Автоматизація процесу регулювання рівня в деаераторі підживлення в системі продування-підживлення 1-го контуру

2. Вимоги до автоматизації

2.1 Аналіз існуючого рівня автоматизації

На сьогоднішній день автоматизація технологічних процесів на АЕС здійснюється на обладнані, яке випускалось при будівництві блоків, а це більше 20-ти років тому. Проводилась часткова модернізація невеличких схем технологічних процесів. Проте заміна обладнання на якому здійснюється автоматизація керування всіма технологічними процесами реакторного відділення (комплексу «Каскад-2») не проводилась через необхідність залучення значних коштів і тривалого часу на заміну нового обладнання.

В даній роботі я розглянув можливість проведення автоматизації процесу регулювання рівня в деаераторі підживлення (ДП) в системі продування-підживлення 1-го контуру на програмно технічному комплексі системи автоматичного регулювання реакторного відділення (ПТК САР РВ).

Автоматичною системою регулювання називають сукупність об'єкту регулювання і регулятора. Об'єктом регулювання є ділянка устаткування, яка розташована між регулюючим органом і регульованим параметром, що потребує надання спеціально організованої (по заданому закону, алгоритму) дії з боку регулятора для досягнення поставленої цілі регулювання.

Регулятор - це комплекс пристроїв, що здійснює регулювання технологічного процесу без участі людини за допомогою дії на об'єкт регулювання відповідно до закладеного в ньому закону регулювання.

Регулятори енергоблоку виконані на базі комплексу пристроїв, що входять в Державну систему приладів (ДСП) «Каскад-2» із застосуванням блоків УКТЗ, призначених для реалізації схем управління, захисту, блокувань і сигналізації. Кількість і типи пристроїв, які використовуються в схемах регуляторів залежать від призначення АСР.

Залежно від кількості використовуваних сигналів регулятори підрозділяються на одноімпульсні, двохімпульсні, трьохімпульсні, чотирьох імпульсні.

Пристрій регулятора розглянемо на прикладі одноімпульсного регулятора.

2.2 Функціональна структура (схема автоматизації) системи управління та її опис

Функціональна схема автоматизації наведена на листі 2.

Вузол деаерації й дегазації теплоносія 1-го контуру, а також чистого конденсату, перед подачею їх на всмоктування підживлюючих насосів, складається з деаератора підживлення TK10B01 і борного регулювання TK70B01 продуктивністю 70 тонн в годину при тиску рівному 0,2 кг/см² (20 кПа), теплообмінників й регулюючої арматури. Завданням системи регулювання вузла деаерації й дегазації є підтримка тиску й рівня в деаераторах. Тиск у деаераторах підтримується зміною подачі гріючої пари з другого контуру, впливом на регулювальні клапани які стоять на підводі пари в нагрівачі деаераторів. Підтримка необхідного рівня в деаераторі підживлення забезпечується різними регуляторами (див. лист 2).

У режимі заповнення (деаератор заповнюється до нормального рівня розчином борної кислоти з концентрацією 16 г./кг (16 Н₃В_3/1кгН₂О)), а також у режимі підживлення в аварійних режимах з компенсацією протікань (коли концентрація бору в першому контурі не повинна змінюватись), рівень у деаераторі підживлення підтримується регулятором ТКС14, впливом на регулювальний клапан ТК14S02. ТКС14 стоїть на лінії, що йде від баків борвмісних вод.

В режимах нормального підживлення для виконання неврахованих втрат неорганізованих протікань у першому контурі використовується регулятор рівня в деаераторі підживлення ТКС13, який керує регулювальним клапаном ТК13S02 на лінії насосів дистиляту. Логіка даного регулятора виконує функцію сумування витрати води з ущільнень ГЦН і води з трубопровода подачі продувальної води на СВО-2. В залежності від сформованого сигналу від датчика про зниження (підвищення) рівня в ДП клапан при відкривається (призакривається).

У режимі борного регулювання, коли необхідно змінити концентрацію бору в першому контурі, теплоносій з поточною концентрацією через деаератор підживлення виводиться з контуру в баки борвмісних вод, а на всмоктування підживлюючих насосів подається або дистилят через деаератор борного регулювання, або розчин борної кислоти з концентрацією 40 г./кг. Підтримка рівня в деаераторі підживлення в даному режимі забезпечується регулятором ТКС20, що впливає на регулювальний клапан ТК20S04, встановлений на зливі з деаератора підживлення в баки борвмісної води. При роботі регуляторів рівня в деаераторі підживлення в складі функціональної групи «підживлення, продування й борного регулювання» введення регуляторів в роботу й вивід з роботи повинен здійснюватися за допомогою засувок, встановлених перед регулювальними клапанами, тобто самі регулятори повинні постійно перебувати в режимі «автоматичне керування».

Карта технологічних параметрів наведена на листі 3.

2.3 Регулятори рівня в деаераторі

Регулятори призначені для підтримки заданого значення рівня в деаераторі підживлення:

§ ТКС14 працює в режимі заповнення 1-го контуру при пуску РУ;

§ ТКС13 - в нормальному режимі роботи РУ;

§ ТКС20 - в режимі борного регулювання.

Регулятори впливають на наступні виконавчі механізми:

· пуско-зупинний (ТКС14) - ТК14S02;

· основний регулятор (ТКС13) - ТК13S02;

· регулятор виводу бору (ТКС20) - ТК20S04.

Автоматизація існуючих регуляторів

В існуючих на теперішній час регуляторах для підтримання рівня в ДП реалізований пропорційно-інтегральний закон регулювання.

Параметром, який регулюється є рівень в деаераторі підживлення, вимірювання якого здійснюється гідростатичним методом. Для трьох регуляторів рівня використовується один спільний вимірювальний прилад поз. ТКС10L01В1 типу «Cафір 22ДД» моделі 2530, межі вимірювань 0-250 см. Задане значення рівня 1700 мм (для регулятора ТКС13) і 2000 мм (для регуляторів ТКС14, ТКС20) (при вимірювані від нижнього штуцера рівнеміра). Точність підтримки рівня ±50 мм. Статична нерівномірність 200 мм.

Керування регулятором здійснюється дистанційно від БРУ-32 або автоматично від регулятора (для регулятора ТКС20 - по блокуванню).

Керування виконавчим механізмом - дистанційне від БРУ-32 або автоматичне від регулятора (для регулятора ТКС20 - по блокуванню).

Всі регулятори виконані на апаратурі «Каскад-2».

Контроль справності відбувається по тривалості імпульсів з періодом проходження імпульсів рівним 5 секунд.

