Многоканальная система управления процессом приготовления смесей

 

T1 патен но-техм

"""ческая блиот

Союз Советскмк

Социалистических

Республик

B H C A я-й -Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<г|г73 28 1 1

Ф{б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 050974 (21) 2059138/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)м. кл.2

G 05 В 11/32

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 0505.80 Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 05.05.80 (53) УДК 62-50 (088, 8) (72) Ав тор изобретения!

0.B.Kàëëèíèêîâ

Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИС 1ЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕИ

Изобретение относится к области ь. автоматического управления производственными процессами и может быть и-пользовано для непрерывного авто5 матического приготовления жидких многокомпонентных смесей высокого качества в производствах химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности, где примен яют ся доз иров очные н асосы (агрегаты) .

Известны многоканальные и многосвязные системы автоматического регулирования и управления, которые характеризуются несколькими канала — 15 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 корректиpyemax связей между каналами, что снижает надежность системы и делает 30 I ее практически неработоспособной при случайных возмущениях.

Наиболее близкой по технической сущности является многоканальная система управления процессом приготовления смесей, содержащая и-Х каналов управления, состоящих из поспедовательно соединенных измерителя рассогласования, блока сравнения, интег,;.= зра, 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, формирователя сигнала 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 управ732811 ления через второй масштабирующий блок. соединен со вторыми входами блоков сравнения других каналов управления, блок задания коэффициентов соединен с управляющими входами гервого и второго масштабирующих блоков, нторые выходы насосов всех каналов управления соединены с соответствующими входами объекта регулирования (2).

8 известной системе благодаря уменьшению сложности корректирующих связей повышается надежность ее работы, В ней воздействуют на тот параметр, который отклонился от задания в большей степени, чем остальные, и величина этого отклонения 15 превысила некоторый порог срабатывани я.

Однако эта система эффективно работает только в режиме стабилизации при компенсации случайных возму- щ щений по отдельным параметрам, При изменении по заданию система может принять устойчиное состояние при больших рассогласованиях по отдельным параметрам, так как она ком- 25 пенсирует только отклонение между рассогласованиями. Это уменьшает точность работы системы.

Цель изобретения — повышение точности системы.

Поставленная цель достигается тем, что в каждом канале управления второй выход измерителя рассогласования соединен со вторым входом формирователя сигнала управления, второй выход блока задания регулиру- 35 емого параметра соединен с третьими входами формирователей сигнала управления всех каналов управления, а второй выход измерителя рассогласования и-го канала соединен с чет- 4() вертыми входами формирователей сигналон управления других каналов.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Система включает объект 1 управления, каналы 2 управления, измерители 3 рассогласования, интегратор

4, пороговые устройства 5, Формирователи 6 си- íàëà управления,,исполнительные механизмы 7, насосы (агрегаты) 8, датчики 9 регулируемого параметра, блоки 10 сравнения, задатчик 11 регулируемого параметра, мастабирующие блоки 12 и 13, блок

14 задания коэффициентов, нуль-органы 15, Х-сигнал задания системы, 55

Xq — Хп -сигналы задания для каналов управления, У вЂ” () -регулируемые параметры, ),(— ЕВ-сигналы рассогласования, К - Кп-коэффициенты масштабирования, SignQX-сигнал изменения 6О задания системы, 11 Š— AE„>- сигналы отклонения рассогласования соответствующего канала управления от принеденного рассогласования n-ro канала, N;, интегральное значение динамической ошибки п-го канала, И„"-зону нечувств тельности порогового устройства и-го канала, Л И -hN„„-интегральные значения отклонений, N - N J-зону реакции

За порогоных устройств в п-1 каналах, U, — U„- управляющие сигналы, Q, — Q„-доэируемые компоненты, смесь компонентов.

В п-канале управления соединены последовательно измеритель 3 рассогласования, интегратор 4, пороговое устройство 5, формирователь 6 сигнала управления, исполнительный механизм 7, насос (агрегат) 8, первый выход которого через датчик 9 регулируемого параметра соединен с первым входом измерителя рассогласования.

В остальных п-1 каналах управления между измерителем 3 рассогласования и интегратором 4 дополнительно включен блок 10 сравнения, второй вход которого подключен через масштабирующий блок 13 к первому выходу измерителя 13 рассогласования и-го канала.

