CC BY
58
УДК 66.011
А. В. Мущинин, В. В. Елизаров, В. И. Елизаров
КОНФИГУРИРОВАНИЕ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
НА ЯЗЫКЕ НЕПРЕРЫВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ
Ключевые слова: химико-технологическая система, непрерывная функциональная схема, конфигурирование, функциональный
блок, параметр.
Рассматривается конфигурирование химико-технологических систем на языке непрерывных функциональных схем (НФС). Приводятся принципы построения НФС: условные обозначения функциональных блоков, параметров функциональных блоков, алгоритмы сопряжения функциональных блоков.
Keywords: chemical-engineering system, continuous flow chart, configuration, function block, characteristic.
How to configure the chemical processes in the language of continuous function chart (CFC). Are principles of the CFC: conditions indicate the functional blocks, function block parameters, algorithms, interface function blocks.
Основы конфигурирования ХТС на языке непрерывных функциональных схем
В настоящее время задачи моделирования процессов, протекающих в химико-технологических аппаратах, решаются весьма успешно [1], но такие модели не дают возможности управления технологическим процессом с точки зрения его автоматизации. Предлагается метод моделирования ХТС, включающей как химико-технологические аппараты, так и систему управления. Конфигурирование ХТС начинается с рассмотрения структуры программного продукта [2], логики и правил конфигурирования. ХТС можно разделить на две логические составляющие: технологическая схема и система управления.
Технологическая схема узла состоит из аппаратов химической технологии, которые можно разделить на следующие типы: разделительные аппараты, теплообменное оборудование, емкостное оборудование, насосное оборудование,
регулирующие органы и т. д. Каждый аппарат на схеме представляется отдельным функциональным блоком. Функциональные блоки располагаются аналогично положению аппаратов на технологической схеме. Это упрощает работу со схемой и дает возможность понимания сущности протекания технологического процесса даже при отсутствии перед глазами самой технологической схемы. Непрерывная функциональная схема схематично максимально повторяет
технологическую схему. Это очень важный фактор при моделировании ХТС. Обозначение функциональных блоков можно выполнять двумя путями:
1. При работе с технологической схемой действующего или спроектированного производства проектировщиком уже введена система обозначений оборудования. Правила обозначений оборудования при этом зависят только от внутреннего стандарта, действующего в организации-проектировщике системы управления. Подробное разъяснение внутреннего стандарта, как правило, приводится в проектной документации. Разработчику модели ХТС в данном случае рекомендуется полностью опираться на действующую систему обозначений и
задавать соответствующие названия блоков. При этом стоит сохранять как буквенное, так и численное обозначение аппаратов для однозначной идентификации их к функциональным блокам.
2. При использовании программного продукта в учебном процессе или при научных исследованиях, можно вводить универсальные обозначения, примеры которых приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Типовое обозначение оборудования
№ Наименование Условное
п/п оборудования обозначение
1 Ректификационная колонна K, Kt
2 Емкость E, Tank
3 Теплообменник T
4 Насос H
5 Регулирующий клапан РК, CV
6 Ручная арматура РА, HV
7 ПИД-регулятор ПИД, PID
При использовании программы в личных целях пользователь может вводить любые обозначения. Тем не менее, рекомендуется придерживаться единой системы обозначений как в рамках одного проекта, так и в течение всего времени использования программного продукта. Это существенно облегчает прочтение схем различной сложности, составленных на разных стадиях развития проекта любым пользователем, знакомым с принципами моделирования ХТС.
Существенной особенностью программного комплекса является моделирование не только технологического процесса, а всей ХТС, включающей в себя систему управления, которой, как правило, пользуются специалисты в области автоматизации технологических процессов и производств. Поэтому разработанная схема (модель) технологического процесса (узла) дополняется элементами системы управления и автоматизации. К ним относятся ручные арматуры, электрические задвижки, регулирующие и отсечные клапаны, регуляторы (модели регуляторов, контроллера). Для
каждого исполнительного механизма на схеме создается функциональный блок [3]. Для регулирующих органов, связанных с системой управления (управляемых системой управления) создаются функциональные блоки, моделирующие логику работы данного контура системы управления, как правило, ПИД-регулятора.
