Система автоматического управления химико-технологическим процессом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1629715 ТЕНИ ательстоматизаоболов,ин, Е.Н.СелинИЧЕСКОГО УПРАВЛЕЧЕСКИМ ПР 01 ЕССОМ осится к автомати гических процесльзовано в раэлич"го хозяйства, в ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный всесоюзныйцентральный научно-исследовкий институт комплексной авции(56) Мозгалевский А.В. и др. Техческая диагностика. - М.: Высшаяшкола, 1975, с.51-60, 69-77.Голант А.И. и др. Системы цифвого управления в химической промышленности, - МХимия, 1989(54) СИСТИНА АВТОМА НИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГ (57) Изобретение от зации химико-технол сов, может быть исп ных отраслях народи)5 Р 26 В 27/1 О, С 05 Р 27/00 частности, при производстве минеральных удобрений, и позволяет повыситьнадежность системы и расширить еефункциональные возможности. Системаавтоматического управления химикотехнологическими процессами содержитдатчики 1 измерения регулируемых параметров, подключенные через коммутатор3 к аналого-цифровому преобразователю4, датчики 2 измерения значений регулирующих параметров и положений регулирующих органов, блок 19 вычисления управляющих воздействий, соединенный через цифроаналоговый преобразователь 20 и второй коммутатор 21с исполнительными механизмами 23,таймер 18 и функциональные логическиеблоки 5-16, 22-26, обеспечивающиедиагностику текущего состояния химико-технологического процесса, вьгчисление необходимых управляющих воздействий при его аномальном состоянии ивоздействие на процесс для возвраще-ния его в нормальный режим. 1 ил.Изобретение относится к системам автоматического управления химико- технологическими процессами и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности при производстве минеральных удобрений.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей системы, по вышение надежности и обеспечение ее работоспособности в различных технологических ситуациях.На чертеже представлена блок-схема системы автоматического управления 15 химико-технологическим процессом.Система содержит датчики 1 регулируемых параметров, датчики 2 измерения регулирующих параметров и положений регулирующих органов, пер вый коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, первый блок 5 памяти, блок 6 первичной обработки инФормации, блок 7 вычисления задания по математической модели, блок 8 вы числения задания при регулировании соотношения двух параметров, блок 9 вычисления задания при каскадном регулировании, блок 10 вычисления задания при каскадном регулировании па раметра с коррекцией от другого параметра, блок 11 вычисления задания при стабилизации параметра, блок 12 вычисления задания при дистанци-, онном управлении, второй блок 13 памяти, блк 14 сравнения и идентификации параметров, блок 15 идентификации ситуаций, блок 16 идентификации сообщений, третий коммутатор 17, таймер 18, блок 19 вычисления управляющих воздействий, цифроаналоговый преобразователь 20, второй коммутатор 21, резервные регуляторы 22, исполнительные механизмы 23, блок 24 индикации, блок 25 справочной информации и счетчик 26 времени.Система работает следующим образом.Таймер 18 с заданной периодичностью подает управляющие сигналы на вход первого коммутатора 3, который последовательно подключает датчи-ки 1 измерения регулируемых параметров и датчики 2 измерения регулирующих параметров и положений регулирующих органов к аналого"цифровому пре - образователю 4. Последний передает информацию в цифровом коде в блок 6 первичной обработки, который осуществляет вычисление сглаженного значенияизмеряемой переменной (экспоненциальное сглаживание первого порядка) поизвестному выражению- коэффициент сглаживания; - текущее значение измеряемой переменной;- сглаженное значение на где а 1 если /х,-х, дд/), то а, = 1, если /х,-х,А/сЯ то а, = О, где х- заданное значение -гопараметра;а, - признак х-го параметра;Я, - заданное значение разности текущего и заданногозначений -го параметра.Далее полученная в блоке 14 информации по всем параметрам поступает в блок 15 идентификации ситуаций. и-м шаге опроса измеряемой переменной;х и - сглаженное значение измеряемой на (и)-м шаге;д - номер переменной (параметра) измерения,Далее информация иэ блока 6 поступает в первый блок 5 памяти, в котором она хранится в течение заданного времени и с которого считывается по команде с таймера 13 в блок 6 первичной обработки информации на каждом шаге управления для вычисления.Сглаженные значения переменных из блока 6 первичной обработки информации поступают также во второй блок 13 памяти, Считывание информации из этого блока осуществляется по команде счетчика 26 времени, работающего от таймера 18 и Формирующего соответствующий сигнал по истечении заданного времени (т,е. когда число импульсов, поступающих на его вход от . таймера 18 будет равно заданному). При появлении сигнала из счетчика 26 времени информация о текущих сглаженных значениях переменных поступает из второго блока 13 памяти в блок 14 сравнения и идентификации параметров, В блоке 14 осуществляется сравнение текущих (сглаженных) значений измеряемых датчиками 1 и 2 параметров с заданными. При этом29715 10 15 20 25 30 Вычисленное таким образом значение регулируемого параметра принимается за его заданное значение и подается через коммутатор 17 в блок 19 вычисления управляющих воздействий,55 516Текущая ситуация определяется совокупностью текущих значений ("Оили "1") признаков переменных, полученных в блоке 14.