124661 (592998), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Включение насосов производится также микроконтроллером при достижении давлением в ГА определенных уставок, задаваемых контроллером ГЭС при запуске МНУ. Так при рабочем давление 4 МПа включение компенсационного насоса производится при давлении 3,8 МПа, основного при 3,7 МПа, резервного при 3,6 МПа. Отключение насосов производится при достижении номинального уровня давления в ГА.

Открытие и закрытие перепускных клапанов (с проверкой исполнения) так же производятся микроконтроллером. Контролируется и загрязнение каждого из фильтров.

Для управления процессом микроконтроллер вырабатывает только дискретные сигналы малой мощности. Которые затем поступают в блок силовой автоматики, где включают соответствующие устройства которые питают исполнительные приводы и устройства электрическим током соответствующего рода, напряжения и мощности. Например для запуска и остановки электродвигателей сигнал поступает на устройство плавного пуска.

Такая реализация позволяет использовать одни и те же управляющий контроллер и программу с МНУ различных мощностей, достаточно лишь использовать соответствующую силовую автоматику с соответствующими входными сигналами. Если какое то из устройств отсутствует (например, охладитель масла), то этот программный модуль необходимо отключить.

2.7 Структурная схема системы управления

Для управления процессом работы необходимо устройство, которое будет собирать данные о состояние технологического процесса, обрабатывать полученные данные и вырабатывать сигналы управления для поддержания параметров на заданном уровне. Для этого используем микроконтроллер. Он состоит из блока центрального процессора обеспечивающего выполнение арифметическо-логических действий и управляет всем процессом в соответствии с его рабочей программой. Модулей сбора цифровых и аналоговых данных обеспечивающих подключение датчиков, их питания и опрос. Модуль цифрового вывода, преобразующего сигналы микроконтроллера в электрические сигналы управления исполнительных органов. Для подключения датчиков и нагрузок в каждом модуле имеется необходимое число выводов.

Для сопряжения с центральным контроллером ГЭС к блоку центрального процессора подключен коммуникационный модуль обеспечивающий реализацию протокола сети PROFIBUS.

Питание модулей и датчиков производится от источника питания управляющего контроллера. Питание этого источника и исполнительных механизмов производится от сети собственных нужд ГЭС.

Контроль уровня в гидроаккумуляторе осуществляется четырьмя дискретными датчиками уровня. Два из которых являются аварийными, а два определяют нормальный уровень масла в сливном баке.

В сливном баке устанавливаются два дискретных датчика уровня определяющих переполнение сливного бака и аварийно низкий уровень в нем и один аналоговый, не использующийся для управления МНУ. Около дна сливного бака устанавливается датчик наличия конденсата, который также является дискретным и меняет свое состоянии при достищении конденсатом уровня установки датчика.

Шесть дискретных датчиков положения контролируют открытие перепускных клапанов насосов и определяют засорение масляных фильтров. Устанавливаются соответственно в блоках клапанов и в корпусе масляных фильтров.

Датчик температуры масла в сливном баке используется для определения момента включения и отключения маслоохладительной установки и ТЭНа.

Аналоговый датчик давления устанавливается в ГА и определяет давление в нем. Давление в ГА сравнивается микроконтроллером с уставками управления и при необходимости производится запуск и остановку масляных насосов.

Все аналоговые датчики подключаются к модулю аналогового ввода, а дискретные к модулю цифрового ввода. Управляющие устройства получают сигналы от цифрового модуля ввода.

Для запуска электродвигателя применяются устройства плавного пуска, при появлении управляющего сигнала высокого уровня производится запуск двигателя, при переключении на уровень «логического нуля» двигатели останавливаются. Перепускные клапана управляются электромагнитными реле, как и пневмоклапан и клапан охладительной установки. Для включения электронагревателя масла применяется электомагнитный пускатель.

Описанная структурная схема системы управления МНУ изображена на рисунке. В виде прямоугольников здесь представлены основные элементы системы, а стрелками изображены связи элементов и направления передачи сигналов.

