Система адаптивного управления параметром технологического процесса

/12 51)5 0 05 В 13/00, а 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Бкп. У 2 В,Р.Тучински В,А.Воротынцев 8)У 4498036,1985.АДАПТИВНОГО УПЛОГИЧЕСКОГО ВЛЕ НИЯРОЦЕССА еле ния,еэ тех регист второ вательнефпро- новы 3 ОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ 1 ТИЯМПРИ ГННТ СССР К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к автома ческому управлению технологическими процессами, в частности к системам управления уровнем жидкости в техноло гических аппарат ах, и может быть использовано в химической техимической и других отраслях мпдленности. Цель изобретения ние качества управления. Система адаптивного управления параметромтехнологического процесса содержитблок 1 кода уставки, цифровой регулятор 2, цифроаналоговый преобразователь 3, блок 4 регулирования расхода жидкости через технологическийаппарат, датчик 5 технологическогопараметра, таймер 6, первый аналогоцифровой преобразователь 7, первыйблок 8 вычисления технологическогопараметра, первый регистр 9 памяти,эадатчик 10 номинального коэффициента усиления, умножитель 11, блок 12ограничения блок 13 д датчик14 расхода жидкости чер иапо гический аппарат, второй р 15 памяти, переключатель 16, й ана.пого-цифровой преобраэо 17,втброй блок 18 вычисления технологического параметра, третий регистр 19памяти. 3 ил.1Изобретение относится к техникеавтоматического управления технологическими процессами, в частности ксистемам управления уровнем жидкос 5ти в технологических аппаратах, и может быть применено в химической, нефтехимической и других отраслях промышленностити,Цель изобретения - , повышение качеств а управления,На Фиг. 1 представлена функциональная схема системы адаптивногоуправления параметром технологического процесса; на фиг. 2 - функциональ. ная схема блока формирования кода уставки и таймера; на фиг, 3 - Функциональная. схема цифрового регулятора.Система адаптивного управления параметром технологического процесса 20содержит (фиг, 1) блок 1 кода уставки, цифровой регулятор 2, цифроаналоговьй преобразователь 3, блок4 регулирования расхода жидкости. через технологический аппарат датчик 255 технологического параметра, таймерб,первый аналого-циФровой преобразователь 7, первый блок 8 вычислениятехнологического параметра, первыйрегистр 9 памяти, задатчик 10 номинального коэффициента усиления, умножитель 11, блок 12 ограничения, блок13 деления, датчик 14 расхода жидкости через технологический аппарат, второй ре Истр 15 па Ятир перею ючатель 3516, второй. аналого-цифровой преобразователь 17, второй блок 18 вычисления технологического параметра итретий регистр 19 памяти.Блок 1 Формирования кода уставки 40фиг. 2) образуют задатчик 20, регистр 21 памяти, переключатели 22 и23,.формирователь 24 и элемент И 25.Таймер 6 содержит генератор 26 тактовых импульсов, двоичный счетчик 27,дешифратор 28 и переключатели 29-31.Цифровой регулятор 2 включает(Фиг. 3) измеритель 32 рассогласования, усилитель 33 с регулируемым коэффициентом усиления, регистр 34 памяти,усилитель 35, сумматор 36, регистр 37памяти, сумматор 38, регистр 39 памя"ти, усилитель 40, детектор 41 знакаи задатчик 42,Система адаптивного управления параметром гехнологического. прбцесса работает циклично, длительность цикловТ определяется таймером 6, В тайме-.ре 6 генератор 25 тактовых импульсов вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов с частотойоф которые суммируются счетчиком 27 (предварительно счетчик обнулен), Ко- довое число на выходе счетчика увеличивается на единицу после поступления очередного импульса от генератора 25, а после заполнения счетчик 27 переключается в нулевое состояние с частотой 1 =1/К. Дешифратор 28 осуществляет преобразование трехразрядного двоичного кода в позиционный код "1 из 8". По фронту импульсов, пОступающих на вход дешифратора 28, на его выходах последовательно Формируются импульсные сигналы, которые определяют отдельные такты каждого цикла работы систе мы, В первом такте работы системы по фронту сигнала с первого выхода таймера б происходит запуск аналого-цифровых преобразователей 7 и 7. На информационные входы аналого-цифровых преобразователей поступают аналоговые сигналы от датчиков 5 и 14, Аналогоцифровые преобразователи осуществля- ф ют линейное преобразование аналоговых сигналов датчиков в цифровой код И; В ко.