Основные принципы построения систем связанного управления

Краткая характеристика объектов управления

Контроллерах

Связанного управления

Тема 4. Программирование микропроцессорных систем

Лекция 10. Реализация систем связанного управления тепловым
режимом нагревательных устройств на микропроцессорных

Регулируемы зоны нагревательных устройств прокатных цехов отличаются существенной нелинейностью и нестабильностью статических и динамических характеристик, тяжёлыми климатическими условиями эксплуатации исполнительной части систем стабилизации параметров теплового режима. Всё это приводит к низкому качеству регулирования, необходимости периодической подстройки традиционных аналоговых регуляторов. Системы несвязанного регулирования приводят к значительным потерям энергии, обусловленным избытком или недостатком воздуха на горелках в переходных режимах. Недостатки традиционных аналоговых АСР усугубляются при использовании их в составе АСУ ТП, обеспечивающих оптимизацию управления нагревом металла. Это связано с тем, что в АСУ, в результате более тонкого отслеживания производственной ситуации и оптимизации технологических режимов, происходят более частые и глубокие по сравнению с ручным управлением изменения уставок по температуре в зонах, что увеличивает время переходных прцессов и по соотношению топливо – воздух.

Возможность реализации сложных функций с помощью микропрограммирования позволила усовершенствовать системы регулирования.

Фирмой,,Stein Heurtey” (Франция) предложены технические решения, позволяющих устранить известные недостатки [8].

На рисунке 10.1 приведена структурная схема регулирования температуры и соотношения топливо – воздух для одной зоны, отапливаемой одним видом топлива.

В системе предусмотрено измерение расходов топлива и воздуха, причём расход воздуха корректируется по фактическому значению температуры его нагрева.

Первичные преобразователи 1 и линеаризующие блоки 2 обеспечивают получение фактических расходов, которые в качестве сигналов обратной связи поступают на входы регуляторов 3, воздействующих на исполнительные механизмы.

Регулятор температуры 8 формирует необходимую тепловую мощность зоны при сравнении фактической и заданной её температуры. Величина тепловой мощности ограничивается на допустимом уровне блоком 7. Необходимый расход топлива определяется путём деления тепловой мощности на калорийность топлива в блоке 6. Требуемое для оптимального сгорания топлива количество воздуха определяется в блоке 5 по расходу топлива с учётом заданного коэффициента расхода воздуха a_з.

Полученные таким образом расходы ограничиваются блоками 4 так, что на вход регулятора проходит сигнал, лишь на величину допуска превышающий (1+e) или меньший (1–e) значения расхода, соответствующего нормальному процессу горения в текущий момент. Поэтому значение заданного расхода газа на входе регулятора не может отличаться более чем на e от того расхода газа, определяемого блоком 9, который соответствует поступающему в текущий момент к горелкам воздуху. Увеличение или уменьшение заданного значения может происходить, таким образом, только после соответствующего изменения расхода другого компонента.

1 – первичные преобразватели; 2 – блоки линеаризации;
3 – регуляторы расходов топлива и воздуха; 4 – блоки ограничений;
5 – блок вычисления расхода воздуха по расходу топлива; 6 – блок
вычисления расхода топлива по тепловой мощности; 7 – блок
ограничения тепловой мощности на допустимом уровне;
8 – регулятор температуры в зоне; 9 – блок обратного пересчёта
расхода топлива.

Рисунок 10.1 – Структурная схема системы связанного регулирования теплового режима

Такие же принципы построения АСР теплового режима зоны применяются и в тех случаях, когда печь отапливается несколькими видами топлива, соотношение между расходами которых изменяется в процессе работы объекта [4]. Соответствующая схема приведена на рисунке 10.2.

Необходимая тепловая мощность зоны в этом случае формируется на выходе блока 9. Она реализуется за счёт определения расходов топлив с учётом их теплотворной способности и заданного соотношения между их расходами b_з блоками 7 и 8.Теоретически необходимый расход воздуха вычисляется в блоке 6 с учётом удельного расхода воздуха на сжигание каждого газа, а заданное значение формируется в блоке 5 с учётом заданного коэффициента расхода воздуха a_з. Сигналы обратной связи регуляторов 3 формируются преобразоватеелями 1 с блоками линеаризации 2. Системой также предусмотрено ограничение блоками 4 до величины e разброса между колебаниями расходов в переходных режимах. Сигналы, характеризующие разрешённые расходы двух газов, рассчитываются на основе мгновенных расходов воздуха и другого газа, а разрешённый расход воздуха – по мгновенным расходам газов.

Подобные системы регулирования теплового режима позволяют практически полностью исключить потери топлива, связанные с избытком или недостатком воздуха в переходных режимах. Продолжительность переходных режимов будет определяться при этом самым медленным исполнительным механизмом.

Лекция 11. Реализация системы связанного регулирования
на МПК Р – 130

Дата добавления: 2014-01-11