Т.о. конфигурируется модель ХТС в первом приближении. В дальнейшем каждый блок наполняется моделью, алгоритмом или функциональной зависимостью. Параллельно с этим задаются параметры функциональных блоков. При этом выходные параметры одних блоков являются входными для других. Они соединяются согласно структуре технологической схемы и логике работы системы регулирования.
Условные обозначения параметров функциональных блоков в НФС
Более детально рассмотрим состав функциональных блоков. В конструкторе заложен набор типовых функциональных блоков, необходимых для разработки модели ХТС: регулирующий клапан, ручная арматура, ПИД-регулятор, универсальный блок. При добавлении функционального блока на схему ему присваивается имя в соответствии со свободным порядковым номером: objectl, object2 и т.д. Имя блока задается в поле свойства Object ID. Имя блока отображается красным или зеленым цветом. Это информирует о наличии записанного кода программы внутри блока (зеленый цвет) или об его отсутствии (красный цвет). Имя блока меняет цвет с красного на зеленый после записи любого оператора внутри данного блока.
Блоки, кроме универсального, по умолчанию содержат определенный перечень параметров. Для блока, моделирующего регулирующий клапан, введены параметры in, out, ct, dout, X:
Ct - управляющее воздействие, поступающее на исполнительный механизм с регулятора;
In - величина расхода продукта, приходящего с предыдущего аппарата. Определяет расход продукта, который пройдет через клапан при степени открытия 100 %;
Out - величина расхода продукта, проходящего через клапан;
X - текущая степень открытия регулирующего органа;
Dout - вычисляется как разница между управляющем воздействием Ct и текущей степенью открытия X.
Для моделирования запорных арматур используется блок, имеющий аналогичные параметры. Ключевым отличием являются возможные состояния управляющего воздействия Ct. По умолчанию для ручной арматуры это 0 и 1. Соответственно, арматура закрыта или открыта.
Блок ПИД-регулятора по умолчанию содержит большой набор параметров. При этом пользователь настраивает только необходимые ему
параметры. В блоке ПИД-регулятора содержатся следующие параметры:
PV - текущее значение регулируемого параметра. Единицы измерения и диапазон настраиваются в соответствии с используемым датчиком;
SP - текущее значение уставки ПИД-регулятора. Единицы измерения соответствуют единицам измерения регулируемого параметра PV;
OUT - выходное управляющее воздействие, передаваемое на исполнительный механизм. Единицы измерения 0 - 100%;
Spold, Spnew - старое и новое значение уставки. Используется в ручном режиме работы регулятора при слежении за текущим значением регулируемого параметра и присвоении этого значения уставке. Алгоритм используется для исключения резких колебаний степени открытия регулирующего органа при переходе из ручного режима в автоматический;
Kp, Ki, Kd - пропорциональный, интегральный и дифференциальный коэффициенты ПИД-регулятора. Коэффициенты не имеют размерности и задаются в соответствии с настройками;
Auto - параметр, отвечающий за режим работы регулятора. Параметр имеет два значения: 0 и 1. Ручной и автоматический режим соответственно;
E, E0 - величина ошибки рассогласования на текущем и предыдущем шаге, соответственно.
Ограниченное количество типовых блоков объясняется тем, что универсальный блок позволяет заменить все остальные элементы. Кроме этого имеется возможность копирования блоков из готовых проектов. Пользователь может создавать своего рода библиотеку готовых решений и при необходимости открывать нужный проект и копировать оттуда требуемый элемент.
Функциональный блок может содержать произвольное количество параметров, в зависимости от функций, выполняемых этим блоком. Параметры функциональных блоков условно можно разделить на два типа.
1. Локальные параметры функционального блока, которые вводятся непосредственно в коде программы данного блока. Они могут использоваться только как временные внутренние переменные. Их нельзя выводить ни на уровень функциональных блоков, ни на уровень визуализации. Данные параметры не имеют размерности.
