Разработка системы автоматизации газосепаратора на УПСВ

         Т_ОБ - постоянная времени объекта;

         τ_ОБ - время запаздывания объекта.

       Выше  названные параметры являются динамическими параметрами объекта регулирования и определяются графически по виду переходной функции     (рисунок 4.1).

       Постоянная времени объекта Т_ОБ представляет собой временной отрезок от точки пересечения касательной, проведенной к переходной характеристике в точке перегиба, с осью абсцисс до точки ее пересечения с линией, установившегося значения параметра. Из графика приведенном на рисунке 4.2 видно, что Т_ОБ = 10 с.

       Время запаздывания определяется как временной  отрезок от момента ввода возмущения до пересечения касательной с  осью абсцисс. Из того же графика видно, что τ_ОБ = 4 с.

       Относительное изменение положения регулирующего  органа:

        .

       Относительное изменение регулируемого параметра  объекта:

        .

       Коэффициент передачи:

                                                                                                            (4.4)

        .

       Передаточная  функция объекта регулирования  имеет следующий вид:

 

       4.2 Расчет параметров настройки регулятора

       Расчет  произведен методом ограничения  на частотный показатель колебательности.

       При малых значениях перерегулирования  определить по номограммам частотный  показатель колебательности невозможно, поэтому принимается М=1,1.

       Затем по формуле (4.5) вычисляются  координаты центра запретной зоны.

                                                                                                      (4.5)

        .

       Далее по формуле (4.6) вычисляется радиус окружности.

                                                                                                       (4.6)

        .

       Так как частотный показатель колебательности не должен превышать допустимого значения, то АФЧХ разомкнутой системы не должна заходить в область, ограниченную окружностью, построенной для частотного показателя колебательности М, а только касаться её.

       Далее выбирается период дискретизации.

       Период дискретизации – это наибольший общий делитель постоянной времени объекта и времени запаздывания. Таким образом, период дискретизации выбирается равным 2.

       Приведенная непрерывная часть системы представляет собой последовательное включение  фиксатора нулевого порядка и  объекта с  заданной передаточной функцией: 

       .                      (4.7)

      Z-передаточная функция приведенной непрерывной части имеет вид:

       Для нахождения z-передаточной функции непрерывной приведённой части используются команды программы MatLab 6.1:

       sys=tf([1,977],[10 1],'inputdelay',4)

      z=c2d(sys,2)

       Z-передаточная функция приведенной непрерывной части с учетом фиксатора нулевого порядка:

       .

      Передаточная  функция разомкнутой системы  определяется по  формуле (4.9).

       где W_рег(z) – z-передаточная функция регулятора;

             W_пр.н.ч(z) – z-передаточная функция приведенной непрерывной части.

        , следовательно, рассчитывается  ПИ-регулятор.

       Z-передаточная функция ПИ - регулятора имеет следующий вид:

       Определяется  интервал варьирования постоянной интегрирования (5;15).

       Далее в программе MatLab 6.1 строится на одной координатной плоскости запретная зона и комплексная частотная характеристика разомкнутой системы. Затем подбирается коэффициент пропорциональности регулятора, так чтобы комплексная частотная характеристика разомкнутой системы не заходила в запретную зону, а только касалась её.

       Изменяя значение Т_u от 5 до 15 подобраны значения К_р. Результаты сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Значение настроек ПИ-регулятора

 

       Согласно  таблице 4.1 наиболее оптимальные настройки  равны Ти = 9с и р= 0.558

      Передаточная  функция регулятора с найденными настройками имеет вид:

       Для определения прямых показателей  качества строится переходная характеристика замкнутой системы.

      Передаточная  функция замкнутой системы определяется  по формуле (4.11).

       С помощью программы MatLab строится график переходной характеристики замкнутой системы с найденными параметрами. График представлен на  рисунке 4.3.

      

      Рисунок 4.3 – График переходной характеристики САР

       По  графику переходной характеристики САР находятся прямые показатели качества регулирования.

       Перерегулирование – это максимальное отклонение регулируемой величины от установившегося значения, выраженное в процентах.

       Время регулирования – минимальное  время по истечению, которого регулируемая величина будет оставаться близкой  к установившемуся значению с  погрешностью ±5% .

       Найденные показатели качества: перерегулирование  σ = 12,9%; время регулирования tрег = 28 с.

       Сравнив полученные показатели качества с заданными, видно, что значение перерегулирования  не превышает заданного  значения (12,9%<18%),  время регулирования  так же соответствует заданному  tрег = 28с (28<30-40 с).

       Так как показатели качества процесса регулирования  удовлетворяют заданным пределам, найденные  параметры Кр = 0,558, Ти = 9с являются оптимальными [13].

       Результаты  расчета оптимальных настроек регулятора приведены в приложении Г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение 

     В процессе разработки дипломного проекта, была разработана система автоматизации газосепаратора, на базе контроллера SLC 500 фирмы Allen-Bradley. Были разработаны алгоритмы управления технологическим процессом.

     Выбраны современные датчики для измерения давления и уровня.

     Рассчитана  система автоматического регулирования  уровня жидкости в  сепараторе. Выбраны  следующие параметры для ПИ-регулятора:

- время регулирования составило 28 с., 

- перерегулирование – 12,9 %. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  использованных источников 

    

1. Технологический регламент УПСВ «2а».
2. http://www.yokogawa.ru – официальный сайт промышленной группы «Yokogawa».
3. Приборы и средства автоматизации. Каталог.Т.2. Приборы для измерения давления, перепада давления и разряжения. - М.: ООО Издательство «Научтехлитиздат», 2004. 168 с.
4. Приборы и средства автоматизации. Каталог.Т.3. Приборы для измерения расхода и количества жидкости, газа, пара и учета тепловой энергии. - М.: ООО Издательство «Научтехлитиздат», 2004. 238с.
5. Интегрированные системы управления технологическими процессами. В.Г. Харазов. – СПб.: Профессия, 2009. – 592 с.
6. www.teplopribor.ru
7. www.oootehpribor.ru
8. www.elsnab.ru
9. www.mitsubishi-automation.ru
10. www.prosoft.ru
11. www.inpromtex.ru
12. www.mitsar.ru
13. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. – СПб: Профессия. – 2003. – 747с.

 
 
 
 
 
 
 
 

Приложение А 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Приложение Б