Автоматизация процесса подготовки целлюлозы в производстве газетной бумаги на бумагоделательной машине
Характеристика технологического процесса подготовки целлюлозы в производстве газетной бумаги. Параметры бумагоделательной машины. Основные решения по автоматизации. Алгоритмическое обеспечение. Имитационное моделирование. Проектирование интерфейса.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.10.2012 |
| Размер файла | 588,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Характеристика технологического процесса
Рассматривается процесс подготовки целлюлозы в производстве газетной бумаги на бумагоделательной машине (БДМ). Рассматривается узел технологического процесса,
включающий пульсационную мельницу, смесительный бассейн СФА и СФИ целлюлозы, а также бассейн-аккумулятор. Сульфатная (СФА) целлюлоза подаётся при помощи насоса из бассейна в пульсационную мельницу. Пульсационная мельница предназначена для дороспуска целлюлозы. Роспуск лепестков, комочков, пучков волокон в пульсационной мельнице происходит без укорочения длины волокон. Далее СФА целлюлоза подаётся в бассейн, где она смешивается с сульфитной (СФИ) целлюлозой. Затем смесь подаётся в бассейн - аккумулятор. В качестве исполнительных устройств, на потоках целлюлозы и воды используются заслонки регулирующие с пневмоприводами и электропневматическими позиционерами. На всех исполнительных устройствах установлены концевые выключатели. Для насосов и мешалок бассейнов используются приводы переменного тока, 30 Квт, 380 В. Для пульсационной мельницы используется привод переменного тока с частотным преобразователем, 300 Квт, 6000В.
Данная система должна обеспечивать получение целлюлозы с качеством, требуемым для производства газетной бумаги на БДМ со скоростью полотна 1200-1300 м/мин и шириной полотна готовой бумаги 7,2 м. Параметры БДМ:
§ скорость - 1200-1300 м/мин ;
§ ширина полотна готовой бумаги - 7,2 м.
Исполнительные устройства :
§ на потоках целлюлозы и воды - заслонки, регулирующие с пневмоприводами и электропневматическими позиционерами;
на всех исполнительных устройствах установлены концевые выключатели. Привода: насосов и мешалок бассейнов целлюлозы - переменного тока , 30 квт, 380 в; пульсационной мельницы - переменного тока с частотным преобразователем, 300 квт, 6000 в.
2. Основные решения по автоматизации
2.1 Функции АСУТП
Функциональная схема (рис.1) автоматизации выполнена в соответствии с ГОСТ 21.404-85. ГОСТ предусматривает построение графических и буквенных условных обозначений по функциональным признакам, выполняемым техническими средствами.
Назначение систем автоматизации:
FIR-1 индикация и регистрация расхода СФА целлюлозы в трубопроводе
PIR-2 индикация и регистрация давления в трубопроводе СФА целлюлозы
QIR-3 индикация и регистрация концентрации СФИ целлюлозы в трубопроводе
FFYRC-4 индикация, регистрация и управление концентрацией СФА целлюлозы в смесительном бассейн
FIR-5 индикация и регистрация расхода СФИ целлюлозы в трубопроводе
QIRC-6 индикация, регистрация и управление концентрацией СФА целлюлозы в трубопроводе
QIR-7 индикация и регистрация концентрации целлюлозы в трубопроводе
QIRC-8 индикация, регистрация и управление концентрацией целлюлозы в трубопроводе после бассейна аккумулятора
LIARC-9 индикация, регистрация, сигнализация предельных значений и управление уровнем целлюлозы в смесительном бассейне
LS-9-1 блокировка задвижки на потоке СФИ целлюлозы при достижении предельного значения уровня целлюлозы в смесительном бассейне
LS-9-2 блокировка приводов мешалки и насоса при достижении предельного значения уровня целлюлозы в смесительном бассейне
LIAR-10 индикация, регистрация, сигнализация предельных значений уровня целлюлозы в бассейне аккумуляторе
LS-10-1 блокировка приводов мешалок и насосов при достижении предельного значения уровня целлюлозы в бассейне-аккумуляторе
HSA-11 дистанционное управление приводами сигнализация режимов работы («включены- выключены»)
HSA-12 дистанционное управление задвижками и сигнализация предельных положений («открыты- закрыты»)
2.2 Техническая структура АСУТП
Регулирование параметров процесса осуществляет программируемый контроллер серии SIMATIC S7-300 (Siemens). Этот контроллер обеспечивает решение задач нижних уровней управления в системах комплексной автоматизации - от управления отдельными элементами и устройствами технологического оборудования до управления производственными участками и линиями.
По функциональным признакам контроллер можно разделить наследующие составляющие:
1. Центральный процессор, предназначенный для выполнения команд (инструкций) управляющей программой и обработки данных размещенных в памяти.
2. Память контроллера с жестким распределением областей для размещения различных типов данных.
3. Процессоры, обеспечивающие обмен информацией между модулями ввода/вывода и соответствующими областями памяти.
