Автоматизація процесу очистки води у другому контурі блоку №3 Рівненської АЕС

3.4 Моделювання і аналіз чутливості САР

Отримаємо перехідний процес в замкненій САР з використанням пакету Matlab та розрахуємо показники якості перехідного процесу. За допомогою програми Matlab знімемо перехідні процеси в замкненій САР по каналам: “завдання - тиск на виході РОУ”, “збурення із сторони РО -рівень в випарювальному апараті”. В якості параметрів обєкту та настройок регулятору будемо використовувати значення, які були отримані вище.

Графіки отриманих перехідних процесів наведені на рисунках 3.6 - 3.7.

Рис. 3.6. Перехідний процес за каналом „завдання - вихід”.

Рис. 3.7. Перехідний процес за каналом „збурення із сторони РО - вихід”.

За отриманими процесами визначимо прямі критерії якості, які занесені до таблиці 3.1:

Таблиця 3.1.

За отриманими результатами можна зробити висновок, що обрані коефіцієнти настрoйок регулятору є оптимальними, а час регулювання та динамічна похибка не більше ніж вимагалось.

3.5 Перевірка САР на жорсткість

Під жорсткістю одноконтурної САР розуміють малу чутливість критерію функціонування до варіацій параметрів розімкненої САР.

Для дослідження системи були зняті 6 перехідних характеристик: при змінному ; при змінному ; при змінному - всі при оптимальних параметрах налагоджування регулятора. Варіації параметрів проводились в діапазоні 20%. Дослідження будемо проводити по каналу збурення збоку РО - вихід, так як оптимальні параметри регулятору розраховувались саме для цього каналу. Отримані перехідні процеси приведені нижче на рисунках 3.8 - 3.10:

Рис. 3.8. Перехідний процес за каналом „збурення із сторони РО-вихід”

(, сек)

Рис. 3.9. Перехідний процес за каналом „збурення із сторони РО - вихід”

(, сек)

Рис. 3.10. Перехідний процес за каналом „збурення із сторони РО- вихід” (, )

За отриманими процесами визначимо прямі критерії якості, які занесені до таблиці 3.2:

Таблиця 3.2

Нижче приведені графіки залежностей У1=f (Коб), фр=f (Коб); У1=f (Тоб), фр=f (Тоб); У1=f (фо), фр=f (фо):

Рис. 3.11. Графіки залежностей У1=f (Коб), фр=f (Коб).

Рис. 3.12. Графіки залежностей У1=f (Тоб), фр=f (Тоб).

Рис. 3.13. Графіки залежностей У1=f (фо), фр=f (фо).

Далі розрахуємо відносні коефіціенти чутливості за наступною формулою:

,

де kz - відносний коефіцієнт чутливості для змінного параметра Z; Z - поточне значення параметра; Zopt - оптимальне значення параметру; R, Ropt - відповідно поточне значення критерію якості та значення при оптимальних параметрах.

Для Коб отримаємо такі розрахунки:

Далі розрахунок проводиться аналогічно, розраховані значення відносних коефіцієнтів чутливості зведені до таблиці 3.3.

Таблиця 3.3

Аналізуючи отримані результати дослідження впливу зміни параметрів системи на прямі критерії якості, можна відмітити, що дана САР не є грубою, так як для грубої САР значення коефіцієнтів чутливості не повинні перевищувати 0,1. Отже, приходимо до наступних висновків:

1. Апроксимація перехідної характеристики об'єкту управління аперіодичною ланкою першого ступеню та ланкою транспортного запізнення була виконана з достатньою якістю, що відображає відповідний рис 3.6;

2. Розраховані за інженерними методиками параметри налагоджування регулятора задовольнили висунутим вимогам до якості перехідних процесів в САР рідини в випарному апараті ;

3. Проведені розрахунки параметрів налагодження промислового регулюючого блоку також є вірними, так як отримане значення швидкості зв'язку Vзв не виходить за припустимі межі.

4. За результатами дослідження отриманої системи на грубість можна сказати, що система є не грубою, і малі зміни якогось з параметрів об'єкту управління викличуть достатньо великі зміни критерію якості функціонування САР.

Розділ 4.

Комплексна автоматизація виробництва очищеної води

4.1 Характеристика скада-системи „TRACE MODE”

Для реалізації автоматизованої системи керування випарною установкою будемо використовувати одну з найбільш розповсюджених SCADA cистем - TRACE MODE (ТРЕЙС МОУД). TRACE MODE призначена для розробки великих розподілених АСКТП широкого призначення. Ця система створена в 1992 році фірмою AdAstra Research Group Ltd.(Росія) і до теперішнього часу має більш ніж 4500 інсталяцій. Системи які розроблені на базі ТРЕЙС МОУД працюють в енергетиці, металургії, нафтовій, газовій, хімічній і іншій галузях промисловості та у комунальному господарстві . По числу впроваджень ТРЕЙС МОУД значно випереджає закордонні пакети подібного класу.

