модель печі риформінгу, як об’єкта регулювання каналами регулюючої, збурюючої дії[3].

Вимоги до якості процесу регулювання:

1. Максимальне динамічне відхилення A₁=17 ºС.

2. Допустима похибка регулювання Δ=±2.5 ºС

3. Час регулювання t_р=900с.

4. Ступінь коливальності m=0,3.

Регульованою величиною ОР є температура газосировинної суміші на вході в реактор Р-2 (на виході з печі риформінгу П-2), а регулюючою дією – зміна витрати паливного газу , що подається до конвекційної та двох радіантних камер печі риформінгу П-2. Задане значення регульованої величини – 500^оС.

Вихідними даними для розрахунку САР є експериментальна крива розгону, а також вимоги до якості регулювання. Значення експериментальних значень кривої розгону по температурі, отримані при стрибкоподібній зміні витрати паливного газу на 8%, показані в Таблиці №5.1.

Таблиця №5.1.

Час, с	Температура, 0С
0	500
52	500.4
92.1	501.2
125	502.3
150	503.5
204.9	507.3
256.4	512.1
287.7	515.6
318	519
350	522
380	525
417	528
446	530
480 520	532 533.5
570 670 743 810 870 900	535 537.8 538.9 539.7 540 540

Будую експериментальну криву розгону, отриману при стрибкоподібній зміні регулюючої дії:

y=[500 500.4 501.2 502.3 503.5 507.3 512.1 515.6 519 522 525 528 530 532 533.5 535 537.8 538.9 539.7 540 540];

t=[0 52 92.1 125 150 204.9 256.4 287.7 318 350 380 417 446 480 520 570 670 743 810 870 900];

plot(t,y,'*-');grid;

xlabel('t,c');ylabel('t,grad');

Результатом програми буде:

Рис.5.1 Крива розгону, отримана при стрибкоподібній зміні регулюючої

дії ходу РО на 8%

Для зручності розрахунків експериментальну криву розгону об’єкта регулювання нормую діленням її значень на максимальну зміну вихідної величини .

де: значення вихідної величини після завершення перехідного процесу;

- початкове (номінальне) значення регульованої величини.

Програма для побудови нормованої експериментальної кривої розгону в середовищі MATLAB:

ye=[500 500.4 501.2 502.3 503.5 507.3 512.1 515.6 519 522 525 528 530 532 533.5 535 537.8 538.9 539.7 540 540];

t0=[0 52 92.1 125 150 204.9 256.4 287.7 318 350 380 417 446 480 520 570 670 743 810 870 900];

yn=500;

dy = ye(length(ye))-ye(1);

He=(ye-yn)./dy;

plot(t0,He,'o-');grid;

Результатом програми буде:

Рис.5.2 Нормована експериментальна крива розгону ОР.

За виглядом експериментальної кривої, виберемо структуру моделі ОР і відповідну до неї функцію передачі у такому вигляді: послідовне з’єднання аперіодичних ланок .

,

де: Т – стала часу;

n – кількість аперіодичних ланок.

Теоретично перехідна функція для моделі описується рівнянням:

.

З рівняння для різних значень n і заданих значень перехідної функції можна розрахувати відношення t/T. Так, наприклад, задаючись, з рівняння можна знайти відношення t₀₅/T, t₀₉/T, де t₀₅ і t₀₉ – значення часу, що відповідають значенням перехідної функції , а також розрахувати значення відношення . В Таблиці №5.2 наведені результати таких розрахунків.

Таблиця №5.2

N	2	3	4	5	6	7	8	9	10
t05 /Т	1.68	2.67	3.67	4.67	5.67	6.67	7.67	8.69	9.69
t09 /Т	3.89	5.32	6.68	7.99	9.27	10.53	11.77	12.99	14.21
t05 /t09	0.43	0.5	0.55	0.58	0.61	0.63	0.65	0.67	0.68

З нормованої експериментальної перехідної функції знаходимо значення часу t₀₅ i t₀₉, що відповідають значенням перехідної функції h^е(t₀₅) = 0.5 i h^е(t₀₉) = 0.9:

t₀₅ = 328,66

t₀₉ = 605,75

Розраховуємо відношення t₀₅ /t₀₉:

t₀₅ /t₀₉ = 0,54

Перевіряють виконання умови:

З Таблиці №5.2 визначаю, що значення n=4, тобто порядок знаменника об’єкта регулювання.

_{Відзначимо, що розмірний коефіцієнт передачі об’єкта регулювання з експериментальної кривої розгону визначається за формулою.}

_,

_{де: Δx – значення стрибкоподібної зміни вхідної величини, яка викликала зміну вихідної величини.}