Имитационная модель системы управления температурой в генераторе льда Текст научной статьи по специальности «Математика»

www.sibac.mto

Естественные и математические науки в современном мире __________________________________№ 11-12 (35), 2015 г

СЕКЦИЯ 2.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

2.1. АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ И ПРОИЗВОДСТВАМИ

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ В ГЕНЕРАТОРЕ ЛЬДА

Грыжов Владимир Константинович

канд. техн. наук, доцент Московского государственного университета технологий и управления, филиал в г. Вязьме,

РФ, г. Вязьма E-mail: dombr55@mail.ru

Корольков Владимир Гаврилович

доцент Московского государственного университета технологий

и управления, филиал в г. Вязьме, РФ, г. Вязьма

Грыжов Евгений Владимирович

заведующий лабораторией «Систем управления» Московского государственного университета технологий

и управления, филиал в г. Вязьме, РФ, г. Вязьма

32

Естественные и математические науки в современном мире № 11-12 (35), 2015 г___________________

IMITATING MODEL OF THE CONTROL SYSTEM OF TEMPERATURE IN THE ICE GENERATOR

Vladimir Gryzhov

candidate. tech. Sciences, associate Professor Moscow state University of technology and management, branch in Vyazma,

Russia, Vyazma

Vladimir Korolkov

associate Professor Moscow state University of technology and management, branch in Vyazma, Russia, Vyazma

Evgeny Gryzhov

head of laboratory "Systems of management", Moscow state University of technology and management, branch in Vyazma,

Russia, Vyazma

СибАК

www.sibac.info

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся результаты имитационного моделирования в среде VisSim системы управления температурой в холодильной камере для переработки и хранения пищевых продуктов. Предлагаемая имитационная модель является открытой, универсальной и может быть использована при проектировании и разработке аналогичных систем управления.

ABSTRACT

The article presents the results of simulation in the VisSim environment control system temperature in the cold room for processing and storage of food products. The proposed simulation model is an open, versatile and can be used in the design and development of similar management systems.

Ключевые слова: имитационная модель; генератор льда;

регулятор; цифровой контроллер; аналоговая форма; многомерный объект управления.

Keywords: simulation model; cold accumulator; controller; digital controller; analog form.

В пищевой промышленности при производстве, переработке и хранении молока и молочных изделий, пива, кваса и т. п. в качестве

33

Естественные и математические науки в современном мире __________________________№ 11-12 (35), 2015 г.

хладоносителя широко используется ледяная вода. Под термином «ледяная вода» подразумевается вода с температурой близкой к 0 0С.

Для получения ледяной воды в качестве испарителя используется пленочный теплообменный аппарат, который надежен и имеет существенные преимущества перед пластинчатыми и кожухотрубными испарителями. Данный теплообменник не боится загрязнения. Его промывка возможна даже при работе установки.

Испаритель пленочного типа представляет собой набор вертикально установленных теплообменных панелей из нержавеющей стали.

Технологическая схема ледяной воды относится к системе оборотного водоснабжения, где вода используется многократно, так как она циркулирует по замкнутому кольцу и перед повторным поступлением в аппарат охлаждается, отдавая окружающему воздуху тепло, полученное в конденсаторе.

Таким образом, в замкнутой системе, циркулирующая вода является промежуточным теплоносителем между рабочим телом, от которого отводится тепло в аппарате, и наружным воздухом.

По технологическим условиям средняя температура в испарителе (температура кипения хладагента) должна быть равной -3 оС с допустимыми отклонениями ±1 оС, т. е. Tmax= -2 оС, Ттт= -4 оС.

Поддержание температуры хладоагента в заданных пределах осуществляется с помощью двухпозиционного релейного регулятора. Температура в испарителе, изменяясь в пределах от Tmax до Tmm, совершает автоколебания. Режим автоколебаний в заданных пределах называется скользящим режимом управления.

Исполнительный механизм системы управления при T > Tmax = -2 оС открывает соленоидный вентиль и закрывает его при T < Tmm = -4 оС.

Увеличение точности регулирования температуры эквивалентно сужению диапазона Tmax-Tmm. Это приводит к повышенному износу электромеханических узлов системы.

При проектировании и разработке систем автоматического управления (САУ) температурным режимом в испарителе холодильной камеры наиболее подходящим методом решения этих проблем является имитационное моделирование.