Самобаланс здійснюється на задане значення з періодом 50 секунд.

Блокування реалізоване лише в регуляторі ТКС20:

ТКС10 - при спрацьовуванні АЗ-1 тиск у першому контурі більше або дорівнює 20 кгс/см² (1,96 МПа) (сигнал 2 з 3-х від датчиків YC10P20, YC20P20, YC30P20) ланцюг регулятора відключається від виконавчого механізму й регулювальний клапан ТК20S04 примусово закривається;

ТКС05 - при витраті підживлюючої води в напірному трубопроводі підживлюючих насосів, рівному нулю (сигнал від ТК30F04), і тривалості цього сигналу від 15 до 45 секунд клапан ТК20S04 примусово закривається.

Розміщення устаткування

-	Панель керування	HY10
-	Панель регулятора	HZ03
-	Стенд датчика	TKC243 (021/2)
-	Живлення датчика	HL03 (041/2)
-	Шафи УКТЗ (базовий / кросовий): · регулятор ТКС13; · регулятор ТКС14; · регулятор ТКС20.	HZ63/HZ59 HZ61/HZ59 HZ80/HZ83
-	Збірка РТЗО	LT04, Ш7
-	Виконавчий механізм: · для ТКС13,14; · для ТКС20.	326 319

Складові елементи існуючих регуляторів

Елементна база існуючих регуляторів складається з наступних технічних засобів автоматизації:

· вимірювального перетворювача «Сафір 22ДД»;

· блоку гальванічного розділення токових сигналів (БГРТ);

· блоку включення регулятора (БВР);

· блоку управління клапаном (БУК);

· блоку ключів (БКЛ2);

· блоку гальванічного розділення ланцюгів (БГР);

· блоку перетворення напруг (БПН2);

· блоку логічного часу (БЛВ1);

· блоку фіксування каналу спрацьовування (БФС);

· блоку ручного управління (БРУ-32);

· підсилювач тиристорний (У 23);

· регулюючий блок (Р27);

· блок динамічних перетворень (Д05);

· блоку прийому і розмноження токових сигналів (ПСРТ);

· пускача безконтактного реверсивного (ПБР-2М);

· блоку сигналізації положення струмового (БСПТ);

· перетворювача переміщення вала механізму в струм (Teleperm);

· виконавчого механізму (Siemens (MAM1)).

Опис і призначення елементів автоматизації наведено в Розділі 5.

Структурна схема автоматизації з існуючою елементною базою наведена на листі 4.

Автоматизація регуляторів в комплексі ПТК САР

Регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC13

Регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC13 підтримує задане значення рівня в ДП 1700 мм в нормальних експлуатаційних режимах, шляхом впливу на регулювальний клапан подачі дистиляту в ДП TK13S02.

Регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC13 реалізує пропорційний закон регулювання за рахунок обхвату регулятора жорстким зворотнім зв'язком ПІ-регулятора по положенню регулюючого органу.

На регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC13 надходить сигнал нерезервованого вимірювання рівня в деаераторі підживлення TK10L01B1, з межею вимірювання 0 2620 мм і сигнал положення регулювального клапана TK13S02, що використовується як зворотний зв'язок для реалізації пропорційного закону регулювання.

Регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC13 підтримує рівним нулю розбаланс:

E = L_зад - L_тек - а1S + L_кор,

де: L_зад - задане значення рівня в деаераторі продування-підживлення, кгс/см²;

L_тек - поточне значення рівня в деаераторі продування-підживлення, кгс/см²;

S - положення регулювального клапана подачі дистиляту в ДП TK13S02;

L_кор - корекція заданого значення рівня в ДП для компенсації статичної нерівномірності;

а1 - коефіцієнт.

Готовність (TKC13A02) формується по наступних умовах:

– відсутність сигналу «відмова виміру L (TK10L01B1)»;

– відсутність сигналу «втрата живлення РК TK13S02».

Регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC13 відключається із сигналізацією на БЩУ при відмові виміру рівня в деаераторі підживлення TK10L01B1 (датчик виходить за діапазон 0?2600 мм, і/або швидкість зміни показань ?500 мм/с).

При відмові датчика положення РК регулятор переходить на роботу з моделюючим значенням положення РК. Передбачена можливість вибору виду зворотного зв'язку з ІС.

Регулятор контролює справність виконавчого механізму по наявності електроживлення, при відсутності електроживлення регулятор відключається з індикацією на БЩУ.

Регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC14.

Регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC14 підтримує задане значення рівня в ДП - 2000 мм у режимі заповнення першого контуру при пуску реактора, шляхом впливу на регулювальний клапан подачі розчину борного концентрату в ДП TK14S02.

Принцип реалізації регулятора аналогічний регулятору ТКС13.

Регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC20

Регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC20 підтримує задане значення рівня в ДП - 2000 мм у режимі борного регулювання шляхом впливу на регулювальний клапан виводу із ДП у бак борвмісних вод TK20S04.

На регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC20 надходить сигнал нерезервованого виміру рівня в деаераторі підживлення TK10L01B1, з межею виміру 0?2620 мм і сигнал положення регулювального клапана TK20S04, що використовується як зворотній зв'язок для реалізації пропорційного закону регулювання.

Регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC20 підтримує рівним нулю розбаланс, як і регулятор ТКС13.

Готовність (TKC20A02) формується по наступних умовах:

– відсутність сигналу «відмова виміру L (TK10L01B1)»;

– відсутність сигналу «втрата живлення РК TK20S04».

При включенні регулятор рівня TKC20 спочатку балансується на поточне значення рівня в деаераторі підживлення, потім завдання за рівнем зі швидкістю 10 см у хвилину змінюється до номінального значенням 200 см.

Регулятор рівня в деаераторі підживлення TKC20 відключається із сигналізацією на БЩУ при відмові виміру рівня в деаераторі підживлення TK10L01B1 (датчик виходить за діапазон 0?2600 мм, і/або швидкість зміни показань ?500 мм/с).

При відмові датчика положення РК регулятор переходить на роботу з моделюючим значенням положення РК. Передбачена можливість вибору виду зворотного зв'язку з ІС.

Регулятор контролює справність виконавчого механізму по наявності електроживлення, при відсутності електроживлення регулятор відключається з індикацією на БЩУ.

Блокування TKS10 (реалізоване в УКТЗ).