Эадатчик 11 регулируемого параметра через масштабирующий блок 12 подключен ко вторым входам измерителей рассогласования но всех каналах управления. Выход блока 14 задания коэффициентов соединен с управляющими входами масштабирующих блоков

12 и 13. Вторые выходы насосов 8 нсех каналов соедипсцы с соответствующими входами объекта 1 регулирования.Во всех каналах управления второй выход измерителя 3 рассогласования соединен со вторым входом

Формирователя 6 сигнала управления, причем второй выход измерителя 3 рассогласования п-го канала соединен с четнертыми входами формирователей ,б сигнала управления остальных каналов. Второй выход задатчика 11 регулируемого параметра соединен с третьими входами формирователей б сигнала управления всех каналов.

Система предназначена для управления производительностями п.объемных (дозировочных) насосов или агрегатов, которые непрерывно дозируют н объект 1 (общий трубопровод) компоненты Q, — Q„ .

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 U поступающих с выходов соответствующих формирователей 6 сигналов управления„ Эаданное регламентом состояние между производительностями устанавливается масштабирующим блоком 12, в котором сигнал за(дания Х от блока 14 задания умножа732811.ется на соответствующие масштабируЮщие коэффициенты К - К„. В измерителях 3 рассогласования всех каналон

2 управления непрерывно определяются текущие рассогласования Е; — Х; — Y," между сигналом задания для соответствующего канала и сигналом регулируемого параметра, получаемого на выходе датчика 9. При изменении общего задания Х по сигналу Sign hX, формируемому на втором выходе блока

14 задания и поступающему на формиронатели б сигнала управления, каналы управления переводятся на режим работы возмущение по заданию .

На выходах измерителей 3 рассогласования формируются текущие рассогла- 15 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 управления

N„=j Ер dt

Эту величину сравнивают в пороговом устройстве 5 n-ro канала с задан- 25 ной зоной нечувствительности по ИЗДО.

При превышении этой зоны нечувствительности на выходе нуль-органа 15 формируется сигнал в момент

Л И„= Nn N„) 0 30

По этому сигналу в формирователе

6 сигнал., управления формируется управляющий сигнал ()я, который через исполнительный механизм 7 изменяет производительность У„на- 35 соса 8 с максимально возможной скоростью в сторону уменьшения рассогласования Е„..

Для сравнения ИЗДО всех канаЛов 2 управления с ИЗДО n-ro канала 2 40 управления сигнал рассогласования

E„n-ro канала 2 управления умножают в масштабирующем блоке 13 на коэффициенты "- — —, которые вводятся в масштабирующий блок 13 из блока

14 задания коэффициентов. Выходные сигналы Н 1 масштабирующего блока

Kn-<

13 сравнивают в блоке 10 сравнения с рассогласонаниями Š— Е„., соответствующих каналов 2 управления. Сигналы отклонений Л Е вЂ” Л Е„, интегрируются в интеграторах 4. На выходе интегратора 4 в i-ом канале 2 управления образуется сигнал отклонения

ИЗДО соотнетстнующего канала 2 управления от приведенного к этому каналу 55

ИЗДО и-го канала 2 управления

ЛNt = f (Ei — — ) dt

Еь

Эти сигналы сравнивают в пороговых устройствах 5 с заданной для 60 каждого канала зоной реакции N; . P величина которой определяется допустимой величиной ошибки по нарушению соотношения между смешиваемыми компонентами, а также с нулевым уровнем. 5

При дост е и QTKJIQ ения по ИЗДО заданных зон реакции на выходе нульоРгана 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 Ni = О, на выходе порогового устройства 5 появляется сигнал, по которому в формирователе

6 сигнала управления формируется сигнал управления, меняющий направление изменения производительности соответствующего насоса 8 на обратное, т.е. Ренерсирующий исполнительный механизм 7.

Производительность i-го насоса

8 начинает уменьшаться, сначала сравниваясь по неличине с сигналом приведенной производительности насоса 8 и-ro канала 2 управления, а затем становится меньше его. Соответственно ИЗДО i-го канала 2 управления сначала отклоняется от приведенного ИЗДО n-ro канала 2 управления, а после момента совпадения по величине сигналов производительности насосов 8 i-го и приведенного и-каналов 2 управления,- начинает снова приближаться к нему. В момент

Л11; =. О, в формирователе б сигнала управления формируется управляющий сигнал, который снова ренерсирует исполнительный механизм 7, меняющий направление изменения производительности насоса i-ro канала.