ТРЕЙС МОУД - заснована на інноваційних, що не мають аналогів технологіях. Серед них: розробка розподіленої АСУТП як єдиного проекту, автопобудова, оригінальні алгоритми обробки сигналів і керування, об'ємна векторна графіка мнемосхем, єдиний мережевий час. ТРЕЙС МОУД - це перша інтегрована SCADA- і softlogic-система, що підтримує наскрізне програмування операторських станцій і контролерів за допомогою єдиного інструменту.

Основними функціями ТРЕЙС МОУД являються наступні:

- Модульна структура - від 128 до 64000х16 I/O.

- Кількість тегів необмежена;

- Мінімальний цикл системи рівний 0.001 с;

- Відкритий формат драйвера для зв'язку з будь-яким УСО.

- Відкритість для програмування (Visual Basic, Visual C++ і т.д.);

- Вбудовані бібліотеки з більш ніж 150 алгоритмами обробки даних і керування в т.ч. фільтрація, PID, PDD, нечітке, адаптивне, позиційне регулювання, ШІМ, керування пристроями (клапан, засувка, привод і т.д.), статистичні функції і довільні алгоритми;

- Багато інших можливостей

Суть автопобудови полягає в автоматичній генерації баз каналів операторських станцій і контролерів, що входять у проект АСУТП на основі інформації про число точок введення/виведення, номенклатурі використовуваних контролерів і УСО, наявності і характері зв'язків між ПК і контролерами. У ТРЕЙС МОУД 5 реалізовані наступні процедури автопобудови:

Автопобудова баз каналів для зв'язку з УСО в РС-контролерах - автоматичне формування баз каналів кожного контролера і его настроювання на УСО на основі інформації про число і марку РС-контролерів, використовуваних у проекті. Технологія автопобудови підтримується в контролерах Micro PC, Круїз, МФК, MIC2000, Advantech PCL і д.р.;

Автопобудова баз каналів для зв'язку зі звичайними контролерами - автоматичне генерування бази каналів операторських станцій і настроювання на найбільш розповсюджені в Росії контролери, наприклад Реміконт, Ломіконт, Ш-711, ТСМ, ЭК-2000, ADAM 4000, ADAM5000, Allen Bradley, Siemens і ін.;

Автопобудова зв'язків між вузлами: "ПК-ПК", "ПК-контролери" - автоматичне створення, підтримка і відновлення комунікацій (наприклад мережевих, RS-232/485, Profibus і т.д.) між вузлами розподіленої АСУТП;

Автопобудова при імпорті баз технологічних параметрів.

При роботі в реальному часі технологія автопобудови відслідковує зміни бази каналів на різних вузлах розподіленої АСКТП (на операторських станціях і в контролерах) і автоматично проводить необхідні зміни. Так наприклад, якщо додати( видалити ) датчик, ТРЕЙС МОУД автоматично додасть(видалить) і настроїть канали на усіх вузлах розподіленої АСУ.

АСКТП реалізовується на контролерах Lagoon, а також комунікаційних модулях, модулях аналогового вводу/виводу, модулях дискретного вводу/виводу серії I-7000.

Базовим процесорним модулем, що використовуються при розробці АСКТП є контролер І-7188 (І-7188 - аналог контролера Lagoon). Власне кажучи І-7188 - це маленький PC- сумісний комп'ютер. У ньому є процесор АМВ 188-40МГЦ, 256 кбайт SRAM пам'яті (ОЗУ), електронний Flash-диск (аналог твердого диска) обсягом 512кбайт, годинник реального часу, 4 послідовних порти, тобто майже всі необхідні атрибути звичайного комп'ютера.

Технічні характеристики контролера І-7188.

Процесор: AMD 188-40МГЦ

SRAM: 256кб

Flash-диск: 512кб

Максимальний обсяг програми користувача: 448кб

Операційна система:

- Datalіght's ROM-DOS, сумісна з MS-DOS 6.2

- підтримує RAM-DІSK і Flash ROM-DІSK

- завантаження програм з вилученого комп'ютера

Годинник реального часу:

- відсутня "Проблема 2000 року (Y2K)",

- рахує секунди, хвилини, годинник, дні, місяці, роки від 1980 до 2079,

- NVSRAM (енергонезалежна пам'ять): 31 байт, час збереження даних не менш 10 років,

- літієва батарея для годин реального часу і NVSRAM

EEPROM: 1024 байта, більш 1,000,000 циклів перезапису

Послідовні порти: 4

- максимальна швидкість обміну 115.2кбод

- СОМ1: RS-232 чи RS-485 (вибирається перемичкою)

- СОМ2: RS-485

- COM3: RS-232

- COM4: RS-232

Буфер FІFO: 16 байт (СОМ1, СОМ2)

Буфер черги: 1кб на кожен порт

Індикатор: світодіодний 5-розрядний семисегментний

Живлення: +10 ... +30В

Споживана потужність: 2.2 Вт максимум

Температура роботи: від -20°С до +75°С.