4. Процессоры связи, предназначенные для обслуживания каналов контроллера с программами, с ведущей ЭВМ, с другими контроллерами или локальными вычислительными системами, информация, принятая по каналам связи, размещаются непосредственно в памяти.
5. Модули ввода, обеспечивающие прием и первичное преобразование информации от датчиков объекта управления.
6. Модули вывода, предназначенные для выдачи управляющих сигналов на исполнительные устройства объектов управления.
Для регистрации параметров технологических процессов (t,p и т.д.) и аварийных сообщений используется принтер. Вывод на печать параметров осуществляется во времени и по запросу оператора. На месте оператора может использоваться РС, позволяющий осуществлять:
просмотр информации
просмотр состояния оборудования
прием и подтверждение сигналов аварийных сообщений
архивирование информации
распечатку протоколов
вывод графиков
Программирование контроллера осуществляется с помощью инструментального программного пакета STEP7 для Windows 98/NT/ 2000. Редактор программ STEP7 содержит языки программирования по стандарту IEC 61131-3: FBD, LD, IL или дополнительно языки программирования высокого уровня.
Конфигурация контроллера SIMATIC S7-300
CPU 312
- рабочая память 16 Кбайт;
- время выполнения операции:
логических 0,2 мкс
с фиксированной точкой 1 мкс
с плавающей точкой 6 мкс.
Модуль памяти Flash-Eprom 64 Кбайт
Модуль ввода-вывода дискретных сигналов SM 323 1Ч8DI (24B); 1Ч8DO (24B/0,5A)
Модуль ввода аналоговых сигналов SM 331 1Ч8AI (4 -20 мА)
Модуль вывода аналоговых сигналов SM 332 1Ч4AO (4 - 20 мА)
Модуль расширения IM 365 с соединительным кабелем 1 м.
Блок питания PS 307: питание 220В, выход 24В/2А.
Многофункциональная панель оператора SIMATIC MP 240 B - 10 Keys
- процессор Risc 32, разрешение 66 МГц;
- операционная система Windows CЕ;
- дисплей 10,4” TFT.
Клавиатура мембранная
- система клавиш 38;
- функциональных клавиш 36.
Техническая структура (рис. 2) для управления технологическим процессом состоит из микропроцессорного программируемого контроллера SIMATIC и рабочей станции оператора (АРМ), которая включает в себя IBM совместимый PC, дисплей, клавиатуру, ручной манипулятор (мышь), принтер.
2.3 Разработка технического обеспечения
В качестве измерителя концентрации массы на потоке используется датчик МЕК-2000 фирма BTG, Саффле, Швеция
Диапазон измерения концентрации 0,8%...10,0%.
Класс точности 2
Потребляемая мощность максимум 60В*А.
Выходной сигнал 4-20мА
Масса датчика 36 кг
Электропитание 110/ 220 +/- 10% , 50/60Гц.
Класс защиты IP 65
Допустимые параметры окружающей среды: Влажность до 95% при 20°С Давление 760 мм рт. ст. +-30 Температура +5-+60°С.
Регулирующий орган PISTOR 75 фирма-изготовитель “VALMET”. Диаметр поршня : 75мм Давление питания: 3…6 кг/см2 Выходной сигнал: 4-20мА
Исполнительный механизм серии B1C9 Пневматический поршневой привод типа B1C9 фирмы ''Neles'' двухстороннего действия и с возвратной пружиной, как для режима регулирования, так и для отсечки
Рабочая температура 0…+100?С
Максимальное давление питания 300 кПа
Номинальный момент, Нм 400
Диапазон командного давления 20…100 кПа
Угол поворота оси обратной
cвязи max 90є
Соотношение угла поворота
к командному сигналу линейное
Давление питания 0,3…2,0 МПа
Температура окружающей среды 0…+40 єС
Вес ?1,9 кг
3. Разработка алгоритмического обеспечения АСР
В соответствии с выполняемыми функциями в АСУТП можно выделить ин-формационную подсистему, в которой решаются следующие задачи: * сбор информации с датчиков технологических параметров и состояния оборудования; * первичная обработка собранной информации (масштабирование , фильтрация, контроль достоверности параметров); * контроль параметров техпроцесса и расчет косвенных; показателей; * архивация данных технологического режима и формирование отчетов. Для контролируемых технологических параметров в буквенной форме разрабатываем алгоритмы первичной обработки информации: Масштабирование Полученные в результате опроса цифровые коды сигналов датчиков, должны быть переведены в действительные значения технологических параметров.
Формулы пересчёта кодов зависят от параметров измерительного канала:
* вида сигнала (аналоговый, число - импульсный);
* типа градировочной характеристики (линейная, квадратичная и т.п.);
* представлением градировочной характеристики ( в виде аналитических функций, табличным методом);
* драйвера платы УСО.