2. Параметры второго типа задаются в свойствах функциональных блоков. Параметры данного типа могут выводиться как на уровень функциональных блоков, так и на уровень визуализации. Для этого во вкладке «Params» необходимо нажать на кнопку «+». Появляется окно, в котором задаются все необходимые настройки.
ID - название параметра;
Type - единицы измерения;
Side - вариант отображения параметра в блоке: left/right (слева/справа). При выборе None параметр отображаться не будет;
Max, Min - максимальное и минимальное значение, указывающее диапазон изменения данного параметра;
HiHi, Hi - критическое и предупредительное значение верхних уставок;
LoLo, Lo - критическое и предупредительное значение нижних уставок. Данные настройки используются для сигнализации и настройке блокировок;
DefValue - значение параметра по умолчанию;
Value - текущее значение параметра. Всегда используемыми полями являются следующие: ID, Type, Max, Min, Value. Остальные используются при необходимости. У каждого поля есть значение по умолчанию и кроме того, существует несколько типовых настроек каждого параметра: для уровня в аппарате - 0-100% и 02000мм, для запорной арматуры 0-1. Произведя все необходимые настройки и нажав кнопку Ok, параметр добавляется в перечень параметров функционального блока.
Комбинация клавиш F5/F6 позволяет копировать свойства функциональных блоков, к которым относится и перечень всех параметров. Т.о. введя и настроив параметры одного блока, пользователь копирует их в аналогично работающие блоки.
Условия обозначения параметров в программном коде
Запись обращения к параметру начинается с определения конкретного блока, к параметру которого необходимо обратиться. Для этого на первом месте записывается имя блока. После имени ставится Разделитель 1 и записывается параметр блока, к которому происходит обращение. Записав параметр блока ставится разделитель 2. После этого из всплывающего списка выбирается свойство параметра, к которому происходит обращение: (Max, min, HiHi, Hi, LoLo, Lo, Value, DefValue). При работе с текущим значением параметра, что является стандартным случаем, выбирается свойство Value. Т.о. полная запись обращения к параметру выглядит следующим образом:
«Имя блока - Разделитель 1 - Имя параметра - Разделитель 2 - Свойство параметра»
Разделителем 1 выступает знак подчеркивания «_», Разделителем 2 точка «.». Подставив используемые разделители и названия получим следующую запись:
«Object ID_ID.Property» При написании кода программы внутри конкретного блока и при обращении к параметру данного блока можно пользоваться упрощенным синтаксисом. Имя блока и разделитель 1 можно исключить. В этом случае получим следующий упрощенный синтаксис обращения к параметру:
«Имя параметра - Разделитель 2 - Свойство параметра» или «ID.Property»
Так как используется Pascal-подобный язык, то весь остальной синтаксис аналогичен синтаксису языка Pascal. Язык включает множество структур и конструкций с зарезервированными словами наподобие if, then, else, while, for, begin, end. Подпрограммы делятся на процедуры и функции. Используются стандартные символы
математических операций: :=, /, +, -. Добавляемые параметры по умолчанию имеют тип Real.
Алгоритмы сопряжения функциональных блоков в НФС
Сопряжение функциональных блоков осуществляется двумя способами:
1) Соединительными линиями. Выход одного блока соединяется со входом другого.
2) Программно. Применяется в случаях когда схема становится перегруженной и становится сложно прослеживать связь между блоками. Для этого в коде блока требуемому входному параметру присваивается выходной параметр первого блока.
Рассмотрим оба варианта соединения. Добавим на функциональную схему 2 универсальных блока с именами blockl и block2. У блока 1 создадим параметр OUT, у блока 2 параметр IN. Соединим выходной параметр OUT блока 1 с входным параметром IN блока 2.