Заданная ситуация определяется совокупностью заданных значений ("О" или "1" признаков тех же переменных и представляетсобой априорно заданное состояниеобъекта или диагностическую модельобъекта, полученную на основе графопричинных следственных связей,В блоке 15 идентификации ситуацийосуществляется сопоставление текущегосостояния объекта управления с заданным путем сопоставления значения ипризнаков текущей ситуации со значениями признаков заданной ситуации.Математическая зависимость, реализуемая блоком 15, имеет вид1, если Р(х) - верно,Яю юО, если Р(х) - неверно,где Б; - наличие ("1") или отсутствие(0 ) 1-й ситуации;Р(х)- предикат, имеющий видп 1-мерного (по числу признаков и их комбинаций) логи/ческого соотношения: Р(х) = а Ч а Ч а а У,где а , - признаки параметров (тождественные признакам неисправностей);7 - обозначение реализации функции ИЛИ.Работа блока 15 осуществляется следующим образом.Совокупность признаков текущей ситуации, поступающая из блока 14, сопоставляется с совокупностями признаков (или группами признаков) заранее заданных ситуаций, определен ными априори и занесенными в данный блок из второго блока 13 памяти. Результатами сопоставления являются соответствующие сигналы, формируемые на выходах блока 15 и соответствующие номеру ситуации и командам по ликвидации нарушений (т.е. аномальных ситуаций). Команды по ликвидации нарушений и поддержания работоспособности системы определяют режим регулирования и расчета заданных значений регулирующих параметров. 35 40 45 50 Сформированные в блоке 15 сигналы поступают в блоки 7, 13, 16, 17 19 и 21.Блок 16 идентификации сообщений по совокупности команд и номеру ситуаций, сформированных в блоке 15, осуществляет выбор необходимого сообщения для его индицирования в блоке 24 индикации.Идентификация сообщений осуществляется методом, аналогичным используемому в блоке 15, и заключается в том, что определенной совокупности команд и ситуации поставлено в соответствие определенное сообщение. В блоке 16 осуществляется выбор из совокупности сообщений, задаваемых блоком 25 спра - вочной информации, того сообщения, которое соответствует сигналам, поступающим иэ блока 15.,Третий коммутатор 17 осуществляет передачу одного из рассчитанного в блоках 711 или сформированного в блоке 12 задания соответствующего регулируемого параметра в блок 19 вычисления управляющих воздействий. Выбор блока подключения (из блоков 7 12) осуществляется в зависимости от команды, поступающей из блока 15 (начальное условие задается оператором сблока 25. Коммутатор 17 может бытьпостроен в виде обычного дешифратора,преобразующего совокупность сигналов,полученных в блоке 15. в разрешениена прохождение в блок 19 сигнала свыхода определенного блока (изсовокупности блоков 12). Приэтом в блоке 7 вычисляется задание(уставка) регулируемому параметру поматематическои модели. Математическаямодель химико-технологического процесса отражает зависимости между режимными параметрами процесса и разрешение относительно регулируемогопараметра. Таким образом, в блоке 7осуществляется вычисление регулируемого параметра исходят из текущих значений режимных параметров, полученныхв блоке 6 первичной обработки информации, и заданных значений, подаваемых в блок 7 иэ блока 25 справочнойинформации35 гулируемых параметров, подключенные через первый коммутатор к аналого 40 ох= Блок 7 представляет собой совокупность стандартных элементов (сумматоров, умножителей), включенных в последовательности проведения арифметических операций для вычисления заданного значения параметра, определяемого структурой математической модели.Аналогичным образом реализованы блоки 811. При этом блок 8 осуществляет вычисление задания при регулировании соотношений двух параметров по Формуле где х - заданное значение -му01параметру;ас 1, - заданные постоянные;х - сглаженное значение 1-гопараметра.Блок 8 реализуется из последовательного включения умножителя и сумматора. В блоке 9 вычисляется задание при каскадном регулировании где а, Й к - постоянные параметры,в блоке 11 - задание при работе контура в режиме стабилизации При дистанционном управлении задание посттпает в блок 12 из блока 25 справочной информации.Таким образом блоки 811 либо осуществляют элементарные действия по вычислению заданий регулируемым параметрам (блоки 810), либо (в зависимости от работы блока 17) выдают в блок 19 вычисления управляющих воздействий значения, заложенные в них с блока 25 справочной информации (блоки 11 и 12). При этом все постоянные для расчетов поступают из блока 25, а переменные - иэ блока 6(х) и из блока 19 (х).При срабатывании блоков 15 и 17 блок 19 осуществляет расчет управляю. щего воздействия и рассогласование между расчетным и фактическим значениями регулирующего параметра. Расчет управляющего воздействия осуществляется по известным дискретным алгоритмам ПИД-регулирования.