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

убудовані функції контролю стану монітора, пам'яті, батареї живлення, вводу-виводу, обчислювального процесу;

маса модуля не більше 650 м;

габаритні розміри -90x150x87 (висота х ширина х глибина).

Підключення проводів зовнішніх комунікацій до модуля здійснюється через індивідуальні, для кожного вхідного або вихідного ланцюга, гвинтові затискні контакты, розміщені під прозорими, що відкидаються кришками з боку передньої панелі.

Гвинтові затискачі можуть зніматися з модуля, що забезпечує зручність при заміні модуля.

На передній панелі модуля розмішені світлодіодні індикаторы:

- «IN0»...«IN7» й «IN10»...«IN17», які індикують стан інтегрованих каналів введення дискретних сигналів;

- «OUT0»...«OUT7» й «OUT10»...«OUT17», які індикують стан інтегованих каналів виведення дискретних сигналів;

- «POWER», індикуючий наявність живлячої напруги модуля;

- «RUN», індикуючий режим виконання програми;

- «BATTV», індикуючий відмову батареї пам'яті;

- «PROG-E»/«CPU-E», індикуючий режим, у якому працює модуль програмування пам'яті програм контролера, або режим роботи мікропроцесора по реалізації записаної програми.

5. Опис інтерфейсного модуля FX2N-485-BD

Комунікаційний модуль FX2N-485-BD, є мезониним модулем, встановленим у спеціалізований слот під кришкою на корпусі FX2N-32MT- ESS/UL з боку передньої панелі, забезпечує для даного базового мікропроцесорного модуля зовнішній комунікаційний канал зі стандартним інтерфейсом RS-422/485 у повнодуплексном режимі.

Конструктивно модуль виконаний у вигляді друкованої плати, на якій розташовані: електронні компоненти його електричної схеми, з'єднувач для стикування зі слотом FX2N-32MT-ESSAJL і з'єднувач для зовнішнього кабелю.

6. Опис модуля введення аналогових сигналів FX-8AD

Модуль 8-канального АЦП FX2N-8AD має 8 каналів введення аналогових сигналів з нормованими, прийнятими для засобів автоматизації технологічних процесів, параметрами.

Канали модуля індивідуально можуть бути застосовані для прийому наступного виду сигналів:

- напруги, з діапазоном зміни (-10...+10) В;

- струму, з діапазоном зміни (- 20.. .+20) ма;

- струму, з діапазоном зміни (+4.. .+20) ма;

Для кожного з перерахованих видів сигналів додатково можуть задаватися рівні дозволу.

Модуль має наступні основні технічні характеристики каналів прийому аналогових сигналів:

струмових:

постійний струм 4.. .20 ма, -20.. .+20 ма;

вхідний опір RBx= 250 Ом;

максимальний вхідний струм - 30 ма;

розв'язна здатність - 2,5 мка (діапазон -20..+20ма), 2,0 мка (діапазон 4-20мА).

основна похибка виміру:

при температурі 25+ 5 °С - не більше ±0,3%;

при температурі 0-55 °С - не більше +0,6%;

напруги:

- постійна напруга -10...+10 В;

- вхідний опір RBX= 200 Ком;

- максимальна напруга на вході +15 В;

розв'язна здатність - 0,63 мв;

основна похибка виміру:

при температурі 25 + 5 °С - не більше ±0,3%;

при температурі 0-55 °С - не більше +0,6%;

діапазон вимірюваної температури -100.. .+1200 °С;

розв'язна здатність - 0,1 °С;

основна похибка виміру при температурі 0...55 °С - не більше ±1,0%;

діапазон вимірюваної температури -100.. .+600 °С;

розв'язна здатність - 0,1 °С;

основна погрішність виміру при температурі 0.. .55 °С - не більше +1,0%.

7. Опис джерела живлення DR-4524

До складу приладу ходить блок живлення DR-4524 фірми MEAN WELL (Тайвань).

Блок живлення призначений для живлення оптоізольованих вихідних ключів у каналах видачі дискретних сигналів. Блок забезпечує постійна стабілізована напруга +24 В ±10% при вихідному струмі до 2 А.

Блок живлення має захист від короткого замикання по ланцюзі +24В.

