Система управления сепаратором на промысловой компрессорной станции

     При выборе программируемого логического  контроллера необходимо учитывать  следующие факторы:

• характер применения (автономно, в качестве станции в распределенной сети, в качестве удаленной станции);
• функциональное назначение (ПИД – регулирование, управление системами тепло и водоснабжения, измерение и счет данных, терморегулирование, аварийная защита и блокировка и т.д.);
• количество входов/выходов (цифровых и аналоговых);
• требуемая скорость передачи данных;
• наличие автономного счетчика времени;
• условия регистрации и хранения данных;
• возможность самодиагностики;
• требования к панели оператора;
• язык программирования;
• интерфейс;
• каналы связи (проводной, беспроводной);
• режим и условия эксплуатации.

     ПЛК (PLC) производства Mitsubishi Electric

     В зависимости от типа, ПЛК Mitsubishi Electric могут использоваться как на уровне управления отдельными технологическими единицами, так и на уровне управления технологическим процессом в целом. PLC Mitsubishi Electric отличают исключительно высокое качество, вариативность и гибкость решений, широкие возможности применения, высокое быстродействие. Контроллеры семейства MITSUBISHI ALPHA XL представляют собой небольшие компактные приборы, объединяющие в одном корпусе входы и выходы, центральный процессор, память, электропитание и графический ЖК дисплей. Контроллеры MITSUBISHI ALPHA XL является идеальным средством для замены контакторов и реле в уже имеющейся установке, а также для использования во вновь создаваемых системах автоматизации. В одной программе ALPHA XL может обрабатываться до 200 функциональных блоков. При этом любую отдельную функцию (таймер, счетчик, обработку аналоговых сигналов, функцию календаря/часов и т. п.) можно сколь угодно часто использовать во всех программах.

     ПЛК производства ТЕКОН 

     ПЛК ТЕКОН отвечают требованиям международных стандартов и российских ГОСТов. Для производства программируемых логических контроллеров компания применяет самые современные компоненты, обеспечивающие высокие технические характеристики продукции, что, вкупе с оригинальными схемотехническими решениями и отлаженной технологией производства, позволяет Заказчикам быть уверенными в надежности программируемых контроллеров «ТЕКОН». Система интеллектуальных модулей ввода-вывода ТЕКОНИК® предназначена для построения распределенных автоматических и автоматизированных систем измерения, контроля, регулирования, диагностики и управления производственными процессами, технологическими линиями и агрегатами. Отличительной особенностью системы является наличие мощного процессорного модуля, позволяющего выполнять сложные алгоритмы управления. Модулями ввода-вывода ТЕКОНИК® можно также расширять системы, реализованные как на контроллерах ТЕКОН, так и на контроллерах других производителей.

     ПЛК SLC 500

     Промышленные  контроллеры SLC-500 — широко используются во всем мире.

     SLC 500 это:

• популярное решение для расширяемых приложений автоматизации;
• экономичные и легкие в использовании процессоры с большими возможностями;
• исключительная надежность, подтвержденная в сотнях тысяч приложений;
• расширенная система команд, включающая косвенную адресацию, широкие математические возможности и вычисление выражений.

  Аппаратура контроллера разработана для эксплуатации в тяжёлых промышленных условиях, для противостояния вибрациям, повышенной температуре и электромагнитным помехам.

• Компактная конструкция контроллера позволяет устанавливать его в ограниченном пространстве.
• Удалённый доступ к контроллеру возможен посредством соединения с ним по сетям Ethernet, ControlNet, DeviceNet, DH+, DH-485.

     В состав процессора SLC 5/03 также включен канал RS-232, который обеспечивает асинхронный последовательный коммуникационный интерфейс данных с терминальными устройствами. Процессор SLC 5/04 (каталожный номер 1747-L542 ) обладает теми-же возможностями, что и SLC 5/03, но с некоторыми дополнительными функциями. Например, процессор SLC 5/04 включает сопроцессор для увеличения скорости выполнения математических команд. Он также содержит встроенный порт сети Data Highway Plus (DH+). Непосредственное подключение к сети DH+ обеспечивает связь SLC 5/04 с процессорами семейства PLC-5 по сети DH+ без какого-либо дополнительного оборудования. Любой программируемый контроллер SLC 500 в сочетании с модулем непосредственной коммуникации (DCM), модулем сканера (SN) или модулем распределенного сканера (DSN) для реализации распределенного ввода/вывода может быть интегрирован в сеть дистанционного ввода/вывода [6].