Для применения первого способа необходимо соединительной линией соединить параметр Out блока BLOCK1 с параметром In блока BLOCK2 (Рис. 1). Для этого выбрав элемент Соединительная линия необходимо нажать левой кнопкой мыши на параметр Out блока BLOCK1 и протянуть появившуюся линию до параметра In блока BLOCK2. После совершения такого действия параметр по соединительной линии будет передаваться от блока 1 к блоку 2. Соединив параметры в обратной последовательности результат будет обратным, т.е. параметр будет передаваться от блока к 2 к блоку 1. При этом на схеме у параметра принимающего блока появляется небольшой квадрат. Стоит отметить, что названия блоков и параметров никак не влияют на направление передачи параметров
Рис. 1 - Сопряжение функциональных блоков соединительными линиями и программным методом
Для соединения блоков программным способом в коде блока сделаем следующую запись: «Ъ1оск2_1п.Уа1ие := Ыоск1_ои1Уа1ие» Такую запись можно разместить как в первом, так и во втором блоке, так как в ней есть указание полных имен всех используемых параметров (рис. 1).
Рассмотрим запись, которая будет работать только в блоке 1:
«block2_in.Value := out.Value» Аналогично рассмотрим запись, которая будет корректно работать при записи только во втором блоке:
«in.Value := block1_out.Value» Используя упрощенный вариант записи параметра стоит всегда помнить, что таким образом можно обращаться только к параметрам блока, в котором размещается данная запись.
Конфигурирование типовых ХТС
Конфигурирование контура регулирования расхода.
Ключевыми элементами являются ПИД-регулятор и регулирующий орган. Нанесем на схему блоки регулятора, регулирующего органа и три универсальных блока.
Назовем эти блоки PID, Valve, SP, IN, OUT. Расшифруем: PID - блок ПИД-регулятора, Valve -блок регулирующего органа, SP - блок задания уставки (задания) регулятору, IN, OUT - блоки ввода и вывода величины расхода продукта.
В блоке IN введем один параметр с названием in, выберем единицы измерения кг/час, выставим значения Min, Max равные 0 и 500 соответственно. Свойству Value зададим значение 500. В блоке SP введем параметр Sp со свойствами, аналогичными свойствам параметра In блока IN. В блоке OUT введем параметр Out со свойствами, аналогичными свойствам параметра In блока IN. В блоках PID и Valve все необходимые параметры введены по умолчанию. Необходимо лишь настроить свойства параметров In, Out блока Valve и свойства параметра Sp блока PID аналогично другим настроенным параметрам.
Блоки PID и Valve уже имеют заложенную в них модель, которая рассматривается в гл. . В блоке PID необходимо выставить настройки ПИД-регулятора, т.е. значения П, И, Д коэффициентов. Для работы регулятора в автоматическом режиме значение параметра Auto блока PID приравнивается 1.
При настройке параметров и подготовке к соединению блоков между собой необходимо помнить, что любые соединяемые параметры должны иметь одинаковые свойства, иначе конфигурируемая схема будет работать некорректно.
Далее соединительными линиями соединим следующие параметры:
1) параметр In блока IN с параметром In блока PID;
2) параметр Out блока Valve с параметром Out блока OUT;
3) параметр Out блока Valve с параметром PV блока PID;
4) параметр Sp блока SP с параметром Sp блока PID;
5) параметр Out блока PID с параметром Ct блока Valve;
Сконфигурированная ХТС представлена на рисунке 2. Запуск модели осуществляется нажатием кнопки «Пуск».
Рис. 2 - Непрерывная функциональная схема ХТС регулирования расхода
На следующий временной такт данная величина попадает в регулятор в качестве параметра Sp блока PID, где происходит сравнение значения уставки SP и величины текущего значения расхода PV. На основании найденного рассогласования E рассчитывается вклад каждой из П, И, Д составляющий в выходной управляющий сигнал. После их сложения происходит формирование управляющего сигнала и он поступает на выход регулятора в качестве параметра Out блока PID.
На следующий временной такт управляющее воздействие Out блока PID поступает на регулирующий клапан Valve в качестве параметра Ct. В этом блоке происходит сравнение текущей степени открытия клапан X и управляющего воздействия Ct. Если разница данных параметров Dout > 0,5%, то происходит изменение степени открытия клапан. (0,5% - зона нечувствительности регулирующего органа). После изменения степени открытия клапана происходит перерасчет расхода продукта, протекающего через регулирующий орган. Измененное значение расхода присваивается значению параметра Out блока Valve.