4.2 Організація бази каналів

У Редакторі бази каналів створюється математична основа системи керування: описуються конфігурації всіх робочих станцій, контролерів і УСО, використовуваних у системі керування, набудовуються інформаційні потоки між ними. Тут же описуються вхідні і вихідні сигнали і їхній зв'язок із пристроями збору даних і керування. У цьому редакторі задаються періоди чи опитування формування сигналів, набудовуються закони первинної обробки і керування, технологічні границі, структура математичної обробки даних. Тут установлюється, які дані, і при яких умовах зберігати в різних архівах, набудовується мережний обмін, описуються задачі керування архівами, документуванням, корекції тимчасових характеристик системи керування, а також зважуються деякі інші задачі.

Для реалізації проекту автоматизації процесу фільтрування створимо 2 вузли:

- ARM - автоматизоване робоче місце;

- Lagoon - вузол керування;

Головне вікно бази каналів має наступний вигляд:

Канали , які входять до AWP:

4.3 Розробка FBD-програм

Для реалізації програмного забезпечення в базі каналів створюєм FBD програми . У цьому вікні редактора бази каналів здійснюється створення і редагування задач обробки даних і керування, оформлених у виді окремих FBD-програм мовою Техно FBD. Вхід у це вікно здійснюється або по команді з головного меню, або натисканням ЛК на відповідній іконці панелі інструментів.

Створена FBD програма регулювання рівня

Створена FBD програма вимірювання температури

Створена FBD програма для вимірювання рівня

Створена FBD програма вимірювання витрати

4.4 Відображення технологічного процесу у редакторі представлення даних

У редакторі представлення даних розробляється графічна частина проекту системи керування. При цьому створюється статичний рисунок технологічного об'єкта, а потім поверх нього розміщаються динамічні форми відображення і керування. Серед цих форм присутні такі, як графіки, гістограми, кнопки, області введення значень і переходу до інших графічних фрагментів і т.д.

Крім стандартних форм відображення, ТРЕЙС МОУД дозволяє вставляти в проекти графічні форми представлення даних керування, розроблені користувачами. Для цього можна використовувати стандартний механізм Active-X

Усі форми відображення інформації, керування й анімаційні ефекти зв'язуються з інформаційною структурою, розробленою в редакторі бази каналів.

Графічні бази вузлів проекту, створені в редакторі представлення даних, зберігаються у файлах з розширенням dbg. Їхнє збереження здійснюється у відповідній директорії проектів.

Екран “схема” має такий виглдяд

На ньому показана схема випарної установки, доупарювача, монжюса кубового залишку, основні кнопки керування, а також індикатори параметрів технологічного процесу.

Також я створив екрани на яких за допомогою графіків намагався показати хід технологічного процесу ,а також зміну технологічних процесів

Тренд на якому зображено зміну рівня в випарному апараті. Мінімальний рівень 500 мм, а максимальний 900 мм, в випарному апараті ми піддержуєм рівень 550мм.

Графіки на ,яких зображено зміну витрати та температури

Номінальна температура вторинного пару на виході з випарного апарату повинна не перевищувати 104 °С , витрата коливається від 4-6кг/м3

Розділ 5.

Розрахунок економічної ефективності запроектованих заходів з автоматизації

Розрахунок очікуваного економічного ефекту від упровадження розробленої АСР

Метою економіко-організаційної частини дипломного проекту є визначення економічної ефективності розробленої АСР, побудова, розрахунок і оптимізація сітьового графіка на монтаж системи автоматизації.

Так як автоматизація була проведена на об'єкті шляхом заміни застарілих регуляторів Р.27 комплексу «Каскад» на нові контролери ЦР-03, був складений кошторис вартості робіт з розробки системи рівня в випарному апараті.

Розрахунок витрат на розробку системи

Для виконання розробки і монтажних робіт АСР випарного апарату був складений договір. Відповідно до договору, термін виконання роботи складає 4 місяці. У роботі беруть участь наступні співробітники:

Таблиця 5.1.

Матеріальні витрати таблиця 5.2.

Таблиця 5.2.

Витрати на оплату праці

Таблиця 5.3.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7