1.2 Постановка основных задач синтеза системы управления мну

В соответствие с приведенными выше требованиями к системе управления, выделим основные задачи управления МНУ:

• поддержание в гидроаккумуляторе номинального давления (4,0 МПа);

• поддержание постоянного уровня в гидроаккумуляторе;

• поддержание температуры масла в сливном баке в заданном диапазоне;

• контролировать уровень в сливном баке;

• управлять электропневмоклапанном ГА;

• контролировать наличие конденсата в сливном баке;

• контролировать состояние основных технологических параметров системы и передавать их контроллеру верхнего уровня;

• обрабатывать аварийные ситуации и подавать сигналы «предаварийное состояние МНУ», «отказ МНУ»;

Управление маслонапорной установкой производится на основании распознавания и состояний системы выполнения соответствующих действий.

1.3 Временные параметры управления

Общее время реакции контроллера на изменение какого либо параметра техпроцесса не должно превышать 500 мкс. Это обусловлено скоростью протекания процессов в системе и было получено в результате расчета и экспериментальных исследований на предприятии изготовителе маслонапорной установки. При таком показателе возможна реализация полноценного алгоритма управления, позволяющего гарантировать работу МНУ в заданных режимах. А также своевременно передавать информацию о неполадках центральному контроллеру ГЭС, для обеспечения им принятия решения о продолжении функционирования в штатном режиме или начале процедуры аварийной остановки всей ГЭС.

Общее время подготовки к запуску не должно превышать пяти минут, а аварийная остановка должна проводится в течении 10-15 секунд. Открытие перепускного клапана должно производится на 5-10 секунд после запуска электродвигателя насоса и за 5-10 секунд перед отключением двигателя насоса. Контроль за вялотекущими процессами например, изменением температуры масла в сливном баке, может осуществляться с периодичностью 1 - 2 минуты.

Для повышения качества работы системы управления, обеспечения возможности применения АСУ на других маслонапорных установках необходимо обеспечить возможность изменения временных постоянных управления. По этому считаем, что они должны передаваться главной системой управления ГЭС при запуске МНУ.

1.4 Структурная схема системы управления

Для управления процессом работы необходимо устройство, которое будет собирать данные о состояние технологического процесса, обрабатывать полученные данные и вырабатывать сигналы управления для поддержания параметров на заданном уровне. Для этого используем микроконтроллер. Он состоит из блока центрального процессора обеспечивающего выполнение арифметическо-логических действий и управляет всем процессом в соответствии с его рабочей программой. Модулей сбора цифровых и аналоговых данных обеспечивающих подключение датчиков, их питания и опрос. Модуль цифрового вывода, преобразующего сигналы микроконтроллера в электрические сигналы управления исполнительных органов. Для подключения датчиков и нагрузок в каждом модуле имеется необходимое число выводов.

Для сопряжения с центральным контроллером ГЭС к блоку центрального процессора подключен коммуникационный модуль обеспечивающий реализацию протокола сети PROFIBUS.

Питание модулей и датчиков производится от источника питания управляющего контроллера. Питание этого источника и исполнительных механизмов производится от сети собственных нужд ГЭС.

Контроль уровня в гидроаккумуляторе осуществляется четырьмя дискретными датчиками уровня. Два из которых являются аварийными, а два определяют нормальный уровень масла в сливном баке.

В сливном баке устанавливаются два дискретных датчика уровня определяющих переполнение сливного бака и аварийно низкий уровень в нем и один аналоговый, не использующийся для управления МНУ. Около дна сливного бака устанавливается датчик наличия конденсата, который также является дискретным и меняет свое состоянии при достищении конденсатом уровня установки датчика.

Шесть дискретных датчиков положения контролируют открытие перепускных клапанов насосов и определяют засорение масляных фильтров. Устанавливаются соответственно в блоках клапанов и в корпусе масляных фильтров.

Датчик температуры масла в сливном баке используется для определения момента включения и отключения маслоохладительной установки и ТЭНа.

Аналоговый датчик давления устанавливается в ГА и определяет давление в нем. Давление в ГА сравнивается микроконтроллером с уставками управления и при необходимости производится запуск и остановку масляных насосов.

Все аналоговые датчики подключаются к модулю аналогового ввода, а дискретные к модулю цифрового ввода. Управляющие устройства получают сигналы от цифрового модуля ввода.

Для запуска электродвигателя применяются устройства плавного пуска, при появлении управляющего сигнала высокого уровня производится запуск двигателя, при переключении на уровень «логического нуля» двигатели останавливаются. Перепускные клапана управляются электромагнитными реле, как и пневмоклапан и клапан охладительной установки. Для включения электронагревателя масла применяется электомагнитный пускатель.

Описанная структурная схема системы управления МНУ изображена на рисунке. В виде прямоугольников здесь представлены основные элементы системы, а стрелками изображены связи элементов и направления передачи сигналов.

В данном разделе мы определи основные параметры системы управления, ее структур, компоненту. Однако для окончательной проверки принятых решений и анализа качественных показателей разрабатываемой системы необходимо создать ее модели и произвести с ними эксперименты, подтверждающие или опровергающие правоту технических решений.