Имитационное моделирование позволяет проводить экспериментальные исследования реальных процессов и систем с использованием современных программных и технических средств без ограничения значений параметров исследуемых объектов, например в среде динамического программирования VisSim.

WWW.

34

Естественные и математические науки в современном мире № 11-12 (35), 2015 г_________________

Процессы охлаждения и нагрева происходят очень медленно, поэтому модель системы автоматического управления можно представить в аналоговой форме.

На рисунке 1 представлена обобщенная модель системы управления температурой в испарителе холодильной камеры, разработанная в среде динамического программирования VisSim [1].

В виде составных блоков обобщенная модель системы управления температурой представлена на рисунке 2.

Где,

«REGUR» - регулятор;

«OU» - объект управления (теплообменник);

«KONTROLLER» - контроллер

В блоке «KONTROLLER» задаются максимальное Tmax= -2 оС и минимальное Tmin= -4 оС значения температур испарителе.

В состав системы управления входит релейный регулятор.

Релейный регулятор температуры (рисунок 3) представляет собой логический элемент - сравнивающие устройство. Регулятор настроен на максимальную температуру -2 оС, минимальную -4 оС,

дифференциал равен 1 оС.

При поступлении на вход контроллера сигнала, соответствующего значению температуры Т > -2 оС, на выходе формируется сигнал (1) - команда «открыть соленоидный вентиль».

При поступлении на вход контроллера сигнала, соответствующего значению Т < -4 оС, выходной сигнал (0) - команда «закрыть соленоидный вентиль». Эти сигналы подаются на вход регулятора, который формирует аналоговый сигнал соответственно 0.5 и 0 В.

На рисунке 4 приводится график изменения температуры от времени, полученный с помощью разработанной имитационной модели системы управления для значений температуры окружающей среды Т0 = 6 оС и Т0 = 4 оС.

Имитационная модель автоматическая система управления температурным режимом в холодильной камере для хранения пищевых продуктов представлена на рисунке 5.

СибАК

www.sibac.info

35

u>

On

Рисунок 1. Обобщенная модель системы управления температурой в испарителе холодильной камеры

О

I j ^

й й

u>

-J

Рисунок 2. Обобщенная модель системы управления температурой в испарителе холодильной камеры в виде составных блоков

Ш &

в

S

я

www.sibac.mto

Естественные и математические науки в современном мире __________________________________№ 11-12 (35), 2015 г.

38

Рисунок 4. График изменения температуры, полученный в среде VisSim

Естественные и математи ческие науки в современном мире

№11-12 (35), 2015г___________________________________________________www.sibac.info

-1^

о

Рисунок А Имитационная модель АСУ температурой в холодильной камеры для хранения пищевых продуктов: Где, TR — температура в испарителе холодильной камеры, колеблется около -3 6С, TW- температура охлажденных пищевых продуктов составляет примерно 1,5 SC, что соответствует техническим требованиям

О

I j ^

й s

Естественные и математические науки в современном мире № 11-12 (35), 2015 г___________________

При разработке имитационной модели учтен процесс выделения теплоты в интервале температур от 0 оС до -4 оС вследствие кристаллизации, при загрузки в холодильную камеру сырьевого продукта, имеющего начальную температуру Т ~ 0 оС.

Представленная обобщённая имитационная модель системы управления температурой в холодильной камере является открытой, универсальной и может быть использована при проектировании аналогичных систем управления.

Список литературы:

1. Дьяконов В.П. Визуальное математическое моделирование. VisSim+Mathcad+MATLAB. М.: Салон-пресс, 2004.

СибАК

www.sibac.info

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ДАННЫМИ

Родионов Артем Сергеевич

канд. физ.-мат. наук, доцент, филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ,

РФ, г. Салават E-mail: artrodionov@mail. ru

Ефимова Дарья Александровна

студент, филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ, РФ, г. Салават E-mail: efimovadarva1@gmail.com

THE DEVELOPMENT OF CONTROL SYSTEM INDUSTRIAL DATA

Artem Rodionov

candidate of Physico-Mathematical Sciences, docent, Salavat Branch Ufa State Petroleum Technological

Russia, Salavat

Darya Efimova

student, Salavat Branch Ufa State Petroleum Technological

Russia, Salavat

41