2 управления на обратное.

Аналогично работает i-й канал

2 управления и дальше, каждый раз меняя направление изменения производительности в момент компенсации отклонения по ИЗДО. B моменты компенсации рассогласования Е; = 0 на втором выходе измерителя 3 рассогласования формируется сигнал, поступающий на вход формирователя б сигнала управления. Если компенсация рассогласования Е; в 1-м канале 2 управления происходит раньше компенсации рассогласования Ej e n-м. канале 2 управления, то по сигналу Ей с выхода измерителя 3 рассогласо732811 вания в п-м канале 2 управления в форвФроэателе 6 сигнала управления i-го канала 2 управления формируется сигнал управления, который через исполнительный механизм 7 прекращает изменение производительности насоса 8 i-oro канала 2 управления.

Если же сигнал Е = 0 на формирователь б сигнала управления приходит позже сигнала Е„= О, то изменение производительности насоса 8 i-го .канала 2 управления прекращается по последнему сигналу.

Аналогично работают и остальные каналы 2 управления, кроме n-ro, Из.эа неточности работы отдельных блоков системы после окончания переходного процесса в некоторых каналах

2 управления могут оставаться нескомпеисированными небольшие величины отклонений по сравниваемым ИЗДО.

Если эти остатки превышают зону нечувствительности в соответствующих каналах 2 управления э момент Е О, по сигналу с выхода порогового устройства 5 в формирователе б сигнала управления 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. 36

В момент компенсации половины остатка по сигналу с порогового устройства 5 в формирователе б сигнала управления формируется сигнал управления, меняющий с помощью ис- 35 полнительного механизма 7 направле- ние изменения производительности насоса 8.

Изменение производительности насоса 8 э i-м канале 2 управления прек- щ ращается, если при Е; = 0 величинаЛИ не превышает зоны нечувствительности

i-го канала 2 управления.

Аналогично этому работает система в режиме.возмущения по регулируемому параметру (по нагрузке)в одном или нескольких каналах 2 управления, Предлагаемая система позволяет управлять изменением производительности насосов таким образом, что

ИЗДО всех каналов управления, кроме О самого инерционного и-го, следит в переходном процессе за изменением приведенного к соответствующим каналам ИЗДО и-го канала.

Влагодаря этому уменьшается 55 динамическая ошибка нарушения соотношения компонентов смеси в переходном процессе, что позволяет улучшить ка чество приготавливаемой смеси.

Формула изобретения

Многоканальная система управления процессом приготовления смесей, содержащая n — I каналов управления, состоящих иэ последовательно соединенных измерителя рассогласования, блока сравнения, интегратора, порогового устройства, формирователя сигнала управления, исполнительного механизма и насоса, первый выход которого через датчик<регулируемого параметра соединен с йервым входом измерителя рассогласования, п-й канал управления, состоящий иэ 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 измерителя рассогласования и эадатчик регулируемого параметра, который через первый масштабирующий блок соединен со вторыми входами измерителей рассогласования всех каналов управления„ выход измерителя рассогласования n-ro канала управления через второй масштабирующий блок соединен со вторыми входами блоков сравнения других каналов управления, блок задания коэффициентов соединен с управляющими входами первого и второго масштабирующих блоков„ вторые выходы насосов всех каналов управления соединены с соответствующими входами объекта регулирования, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в ней э каждом канале управления второй выход измерителя рассоглассования соединен со вторым входом формирователя сигнала управления, второй выход блока задания регулируе-. мого параметра соединен с третьими входами формирователей сигнала управления всех каналов управления, а второй выход измерителя рассогласователя и-го канала соединен с четвертыми входами формирователей сигналоэ управления других каналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Воронов А .A . .Основы теории автоматического регулирования„ Ч.111, Л., Энергия, 1970, с. 219.

2. Авторское свидетельство СССР

У331367„ кл . G 05 В ll/58, 11,04.69 (прототип).

732811

Составитель Г.НеФедова

Техред Ж.Кастелевич

Редактор A.Èoòûëü

Корректор В.Б тяга

Подписное

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, Заказ 1552/9 Тираж 956

ЦНЙИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, lK-35, Раушская наб., д. 4/8