Регулювальний клапан TK20S04 закривається із забороною відкриття й забороняє видачу вихідних команд регулятору рівня в деаераторі підживлення TKC20 при наявності всіх умов:

– спрацьовуванні АЗ першого роду;

– тиску в першому контурі ? 22 кгс/см² (2,16 МПа);

– кожна із засувок TK20S05, TK20S01 відкрита.

2TKF04, 2TKS05 - при витраті води в напірному трубопроводі підживлюючих насосів, менше 4,5 м³/год., з витримкою часу 90 с і тиску на напорі будь-якого підживлюючого насоса більше 24 кгс/см² (2,35 МПа) і тиску в 1-му контурі менше 5 кгс/см² (490 кПа) клапан TK20S04 закрити й відключити TKC20.

Складові елементи регуляторів в комплексі ПТК САР.

Регулятори складаються з наступних основних частин:

· вимірювального перетворювача «Сафір 22ДД», моделі 2530;

· блоку гальванічного розділення токових сигналів (БГРТ);

· блоку управління клапаном (БУК);

· блоку перетворення напруг (БПН2);

· блоку ручного управління (БРУ-32);

· субблоку фільтра (КД-1);

· субблоку прийому і розмноження токових сигналів (ПСРТ-125-10);

· субблоку регулятора (МР-195-14);

· виконуючого автомата (ІАТ);

· перетворювача переміщення валуа механізму в струм (Teleperm);

· виконавчого механізму (Siemens (MAM1));

· регулюючого органу.

Опис, технічні характеристики і призначення елементів автоматизації наведено в Розділі 5.

Структурна схема автоматизації з існуючою елементною базою наведена на листі 4.

2.4 Необхідність модернізації

Розглянувши рівень автоматизації регуляторів на елементній базі комплексу «Каскад-2» і нової ПТК САР РВ, я роблю вибір на перевагу нового комплексу. Оскільки це дозволить скоротити кількість складових блоків в шафах УКТЗ (непотрібними стають блоки: БЛВ1, БФС, БГР, БКЛ2, БВР) і перевести їх функції на ПТК САР. Також на основі комплексу ПТК САР на відміну від «Каскад-2» реалізовані нові типи блочків, які програмуються, підтримують діагностику, само настроюються на робочі параметри згідно закладеної програми.

Недоліками існуючої схеми є:

1. Значна кількість блочків, які беруть участь в регулюванні технологічного процесу тим самим знижуючи рівень надійності схеми;

2. Відсутність системи діагностики справності блоків «Каскад-2»;

3. При зміні параметрів технологічного процесу необхідність ручного настроювання параметрів;

4. Складність ремонту та ін.

3. Структура системи автоматизації

На сьогоднішній день існуюча система автоматизації на основі комплексу апаратури «Каскад-2» хоч і справляється з покладеними на неї задачами, однак давно вичерпала свій технічний й моральний ресурс є громіздкою, менш надійною за сучасні комплекси, вимагає частішого та більш складного технічного обслуговування. Всі ці причини приводять до необхідності залучення до її обслуговування великої кількості висококваліфікованого персоналу та постійного вливання коштів, оскільки окремі блоки та частини комплексу давно зняті з серійного виробництва і давно використали свій технічний ресурс. Тому є доцільним замінити її на Програмно Технічний Комплекс Системи Автоматичного Регулювання Реакторного Відділення (ПТК САР РВ) виробництва ХГПЗ ім. Шевченка, який забезпечує всі вимоги які на сьогоднішній день ставляться до даного роду систем. Дана система виконана на мікроелектронній базі в приладовому виконанні. Як основні джерела інформації використані первинні перетворювачі типу «Сафір» з тензочутливими елементами.

До переваг нового комплексу належать:

· висока надійність;

· високі програмні та діагностичні можливості;

· менші масогабаритні розміри;

· простота в обслуговуванні.

3.1 Призначення ПТК САР РВ

Програмно технічний комплекс систем автоматичного регулювання реакторного відділення енергоблоку АЕС призначений для управління в режимах нормальної експлуатації (пуск і зупинка устаткування першого контуру, робота в регулювальному діапазоні навантажень) і режимах з порушеннями нормальної експлуатації (відключення елементів технологічного устаткування).

ПТК САР РВ є людино-машинною системою великої потужності, розрахованою на тривале функціонування в режимі реального часу, що управляє об'єктами автоматизації. ПТК САР РВ це технологічні системи системних і не системних приміщень енергоблоку, керовані з блочного щита управління.

ПТК САР РВ призначений для виконання керуючих, інформаційних і допоміжних функцій.

Керуючі функції:

· автоматичне регулювання технологічних параметрів;

· технологічні блокування.

Інформаційні функції:

· індикація стану АСР і ВМ на БЩУ;

· збір інформації про стан об'єктів автоматизації;

· передача інформації в ІОС.

Допоміжні функції:

· збір, обробка даних, діагностика стану і функціонування технічних та програмних засобів ПТК САР РВ;

· контроль достовірності і реєстрація відмов вхідної інформації;

· контроль вихідних команд управління ВМ;

· контроль реалізації команд управління;

· забезпечення сервісу обслуговуючому персоналу за допомогою автоматизованих робочих місць (АРМ) обслуговуючого персоналу (ОП).

3.2 Принципи реалізації САР Реакторного Відділення

На технічних засобах виробництва ХГПЗ ім. Шевченка реалізуємо тільки системи автоматичного регулювання.

Дистанційне керування, захист і блокування залишимо реалізованими на технічних засобах УКТЗ.

Вихідні команди регуляторів будуть видаватись в УКТЗ через відповідний БВР на БУК. Від БВР для автоматичних регуляторів використовуються вихідні сигнали «регулятор включений» і «регулятор в роботі».

Включення регуляторів проводиться вручну переводом перемикача БРУ-32 в положення «АВТОМАТ».

Відключення регулятора проводитиметься вручну переводом перемикача БРУ-32 в положення «ДИСТАНЦІЯ» або автоматично при відмові відповідного вимірювання або втраті живлення свого РК. Після автоматичного відключення регулятора повторне включення здійснюється вручну квитуванням перемикача БРУ-32 після зняття всіх причин відключення. Автоматичне відключення реалізоване по інверсній логіці (зняттям вихідного дискретного сигналу «Готовність регулятора»).

У включеному стані (БВР «включений») регулятор знаходиться в режимі підтримки параметра або в стерегучому режимі.

Завдання регуляторам задається, обчислюється, або визначається поточним значенням параметра у момент включення регулятора або відповідного режиму.

Регулятори забезпечують видачу команд управління тривалістю, кратною 0,1 с. Пауза між імпульсами - не менша 0,2 с.

