Многоканальная система управления процессом приготовления смесей

патен но.технхимическаяблиот Союз Советскнк Соцнвпнстнческнх Республнк(22) Зеявлено 050974 (21) 2059138/18-24с присоединением заявки Мо(51)М. Кп,2 С 05 В 11/32 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открыти И(72) Ав тор изобретения Ю,В.Каллиников Научно-исследовательский и проектный институтпо комплексной автоматизации нефтянойи химической промышленности(54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕИ Изобретение относится к областифавтоматического управления производственными процессами и может быть и-пользовано для непрерывного авто-Ъ5 матического приготовления жидких многокомпонентных смесей высокого качества в производствах химической, нефтехимической, нефтеперерабатываю" щей и других отраслей промышленности, где применяются дозировочные насосы (агрегаты) .Известны многоканальные и многосвязные системы автоматического регулирования и управления, которые характеризуются несколькими канала ми управления, содержащими в каждом канале последовательно соединенные измеритель рассогласования, регулятор, исполнительный механизм и датчик регулируемого параметра, причем 20 каналы замкнуты через объект и имеют связи между собой (1).Однако при достаточно большом количестве регулируемых параметров для обеспечения оптимального по быстродействию переходного процесса при возмущениях по заданию требуется большое количество сложных корректируеьюх связей между каналами, что снижает надежность системы и делает 30 ее практически неработоспособной при случайных возмущениях.Наиболее близкой по технической сущности является многоканальная система управления процессом приготовления смесей, содержащая иканалов управления, состоящих из поспедовательно соединенных измерителя рассогласования, блока сравнения, интег,.;.:ора, порогового устройства, Формирователя сигнала управления, исполнительного механизма и насоса, первый выход которого через датчик регулируемого:параметра соединен с первым входом измерителя ,рассогласования,п-ный канал управления,состоящий из последовательно соединенных измерителя рассогласования, интегратора, порогового устройства, формирователясигнала управления,исполнительного механизма и насоса,первый выход которого через датчик регулируемого параметра соединен с первым входом измерителя рассогласования, задатчик регулируемого параметра, который через первый масштабирующий блок соединен со вторыми входами измерителей рассогласования всех каналов управления, выход измеритеяя рассогласования и-го канала управдения через второй масштабирующийблок. соединен со вторыми входамиблоков сравнения других каналовуправления, блок задания коэффициентов соединен с управляющими входамиегервого и второго масштабирующихблоков, вторые выходы насосов всехканалов управления соединены ссоответствующими входами объектарегулирования 12,В известной системе благодаряуменьшению сложности корректирующихсвязей повышается надежность ее работы, В ней воздействуют ыа тот параметр, который отклонился от задания в большей степени, чем остальные, и величина этого отклонения 15превысила некоторый порог срабатывани я,Однако эта система эффективноработает только в режиме стабилизации при компенсации случайных возму- щщений по отдельным параметрам, Приизменении по заданию система можетпринять устойчивое состояние прибольших рассогласованиях по отдельным параметрам, так как оыа компенсирует только отклонение междурассогласованиями, Это уменьшаетточность работы системы.Цель изобретения - повышение точности системы.Поставленная цель достигаетсятем, что в каждом канале управлениявторой выход измерителя рассогласования соединен со вторым входомформирователя сигнала управления,второй выход блока задания регулируемого параметра соединен с третьимивходами формирователей сигналауправления всех каналов управления,а второй выход измерителя рассогласования и-го канала соединен с чет Овертыми входами формирователей сигналон управления других каналов.На чертеже приведена блок-схемаустройства.Система включает объект 1 управления, каналы 2 управления, измерители 3 рассогласования, интегратор4, пороговые устройства 5, Формирователи б сигнала управления, исполнительные механизмы 7, насосы(агрегаты) 8, датчики 9 регулируемого параметра, блоки 10 сравнения,задатчик 11 регулируемого параметра,мастабирующие блоки 12 и 13, блок14 задания коэффициентов, нуль-органы 15, Х-сигнал задания системы, 55Х - Хи-сигналы задания для каналовуправления, У - ) -регулируемыепараметры, К( - Е)-сигналы рассогласования, К, - Ки-коэффициенты масштабирования, 81 цп 1 Х-сигнал изменения 6 Озадания системы, Д Е - ЬЕ; сигналыотклонения рассогласования соответствующего канала управления от принеденного рассогласования и-го канала, Ы;,интегральное значение динамической ошибки и-го канала, И"-зону нечувствтельности порогового устройства и-гоканала, Л И -йЯ-интегральные значения отклонений, И - МД -зону реакцииЗапорогоных устройств в иканалах,Ц - П - у пра вл яющи е си г н алы,О, - О-доэируемые компоненты,счесь компонентов .