Так как датчик МЕК-2000 с аналоговым выходным сигналом и линейной градуировочной характеристикой::
(1)
где : Y, - значения технологического параметра, I- значения сигнала с датчика , индексы 1, 2 относятся к любым двум точкам градуировочной характеристики измерителя.
Аналого-цифровой преобразователь с линейной характеристикой:
(2)
где - код АЦП сигнала датчика, индексы 1, 2 относятся к рассматриваемым точкам градуировочной характеристики .
Если оперируют значениями сигнала тока, то формула масштабирования (3) получается из уравнения (1):
(3) т.е.
где константы:
,
Формула масштабирования концентрации целлюлозы примет следующий вид:
При выходном сигнале 4-20 мА и диапазоне измерений 0,8%...10,0%.
технологический целлюлоза бумага автоматизация
A=(10-0,8)/(20-4)=0,575 B=((0.8*20)-(10*4))/(20-4)=-1.5
Y=0.575*I-1,5
Фильтрация
Практически изменения всех технологических параметров, кроме полезного сигнала, содержат помехи. Высокочастотные помехи, проходя по тракту формирования управляющего воздействия, вызывают высокочастотные колебания регулирующих органов, что приводит к их быстрому износу. Для выделения полезного сигнала среди помех осуществляют операцию фильтрации. В общем виде дискретное уравнение фильтрации имеет вид:
Yf[n]=al*Yf[n-l]+bm*Y[n-m] (4)
где: Yn - исходное значение технологического параметра на n-ом такте, Yfn - фильтрованное значение технологического параметра, al ,bm - коэффициенты фильтрации.
В частном случае уравнение (5) является фильтром экспоненциального сглаживания:
Yf[n]=aYf[n-1]+(1-a)Y[n], 0? a 1 (5)
Результаты вычислений представлены в таблице 1:
При a=0.5
|
t |
у[n] |
yf[n] |
|
|
0 |
2,44 |
1,22 |
|
|
10 |
2,42 |
1,82 |
|
|
20 |
2,47 |
2,145 |
|
|
30 |
2,45 |
2,2975 |
|
|
40 |
2,57 |
2,43375 |
|
|
50 |
2,67 |
2,551875 |
|
|
60 |
2,73 |
2,640938 |
|
|
70 |
2,76 |
2,700469 |
|
|
80 |
2,75 |
2,725234 |
|
|
90 |
2,77 |
2,747617 |
|
|
100 |
2,74 |
2,743809 |
|
|
110 |
2,73 |
2,736904 |
|
|
120 |
2,78 |
2,758452 |
Дискретность контроля технологических параметров Цифровой код технологического параметра, полученный с АЦП в момент опроса, сохраняется в оперативной памяти до следующего такта опроса, т.е. осуществляется ступенчатая экстраполяция сигнала. В результате возникает погрешность воспроизведения аналогового сигнала. Её называют ошибкой ступенчатой экстраполяции. Ошибки экстраполяции зависят от дискретности (периода) контроля и свойств измеряемого сигнала. Их можно рассчитать непосредственно по реализации технологического параметра или аналитическими методами , используя корреляционную функцию сигнала
где: Dэ - дисперсия ошибки ступенчатой экстраполяции, Т - дискретность контроля, K(0), K(T) - значения корреляционной функции сигнала при аргументах равных 0 и T.
Из условия, что ошибки экстраполяции не должны превышать заданной
величины, можно определить допустимую дискретность контроля технологического параметра.
Составляем таблицу 2 для определения Dэ
Таблица 2
|
t |
Y(t) |
t=10 c |
|
t=20 c |
|
|
|
|
|
ДY(t) |
ДY^2(t) |
ДY(t) |
ДY^2(t) |
|
|
0 |
2,42 |
- |
- |
- |
- |
|
|
10 |
2,47 |
0,05 |
0,0025 |
- |
- |
|
|
20 |
2,45 |
-0,02 |
0,0004 |
-0,03 |
0,0009 |
|
|
30 |
2,57 |
0,12 |
0,0144 |
-0,1 |
0,01 |
|
|
40 |
2,67 |
0,1 |
0,01 |
-0,22 |
0,0484 |
|
|
50 |
2,73 |
0,06 |
0,0036 |
-0,16 |
0,0256 |
|
|
60 |
2,76 |
0,03 |
0,0009 |
-0,09 |
0,0081 |
|
|
70 |
2,75 |
-0,01 |
0.0004 |
-0,02 |
0,0004 |
|
|
80 |
2,77 |
0,02 |
0,0004 |
-0,01 |
0,0001 |
|
|
90 |
2,74 |
-0,03 |
0,0009 |
0,01 |
0,0001 |
|
|
100 |
2,73 |
-0,01 |
0,0001 |
0,04 |
0,0016 |
|
|
110 |
2,78 |
0,05 |
0,0025 |
-0,04 |
0,0016 |
|
|
120 |
3,28 |
0,5 |
0,25 |
-0,55 |
0,3025 |
|
|
|
|
|
0,02858 |
|
0,044366667 |
Расчет дисперсии ошибки экстраполяции Dэ:
, т.к. класс точности 2
T?2c
4. Имитационное моделирование АСР
4.1 Разработка математической модели АСР
Система автоматического регулирования концентрации целлюлозы после бассейна-аккумулятора должна обеспечивать отклонения концентрации от заданного значения в диапазоне: С(t) - Сзад 0.2%
где : C(t), Сзад - текущее и заданное значения концентрации целлюлозы, % ; Сзад = 2.8 % ;
При останове насоса (443) на выходе бассейна заслонка (031) на потоке оборотной воды должна закрываться. Переходная характеристика объекта регулирования по каналу: “ изменение положения регулирующей заслонки (031) на потоке оборотной воды - изменение концентрации целлюлозы после бассейна-аккумулятора” представлена на рисунке. При ручном управлении в процессе эксплуатации на объекте наблюдаются изменения концентрации целлюлозы, вызванные отклонениями концентрации целлюлозы, поступающей в бассейн- аккумулятор. Они могут быть описаны функцией:
где : t - время , сек , А, Тс - коэффициенты , А = 0.7 , Тс = 900 , сек .