У ПТК САР здійснюється контроль живлення всієї використовуваної арматури. Відсутність живлення арматури визначається по одночасній відсутності сигналів від КВ «не відкрито», «не закрито». При цьому формується сигнал «Відмова РК».

Для контролю давачів положення РК реалізована модель виконавчого механізму.

Для кожного виконавчого механізму здійснюється контроль давача положення РК і формується сигнал «Невідповідність РК»:

· при розбіжності показів ПП з модельованим положенням на величину більше за допустиму;

· при невідповідності сигналів від кінцевих вимикачів і ПП;

· при стрибкоподібній зміні сигналу від ПП на величину більше за допустиму.

При цьому вихідні команди на ВМ не блокуються, регулятор не відключається, але переходить на роботу за свідченнями математичної моделі.

Передбачена можливість автоматичної зміни настройок регуляторів і уставок залежно від режимів роботи або від значення технологічних параметрів.

Для всіх аналогових сигналів передбачена можливість введення програмного фільтру, що настроюється, з дискретністю зміни 0,1 с.

Для кожного давача передбачений контроль по верхній і нижній межах і за швидкістю зміни вхідного сигналу. Передбачена лінеаризація сигналів від термопар і внесення поправок до вимірів давачів тиску.

При вимірюванні параметра троїрованними давачами, робоче значення визначається як медіанне значення з трьох показів. Окрім первинного контролю, здійснюється контроль по розузгодженню показів давачів.

При вимірюванні параметра дубльованими давачами, робоче значення визначається як середнє арифметичне значення показів справних давачів або як значення справного давача. Окрім первинного контролю, здійснюється контроль по розузгодженню показів давачів.

Для всіх давачів передбачена можливість виведення давача або групи давачів одного вимірювання в ремонт.

При відмові вимірювання параметра на пульті передбачена узагальнена світлова сигналізація «Відмова вимірювання» (формується в кожній шафі управління).

При відмові одного з давачів дубльованого або троїрованного вимірювання одного параметра, і відсутності відмови вимірювання параметра на пульті передбачена узагальнена світлова сигналізація «Несправність вимірювання» (формується в кожній шафі управління).

Всі відмови резервованих давачів (дубльованих або троїрованних) вимірювань запам'ятовуються. Узагальнена сигналізація формується миготливим світлом при появі кожного нового сигналу, що входить до складу даної сигналізації.

3.3 Принцип дії ПТК САР

ПТК САР РВ реалізований на базі розподіленого програмно-технічного комплексу, побудованого за магістрально-модульним принципом з використанням локальних обчислювальних мереж (ЛВС).

Структурна схема ПТК САР РВ приведена на рис. 3.1.

ПТК є дворівневою системою. Нижній рівень системи реалізує функції введення / виведення інформації, регулювання, управління і контролю, верхній рівень (ВР) - підтримку оперативної бази даних, представлення необхідної інформації (зокрема діагностичної) на відеотерміналах АРМів, реєстрацію і архівацію інформації.

До складу ПТК входять шафи ШУ, що реалізовують функції введення / виведення інформації, контролю і управління, і ПЕВМ в промисловому виконанні, що реалізовують функції верхнього рівня.

Зв'язок з об'єктом управління здійснюється через шафи УКТЗ.

До складу шаф ШУ входить набір функціонально закінчених модулів (субблоків) зв'язку з об'єктом (МСО) з вбудованим дубльованим інтерфейсом RS-485 і мікроконтролери з вбудованим IBM-сумісним мікропроцесором.



Рис. 3.1. Структурна схема ПТК САР РВ

Всі модулі введення / виводу (окрім сигналів, що погоджують уведення / виведення, 220В) містять високопродуктивні мікропроцесори, призначені як для первинної обробки інформації, так і для вирішення, при необхідності, функціональних завдань. Програми записуються у вбудовану FLASH пам'ять.

Модулі введення / виведення забезпечують введення і виведення дискретної і аналогової інформації, з приведеними в розділі 5 технічними характеристиками.

Мікроконтролери МК-187 призначені для виконання наступних функцій:

· рішення функціональних задач;

· обмін інформацією з ВР;

· обмін інформацією з модулями УСО;

· реалізація функцій діагностики технічних і програмних засобів;

· зв'язок з периферійними пристроями (операторська панель і ін.);

· реалізація функцій резервування.

МК-187 виконаний у вигляді модуля, призначеного для розміщення в крейтах.

Зв'язок МК-187 з модулями УСО здійснюється дубльованими каналами передачі інформації, фізичним середовищем передачі є друкарські провідники і/або вита пара.

Зв'язок НР з ВР виконується на базі дубльованої локальної обчислювальної мережі типу Fast Ethernet.

Постійно в роботі знаходиться один з двох МК, інший - в гарячому резерві. При виникненні збоїв в роботі основного МК основний і дублюючий МК міняються своїми функціями.

Зв'язок між цими МК здійснюється дубльованим інтерфейсом RS-485.

Для забезпечення заданих характеристик надійності по виконуваних функціях субблоки однієї касети дублюють МСО іншої касети.

3.4 Функції, склад і робота верхнього рівня ПТК САР

Система верхнього рівня (СВР) виконує функції:

a) реєстрації аналогової і дискретної інформації (архів) із збереженням її на протязі не менше 96 годин;

b) відображення діагностичних кадрів електронної частини ПТК САР РВ, технологічних кадрів роботи цифрових регуляторів, кадрів датчиків, уставок, параметрів;

c) графічне відображення поточних аналогових і дискретних параметрів ПТК САР РВ;

d) діалогу оператора з ПТК САР РВ;

e) завантаження шаф комплексу штатним програмним забезпеченням (ПО).

Склад засобів обчислювальної техніки СВУ, необхідний для функціонування комплексу відображення і реєстрації:

a) АРМ (ІС) Dell OptiPlex GX270SD: Chassis: Small Desktop; Chipset: Intel 845G; FSB: 400 / 533 MHz; CPU: Intel P4 2.0GHz / 512Kb; RAM: 256MB PC 2100 DDR SDRAM; HDD: 40GB Ultra ATA 100 7200RPM; FDD 1,44 Mb; CD-ROM: 24x; VRAM: on-board; SOUND: Integrated AC-97 Audio w/ Yamaha SoftSynsthesizer; NIC: Integrated Intel Pro/1000 MT (Gigabit); Dell Keyboard/optical mouse/pad; OS: Microsoft Windows 2000 Pro Eng; Монітор Dell 17»; мережеві карти (Ethernet); принтер HP LaserJet 1300N.

b) АРМ БЩУ ПЕВМ типу IBM Pentium 4 з наступними технічними характеристиками: RAM не менше 256Мб; HDD не менше 80Гб; FDD 3,5»; клавіатура; LCD-монітор 18» (TFT) SCD 1597; маніпулятор типу «миша»; мережеві карти (Ethernet); сетев. комм.SS 3 Switch 4400SE.