На следующий временной такт расход продукта через регулирующий орган в качестве параметра Out блока Valve поступает на вход блока Out в качестве параметра Out и на вход блока PID в качестве параметра PV. В блоке PID происходит сравнение значения уставки SP и текущего значения регулируемого параметра PV и на основании найденного рассогласования формируется новый управляющий сигнал. Который поступает на регулирующий орган, изменяя степень его открытия и воздействуя на значение расхода продукта.
Т.о. управляющее воздействие и степень открытия клапана изменяются до тех пор, пока текущее значение PV не сравняется со значением уставки SP. Алгоритм действует непрерывно (циклически), начиная с момента запуска программы моделирования до ее остановки пользователем.
Конфигурирование ХТС, состоящей из емкости, контура регулирования уровня
в емкости подачей продукта в емкость и контура регулирования расхода продукта из емкости
На уже существующую схему добавим один универсальный блок с названием Tank, моделирующий емкость и блоки PID, Valve, SP, аналогичные имеющимся блокам. Назовем блоки
регуляторов расхода и уровня PIDF и PIDL, регулирующие клапаны ValveF и ValveL, блоки задания уставок SPF и SPL соответственно. В блоке Tank введем три параметра: In - входящий поток, Out - выходящий поток, L - уровень в аппарате.
В блоках PIDL и PIDF выставляются значения П, И, Д коэффициентов регулирования. Оба регулятора переводятся в автоматический режим работы, выставляя значение параметра Auto, равное единице. Перед соединением блоков настраиваются свойства всех параметров. Блоки соединяются следующим образом:
1) параметр In блока IN с параметром In блока ValveL;
2) параметр Out блока ValveL с параметром In блока Tank;
3) параметр Out блока Tank с параметром In блока ValveF;
4) параметр Out блока ValveF с параметром F блока OUT;
5) параметр Out блока ValveF с параметром PV блока PIDF;
6) параметр SP блока SPF с параметром SP блока PIDF;
7) параметр Out блока PIDF с параметром Ct блока ValveF;
8) параметр L блока Tank с параметром PV блока PIDL;
9) параметр SP блока SPL с параметром SP блока PIDL;
10) параметр OUT блока PIDL с параметром Ct блока ValveL.
Рис. 3 - Непрерывная функциональная схема ХТС емкости с контурами регулирования уровня и расхода
Сконфигурированная ХТС представлена на рисунке 3. Запуск модели осуществляется нажатием кнопки «Пуск».
Контур регулирования расхода продукта на выходе из емкости работает по алгоритму, описанному выше. Единственным отличием является то, что максимальный расход продукта задается не отдельным блоком, а является выходным параметром блока Tank. Для контура регулирования расхода задается значение уставки в блоке SPA путем задания необходимого значения свойству Value параметра Sp.
Модель ХТС имеет следующий алгоритм
работы:
Первым шагом задается значение уставки в блоке SPL путем задания необходимого значения свойству Value параметра Sp.
На следующий временной такт данная величина попадает в регулятор в качестве параметра Sp блока PIDL, где происходит сравнение значения уставки SP и величины текущего значения уровня в емкости PV. На основании найденного рассогласования E рассчитывается вклад каждой из П, И, Д составляющий в выходной управляющий сигнал. После их сложения происходит формирование управляющего сигнала и он поступает на выход регулятора в качестве параметра Out блока PIDL.
На следующий временной такт управляющее воздействие Out блока PIDL поступает на регулирующий клапан ValveL в качестве параметра Ct. В этом блоке происходит сравнение текущей степени открытия клапан X и управляющего воздействия Ct. Если разница данных параметров Dout > 0,5%, то происходит изменение степени открытия клапан. (0,5% - зона нечувствительности регулирующего органа). После изменения степени открытия клапана происходит перерасчет расхода продукта, протекающего через регулирующий орган. Измененное значение расхода присваивается значению параметра Out блока ValveL.
На следующий временной такт расход продукта через регулирующий орган в качестве параметра Out блока ValveL поступает на вход блока Tank в качестве параметра In. На основании заложенной модели рассчитывается изменение уровня в емкости и значение уровня присваивается параметру L.