В и-канале управления соединеныпоследовательно измеритель 3 рассогласования, интегратор 4, пороговоеустройство 5, формирователь б сигнала управления, исполнительный механизм 7, насос (агрегат) 8, первыйвыход которого через датчик 9 регулируемого параметра соединен спервым входом измерителя рассогласования,В остальных иканалах управления между измерителем 3 рассогласования и интегратором 4 дополнительно включен блок 10 сравнения, второйвход которого подключен черезмасштабирующий блок 13 к первомувыходу измерителя 13 рассогласования и-го канала,Эадатчик 11 регулируемого параметра через масштабирующий блок 12 подключен ко вторым входам измерителейрассогласования во всех каналахуправления, Выход блока 14 заданиякоэффициентов соединен с управляющими входами масштабирующих блоков12 и 13, Вторые выходы насосов 8нсех каналов соединены с соответствующими входами объекта 1 регулирования.Во всех каналах управлениявторой выход измерителя 3 рассогласования соединен со вторым входомформирователя б сигнала управления,причем второй выход измерителя 3 рассогласования и-го канала соединенс четнертыми входами Формирователей,б сигнала управления остальныхканалов. Второй выход задатчика 11регулируемого параметра соединен стретьими входами формирователей бсигнала управления всех каналов.Система предназначена для управления производительностями и.объемных (дозировочных) насосов или агрегатов, которые непрерывно дозируют н объект 1 (общий трубопровод) компоненты О, - (;).Система работает следующим образом.Производительность каждого насоса 8 (агрегата) линейно зависит от скорости вращения привода, которая меняется исполнительными механизмами 7 в зависимости от сигналов управления Б, поступающих с выходов соответствующих формирователей б сигналон управления Эадаыное регламентом состояние между производительностями устанавливается масштабирующим блоком 12, в котором сигнал задания Х от блока 14 задания умыожа 732811ется на соответствующие масшта 6 ирчющие коэффициенты К, - Кя. В измерителях 3 рассогласования всех каналон 2 управления непрерывно определяются текущие рассогласования Е; - Х; - У между сигналом задания для соответствующего канала и сигналом регулируемого параметра, получаемого на выходе датчика 9. При изменении общего задания Х по сигналу 81 дп ЬХ, формируемому на втором выходе блока 14 задания и поступающему на Формиронатели б сигнала управления, каналы управления переводятся на режим работы возмущение по заданиюф.На выходах измерителей 3 рассогласования формируются текущие рассогла сования Е; . В самом инерционном и-м канале 2 управления сигнал рассогласования Е интегрируется в интеграторе 4, на выходе которого непрерывно образуется текущее интегральное 20 значение динамической ошибки (ИЗДО) и-го канала 2 управленияИя= ЕяЭту величину сравнивают в пороговом устройстве 5 и-го канала с задан ной зоной нечувствительности по ИЗДО. При превышении этой зоны нечувствительности на выходе нуль-органа 15 формируется сигнал в моментЬ 1 Я= 1 Я - И ) О 30По этому сигналу в формирователе б сигнал., управления формируется управляющий сигнал Ця, который через исполнительный механизм 7 изменяет производительность У на соса 8 с максимально возможной скоростью в сторону уменьшения рассогласования ЕлДля сравнения ИЗДО всех канаЛов 2 управления с ИЗДО и-го канала 2 40 управления сигнал рассогласования Еп-го канала 2 управления умножают в масштабирующем блоке 13 на коэффициенты "- -- , которые вводятся в масштабирующий блок 13 из блока 14 задания коэффициентов. Выходные сигналы ЕНмасштабирующего блокаК Кю13 сравнивают в блоке 10 сравнения с рассогласонаниями Е - Есоответствующих каналов 2 управления. Сигналы отклонений Ь Е - ЛЕ,интегрируются в интеграторах 4. На выходе интегратора 4 в 1-ом канале 2 управления образуется сигнал отклонения ИЗДО соотнетстнующего канала 2 управления от приведенного к этому каналу 55 ИЗДО и-го канала 2 управленияЛ В = ) (Е -- ) с 1ЕьЭти сигналы сравнивают в пороговых устройствах 5 сзаданной дя 60 каждого канала зоной реакции М;, Р величина которой определяется допустимой величиной ошибки по нарушению соотношения между смешиваемыми компонентами, а также с нулевым уровнем.При достижении отклонения по ИЗДО заданных зон реакции на выходе нуль- органа 15 н соответствующем канале 2 управления появляется сигнал, по которому в формиронателе б сигнала управления формируется сигнал управления, который через исполнительный механизм 7 изменяет производительность соответствующего насоса 8 с максимально возможной скоростью н сторону компенсации рассогласования,При этом ИЗДО соответствующего канала 2 управления сначала превышает приведенное ИЗДО и-го канала 2 управления, а после того, как сравниваемые сигналы производительности соответствующего н приведенного и-каналов 2 управления сравниваются по величине, начинает приближаться к нему. Когда отклонение по ИЗДО ста,нет равно нулю Л И = О, на выходе порогового устройства 5 появляется сигнал, по которому в формирователе б сигнала управления формируется сигнал управления, меняющий направление изменения производительности соответствующего насоса 8 на обратное, т.е. ренерсирующий исполнительный механизм 7.