В зависимости от сигнала, сформированного в блоке 15. третий коммутатор 21 подключает к соответствующему исполнительному механизму 23 либо цифроаналоговый преобразователь 20, либо резервный (аналоговый) регулятор 22. Коммутатор 21 может быть реализован в виде релейного дешифратора, переключающего входы в зависимости от сигнала, поступающего из блока 15.Таким образом, предлагаемая система автоматического управления химико- технологическим процессом обеспечивает непрерывность управления процессом при выходе из строя любого блока системы, а также осуществляет диагностику технологической ситуации в темпе с процессом и формирует соответствующие управляющие воздействия для ликвидации аномальных технологических ситуаций. Формула изобретения Система автоматического управления химико-технологическим процессом, содержащая датчики измерения рецифровому преобразователю, таймер, выход которого соединен с управляющимвходом первого коммутатора, блок вычисления управляющих воздействий,блок справочной информации, первым выходом соединенный с первым входом блока вычисления управляющих воздействий,выход которого через цифроаналоговыйпреобразователь соединен с вторым входом второго коммутатора, и исполнительные механизмы, подключенные к соответствующим выходам второго коммутатора, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью расширения Функциональных возможностей системы, повышениянадежности и обеспечения ее работоспособности в различных технологических ситуациях, она дополнительно содержит датчики измерения значенийрегулирующих параметров и положенийрегулирующих органов, первый и вто"рой блоки памяти, блок первичной обработки информации, блоки вычисления10 1 б 29 715 9Гзаданий соответственно по математической модели процесса, при регулировании соотношения двух параметров, при каскадном регулировании параметра, при каскадном регулировании5 параметра с коррекцией, при стабилизации параметра и дистанционном управлении, блок сравнения и идентификации параметров, блок идентификации ситуаций. блок идентификации сообщений, третий коммутатор, резервные регуляторы, блок индикации и счетчик времени, при этом датчики измерения значений регулирующих параметров и положений регулирующих органов подключены к дополнительным входам первого коммутатора, выход аналого-циАрового преобразователя соединен с входом блока первичной обработки информации, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами блоков вычисления заданий соответственно по математической модели, при регулировании соотношения двух параметров и при ка каскадном регулировании с коррекцией, с четвертым входом второго блока памяти, с вторым входом первого блока памяти и третьим входом блока вычисления управляющих воздействий, второй выход которого соединен с вторым входом блока вычисления задания)при каскадном регулировании и треть - им входом блока вычисления задания при каскадном регулировании с коррек 35 цией, первые выходы всех блоков вычисления задания соединены с соответствующими входами третьего коммутатора, а их первые входы - с соответствующими выходами блока справочной ин-формации, выход таймера соединен с управляющим входом первого блока памяти и первым входом счетчика времени, второй вход которого соединен с соответствующим выходом блока справочной инАормации, а выход - с вторым входом втброго блока памяти, второй выход блока вычисления задания при дистанционном управлении соединен с шестым входом второго блока памяти, второй вход блока первичной обработки информации соединен с выходом первого бпока памяти, а третий его вход - с соответствующим выходомблока справочной информации, первыйвыход блока идентификации ситуацийсоединен с соответствующим входомтретьего коммутатора и с третьим вхо-,дом второго блока памяти, первый входкоторого соединен с соответствующимвыходом блока справочной информации,второй выход блока идентификацииситуаций соединен с пятым в. одом второго блока памяти и вторым входомблока идентиАикации сообщений, еготретий выход соединен с первым входом блока идентификации сообщений,четвертый выход - с вторым входомблока вычисления управляющих воздействий и четвертым входом блока идентиАикации сообщений, пятый выход - спятым входом блока идентиАикации сообщений, восьмым входом второго блока памяти и первым входом второгокоммутатора, шестой выход - с шестьквходом блока идентификации. сообщений, девятым входом выходного блокапамяти и через третий коммутатор соединен с исполнительными механизмами,седьмой выход - с восьмым входомблока идентиАикации сообщений и стретьим входом блока вычисления заданий по математической модели, второйвход - с вторым выходом второгоблока памяти, а его первый вход соединен с выходом блока сравнения иидентификации параметров, вхоД которого соединен с первым выходом второгоблока памяти, третий выход блока вычисления управляющих воздействий соединен с седьмым входом второго блокапамяти, седьмой вход блока идентификации сообщений и соответствующийвход третьего коммутатора соединеныс соответствующими выходами блокасправочной информации, выход третьегокоммутатора соединен с четвертым входом блока вычисления управляющихвоздействий, выходы резервных регуляторов через второй коммутатор соединены с соответствующими исполнительными механизмами, а выход блока идентиАикации сообщений соединен с блоком индикации.