3.2 Выбор конфигурации и расчет электропотребления

     Семейство SLC 500 предлагает широкий выбор модулей дискретного В/В, которые позволяют строить системы управления с минимальными затратами. Наличие 32-канальных модулей В/В снижает, кроме того, требования к монтажному пространству. Все дискретные и специализированные модули сертифицированы в соответствии со стандартами индустриальных приложений UL и CSA, а большинство из них одобрено для использования в условиях окружающей среды Класс 1, Дивизион 2.

     Модули  процессора SLC серии 1746 обеспечивает надёжное управление промышленными объектами. Rockwell Automation предлагает большой выбор процессоров SLC, которые могут подключаться к различным сетям связи для распределённого управления и работать с удалёнными модулями ввода-вывода. Также Rockwell Automation предлагает большую номенклатуру модулей ввода-вывода серии 1746, дискретных и аналоговых (в том числе интеллектуальных) для индустриального применения.

     Семейство SLC 500 — это развивающееся семейство малых программируемых контроллеров, построенное на двух аппаратных модификациях: фиксированный контроллер с опцией расширения при помощи 2-x слотного шасси, или модульный контроллер до 960 точек ввода/вывода. Средства программирования и большинство модулей В/В совместимы для обеих модификаций, так что Вы можете реализовать с минимальной стоимостью широкий спектр приложений.

     При конфигурации контроллера определяется необходимое количество входов-выходов, требуемый объём памяти и тип сети связи. В последствии при необходимости расширения возможностей контроллера можно добавить в него Вх/Вых, память или интерфейсы связи. Быстрый обмен сообщениями по сети, связь с другими сетями, а также связь между модулями в шасси [6].

     Расчет энергопотребления  приведен ниже, и полученные результаты сведены в таблицу 3.1. 
 
 

Таблица 3.1 – Конфигурация контроллера и энергопотребление

 

     Расчеты производились следующим образом:

• для 5В  1000+200+50+135=1385мА;
• для 24В  200+100=300мА.

     В зависимости от значений потребляемого  тока, с учетом резерва 15%, выбран источник питания 1746 – P1. Его некоторые эксплуатационные характеристики:

• напряжение линии – 85-132/170-265В переменного тока (47-63Гц);
• типичная потребляемая мощность – 137ВА;
• защита предохранителем – 1746-F1 или подобный;
• допустимый ток – 2А при 5В, 0.46А при 24В;
• рабочая температура – 0-60 .

 
 
 
 

 

      3.3 Разработка алгоритма управления технологическим процессом

     Программа – упорядоченная  последовательность действий, реализующая алгоритм решения некоторой задачи.

     Общая структура программы приведена  в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Структура программы для  контроллера

     Основная  программа предназначена для последовательного вызова основных подпрограмм.

     Первой  запускается подпрограмма инициализации  модулей, с помощью нее определяется, в какой форме будет приходить  информация от аналоговых датчиков. Данная подпрограмма сработает, только при запуске контроллера.

     Затем следует подпрограмма проверки датчиков. С помощью этой подпрограммы происходит диагностика цепей датчиков на обрыв.

     Потом вызывается подпрограмма масштабирования  входных параметров. Данная подпрограмма преобразует сигнал, пришедший от датчиков в форму необходимую, для последующих операций. Также в ней происходит сравнение полученных параметров с уставками и в случае несоответствия, выставки определенного бита в единицу.

     Следующей вызывается подпрограмма опроса системы. Она предназначена для выставления битов аварий  при отклонении параметров процесса от уставки. После выполнения отмеченных выше операций происходит вызов подпрограмм регулирования и давления.

     В подпрограммах регулирования уровня и давления происходит опрос текущего состояния регулируемого параметра, в зависимости от полученного значения, происходит вычисление и выдача определенного управляющего воздействия на исполнительный механизм.    
 

 

      4 Расчет контура регулирования давления в сепараторе

     4.1 Определение математической модели объекта

     Объектом регулирования  является газосепаратор.

     Необходимо  рассчитать настройки регулятора, системы автоматического регулирования давления газа в сепараторе. Задано допустимое перерегулирование -  20%.

     График  переходной характеристики объекта показан на рисунке 4.1.

     Рисунок 4.1 – Графики переходных характеристик сепаратора для системы регулирования давления газа P(t) при ступенчатом изменении положения регулирующего органа РО.

     Математической  моделью объекта регулирования  является апериодическое звено первого  порядка с запаздыванием.

     Передаточная  функция такого звена имеет вид:

,     (4.1)

где: К_об – коэффициент усиления объекта,

     Т_об – постоянная времени объекта,          

     τ_об – постоянная времени запаздывания.

     Из  графика переходной характеристики объекта регулирования находятся  следующие параметры  объекта регулирования: