2.2 Выбор средств автоматизации нижнего уровня
Для реализации автоматизированного управления газосепаратором будут применяться следующие органы контроля и управления:
- преобразователь температуры (TT1-2) - Метран 286 (4-20 мA);
- датчик давления (PT1-5) - Yokogawa EJX530A (4-20мА);
- преобразователи перепада давления (PDT1-6, PDT1-7, PDT1-8)- Yokogawa EJX110A (4-20мА);
- уровнемер жидкости в сепараторе (LT1-10a) – Vegaflex (4-20мА);
- вихревой расходомер (FT1-11) - Yokogawa digital YEWFLO (4-20 мА)
- счетчик-расходомер массовый (FT1-12) - Yokogawa ROTAMASS RCCS (4-20 мА)
- датчики на байпасном указателе уровня (LA1-9б, LA1-9в) – KSR KUEBLER PN64
- кран с электроприводом (Кр8) – Shiebel;
- клапан регулирующий с электроприводом (Кл32, Кл33) - Shiebel;
Так же, для визуального контроля параметров работы газосепаратора установлены показывающие приборы:
- термометр показывающий (TG1-1) - ТКП-150;
- байпасный указатель уровня (LG1-9а) - KSR KUEBLER PN64
- манометр (PG1-3, PG1-3a, PG1-4) - ДА2010
2.3 Выбор средств автоматизации среднего уровня
Для осуществления контроля и управления используются ПЛК PACSystems Rx7i и Rx3i фирмы GE Intelligent Platforms.
В качестве ЦП контроллеров PACSystems RX7i используются процессоры семейства Intel, которые имеют большой объем памяти, обеспечивают быстрое выполнение комманд и возможность модернизации в соотвествии с будущими технологиями. Имеющиеся ЦП контроллеров RX7i обладают памятью различных размеров, производительностью и улучшенными функциональными возможностями, включая программную конфигурацию памяти данных и программ. В ЦП контроллеров PACSystems наряду с энергонезависимой флэш-памятью также предусматриваются 10 или 64Мб оперативной памяти для сохранения данных и программ.
Контроллеры PACSystems обладают разнообразными вариантами обмена данными со станциями распределенного управления и/или ввода/вывода и поддерживают целый спектр протоколов и конфигураций.
Серия RX7i характеризуется также разнообразием дополнительных устройств связи для распределенного управления и/или ввода/вывода, таких как Ethernet EGD, Profibus-DP, Genius и DeviceNet и т.п.
2.4 Выбор средств автоматизации верхнего уровня
На уровне ОПС применено обоорудование:
- серверный комплекс Kraftway Express состоящий из сервера реального времени, сервера архивных данных, рабочих станций АРМ;
- сетевые коммутаторы Арлан-3424;
- KVM удлиннитель DELL;
Используемое инструментальное, прикладное и системное программное обеспечение:
- Microsoft Windows Server 2012;
- Proficy HMI/SCADA CIMPLICITY.
3 Синтез одноконтурной аср уровня жидкости в газосепараторе.
3.1 Построение переходной характеристики объекта управления
В данном разделе рассчитаем АСР объема жидкости в сепараторе. В теории управления объект рассматривается как преобразователь входа x(t), F(t) в переменную выхода y(t), как показано на рисунке 3.1
f(t)
y(t)
x(t)
Объект управления
Рисунок 3.1 – Объект управления
Регулируемая выходная величина y(t) – уровень жидкости в сепараторе. Регулирующей величиной x(t) является количество жидкости отделяемой от природного газа в процессе сепарации. Возмущающим воздействием f(t) – изменение уровня жидкости в сепараторе.
Экспериментальная характеристика рассматриваемого объекта управления представлена в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Экспериментальная характеристика.
Время, м |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
Входное ступенчатое воздействие, м3 |
0 |
0,1 |
0,1 |
0,01 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
Изменение выходной величины. м |
0 |
0,05 |
0,2 |
0,35 |
0,45 |
0,47 |
0,49 |
0,5 |
0,51 |
0,52 |
0,53 |
0,53 |
0,53 |
0,53 |
Построим графики переходного процесса. Для этого на вход подается ступенчатое воздействие х(t) – объем поступаемой жидкости.
На рисунке 3.2 представлен график скачкообразного воздействия на объект управления. Для построения графика использована программа MathCad.
|
|
Рисунок 3.2 – график скачкообразного входного воздействия, где z – изменения входной величины, м3; x – время, мин.
По данным таблицы 3.1 строится экспериментальная переходная функция объекта управления у(t) в программе MathCad (рисунок 3.3).
|
|
Рисунок 3.3 – Переходная функция объекта управления, где y - изменение выходной величины, м; х – время, мин.
Определение
динамических параметров объекта по его
экспериментально снятой переходной
функции производят графическими или
графоаналитическими методами. Для
определения временных постоянных
проводят касательную в точке переходной
функции, в которой скорость изменения
имеет максимальное значение, т.е. из
всех возможных касательных, которые
можно провести к переходной функции,
эта касательная должна иметь наибольший
угол наклона (рисунок 3.4).
Т
к
τ |
Рисунок 3.4 – определение коэффициента передаточной функции
Получаем, что передаточная функция объекта по каналу управления имеет вид:
,
(3.1)
где k – (0,54)коэффициент усиления объекта,
Т - (32) постоянная времени объекта,
τ – (7) время запаздывания объекта.
По полученной передаточной функции определяют расчетную переходную функцию объекта управления.
После проведения идентификации кривой переходного процесса построим графики экспериментальной и расчетной переходной функции (рисунок 3.5).
Рисунок 3.5 - Идентификация экспериментальной и расчетной переходных функций. y – экспериментальная функция, h(t) – расчетная переходная функция.