Верхній рівень САР РВ виконаний на базі мережі промислових ПЕВМ (Dell OptiPlex GX270 SD) IBM-сумісних комп'ютерів і включає:

· сервер, що реалізує функції реєстрації, архівації і документування інформації;

· інструментальну систему (АРМ-ІС);

· комутатори локальної обчислювальної мережі, що забезпечують зв'язок між абонентами однієї мережі;

· робоче місце начальника зміни цеху (АРМ-НЗ).

В процесі функціонування ПТК САР РВ реалізує наступні інформаційні обміни між компонентами системи:

· між різними ШУ по цифровому каналу;

· між ПТК САР РВ і ІОС по дубльованій обчислювальній мережі типу Ethernet;

· між ШУ і локальною мережею ВР по дубльованій обчислювальній мережі типу Ethernet АРМ по цифровому каналу;

· між ПТК САР РВ і УКТЗ дискретними сигналами.

3.5 Критерії відмови джерел аналогової і дискретної інформації в ПТК САР

Контроль джерел аналогової інформації виконується в два етапи:

I. На першому етапі здійснюється первинна обробка кожного вхідного сигналу з контролем на мінімальне і максимальне значення і допустиму швидкість зміни.

II. Другий етап виконується для дубльованих і троїрованних вимірів:

· для дубльованих сигналів значення виміру визначається як середнє арифметичне значення показників двох справних датчиків. У разі відмови одного з них, в схемі первинної обробки використовуються покази справного датчика. Відмова виміру формується і запам'ятовується при відмові двох датчиків або при розузгодженні показів датчиків більш допустимої величини у випадку, якщо обидва справні;

· для троїрованних вимірів одного параметра значення виміру визначається як середнє (медіанне) значення показників датчиків. При розузгодженні одного з троїрованних датчиків щодо середнього значення більше встановленої величини формується ознака несправності. Ознака несправності автоматично знімається при відновленні свідчень датчика. При розузгодженні двох резервованих датчиків, що залишилися, більше встановленого значення, формується і запам'ятовується відмова виміру. Контроль по розузгодженню здійснюється з урахуванням результатів первинної обробки.

Узагальнена інформація про наявність несправностей і відмов представляється оператору і реєструється в АРМ ПЕВМ.

В ПТК САР РВ передбачений ремонтний стан ВП. Завдання ремонтного стану проводиться з інструментальної системи з реєстрацією в АРМ. При включенні ремонтного стану фіксується значення параметра на момент включення ремонтного стану і формується ознака відмови ВП.

Контроль джерел дискретної інформації проводиться шляхом програмної обробки у ФПО сигналів від парних кінцевих вимикачів «не відкрито» і «не закрито»» включено» і «відключено».

3.6 Контроль справності САР

Існує три режими роботи регуляторів.

Автоматичний режим - дія на виконавчий механізм відбувається по сигналах регулюючого блоку. Ланцюги дистанційного ключа управління відключені від схеми управління. Ланцюги регулюючого блоку відключені від схеми управління.

Дистанційний режим - дія на виконавчий механізм відбувається по командах оператора з ключа (кнопок) дистанційного регулювання.

Стерегучий - у цьому режимі органами управління (перемикачем) САР переведена в режим автоматичного управління, а системою блокувань ланцюга управління регулюючого блоку відключені від виконавчого механізму (горять одночасно два індикатори - зелений і червоний) і підключені до інтегратора автобалансу, що забезпечує автобаланс на задане значення параметра. Такий режим роботи необхідний для автоматичних регуляторів, які в нормальних режимах роботи устаткування повинні бути відключені, але готові до роботи, а за певних умов автоматично включатися в роботу (наприклад, при досягненні параметром граничнного значення).

Для запобігання невірної роботи регуляторів їх схеми містять блокування, що відключають регулятори при виході з ладу окремих елементів схем (контроль справності).

При відключенні регулятора контролем справності загоряється табло «Несправність регулятора», червона лампочка над БРУ-32 гасне, зелена - блимає. Необхідно переквитувати перемикач режимів роботи в положення «Автомат».

При переході в автоматичний режим проконтролювати правильність роботи регулятора.

Найчастіше контроль справності регуляторів реакторнного відділення виконаний по максимальному розбалансу на регулюючому блоці від заданого значення. Величина розбалансу, по якому відбувається відключення, у кожного регулятора індивідуальна.

При аварійних відхиленнях регулятора на блоці БВР виході хв09 формується шинка ЕМА, яка поступає на вхід блоку БГР з інверсним входом хв08, що стоїть в цій же шафі, що і блок БУК. Пройшовши логіку перетворення сигнал з виходу хв07 комутується на вхід хв18 блоку БГР, після чого підтягується реле КА4. Реле замикається і через його контакти ХТb9, ХТа10 потенціал +24В подається на блок БСИ для формування світлового і звукового сигналу.

Рис. 3.2. Принципова схема організації аварійного відключення регулятора

3.7 Організація електроживлення ШУ та живлення ланцюгів обтікання

Організація електроживлення ШУ

Первинне електроживлення через автоматичні вимикачі, запобіжники, фільтри мережеві поступає на крейт живлення. У крейті живлення конструктивно розташовані чотири джерела вторинного електроживлення AС300-24. Джерело вторинного електроживлення АС300 - 24 ТУ У 30882459.002 - 2003 призначене для перетворення змінної напруги 220В в постійну 24В. Два джерела живлення призначені для забезпечення напругою живлення 24В крейтів УСО і два джерела живлення для забезпечення напругою живлення 24В ланцюгів обтікання. У шафах ШУ-110Ч121 два джерела живлення, по одному з цих груп, живляться від однієї мережі змінного струму ~ 220В, два інші джерела живлення живляться від другої мережі змінного струму ~ 220В.

На кожному блоці фільтрів встановлений індикатор, свічення якого свідчить про наявність основного електроживлення і нормальну роботу фільтру.

На передній панелі джерел живлення АС300-24 встановлені індикатори Mains OK, DC OK, Output OK. Свічення всіх індикаторів свідчить про нормальну роботу джерела живлення. Окрім цього кожне джерело живлення видає сигнал про нормальну роботу в систему контролю шафи.