На следующий временной такт значение уровня в емкости Tank поступает на вход блока PIDL в качестве параметра PV. В блоке PIDL происходит сравнение значения уставки SP и текущего значения регулируемого параметра PV и на основании найденного рассогласования формируется новый управляющий сигнал. Который поступает на регулирующий орган, изменяя степень его открытия и воздействуя на значение расхода продукта.
Т.о. управляющее воздействие и степень открытия клапана изменяются до тех пор, пока текущее значение PV не сравняется со значением уставки SP. Алгоритм действует непрерывно (циклически), начиная с момента запуска программы моделирования до ее остановки пользователем [4].
Конфигурирование ХТС, состоящей из теплообменного аппарата и контура каскадного регулирования расхода теплоносителя с коррекцией по температуре продукта на выходе из теплообменника
Для конфигурирования данного узла на схему необходимо добавить следующие элементы: 4 универсальных блока, 2 блока регулирования, 1 блок регулирующего органа.
Введем следующие обозначения:
регулирующий клапан - Valve, регуляторы - PIDT, PIDF, блок задания уставки - SPT, блоки ввода продукта и теплоносителя - INGx, INGg, блок теплообмена - T. Добавим в блоки следующие параметры:
Блок SPT - параметр Sp, диапазон изменения от 0 до 100 °С;
Блок INGx - параметр Gx, диапазон изменения от 0 до 100 кг/час;
Блок INGg - параметр Gg, диапазон изменения от 0 до 100 кг/час;
Блок T - параметр Gx, диапазон изменения от 0 до 100 кг/час;
параметр Gg, диапазон изменения от 0 до 100 кг/час;
параметр txk, диапазон изменения от 0 до
100 °С;
параметр tgk, диапазон изменения от 0 до
100 °С;
параметр Out блока PIDT, диапазон изменения от 0 до 100 %;
параметр Sp блока PIDF, диапазон изменения от 0 до 100 %
Расшифруем введенные обозначения параметров:
Sp - уставка регулятору температуры; Gx - расход продукта на входе в теплообменник;
Gg - расход теплоносителя на входе в теплообменник;
Txk - значение температуры продукта на выходе из теплообменника;
Tgk - значение температуры теплоносителя на выходе из теплообменника;
Соединим параметры следующим образом:
1) параметр Gx блока INGx с параметром Gx блока T;
2) параметр Gg блока INGg с параметром In блока Valve;
3) параметр Out блока Valve с параметром Gg блока T;
4) параметр Out блока Valve с параметром PV блока PIDF;
5) параметр Txk блока T с параметром PV блока PIDT;
6) параметр Sp блока SPT с параметром Sp блока PIDT;
7) параметр Out блока PIDT с параметром Sp блока PIDF;
8) параметр Out блока PIDF с параметром Ct блока Valve.
Сконфигурированная ХТС представлена на рисунке 4. Запуск модели осуществляется нажатием кнопки «Пуск».
Сконфигурированная ХТС имеет следующий алгоритм работы:
Регуляторы PIDT и PIDF находятся в автоматическом режиме работы. При этом выходной сигнал Out регулятора PIDT задает уставку Sp на регуляторе PIDF. Т.е. реализован режим каскадного регулирования расхода теплоносителя Gg с коррекцией по температуре продукта на выходе из теплообменника.
Рис. 4 - Непрерывная функциональная схема ХТС теплообмена с контуром регулирования расхода теплоносителя с коррекцией по температуре продукта на выходе из теплообменника
После запуска режима моделирования нажатием кнопки запуск пользователь в блоке SPT выставляет значение уставки - требуемую температуру продукта на выходе из теплообменного аппарата, которая будет поддерживаться контуром каскадного регулирования.