Производительность 1-го насоса 8 начинает уменьшаться, сначала сравниваясь по неличине с сигналом приведенной производительности насоса 8 и-го канала 2 управления, а затем становится меньше его. Соответственно ИЗДО 1-го канала 2 управления сначала отклоняется от приведенного ИЗДО и-го канала 2 управления, а после момента совпадения по величине сигналов производительности насосов 8 1-го и приведенного и-каналов 2 управления, начинает снова приближаться к нему. В момент ЛБ; = О, в Формирователе б сигнала управления Формируется управляющий сигнал, который снова ренерсирует исполнительный механизм 7, меняющий направление изменения производительности насоса 1-го канала, 2 управления на обратноеАналогично работает 1-й канал 2 управления и дальше, каждый раз меняя направление изменения производительности в момент компенсации отклонения по ИЗДО. В моменты компенсации рассогласования Е; = О на втором выходе измерителя 3 рассогласования Формируется сигнал, поступающий на вход формирователя б сигнала управления, Если компенсация рассогласования Е; в 1-м канале 2управления происходит раньше компенсации рассогласования Е)н и-м канале 2 управления, то по сигналу ЕйО с выхода измерителя 3 рассогласованыя в и-м канале 2 управления вФорьйроэателе б сигнала управления1-го канала 2 управления формируется сигнал управления, который черезисполнительный механизм 7 прекращает изменение производительностинасоса 8 1-ого канала 2 управления,Если же сигнал Е : 0 на формирователь б сигнала управления приходитпозже сигнала Е: О, то изменениепроизводительности насоса 8 1-го.канала 2 управления прекращаетсяпо последнему сигналу.Аналогично работают и остальныеканалы 2 управления, кроме и-го, Из.за неточности работы отдельных блоков системы после окончания переходного процесса в некоторых каналах2 управления могут оставаться нескомпеисированными небольшие величиныотклонений по сравниваемым ИЗДО.Если эти остатки превышают зону нечувствительности в соответствующихканалах 2 управления э момент Е О,по сигналу с выхода порогового устройства 5 в формирователе б сигналауправления Формируется сигнал управления, изменяющий с помощью исполнительного механизма 7 производительность насоса 8 соответствующего канала 2 управления с максимально возможной скоростью в сторону компенсации этого остатка. 3 ОВ момент компенсации половиныостатка по сигналу с пороговогоустройства 5 в Формирователе б сигнала управления Формируется сигналуправления, меняющий с помощью исполнительного механизма 7 направле-ние изменения производительности насоса 8,Изменение производительности насоса 8 э 1-м канале 2 управления прекращается, если при Е; = 0 величинаЬИне превышает зоны нечувствительности1-го канала 2 управления,Аналогично этому работает системав режиме. возмущения по регулируемомупараметру (по нагрузке)в одном илинескольких каналах 2 управления.Предлагаемая система позволяетуправлять изменением производительности насосов таким образом, чтоИЗДО всех каналов управления, кроме 5 Осамого инерционного и-го, следитв переходном процессе за изменениемприведенного к соответствующим каналам ИЗДО и-го канала.Влагодаря этому уменьшается 55динамическая ошибка нарушения соотношения компонентов смеси в переходномпроцессе, что позволяет улучшить качество приготавливаемой смеси. Формула изобретенияМногоканальная система управленияпроцессом приготовления смесей,содержащая иканалов управления,состоящих из последовательно соединенных измерителя рассогласования,блока сравнения, интегратора, порогового устройства, формирователя сигнала управления, исполнительного механизма и насоса, первый выход которого через датчикрегулируемого параметра соединен с йервым входом измерителя рассогласования, и-й каналуправления, состоящий из последовательно соединенных измерителя рассогласования, интегратора, порогового устройства, Формирователя сигнала управления, исполнительного механизма и насоса, первый выход которого через датчик регулируемого параметра соединен с первым входом измерителярассогласования и задатчикрегулируемого параметра, которыйчерез первый масштабирующий блоксоединен со вторыми входами измерителей рассогласования всех каналовуправления выход измерителя рассогласования и-го канала управлениячерез второй масштабирующий блоксоединен со вторыми входами блоковсравнения других каналов управления, блок задания коэФфициентовсоединен с управляющими входамипервого и второго масштабирующихблоков вторые выходы насосов всехканалов управления соединены с соответствующими входами объекта регулирования, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения точностисистемы, в ней э каждом канале управления второй выход измерителя рассоглассования соединен со вторым входомФормирователя сигнала управления,второй выход блока задания регулируе-.мого параметра соединен с третьимивходами Формирователей сигнала управления всех каналов управления, а второй выход измерителя рассогласователя и-го канала соединен с четвертымивходами Формирователей сигналоэ управления других каналов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Воронов А.А, Основы теории автоматического регулирования. Ч,111, Л., Энергия, 1970, с.219.2. Авторское свидетельство СССР9331367 кл . С 05 В 11/58, 11,04,б 9732811 акаэ 1552 одписное Пат илиал Ужгород, ул, П тная едактор А,Мотыл ЦНЙИПИ Госуд по делам113035, Москв Составитель Г.НеФедо Техред Ж.Кастелевич Тираж 956арственного комитета СССРзобретений и открытийЖ, Раушская наб., д, 4/5 орректор В.В тяга