У шафах ШУ передбачені два клемні з'єднувачі КЗЖ (клемний з'єднувач живлення), призначених для розмноження основного і резервного живлення для власних потреб і ланцюгів обтікання. Клемні з'єднувачі КЗЖ виконані на основі клемних з'єднувачів типу WAGO. Кожна шина живлення «+» 24В крейту УСО, живиться від індивідуального клемного з'єднувача WAGO. На клемному з'єднувачі КЗЖ в ланцюгах живлення крейтів і вентилятора встановлені запобіжники і світлові індикатори. При перегоранні запобіжника світиться відповідний індикатор.

Організація живлення ланцюгів обтікання

Шини «+» і «-» від блоків випрямлячів 24 В, призначених для ланцюгів обтікання, підключені до КЗЖ за допомогою окремих провідників відповідно до таблиці з'єднань на шафу відповідної модифікації.

В КЗЖ кожна з шин «+» і «-» підключена до чотирьох окремих клемних з'єднувачів WAGO, які створюють поля «+N» і «-N» з нумерацією від 1 до 4.

Кожен клемний з'єднувач WAGO полів «+N» і «-N» має вимикач для забезпечення можливості розриву живлення, що йде в зовнішній ланцюг.

Для організації видачі потенційних сигналів «+» 24В на зовнішнє навантаження і для живлення «сухих» контактів зовнішніх джерел сигналів (ланцюгів обтікання) в шафі ШУ передбачені два клемні з'єднувачі КЗС (клемний з'єднувач секційний), виготовлені на основі клемних з'єднувачів WAGO.

Кожен клемний з'єднувач (КЗ) КЗС утворює поля: один КЗС для «-» 24В - поле «-N» і другий КЗС для «+» 24В - поле «+N». Кожне поле клемного з'єднувача КЗС розділене на чотири секції, які між собою не мають з'єднання. Кожна секція має 24 об'єднаних між собою контакти, виконані з клемних з'єднувачів WAGO.

Кожна з чотирьох секцій поля «-N» одного КЗ КЗС і кожна з чотирьох секцій поля «+N» іншого КЗ КЗС підключені до відповідних чотирьох секцій полів «+N» і «-N» двох клемних з'єднувачів КЗЖ.

Таким чином шини «+» і «-» 24 В джерел живлення ланцюгів обтікання об'єднуються по шині «+» і шині «-» в клемних з'єднувачах КЗС.

«Обтікання» зовнішніх ланцюгів (вихід за межі шафи ШУ напруги плюс 24 В) здійснюється від клемного з'єднувача КЗС, створюючого поле «+N».

Схема організації ланцюгів живлення шафи і ланцюгів обтікання представлена на рис. 3.3.

3.8 Організація вентиляції ШУ

Включення вентиляторів здійснюється як автономно, оператором, так і автоматично від субблоку МК-187 через субблок КСК-124 і клемний з'єднувач КСК. У блоках вентиляції передбачений постійний контроль працездатності електровентиляторів. Обслуговування схеми контролю вентиляторів здійснюється субблоком КСК-124.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.3. Схема організації ланцюгів живлення шафи

Для попередження про перехід шафи в режим аварійної роботи, коли температура усередині шафи досягає плюс 60°С і вище, - в шафі встановлені два температурні реле, замкнуті контакти яких через клемний з'єднувач КСК підключені до субблоку КСК-124.

3.9 Проектне компонування пункту управління

На енергоблоці передбачені наступні пости управління:

* БЩУ - блоковий щит управління;

* РЩУ - резервний щит управління;

* ЩСВО - щит спецводоочищення;

* МЩУ - місцеві щити управління.

БЩУ призначений для постійного знаходження оперативного персоналу, який контролює і управляє енергоблоком. З БЩУ ведеться управління блоком в нормальному, аварійному режимах, а так само здійснюється планова і аварійна зупинка ядерного реактора і турбоагрегату, а також з БЩУ ведеться розхолоджування реакторної установки (відмітка 6,6 м, обстройка РВ, чиста зона).

При проектуванні БЩУ оптимально вирішені питання взаємодії системи «людина-машина». Параметри, які необхідно контролювати на БЩУ, відбираються і відображаються для забезпечення того, щоб оперативно представлялася персоналу однозначна інформація про поточний безпечний стан РУ і блоку в цілому, а також для цілей ідентифікації і діагностики автоматичного спрацьовування систем безпеки.

У проекті передбачені засоби контролю і управління процесами ділення ядерного палива у всіх режимах і умовах в активній зоні при нормальній експлуатації (у тому числі і в підкритичному режимі в процесі перевантаження палива), покажчики положення органів дії на реактивність, автоматичний контроль концентрації розчинного поглинача і покажчики стану інших засобів дії на реактивність.

Проектом у складі системи контролю і управління блоку передбачені системи інформаційної підтримки оператора, зокрема система оперативного представлення узагальненої інформації персоналу про поточний стан безпеки РУ і блоку в цілому.

Система контролю і управління має в своєму складі засоби надійного групового і індивідуального зв'язку між БЩУ, РЩУ і експлуатаційним персоналом блоку, що виконує роботи по місцю.

У складі системи контролю і управління блоку передбачені засоби, що забезпечують збір, обробку, документування і зберігання інформації, достатньої для того, щоб була можливість своєчасного і однозначного встановлення висхідних подій виникнення порушень нормальної експлуатації і аварій, їх розвиток, встановлення фактичного алгоритму роботи систем безпеки і елементів, важливих для безпеки, віднесених до класів 1 і 2, зокрема систем контролю і управління, відхилень від штатних алгоритмів, дій персоналу. Прийняті заходи, направлені на збереження наданої інформації в умовах запроектних аварій. Система контролю і управління блоку забезпечує автоматичну і/або автоматизовану діагностику стану і режимів експлуатації, у тому числі і власне технічних і програмних засобів системи контролю і управління. Система контролю і управління блоку побудована таким чином, що забезпечує найбільш сприятливі, умови для ухвалення оперативним персоналом правильних рішень по управлінню блоком, зводить до мінімуму можливість ухвалення неправильних рішень.

РЩУ призначений для зупинки ядерного реактору, і переводу його в підкритичний стан, а також здійснення аварійного охолоджування активної зони ядерного реактора, скидання параметрів гермооболонки, контролю за викидами в навколишнє середовище і активності гермооболонки в разі ураження БЩУ (відмітка -4,2 м, обстройка РВ, чиста зона).