На следующий временной такт это значение в качестве параметра Sp поступает в блок регулятора PIDT. Одновременно с этим в качестве параметра PV блока PIDT в регулятор с блока теплообмена T в качестве параметра Txk поступает текущее значение температуры продукта на выходе из теплообменника. В блоке регулирования происходит сравнение текущего значения температуры продукта на выходе из теплообменника PV с величиной уставки Sp. Рассчитывается рассогласование E=SP-PV. На основании рассогласования рассчитывается вклад каждой их П, И, Д составляющих в управляющий сигнал, который подается на выход регулятора PIDT в качестве параметра Out.
На следующий временной такт данная величина попадает в регулятор расхода в качестве параметра Sp блока PIDF. Одновременно с этим на данный блок в качестве параметра PV поступает текущее значение расхода теплоносителя. Происходит сравнение значения уставки SP и величины текущего значения расхода теплоносителя PV. На основании найденного рассогласования E рассчитывается вклад каждой из П, И, Д составляющий в выходной управляющий сигнал. После их сложения происходит формирование управляющего сигнала и он поступает на выход регулятора в качестве параметра Out блока PIDF.
На следующий временной такт управляющее воздействие Out блока PIDF поступает на регулирующий клапан Valve в качестве параметра Ct. В этом блоке происходит сравнение текущей степени открытия клапан X и управляющего воздействия Ct. Если разница данных параметров Dout > 0,5%, то происходит изменение степени открытия клапан. (0,5% - зона нечувствительности регулирующего органа). После изменения степени открытия клапана происходит перерасчет расхода продукта, протекающего через регулирующий орган. Измененное значение расхода присваивается значению параметра Out блока Valve.
На следующий временной такт расход продукта через регулирующий орган в качестве
параметра Out блока Valve поступает на вход блока T в качестве параметра Gg. На основании заложенной модели рассчитывается изменение температуры продукта на выходе из теплообменника и значение температуры присваивается параметру Txk.
На следующий временной такт данная величина поступает в качестве параметра PV на блок PIDT, где сравнивается со значением уставки Sp. В блоке PIDT формируется новый управляющий сигнал для блока регулирования расхода PIDF. В блоке PIDF происходит сравнение новой уставки Sp с текущим значением расхода теплоносителя, находится рассогласование и вырабатывается новый управялющий сигнал, изменяющий степень открытия регулирующего органа Valve. В результате этого меняется расход теплоносителя Gg и режим работы теплообменного аппарата T. Т.о. происходит вывод аппарата на требуемый режим работы. Алгоритм выполняется непрерывно до завершения работы программы.
Заключение
В работе представлены основы конфигурирования ХТС на языке непрерывных функциональных схем. Конфигурирование ХТС
производится в программном продукте для моделирования работы ХТС и разработки компьютерных тренажерных комплексов [5, 6].
Работа выполнена в рамках гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых № 14.15б.14.5бб3-МД от 03.02.2014 г.
Литература
1. Т. Н. Гартман, Д.В. Клушин Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов. Академкнига, Москва, 2008, 416 с.
2. В.И. Елизаров, Э.Р. Галеев, А.В. Мущинин, Н.Г. Смолин, И.М. Валеев, Вестник Казан. технол. ун-та, 16. 20. 288-290 (2013).
3. В.В. Елизаров, Д.В. Елизаров, А.В. Мущинин, Химическое и нефтегазовое машиностроение, 4. 30-34 (2014).
4. А.В. Мущинин, А.В. Долганов, Д.В. Елизаров, В.В. Елизаров, Вестник Казан. технол. ун-та, 16. 12. 269-272 (2013).
5. Авт. свид. РФ 2012619374 (2012).
6. Авт. свид. РФ 2013618498 (2013).
© А. В. Мущинин - инженер кафедры АТПП КНИТУ, [email protected]; В. В. Елизаров - д-р техн. наук, профессор, директор НХТИ КНИТУ, [email protected]; В. И. Елизаров - д-р техн. наук, профессор каф. АТПП НХТИ КНИТУ, [email protected].
© A. V. Mushchinin - engineer of the department ATPM NCHTI KNRTU, [email protected]; V. V. Yelizarov - Dr. Tech. Sci., head of the department ATPM NCHTI KNRTU; V. I. Yelizarov - Dr. Tech. Sci., professor of the department ATPM NCHTI KNRTU.