нце каждого цикла преобразования аналого-цифровые преобразователи фармируют:на своих командных выходахимпульс конца преобразования, кото- .,рыйпоступает на управляющий вход соответствующего блока 8 или 18. Каждый из этих блоков выполняет фильтрацию входных сигналов от помех и расчет измеренных значений уровня и расхода жидкости, По сигналам конца обработки, которые поступают на синхровходы регистров 9 и 19 памяти, выходные коды блоков 8 и 18 заносятся в соответствующие регистры памяти, где сохраняются в течение времени Т. С выхода регистра 9 цифровой код НОС, соответствующий измеренному уровню в технологическом аппарате, поступает на информационные входь 1 блока 1и регулятора 2, а с выхода второго регистра 19 цифровой код БР, соответствующий измеренному расходу жидкости, поступает на вход делителя блока 13 и информационный вход регистра 15, На вход делимого блока 13 подаетсякод ЯРО, который хранится в регистре 19 и определяет расход жидкости в номинальном режиме работы технологического аппарата. На выходе блокакода усилителя 33 (,в исходный моментвремени регистры 34, 37 и 39 установ"лены в нулевое .состояние). С выходарегистра 34 код поступает на входусилителя 35, где умножается на величину периода Т, устанавливаемую задатчиком 42. Таким образом, на выходеусилителя 35 Формируется интегральная составляющая закона регулирования 10(4) Д 1(1,1 - ДК ф Т с Ц,С выхода регистра 34 код поступает также на первый вход сумматора 36"5 на второй инверсный вход которого подает ся величина рассогласования ИЕ, определенная в предыдущем цикле регулирования и хранящаяся в регистре 37. Постое умножения в усилителе 40 на ве личину Т 1, устанавливаемую задатчиком 42, на выходе усипителя 40 Формируется код ДИР, соответствующий пропорциональной составля.ащей закона ре 25 гулированияфД 1(1 Р=ЯК" Т, Д П, (,5) где 5 ЫБ - выходная величина сумматора 36.1На выходе сумматора 38 Формируется результирующий код приращения управляющего воздействия 30(,6) В четвертом такте работы системыимпульс с четвертого выхода таймера6 поступает на синхровход регистра39, записывая в него новую информацию с выхода сумматора 38, Одновременно детектор 41 знака Формирует на . своих выходах сигналы, характеризующие направление изменения управляющего воздействия КЯБ ("Больше", "Меньше"), Зти сигналы совместно с кодом1 К, который поступает с выхода регистра, подаются на выход регулятора2, В пятом такте работы системы поФронту сигнала с пятого выхода тайме ра 6 происходит запись новой инФорма ции в регистр 37, где она сохраня 50 . ется в течение цикла Ть, Цифроанало" говый преобразователь 3 осуществляет преобразование кодовых сигналов с выхода регулятора 2 в аналоговый сигнал постоянного тока, При одновременном поступлении на вход циФроаналогового.55 преобразователя 3 сигналов "Больше" и ,%3 или "Меньше" и ДИУ выходной аналоговый сигнал цпТ, 1 соответствен",но увеличивается или уменьшается пропорционально коду Б:ппт,1 щц п)т,)А ьБпт 1, (7) где У(п)Т 1 - величина управляюьщего воздействия впредыдущем цикпе;А - коэФФициент передачи циФроаналоговогопреобразователя.Если входной сигнал не изменяется, то и выходной аналоговый сигнал циФроаналогового преобразователя 3 остается без изменения. Описанный процесс , Формирования управляющего воздействия циклически повторяется под воз действием импульсов генератора 26, Длительность цикла Т . можно регулировать путем изменения коэФФициента счетчика 27. Токовый сигнал с выхода циФроаналогового преобразователя 3 поступает по линиям связи на вход блока 4, Последний изменяет расход жидкости за счет изменения проходного сечения регулирующего органа и управляет таким образом технологическим процессом.Влияние введенных блоков на работу предлагаемой системы заключается в следующем, При регулировании уровня в технологическом аппарате расход жидкости через регулирующий орган блока 4 может изменяться в широких пределах не только по причине изменения управляющего воздействия ат цифроаналогового преобразователя 3, но и вследствие действия возмущений, В последнем. случае, хотя положение затвора регулирующего органа остается без изменения, величина расхода жидкости может измениться, например, при измене" нии давления в трубопроводной магистрали, на которой установлен регулирующий орган. При этом коэФФициент передачи объекта управления соответственно изменяется, вследствие чего качество управления может ухудшиться из-за несоответствия величины коэФФициента усиления прямого канала. управления настройки регулятора в номинальном режиме. КоэфФициент передачи объекта управления также изменяется каждый раз при изменении задающего воздействия, что вызывает соответствующее измененне расхода жидкости и ухудшение качества управления, Зто проявляется в большей мере при использов.анин исполнительного устройства с нелинейной характерис-.