Разрабатываем математическую модель объекта управления на основе переходных характеристик.
По полученному уравнению строим график переходного процесса для объекта регулирования
Таблица 3
|
t |
n |
L[n] |
L[n-9] |
C[n-1] |
C[n] |
|
|
18 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
20 |
1 |
-25 |
0 |
0 |
0 |
|
|
22 |
2 |
-25 |
0 |
0 |
0 |
|
|
24 |
3 |
-25 |
0 |
0 |
0 |
|
|
26 |
4 |
-25 |
0 |
0 |
0 |
|
|
28 |
5 |
-25 |
0 |
0 |
0 |
|
|
30 |
6 |
-25 |
0 |
0 |
0 |
|
|
32 |
7 |
-25 |
0 |
0 |
0 |
|
|
34 |
8 |
-25 |
0 |
0 |
0 |
|
|
36 |
9 |
-25 |
0 |
0 |
0 |
|
|
38 |
10 |
-25 |
-25 |
0 |
0,0505 |
|
|
40 |
11 |
-25 |
-25 |
0,0505 |
0,093223 |
|
|
42 |
12 |
-25 |
-25 |
0,093223 |
0,129367 |
|
|
44 |
13 |
-25 |
-25 |
0,129367 |
0,159944 |
|
|
46 |
14 |
-25 |
-25 |
0,159944 |
0,185813 |
|
|
48 |
15 |
-25 |
-25 |
0,185813 |
0,207698 |
|
|
50 |
16 |
-25 |
-25 |
0,207698 |
0,226212 |
|
|
52 |
17 |
-25 |
-25 |
0,226212 |
0,241876 |
|
|
54 |
18 |
-25 |
-25 |
0,241876 |
0,255127 |
|
|
56 |
19 |
-25 |
-25 |
0,255127 |
0,266337 |
|
|
58 |
20 |
-25 |
-25 |
0,266337 |
0,275821 |
|
|
60 |
21 |
-25 |
-25 |
0,275821 |
0,283845 |
|
|
62 |
22 |
-25 |
-25 |
0,283845 |
0,290633 |
|
|
64 |
23 |
-25 |
-25 |
0,290633 |
0,296375 |
|
|
66 |
24 |
-25 |
-25 |
0,296375 |
0,301233 |
|
|
68 |
25 |
-25 |
-25 |
0,301233 |
0,305344 |
|
|
70 |
26 |
-25 |
-25 |
0,305344 |
0,308821 |
|
|
72 |
27 |
-25 |
-25 |
0,308821 |
0,311762 |
|
|
74 |
28 |
-25 |
-25 |
0,311762 |
0,314251 |
|
|
76 |
29 |
-25 |
-25 |
0,314251 |
0,316356 |
|
|
78 |
30 |
-25 |
-25 |
0,316356 |
0,318137 |
|
|
80 |
31 |
-25 |
-25 |
0,318137 |
0,319644 |
|
|
82 |
32 |
-25 |
-25 |
0,319644 |
0,320919 |
|
|
84 |
33 |
-25 |
-25 |
0,320919 |
0,321997 |
|
|
86 |
34 |
-25 |
-25 |
0,321997 |
0,32291 |
|
|
88 |
35 |
-25 |
-25 |
0,32291 |
0,323682 |
|
|
90 |
36 |
-25 |
-25 |
0,323682 |
0,324335 |
|
|
92 |
37 |
-25 |
-25 |
0,324335 |
0,324887 |
|
|
94 |
38 |
-25 |
-25 |
0,324887 |
0,325355 |
|
|
96 |
39 |
-25 |
-25 |
0,325355 |
0,32575 |
|
|
98 |
40 |
-25 |
-25 |
0,32575 |
0,326084 |
Полученный график имеет вид
4.3 Моделирование АСР
Для ПИ-регулятора имеем:
L(t)=Кп*Со+Ки ?Со(t)dt
L[n]=L[n-1]+Kп (Co[n]-Co[n-1])+Kи*Co[n], где
L- степень открытия клапана (%);
С- концентрация (%).