В данном разделе мы определи основные параметры системы управления, ее структур, компоненту. Однако для окончательной проверки принятых решений и анализа качественных показателей разрабатываемой системы необходимо создать ее модели и произвести с ними эксперименты, подтверждающие или опровергающие правоту технических решений.

3 Создание логической модели системы управления МНУ

3.1 Синтез логической модели системы управления

Система управления маслонапорной установкой должна представлять собой автомат с жесткой программной логикой обеспечивающий реализацию алгоритма управления, который предусматривает выработку определенного управляющего воздействия на каждое из возможных состояний параметров технологического процесса.

Управляющие воздействия представляют собой дискретные сигналы двух логических уровней («нуля» и «единицы»). Сигнал высокого уровня рассматривается исполнительным органом как команда к запуску, а низкого уровня – к остановки устройства.

Большинство сигналов от датчиков параметров технологического процесса являются дискретными, с двумя значениями уровня, соответствующими «логическому нулю» и «единице». Показания аналоговых датчиков сравниваются с контрольными значениями и по результатам сравнения (то есть при выполнении одного или нескольких заранее предопределенных условий) происходит запуск соответствующего алгоритма выработки управляющего воздействия. Следовательно, после процедуры корпорации управляющее устройство осуществляет обработку не аналоговой величины, и даже не ее цифрового представления, а нескольких булевых переменных, являющихся значениями функций сравнения величины и некоторого контрольного значения – экстремума управляющей функции.

В ходе моделирования необходимо решать вопрос не о математическом моделировании системы, а произвести синтез логической модели управления. В силу того, что управления производится периодически при выходе параметра за пределы нормы, а контроль и регулирование работы каких либо исполнительных органов не производится (лишь включение и отключение) нет смысла рассматривать работу устройства в рамках синтеза модели системы управления. Обратная связь как таковая не осуществляется. Вместо нее производится периодический (в модели непрерывный) опрос состояния параметров системы и новая генерация управляющего воздействия, если этого требует состояние процесса.

При конструировании маслонапорной установки производится расчеты и подбор оборудования в соответствии с разработанными таблицами, созданными ведущими в отрасли научно-исследовательскими институтами на основе данных полученных расчетным и эмпирическим путями. Следовательно маслонапорная установка в состоянии выполнять свои функции при рабочем режиме ГЭС, значит нет необходимости усложнять модель введением передаточных функций датчиков и исполнительных механизмов. Достаточно точно реализовать модель логики системы управления, как объекта разработки данного дипломного проекта.

В соответствии с вывшее сказанным систему управления маслонапорной установкой мы можем представить как устройство с жесткой логикой, имеющее несколько входов и выходов связанных между собой логическими функциями. Таким образом, изменение входных сигнал ведет к изменению выходных. Следовательно, можно представить систему управления как некоторую комбинативную схему. Пользуясь теорией «конечных автоматов» можно выделить отдельные устройства для управления каждым исполнительным органом.

Функция управления МНУ можно разделить на следующие подфункции составляющие алгоритм управления отдельными устройствами МНУ.

• Управление основным маслонасосом;

• Управление резервным маслонасосом;

• Управление компенсационным маслонасосом;

• Управление электропневмоклапаном;

• Управление клапаном маслоохладителя охладителя;

• Управление электронагревателем.

Последовательная реализация всех этих модулей даст нам логическую модель системы управления маслонапорной установкой.

3.2 Моделирование алгоритма управления в программном пакете математического моделирования MATHLAB

Логическую модель для проверки ее правильности реализуем в среде моделирования MATHLAB. Данный программный покат позволят простыми и наглядными средствами программы Simulink реализовать автоматически обкатываемую компьютером модель, с возможностью совершать вычислительные эксперименты с моделью.

Для начала разобьем модель на три функциональных модуля.

• Модуль управления насосами;

• Модуль управления пневмоклапанном;

• Модуль управления температурой в сливном баке.