тикой, например регулируюпрх клапа 1620989йов с равнопроцентной пропускной ха-.рактеристикой. В этих условиях с помощью введенных блоков и связей измеряют расход потока жидкости через регулирукщий орган, с установленнойцикличностью преобразуют результать 1измерений в эквивалентный цифровойкод и определяют величину, соответствующую текущему значению расхода, затем запомненную величину, котораясоответствует расходу в момент перво -начальной настройки коэффициента усиления прямого канала в номинальномрежиме, делят на полученную величинутекущего значения расхода,.найденнуювеличину частного-перемножают с Фиксированной величиной номинального коэффициента усиления прямого дцдлд,величину произведеьпя органичцваютпо амплитуде определенной полярности и результирующий кодо.ный сигналподают н контур ре гулрованя, который реализует лицейжй пропорционально-интегральный закон управления н 25соответствии с величиной .рассогласования между заданным и текущим значениями уровня, При этом величина адаптивного коэффициента усиления прямого канала ИК изменяется тдкцм образом, что большему (меньшему) значениючастотного ЯРО/ИР соответствует большее (меньшее) значение ИК, Между циклами Твеличина сформированного коэффициента Е( сохраняется на одном35уровне. Изменение ИК продолжается отцикла к циклу до тех пор, пока егозначение не выйдет за диапазон, соответствующий границе устойчиностисистемы, В этом случае принимаютБК=1 ЧКН, При вознрдшеции н диапазонустойчивой работы корректировку величины ИК продолжают н описанной последовательности. За счет этого обеспечивается компенсация изменений нкоэффициенте передачи объекта управления,Применение изобретения улучшаеткачество регулирования уровня жидкости в технологических аппаратах приотклонении технологического режимаот номинального (среднего) значения,при котором производили настройкуконтура регулирования, При этом исключается необходимость периодичес"кой ручной подстройки коэффициентаусиления прямого канала .управления,увеличивается рабочее .Оремя системы,сиижаются требования к уровню квалиФикации обслуживающего персонала и . сокращаются эксплуатационные расходыФормул а изобр ет енияСистема адаптивного управления параметром технологического процесса,содержащая последовательно соединенные датчик технологического процесса, первый андло го-цифровой преобр аз ователь, первы блок вычисления технологического параметра, первый регистрпамяти, подключенный выходом к входуобратной связи циФрового регулятораи через блок кода устднки к входузадания цифрового регулятора, к входу упрднлепя коэффициента. усцлешщ которого через последовательно соединенные умножитель и блок ограничения цодключец выход заддтчцкд номинально го коэффициента усиления, выход цифрового регулятора через ццфроаналоговый преобразователь соедцнец с входом блока регулрованя расхода жидкости через технологически аппарат, упрднляшщиц пьсхлдблод кодл устанки подключен к в:;оду разрешения таймера, соедицецпого выходдмц с первого цо пятый соответственно с входом канала преобразовавя первого дцдлогоциФрового преобразователя, с управляющим входомблока устднкц и с управляющим входами цифрового регулятора с. первого цо третий, выход окончания преобразования верного аналого-.цифрового преобразователя подключен к управляющему входу первого блока вычисления технологического параметра, соединенного выходом окончания обработки с синхровходом первого регистра памяти, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с. целью повышения качестнд упрдвлепи, введены переключатель, два регистра памяти, блок деления, второй аналого-цифровой преобразонатель, второй блок вычисления технологического параметраи датчик расхода жидкости через технологический аппарат, подключенный выходом через поспедонательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь, нторой блок вычисления технологического параметра, второй регистр памяти к входу делителя блока деления и информационному входу третьего регистра памяти, синхровход. которого подкпючен к выходу перелю- т1 1620989 12 г УСоставитель В.Башкиров Редактор А.Огар Техред М.Дидык орректор Т;Палий Заказ 4245 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, ул, Гагарина, 101. чателя, а выход - к входу делимогоблока деления, соединенного выходомс вторым входом умножителя, первыйвыход таймера подключен к входу нача 5ла преобразования второго аналого-цифрового преобразователя, соединенного выходом окончания преобразования суправляющим входом второго блока вычисления технологического параметравыход окончания обработки которогоподключен к синхровходу второго регистра памяти,