8. Опис плат гальванічної розв'язки й захисту

До складу приладу входять наступних платы:

плати гальванічної розв'язки й захисту вихідних дискретних сигналів ПТР-01;

плати гальванічної розв'язки й захисту аналогових вхідних сигналів ППТ-02;

плати гальванічної розв'язки й захисту дискретних вхідних сигналів ПНР-01;

плата індикації ПНР-02.

Плати релейної гальванічної розв'язки виконані на базі оптореле PVT412 (вихідні сигнали) і LDA200 (вхідні сигнали);

Плати струмової гальванічної розв'язки аналогових сигналів виконані на базі модулів DATAFORTH DSCL20.

До складу кожної плати входять елементи захисту вхідних і вихідних ланцюгів від впливу імпульсних мікросекундних і наносекундних перешкод з амплітудою так 1 кв.

Розділ 3.

Дослідження математичної моделі САР

3.1 Вимоги до якісних показників функціонування САР

Рівень упарюваємої рідини в випарній установці є дуже важливим параметром його роботи. Рівнем води в випарному апараті керують шляхом зміни витрати подачі води з гріючої камери в сепаратор випарювального апарату . За технологічними вимогами система автоматичного регулювання повинна забезпечити відхилення значення по рівню від заданого значення, що не перевищує 40% та тривалість перехідного процеса, що не перевищує 1800 с (30 мин). Так як об'єкт дуже інерційний [5].

У даній частині розрахунку необхідно визначити параметри настройки регулюючого блоку РС29, який працює в режимі ПІ-регулятора. Розрахунок ведеться для контуру САР рівня упарюваємої рідини в випарній установці.

З ряду причин було б доцільно визначати настройки регулятора для збурення за навантаженням (технологічно це збурення більш реальне і є більш важким ніж збурення лвн; перехідний процес збігається зі збурення за завданням для неузгодженості е). Однак, історично склалося так, що як типове збурення був прийнятий саме скачок з боку Р.О. (це збурення по характеру збігалося з основним регулюючим каналом об'єкта: “u>y”; разом з тим збурення лн могли бути найрізноманітнішими по походженню). Інженерні методи розрахунку настроювань регуляторів орієнтовані саме на скачок з боку Р.О.

У замкненій САР розрізняють такі типові перехідні процеси :

а) аперіодичний (Апер);

б) із 20%-перерегулюванням (20%-з );

в) із мінімумом лінійного інтегрального критерію (min Iкв).

Аперіодичний процес рекомендований тоді, коли несуттєвим є динамічний викид, а потрібно досягти малого часу регулювання. Процес із 40% - перерегулюванням (мінімумом лінійного інтегрального квадратичного критерію) вибирають тоді, коли треба зменшити динамічний викид, але при цьому несуттєвими є підвищена коливальність процесу та його тривалість. Найбільш поширеним є процес із 20% - перерегулюванням, тому що він забезпечує невеликий динамічний викид, достатньо малу тривалість процесу та всього 2 півперіоди коливання.

У якості типу перехідного процесу оберемо перехідний процес із 20% - перерегулюванням, так як це підрозумівається специфікою об'єкту управління, а саме: як буде показано нижче, обрана для досліду ділянка регулювання є не дуже інерційною для використання процесу із 40% - перерегулюванням, та неприпустимі довгі коливання тиску. Також суттєвим є динамічний викид, так як збільшення тиску пари поверх норми може призвести до порушення роботи споживачів пари низького тиску. Вважаючи на ці фактори і обирається процес із 20% -перерегулюванням, який характеризується:

- динамічним відхиленням - y1;

- тривалістю перехідного процесу (тривалість регулювання) - фр.

3.2 Апроксимація перехідної характеристики ОР

В роботі розглядається об'єкт регулювання який схематично зображений на рисунку 3.1.

Рис. 3.1. Об'єкт регулювання

Цей об'єкт належить до об'єктів з самовирівнюванням. Такий об'єкт апроксимується послідовним з'єднанням ланки транспортного запізнення та аперіодичної ланки першого порядку передавальні функції яких Wт(s) та Wап(s) відповідно:

;

Послідовному з'єднанню ланок відповідає перемноження передавальних функцій, тоді передавальна функція об'єкта має вигляд представлений в формулі:

де s - оператор Лапласа.