Указанные выше модули отражают весь алгоритм управления маслонапорной установкой. И осуществляя контроль за выходом параметров за аварийные рамки. Засорение фильтров и контроль положения клапана не производится, так как в модели не отражен режим генерации предупредительных сообщений и не учитываются возможные неполадки в механизмах. Так как нет возможности прогнозировать производительность МНУ и потребление масла ГЭС задавать значения контролируемых параметров будем с помощью генератора входного воздействии в форме синусоидального сигнала определенной частоты и амплитуды.

3.3 Модель блока управления пневмоклапанном

Для управления пневмоклапанном ГА МНУ соберем следующую модель в программе Simulink. Готовая модель представлена на рисунке. Для симуляции изменения уровня в гидроаккумуляторе соберем генератор вырабатывающий плавно возрастающую от 0 до 5 величину. Датчики уровня реализуем с помощью элементов типа Switch. Установим их момент переключения равный порядковому номеру датчиков уровня от 1 до 4, где первый и четвертый соответственно датчики аварийно низкого и высокого уровня масла в ГА, а второй и третий (на схеме два верхних) датчики ограничивающие диапазон нормального уровня масла в ГА. Для имитации работы дискретных датчиков подсоединим ко входам элементов switch элементы Constant со значениями Нелей и единиц, так чтобы при достижении уровнем какого либо датчика он переключал бы выходной сигнал с нуля на единицу. Таким образом, реализуется контроль уровня в ГА.

Алгоритм работы пневмоклапана предусматривает, что он открывается при достижении уровнем масла места установки датчика высокого уровня и закрывается, при уменьшении уровня до переключения датчика низкого уровня на ноль. Реализуем этот алгоритм используя сумматор сигналов датчиков уровня и релейный элемент. После суммирования получаем значения от 0 до двух, при этом значение 2 соответствует уровню жидкости выше верхнего, и требует открытия клапана, а 0 соответствует уровню ниже нижнего, то есть моменту закрытия клапана. Для распознования этих состояний используем релейный элемент, который выдает значения управляющего сигнала пневмоклапана равное единице при значении входного сигнала равном 2 и отключает при падении его до значения единицы.

Подключим на выходы с датчиков уровня и в релейного элемента Scope и запустим расчет модели. Полученные графики представлены на, где средняя линия – это сигнал управления пневмоклапанном. Анализ полученных результатов показывает, что управление клапаном реализовано правильно.

Затем для обработки аварийных состояний подключим к выходам Switch 7 и 6 логический элемент «или», а к нему элемент прекращения расчетов. Теперь при появлении сигнала аварийно низкого и высокого уровня происходит прекращение работы, то есть аварийная остановка.

3.4 Модель блока управления маслонагревателем и охладительной установкой

Используя элементы Simulink создадим модель модуля управления нагревателем и охладительной установкой. На рисунке Рис. 3.1 представлена схема модели.

Рис. 3.1

Модель состоит из генератора обеспечивающего изменение значения температуры по синусоидальному закону. Маслоохладителная установка должна включаться при достижении температуры уставки ее включения и отключаться при падении температуры до номинального уровня. контроль величины по диапазону начало и конец которого находятся на значительном расстоянии позволяет ограничить частоту включения и отключения оборудования, что увеличивает его ресурс. Для реализации такого алгоритма наиболее подходящим решением будет использование релейного элемента, так как он переключает выходной сигнал именно по такому закону. Подключим к релейному элементу выход генератора температуры и зададим уставки температуры при которых производится включения и отключения маслоохладителя.

Для управления маслонагревателем все выполняем аналогично, описанной выше модели блока управления маслоохладителем, за исключением того, что температура включения маслонагревателя меньше чем температура его отключения. Следовательно, для работы релейного элемента необходимо использовать обратные величины. Подключим к выходам релейных элементов и генератора Scope и снимем диаграмму работы модели (Рис. 3.2).

Характеристики

Список файлов ВКР