При
Кп= -20 ;
Ки= -6;
По полученному уравнению строим график.
Для построения графика переходного процесса по задающему воздействию составляется таблица 4 с данными:
Таблица 4
|
t |
n |
L[n] |
L[n-1] |
L[n-9] |
C[n-1] |
C[n] |
|
|
0 |
0 |
-15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
2 |
1 |
-30 |
-15 |
0 |
0 |
0 |
|
|
4 |
2 |
-45 |
-30 |
0 |
0 |
0 |
|
|
6 |
3 |
-60 |
-45 |
0 |
0 |
0 |
|
|
8 |
4 |
-75 |
-60 |
0 |
0 |
0 |
|
|
10 |
5 |
-90 |
-75 |
0 |
0 |
0 |
|
|
12 |
6 |
-105 |
-90 |
0 |
0 |
0 |
|
|
14 |
7 |
-120 |
-105 |
0 |
0 |
0 |
|
|
16 |
8 |
-135 |
-120 |
0 |
0 |
0 |
|
|
18 |
9 |
-149,39 |
-135,00 |
-15,00 |
0,00 |
0,03 |
|
|
20 |
10 |
-163,09 |
-149,39 |
-30,00 |
0,03 |
0,09 |
|
|
22 |
11 |
-176,01 |
-163,09 |
-45,00 |
0,09 |
0,16 |
|
|
24 |
12 |
-188,10 |
-176,01 |
-60,00 |
0,16 |
0,26 |
|
|
26 |
13 |
-199,29 |
-188,10 |
-75,00 |
0,26 |
0,37 |
|
|
28 |
14 |
-209,55 |
-199,29 |
-90,00 |
0,37 |
0,50 |
|
|
30 |
15 |
-218,84 |
-209,55 |
-105,00 |
0,50 |
0,63 |
|
|
32 |
16 |
-227,12 |
-218,84 |
-120,00 |
0,63 |
0,78 |
|
|
34 |
17 |
-234,36 |
-227,12 |
-135,00 |
0,78 |
0,93 |
|
|
36 |
18 |
-240,57 |
-234,36 |
-149,39 |
0,93 |
1,09 |
|
|
38 |
19 |
-245,76 |
-240,57 |
-163,09 |
1,09 |
1,26 |
|
|
40 |
20 |
-249,95 |
-245,76 |
-176,01 |
1,26 |
1,42 |
|
|
42 |
21 |
-253,16 |
-249,95 |
-188,10 |
1,42 |
1,58 |
|
|
44 |
22 |
-255,45 |
-253,16 |
-199,29 |
1,58 |
1,74 |
|
|
46 |
23 |
-256,85 |
-255,45 |
-209,55 |
1,74 |
1,90 |
|
|
48 |
24 |
-257,41 |
-256,85 |
-218,84 |
1,90 |
2,05 |
|
|
50 |
25 |
-257,19 |
-257,41 |
-227,12 |
2,05 |
2,20 |
|
|
52 |
26 |
-256,25 |
-257,19 |
-234,36 |
2,20 |
2,34 |
|
|
54 |
27 |
-254,66 |
-256,25 |
-240,57 |
2,34 |
2,46 |
|
|
56 |
28 |
-252,48 |
-254,66 |
-245,76 |
2,46 |
2,58 |
|
|
58 |
29 |
-249,78 |
-252,48 |
-249,95 |
2,58 |
2,69 |
|
|
60 |
30 |
-246,63 |
-249,78 |
-253,16 |
2,69 |
2,79 |
|
|
62 |
31 |
-243,10 |
-246,63 |
-255,45 |
2,79 |
2,88 |
|
|
64 |
32 |
-239,24 |
-243,10 |
-256,85 |
2,88 |
2,96 |
|
|
66 |
33 |
-235,14 |
-239,24 |
-257,41 |
2,96 |
3,03 |
|
|
68 |
34 |
-230,85 |
-235,14 |
-257,19 |
3,03 |
3,08 |
|
|
70 |
35 |
-226,43 |
-230,85 |
-256,25 |
3,08 |
3,13 |
|
|
72 |
36 |
-221,94 |
-226,43 |
-254,66 |
3,13 |
3,17 |
|
|
74 |
37 |
-217,43 |
-221,94 |
-252,48 |
3,17 |
3,19 |
|
|
76 |
38 |
-212,96 |
-217,43 |
-249,78 |
3,19 |
3,21 |
|
|
78 |
39 |
-208,57 |
-212,96 |
-246,63 |
3,21 |
3,21 |
|
|
80 |
40 |
-204,30 |
-208,57 |
-243,10 |
3,21 |
3,21 |
Для построения графика переходного процесс по возмущающему воздействию составляется таблица 5:
|
t |
n |
L[n] |
L[n-1] |
L[n-9] |
C[n-1] |
C[n] |
Cв[n] |
Co[n] |
Co[n-1] |
|
|
0,000 |
0 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
|
|
2,000 |
1 |
0,903 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,045 |
0,045 |
0,000 |
|
|
4,000 |
2 |
2,018 |
0,903 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,087 |
0,087 |
0,045 |
|
|
6,000 |
3 |
3,333 |
2,018 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,127 |
0,127 |
0,087 |
|
|
8,000 |
4 |
4,833 |
3,333 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,164 |
0,164 |
0,127 |
|
|
10,000 |
5 |
6,508 |
4,833 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,198 |
0,198 |
0,164 |
|
|
12,000 |
6 |
8,346 |
6,508 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,231 |
0,231 |
0,198 |
|
|
14,000 |
7 |
10,336 |
8,346 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,261 |