ЩСВО з цього щита ведеться управління допоміжними системами: спецводоочищення, вентиляційними системами, бойлерною системою і т.д. (відмітка 15,0 м, спецкорпус).

МЩУ можуть виконуватися для загальностанційних систем з постійним перебуванням на них обслуговуючого персоналу, а також для окремих технологічних установок без постійного перебування персоналу (МЩ підігрівачів мережевої води, МЩ генератора і т.д.).

Схема управління зроблена так, що при поразці одного з щитів управління, яке може викликати несправність в лініях зв'язку і надходження помилкових команд, не приводить до самовільних включень і відключення механізмів і дозволяє вести ДУ з іншого щита управління.

3.10 Організація вимірювання рівня в закритих посудинах

Даний метод вимірювання рівня також, як і в випадку вимірювання рівня у відкритих посудинах заснований на вимірі перепаду тисків стовпа рідини в зрівняльній посудині (+) і стовпа рідини в технологічній ємності (-) (див рис. 3.4.).

(+) камера вимірювального перетворювача (3), за допомогою імпульсних ліній з'єднана зі зрівняльною посудиною (2), що врізана в парову частину технологічної ємності й постійно заповнена конденсатом, так що стовп рідини, що впливає на (+) камеру вимірювального перетворювача завжди постійний і залежить тільки від тиску в технологічній ємності. (-) камера вимірювального перетворювача (3), також за допомогою імпульсних ліній з'єднана з врізанням, що виконане в нижній частині технологічної ємності. Різниця між висотними оцінками (+) і (-) урізань в технологічну ємність називається базою рівнеміра Нб=Н1-Н2.

При нульовому рівні рідини в технологічній ємності, на вимірювальному перетворювачі буде максимальний перепад тисків. Чим вище буде підніматися рівень, тим менше буде перепад тисків на вимірювальному перетворювачі, і при h=Нб стане рівним 0. Але це буде тільки в тому випадку, коли щільність рідини в зрівняльній посудині й у технологічній ємності будуть однакові. Оскільки, зазвичай, температури рідини в технологічній ємності й у зрівняльній посудині різні, то й відповідно щільності будуть різні. Тому при розрахунку рівнеміра необхідно враховувати параметри робочого середовища. Розрахунок рівнеміра зводиться до визначення максимального перепаду тисків на датчику й діапазону шкали вимірювального каналу.



Рис. 3.4. Вимірювання рівня в закритих посудинах

На (+) і (-) камери вимірювального перетворювача впливають стовпи рідини Р1 і Р2 відповідно:

(Р=Р1-Р2=Н1х(- (Н2+h) х (' - [(Н1-Н2) - h] х («=Нбх((- (») - hх((' - (»)

Отже, максимальний перепад тисків на датчику буде h=0:

(Рmax = Нб х ((- (»)

Діапазон шкали вимірювального каналу зводиться до визначення h, при якому перепад тисків на датчику дорівнює 0.

Нб х (-») - h х ('-»)=0, звідки

h=Нб х ((- (»)/((' - (»)

Ці рівнеміри називають ще рівнемірами зі зворотною шкалою, тому що тут при нульовому перепаді тисків на вимірювальному блоці датчика вихідний сигнал датчика буде максимальний - 20мА. При максимальному перепаді тисків на вимірювальному блоці датчика, вихідний сигнал датчика - 5мА.

4. Розробка математичної моделі

4.1 Вибір закону регулювання

Для систем регулювання, застосовуються регулятори, що реалізовують наступні закони регулювання:

· пропорційний (П);

· інтегральний (І);

· диференціальний (Д)

· пропорційно - інтегральний (ПІ);

· пропорційно-інтегрально-диференціальний (ПІД);

· позиційний.

П - регулятори можуть застосовуватися як для об'єктів з самовирівнюванням, так і без самовирівнювання в тих випадках коли необхідна висока точність регулювання при великих, але плавних змінах навантаження. Ці регулятори, відрізняючись простотою конструкції, дозволяють стійко і без залишкової нерівномірності регулювати роботу великого числа промислових об'єктів. З цієї причини вони набули найбільшого поширення на практиці.

Керуючись цим вибираємо для регулятора рівня в деаераторі П - закон регулювання.

Пропорційний закон регулювання

При пропорційному законі регулювання (П - закон) регулюючий орган x_р переміщується пропорційно відхиленню регульованої величини у від заданого значення у_з, тобто пропорційно розузгодженню y_р:

де k_р - коефіцієнт посилення регулятора.

При пропорційному законі регулювання регулюючий орган переміщується пропорційно відхиленню регульованої величини від заданого значення, тобто пропорційно розузгодженню на вході регулятора. Це значить, що кожному значенню регульованого параметра в межах зони регулювання регулятора відповідає певне положення регулюючого органу. Тобто рівновага системи статичного регулювання (з П - регулятором) може бути при різних значеннях регульованої величини.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4.1. Пропорційний регулятор

Особливістю П - регулятора є наявність помилки регулювання (статична помилка ?₀, ?₁, ?₂, ?₃), фізична природа якої пояснюється тим, що переміщення регулюючого органу можливо тільки за рахунок відхилення регульованої величини, яке і утворює цю помилку. При значному коефіцієнті посилення статична помилка може бути зменшена, але при цьому виникає небезпека виникнення коливального процесу в перехідних режимах.

Гідністю П - регулятора є швидкодія, відносна простота і зручність настроювання.

4.2 Структурна схема САР

Технологічні схеми сучасних АЕС відрізняються значною різноманітністю. Відповідно різні і їх схеми регулювання. Проте в багатьох схемах можна виділити агрегати, що виконують схожі технологічні завдання, принципи управління якими також близькі.

Розглянемо структурну схему САР.

Рис. 4.2. Структурна схема регулювання рівня

Задаючий пристрій ЗП чинить дію g(t) на вхід системи. При цьому величина задаючої дії відповідно до завдання може бути постійною, якщо необхідно підтримувати постійне задане значення регульованої величини, або змінюватись по певному закону, якщо в технологічному процесі по цьому закону повинна змінюватися регульована величина.

У САР регульована величина порівнюється із задаючою величиною в сумуючому пристрої СП. Зачорнений сектор в графічному зображенні сумуючого пристрою, означає, що вхідна в цей сектор дія подається із зворотним знаком. Завдяки цьому при значенні регульованої величини, рівному заданому, на вхід підсилювача системи сигнал не поступає, і система знаходиться в рівновазі. У разі нерівності значення сигналу заданому розузгодження (помилка) подається на вхід підсилювача системи, яка реагує на це так, щоб розузгодження зменшувалося.