Під час ідентифікації об'єкта, на його вхід (витрата упарюваємої рідини) подавали ступінчасте збурення в результаті якого отримали криву розгону, яку ми потім повинні перерахувати в перехідну характеристику (реакція об'єкта на одиничне ступінчасте збурення). Після потрібних операцій фільтрації, згладжування була отримана така крива розгону рис. 3.2.

Рис. 3.2. Крива розгону по каналу „витрата рідини на вході - рівень рідини на виході”

Після приведення наведеної вище кривої розгону до одиничного збурення, отримуємо перехідну характеристику об'єкта, яку апроксимуємо аперіодичною ланкою першого порядку із ланкою запізнення (рис. 3.3.).

Рис. 3.3. Перехідна характеристика об'єкта керування.

В результаті ідентифікації об'єкту, як об'єкту з самовирівнюванням, отримана його модель, параметри якої наведені нижче.

Параметри передавальної функції моделі:

Передавальна функція моделі:

По отриманій передавальній функції моделюємо перехідний процес в середовищі Матлаб. Перехідна характеристика моделі та реального об'єкту зображена на рис. 3.4.

Рис. 3.4.Перхідні характеристики об'єкту та моделі.

3.3 Розрахунок регулятора САР

Одноконтурна САР тиску пари після РОУ, що розраховується, призначена для автоматичної підтримки заданого значення тиску пари після РОУ при нанесенні збурень в роботі об'єкта. Структурна схема замкненої АСР з вказівкою типових видів збурень приведена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Структурна схема замкненої АСР

де = ( у* - у ) - розузгодження (розбаланс);

вн - внутрішнє збурення (збурення зі сторони РО);

з - зовнішні збурення (збурення по навантаженню);

Wp (s) - передавальна функція регулятора;

Wоб (s) - передавальна функція об'єкта.

Типовим збуренням в інженерних розрахунках САР береться скачок зі сторони РО, так як в цьому випадку збурення наноситься по основному регулюючому каналу об'єкта, отже будемо розглядати збурення зі сторони РО.

Враховуючи, що в якості обєкту маємо статичний обєкт, а в якості регулятору - ПІ-регулятор, розрахуємо настройки регулятора за наведеними нижче спрощеними (інженерними) формулами:

;

де Кр - коефіцієнт передачі регулятора, %РО / кПа ;

Ті - час інтегрування, сек.

Інженерні формули для розрахунку настройок регулятору мають вигляд:

У ці формули підставимо значення параметрів обєкту управління:

Таким чином параметри настройки регулятора:

Кр = 0,75 %РО/кПа; Ти = 21 с.

Розраховуємо передбачувані параметри Y1 и р, за формулами:

;

Rg - динамічний коефіцієнт регулювання, з таблиці Rg=0,15

- таблична оцінка р,

Після підстановки отримаємо:

припустимий час регулювання,(сек); динамічний викид, (кПа/%РО).

З розрахованку видно що У1 має не припустимо велике значення, тому знайдемо оптимальні настройки регулятора за допомогою програми „GAMMA”. В якій отимальний регулятор розраховується за заданним значенням устойчивості. При розрахунку оптимального регулятору програма видала такий результат: Кр = 0,765 %РО/кПа; Ти = 6,35 с. Отримані дані про значення настройок регулятору примемо за оптимальні. Тобто передавальна функція регулятору:

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.

Канал	Час регулювання фр, с	Динамічний викид У1, кПа/%РО	Перерегулювання з, %	Ступінь згасання ш
Завдання - вихід	27	0,6	15	0,98
Збурення-вихід	32	1,4	7	0,94

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

Коб, кПа/%РО	Тоб,сек	фоб, сек	Динамічний викид У1, кПа/%РО	Час регулювання фр, с
11,2	30	2	1,2	33
14	30	2	1,4	32
16,8	30	2	1,57	34
14	24	2	1,6	35
14	30	2	1,4	32
14	36	2	1,25	32
14	30	1,6	1,55	45
14	30	2	1,4	32
14	30	2,4	1,2	33

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

	Відносний коефіцієнт чутливості
	У1	фр
Оптимальні параметри	0	0
	0,61	0,65	0,31	0,23
	0,71		0,16
	0,53	0,62	0	0,23
	0,71		0,47
	0,53	0,53	2,03	1,09
	0,54		0,16

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:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8