0,261 |
0,231 |
|
|
16,000 |
8 |
12,468 |
10,336 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,289 |
0,289 |
0,261 |
|
|
18,000 |
9 |
14,734 |
12,468 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,316 |
0,316 |
0,289 |
|
|
20,000 |
10 |
17,088 |
14,734 |
0,903 |
0,000 |
-0,002 |
0,341 |
0,339 |
0,316 |
|
|
22,000 |
11 |
19,508 |
17,088 |
2,018 |
-0,002 |
-0,006 |
0,364 |
0,358 |
0,339 |
|
|
24,000 |
12 |
21,973 |
19,508 |
3,333 |
-0,006 |
-0,012 |
0,385 |
0,374 |
0,358 |
|
|
26,000 |
13 |
24,461 |
21,973 |
4,833 |
-0,012 |
-0,020 |
0,406 |
0,386 |
0,374 |
|
|
28,000 |
14 |
26,954 |
24,461 |
6,508 |
-0,020 |
-0,030 |
0,425 |
0,395 |
0,386 |
|
|
30,000 |
15 |
29,432 |
26,954 |
8,346 |
-0,030 |
-0,042 |
0,442 |
0,400 |
0,395 |
|
|
32,000 |
16 |
31,877 |
29,432 |
10,336 |
-0,042 |
-0,057 |
0,459 |
0,403 |
0,400 |
|
|
34,000 |
17 |
34,272 |
31,877 |
12,468 |
-0,057 |
-0,073 |
0,475 |
0,401 |
0,403 |
|
|
36,000 |
18 |
36,599 |
34,272 |
14,734 |
-0,073 |
-0,092 |
0,489 |
0,397 |
0,401 |
|
|
38,000 |
19 |
38,844 |
36,599 |
17,088 |
-0,092 |
-0,112 |
0,503 |
0,390 |
0,397 |
|
|
40,000 |
20 |
40,995 |
38,844 |
19,508 |
-0,112 |
-0,135 |
0,515 |
0,381 |
0,390 |
|
|
42,000 |
21 |
43,041 |
40,995 |
21,973 |
-0,135 |
-0,158 |
0,527 |
0,369 |
0,381 |
|
|
44,000 |
22 |
44,973 |
43,041 |
24,461 |
-0,158 |
-0,184 |
0,539 |
0,355 |
0,369 |
|
|
46,000 |
23 |
46,782 |
44,973 |
26,954 |
-0,184 |
-0,210 |
0,549 |
0,339 |
0,355 |
|
|
48,000 |
24 |
48,462 |
46,782 |
29,432 |
-0,210 |
-0,238 |
0,559 |
0,321 |
0,339 |
|
|
50,000 |
25 |
50,008 |
48,462 |
31,877 |
-0,238 |
-0,266 |
0,568 |
0,302 |
0,321 |
|
|
52,000 |
26 |
51,418 |
50,008 |
34,272 |
-0,266 |
-0,294 |
0,576 |
0,282 |
0,302 |
|
|
54,000 |
27 |
52,690 |
51,418 |
36,599 |
-0,294 |
-0,323 |
0,584 |
0,261 |
0,282 |
|
|
56,000 |
28 |
53,824 |
52,690 |
38,844 |
-0,323 |
-0,352 |
0,592 |
0,239 |
0,261 |
|
|
58,000 |
29 |
54,820 |
53,824 |
40,995 |
-0,352 |
-0,381 |
0,599 |
0,217 |
0,239 |
|
|
60,000 |
30 |
55,681 |
54,820 |
43,041 |
-0,381 |
-0,410 |
0,605 |
0,195 |
0,217 |
|
|
62,000 |
31 |
56,411 |
55,681 |
44,973 |
-0,410 |
-0,438 |
0,611 |
0,173 |
0,195 |
|
|
64,000 |
32 |
57,014 |
56,411 |
46,782 |
-0,438 |
-0,466 |
0,617 |
0,151 |
0,173 |
|
|
66,000 |
33 |
57,495 |
57,014 |
48,462 |
-0,466 |
-0,492 |
0,622 |
0,130 |
0,151 |
|
|
68,000 |
34 |
57,860 |
57,495 |
50,008 |
-0,492 |
-0,518 |
0,627 |
0,109 |
0,130 |
|
|
70,000 |
35 |
58,116 |
57,860 |
51,418 |
-0,518 |
-0,543 |
0,632 |
0,089 |
0,109 |
|
|
72,000 |
36 |
58,271 |
58,116 |
52,690 |
-0,543 |
-0,566 |
0,636 |
0,070 |
0,089 |
|
|
74,000 |
37 |
58,331 |
58,271 |
53,824 |
-0,566 |
-0,588 |
0,641 |
0,052 |
0,070 |
|
|
76,000 |
38 |
58,306 |
58,331 |
54,820 |
-0,588 |
-0,609 |
0,644 |
0,035 |
0,052 |
|
|
78,000 |
39 |
58,203 |
58,306 |
55,681 |
-0,609 |
-0,628 |
0,648 |
0,020 |
0,035 |
|
|
80,000 |
40 |
58,030 |
58,203 |
56,411 |
-0,628 |
-0,646 |
0,651 |
0,005 |
0,020 |
При данных настройках, система справляется с возмущением, но отклонение значения концентрации от заданного превышает допустимые 0,2%.
5. Разработка программного обеспечения АСУТП
5.1 Характеристика среды программирования
ТРЕЙС МОУД - это программный комплекс, предназначенный для разработки, настройки и запуска в реальном времени систем управления технологическими процессами. Все программы, входящие в ТРЕЙС МОУД, делятся на две группы:
· инструментальная система разработки АСУ;
· исполнительные модули (runtime).
Инструментальная система Инструментальная система включает в себя три редактора:
· Редактор базы каналов;
· Редактор представления данных;
· Редактор шаблонов.
В них разрабатываются: база данных реального времени, программы обработки данных и управления, графические экраны для визуализации состояния технологического процесса и управления им, а так же шаблоны для генерации отчетов о работе производства.
В зависимости от лицензии инструментальная система позволяет создавать проекты на разное количество каналов. Существуют следующие градации инструментальных систем по количеству точек ввода/вывода в одном узле проекта: 128, 1024, 32000х16, 64000х16.
Результатом работы в этом редакторе является математическая и информационная структуры проекта АСУТП. Эти структуры включают в себя набор баз каналов и файлов конфигурации для всех контроллеров и операторских станций (узлов) проекта, а также файл конфигурации всего проекта.
Редактор представления данных
Здесь разрабатывается графическая часть проекта системы управления. При этом создается статичный рисунок технологического объекта, а затем поверх него размещаются динамические формы отображения и управления. Среди них такие, как поля вывода численных значений, графики, гистограммы, кнопки, области ввода значений и перехода к другим графическим фрагментам и т. д.
Кроме стандартных форм отображения (ФО), ТРЕЙС МОУД позволяет вставлять в проекты графические формы представления данных или управления, разработанные пользователями. Для этого можно использовать стандартный механизм Active-X.
Все формы отображения информации, управления и анимационные эффекты связываются с информационной структурой, разработанной в редакторе базы каналов.
Графические базы узлов проекта, созданные в редакторе представления данных, сохраняются в файлах с расширением dbg. Их сохранение осуществляется в соответствующие директории проектов.
Характеристика ПИД-регулятора (PID)
Этот блок формирует выходное значение по ПИД-закону от величины, поданной на его вход INP. Формула вычисления выходного значения выглядит следующим образом: n
Q := KP * INP + KD * (INP - INP1)/dt + S KI *INP i*dt
|
Q |
- выход блока; |
|
|
INP |
- значение входа на текущем такте пересчета; |
|
|
INP1 |
- значение входа на предыдущем такте пересчета; |
|
|
INP I |
- значение входа на i-м такте пересчета; |
|
|
N |
- общее число тактов пересчета; |
|
|
Dt |
- время между тактами пересчета; |
|
|
KP |
- коэффициент при пропорциональной составляющей; |
|
|
KD |
- коэффициент при дифференциальной составляющей; |
|
|
KI |
- коэффициент при интегральной составляющей. |
Для ввода значений настроек используются три входа: KP - коэффициент при пропорциональной составляющей, KD - при дифференциальной, KI - при интегральной.
Модуль подаваемого на вход KI отрицательного значения передается на выход. Далее при подаче на вход KI неотрицательного значения регулирование начинается с установленной величины.
Для ограничения величины управляющего воздействия используются входы блока MIN и MAX. Первый из них задает нижний предел управления, а второй - верхний. Если величина управления выходит за любую из этих границ, то выходу присваивается величина соответствующего входа и перестает накапливаться интегральная составляющая закона регулирования.
Данный блок вычисляет величину управления по значению рассогласования регулируемой величины и задания, которое надо вычислять с помощью отдельного функционального блока.
Программирование контроллера
Программирование контроллера осуществляется путем выбора алгоритмических блоков, из стандартного, ранее установленного, набора. Разработка алгоритмов регулирования может осуществляться с помощью любой инструментальной системы разработки АСУ с использованием визуального программирования, например такой как «Trace Mode». Для внесения программы непосредственно в контроллер, либо для коррективы существующей программы, удобно использовать переносной коммуникатор, который имеет компактные размеры и подключается к контроллеру непосредственно в месте его установки, через последовательный интерфейс RS-485.
5.2 Проектирование интерфейса оператора процесса
Проектируются две экранные формы интерфейса оператора:
Видеограмма контроля заданного узла технологического процесса
1. Индикация измеренного значения концентрации(%)
2. индикация Значения концентрации по заданию(%)
3. Индикация степени открытия клапана(%)
4. Ручной режим (открыто/закрыто)
5,6,7 Режим работы мешалок и насоса (вкл/выкл)
Видеограмма контроля и управления параметрами заданной АСР
5.3 Разработка программного обеспечения
Необходимо выделить каналы для обмена данными между контролером и операторской станцией в соответствии с заданным технологическим процессом. Необходимо, также предусмотреть процедуры масштабирования данных. Программная реализация регулирования заданным технологическим параметром осуществляется на встроенном в среду ТРЕЙС МОУД языке функциональных блоков FBD .
Литература
Е.П.Дятлова, М.Р.Сафонова. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами ЦБП. Учебное пособие. СПб.: СПбГТУ РП, 1999. 51с.
В.Н. Леонтьев. Теория автоматического управления в ЦБП. Учебное пособие. Ленинград, 1984. 81 с.
Ю.С.Жукова. Конспект лекций по АТПО. СПбГТУ РП, 2007. Электронный носитель.
Документация на инструментальную систему “Трейс Моуд”. Электронный носитель.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Способы получения сырья (древесной целлюлозы) для производства бумаги. Схема плоскосеточной бумагоделательной машины. Технологический процесс каландрирования бумаги. Лёгкое, полное и литое мелование бумаги, схема отдельной меловальной установки.
реферат [6,5 M], добавлен 18.05.2015Композиция и показатели для офсетной бумаги. Пути интенсификации обезвоживания в прессовой части. Выбор чистообрезной ширины бумагоделательной машины. Расчет мощности, потребляемой нагруженным прессом. Выбор и проверка подшипников отсасывающего вала.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 17.11.2009Технологический процесс производства бумаги; подготовка исходных материалов. Аналитический обзор конструкции бумагоделательной машины: формующие и обезвоживающие устройства сеточной части: расчёт производительности сетконатяжного вала, выбор подшипников.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 06.05.2012Анализ базовой конструкции бумагоделательной машины БДМ-10. Разработка технологического процесса изготовления корпуса. Процесс узловой сборки и монтажа пресса. Расчет режимов резания. Расчет вентиляции, для создания благоприятных условий труда персонала.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 09.11.2016Автоматизация электропривода (АЭП) прессовой секции бумагоделательной машины. Технологический процесс: выбор и расчет АЭП, подбор комплекса технических и программных средств. Разработка схемы человеко-машинного интерфейса; математическое описание.
курсовая работа [854,6 K], добавлен 10.04.2011Типы, конструкция и особенности применения термопреобразователей сопротивления и термоэлектрических преобразователей. Классификация и структурные схемы автоматических систем регулирования. Технология процесса варки целлюлозы, его материальный баланс.
курсовая работа [903,9 K], добавлен 12.03.2010Описание технологического процесса подготовки шихты, основные компоненты ее состава, требования к сырьевым материалам. Выбор технических средств автоматизации и разработка принципиальной электрической схемы. Сравнение качества переходных процессов.
дипломная работа [393,9 K], добавлен 25.08.2010Схема подготовки бумажной массы и подачи химикатов. Взаимовязь химии мокрой части и показателей качества бумаги. Влияние баланса в системе на эффективность процесса производства. Компоненты бумажной массы. Mutek Online в производстве графической бумаги.
презентация [4,2 M], добавлен 23.10.2013Производительность бумагоделательной машины. Расчет полуфабрикатов для производства бумаги. Выбор размалывающего оборудования и оборудования для переработки оборотного брака. Расчет емкости бассейнов и массных насосов. Приготовление суспензии каолина.
курсовая работа [96,1 K], добавлен 14.03.2012Отбор древесины для производства волокнистых полуфабрикатов. Производство сульфатной и сульфитной целлюлозы. Технологическая цепь получения технической целлюлозы. Порядок варки целлюлозы в котлах периодического действия. Определение сорности целлюлозы.
реферат [266,6 K], добавлен 30.11.2011