Зворотний зв'язок, направлений з виходу системи до її входу, називають головним зворотним зв'язком.

Оскільки в САР регулююча дія утворюється як результат відхилення регульованої величини (вихід системи), то головний зворотний зв'язок є завжди негативним.

П-рег. виробляє вид (закон) дії на регульовану величину з таким розрахунком, щоб щонайшвидше її привести до заданого значення.

Виконавчий механізм ВМ через регулюючий орган РО відповідно до виробленого закону регулювання впливає на об'єкт регулювання ОР, відновлюючи задане значення регульованої величини.

На вхід приведеного об'єкту регулювання подається регулююча дія x_p(t) від виконавчого механізму ВМ, а його виходом є виміряне значення x(t) регульованої величини.

Оскільки важливим параметром функціонування нашої установки є рівень «L» води в деаераторі підживлення, то далі ми розглядатимемо схему автоматичного регулювання рівня.

4.3 Розрахунок параметрів контуру регулювання рівня в деаераторі підживлення

До складу САР, що розраховується входять наступні елементи:

1) об'єкт регулювання - резервуар;

2) регулюючий клапан (ТКС14);

3) виконавчий механізм (ТК14S02);

4) давач рівня;

5) регулятор рівня.

Для розрахунку параметрів передаточних функцій елементів САР використаємо наступні вихідні дані:

- діаметр резервуару - 2980 мм;

- висота резервуару - 3500 мм;

- відстань між врізками давача рівня в деаераторі - 2620 мм;

- діаметр вхідного трубопроводу - 100 мм;

- діаметр вихідного трубопроводу - 150 мм;

- оптимальне значення рівня - 2000 мм;

- початкове значення рівня - 1650 мм;

- коефіцієнт витрати клапана - 1;

- густина води - 955 кг/м³;

- хід штоку клапана 100 мм;

- максимальне значення напруги потенціометричного перетворювача - 10В;

- максимальне значення напруги давача рівня - 10В;

- постійна часу виконавчого механізму - 2,5 с.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4.3. Функціональна схема автоматизації рівня в деаераторі

Розглянемо питання вибору закону регулювання. Як об'єкт регулювання рівня, деаератор є герметичним баком з насосом на зливі, тобто не володіє самовирівнюванням. Його передаточна функція W(S) = K/S. Застосування ПІ-закону регулювання для такого об'єкту приводить до тривалого коливального процесу регулювання, що небажано. Крім того, для деаератора допускається нерівномірність регулювання.

Тому застосуємо П-закон регулювання, який реалізується обхватом ПІ-регулятора жорстким зворотним зв'язком по положенню регулюючого органу. Рівень в деаераторі вимірюється перетворювачем САФІР 22, сигнал від якого поступає на регулятор, де порівнюється з сигналом завдання.

Таким чином, на вхід регулятора поступають два сигнали: по рівню в деаераторі і по положенню клапана. Настройкою регулятора є «коефіцієнт пропорційності» для вказаних двох входів.

При регулюванні рівня води в деаераторі П-регулятором передаточна функція замкнутої системи регулювання за збурюючим (витрата води) каналом описується передаточною функцією, як було сказано вище (W(S) = K/S), об'єкта регулювання за каналом, зміна положення клапана на вході - зміна рівня на виході має вигляд:

де:

Обрахуємо площу дзеркала рідини в деаераторі. Оскільки деаератор має циліндричну форму і внутрішній радіус рівний D_Д = 2.98 м то після підстановки значень отримаємо:

Площа перерізу вхідного трубопроводу:

Стала об'єкта:

Коефіцієнт передачі клапана визначається як відношення зміни площі поперечного перетину до зміни ходу штока клапана:

Коефіцієнт передачі виконавчого механізму визначається як відношення зміни ходу вихідного штока до зміни керуючої напруги:

Коефіцієнт передачі датчика рівня визначається як відношення зміни вихідної напруги до зміни рівня в резервуарі:

Коефіцієнт передачі потенціометричного перетворювача положення клапана визначається як відношення зміни вихідної напруги до зміни положення штоку:

4.4 Моделювання перехідного процесу та оптимізація параметрів регулятора САР

Отримаємо перехідний процес в замкненій САР з використанням пакету Matlab та визначимо показники якості перехідного процесу. Структурна схема досліджуваної САР рівня в середовищі Simulink має вигляд рис. 4.4.

Рис. 4.4. Simulink - модель САР рівня в деаераторі

Встановивши значення коефіцієнтів регулятора Кр=20 отримаємо перехідний наступний процес:

Рис. 4.5. Перехідна характеристика АСР до оптимізації

З графіка знаходимо:

час регулювання Tр=94 с;

пере регулювання

;

кількість коливань n=0

Для зменшення часу регулювання скористаємось процедурою оптимізації NCD-Blockset пакету Matlab Simulink.

Інструментальний пакет Nonlinear Control Design Blockset (NCD-Blockset) надає в розпорядження користувача графічний інтерфейс для настройки параметрів динамічних об'єктів, які забезпечують оптимальність перехідних процесів.

За допомогою даного інструмента можна настроювати параметри нелінійної Simulink - моделі, в якості яких може бути задана будь-яка кількість змінних, включаючи вектори і матриці.

Рис. 4.6. Simulink - модель САР температури в резервуарі з використанням NCD-блоку

Задання динамічних обмежень здійснюється у візуальному режимі. На базі цих обмежень NCD-Blockset автоматично генерує задачу кінцевомірної оптимізації так, щоб точка екстремуму в просторі параметрів, які настроюються, відповідала виконанню всіх вимог, що ставляться до якості процесу. Ця задача вирішується із застосуванням спеціалізованої процедури квадратичного програмування із пакета Optimization Toolbox. Хід оптимізації контролюється на екрані з допомогою відображення графіка контрольованого процесу і поточних значень функції, що мінімізується. При завершенні процесу його результат фіксується в робочому просторі.

Задача оптимізації полягає в тому, щоб вибрати такий коефіцієнт передаточної функції П - регулятора, який би забезпечував вказані вимоги до якості перехідного процесу.

Параметри блоку Kp задамо змінною величиною, а саме: Kp (рис. 4.7.).

У командному вікні MatLab задамо початкові значення змінних:

Kp=1.

Рис. 4.7. Вікна встановлення параметрів П регулятора

Таким чином ми сформували Simulink-модель об'єкта управління і тепер можемо приступити до задання обмежень, які накладаються на вихід системи, тобто блок Transfer Fcn.