Разработка системы автоматизированного управления дозатором технологических растворов (стр. 11 из 13)
Алгоритм управления установкой дозирования технологических растворов
Описание алгоритма
643.ФЮРА.00005-01 12 01 ЛУ
Листов 13
2010г.
СОДЕРЖАНИЕ
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1 Наименование алгоритма
1.2 Наименование предприятия разработчика алгоритма управления и его реквизиты
1.3 Сведения о документе
2 НАЗНАЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА
2.1 Назначение алгоритма
2.2 Обозначение документа «Описание постановки задачи»
2.3 Обозначение документа «Описание алгоритма»
2.4 Краткие сведения о процессе (объекте) управления
2.5 Ограничения на возможность и условия применения алгоритма и характеристики качества решения
2.6 Общие требования к входным и выходным данным
3 ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ИНФОРМАЦИЯ
3.1 Массивы информации, сформированные из входных сообщений
3.2 Массивы информации, сформированные на выходе алгоритма
4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
5 АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ
5.1 Описание логики алгоритма
5.2 Точность вычисления
5.3 Связи между частями и операциями алгоритма
Алгоритм управления установкой дозирования технологических растворов.
1.2 Наименование предприятия разработчика алгоритма управления и его реквизиты
ГОУ ВПО «Томский политехнический университет» (ТПУ), физико-технический факультет (ФТФ), кафедра «Электроника и автоматика физических установок» (ЭАФУ). Российская Федерация, 634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 30.
Научный руководитель – Горюнов Алексей Германович, доцент кафедры ЭАФУ, тел.: (3822) 42-70-96, e-mail: alex79@phtd.tpu.ru.
Ответственный исполнитель – Воронин Иван Георгиевич, студент кафедры ЭАФУ.
«Описание алгоритма управления установкой дозирования технологических растворов» (далее по тексту – «Описание алгоритма») представляет собой документ, выполненный в соответствии с РД 50-34.698-90 «Автоматизированные системы. Требования к содержанию документов».
10 с, 3 рис., 2 табл.
Алгоритм управления предназначен для осуществления автоматизированного управления технологическим процессом дозирования технологического раствора в составе системы автоматизированного управления опытно-промышленной установки «Кристаллизатор».
Алгоритм управления должен обеспечивать устойчивое ведение процесса дозирования путем поддержания переменных процесса в регламентных границах в течение компании работы опытно-промышленной установки «Кристаллизатор» (за исключением пускового режима и остановки).
Главной целью автоматизированного управления является повышение технико-экономических показателей, качества продукта и снижение влияния человеческого фактора на параметры технологического процесса. Снижение влияния человеческого фактора на технологический процесс обеспечивается выводом человека из непосредственных контуров управления технологическими переменными.
2.2 Обозначение документа «Описание постановки задачи»
Техническое задание на проектирование алгоритма управления дозатора технологических растворов.
2.3 Обозначение документа «Описание алгоритма»
643.ФЮРА.00005-01 12 01
2.4 Краткие сведения о процессе (объекте) управления
Дозирующее устройство технологического раствора предназначено для работы в составе опытно-промышленной установки «Кристаллизатор».
Исходный плав гексагидрата нитрата уранила (ГНУ) подается из напорной емкости через регулировочный вентиль в вертикальную водоохлаждаемую стеклянную трубку. Образующаяся при охлаждении кристаллическая фаза перемешивается мешалкой и под действием гравитационных сил опускается на донную часть аппарата. С донной части кристаллы шнеком поднимают в верхнюю промывную часть аппарата, в которую противотоком по отношению к кристаллам подается промывной раствор.
Отработавший промраствор выводится из зоны его соприкосновения с маточным раствором через гидрозатвор. Точки ввода промраствора и плава ГНУ обеспечивают гидростатическое вытеснение маточного раствора из зоны отмывки кристаллов.
2.5 Ограничения на возможность и условия применения алгоритма и характеристики качества решения
Алгоритм управления дозирующим устройством предназначен для работы в условиях нормальной эксплуатации установки (за исключением пуска и остановки).
Для поддержания технологического раствора при нужной температуре в качестве теплоносителя применяется вода.
Технологические переменные должны находиться в регламентных границах.
2.6 Общие требования к входным и выходным данным
В соответствии с ГОСТ 21.404-85, для совместимости решаемых задач, предусмотрена кодировка технологических участков (блоков), входных/выходных сигналов контроллера, технологического оборудования и исполнительных механизмов.
Алгоритм использует кодирование сигналов и блоков, принятое в соответствии с требованиями РХЗ ГХК.
Погрешность измерения технологических переменных, используемых в алгоритме не должна превышать 1%, а шумовые составляющие - не более 5%.
3.1 Массивы информации, сформированные из входных сообщений
Перечень необходимых сигналов для работы алгоритма приведена в таблице Г.1.
Таблица Г.1 - Перечень входных сигналов алгоритма
| Обозначение | Наименование | Ед. изм. |
| DIH | Сигнал верхнего ограничителя хода поршня | В |
| DIL | Сигнал нижнего ограничителя хода поршня | В |
| DIU | Уровень технологического раствора в дозирующем устройстве | В |
| AIT | Температура технологического раствора в дозирующем устройстве | °С |
3.2 Массивы информации, сформированные на выходе алгоритма
Перечень выходных сигналов алгоритма приведен в таблице Г.2.
Таблица Г.2 - Перечень выходных сигналов алгоритма
| Обозначение | Наименование | Ед. изм. |
| Disable | Пуск/стоп двигателя | В |
| Direction | Направление вращения шагового двигателя | В |
Оператор задаёт расход литры в час, затем контроллер преобразует этот расход в 32 битный код, который отправляется на генератор частоты. Необходимость преобразования расхода в код, вызвана тем, что частотный генератор, который управляет скоростью шагового двигателя, сделан в программном комплексе MPlab, на языке Assembler. Данный генератор, формирует частоту в зависимости от кода поданного на вход, данный код представляет собой целое число от 1 до 65535, наименьшее значение кода соответствует максимальной частоте, равной 35084 Гц. Контроллер переводит расход в код по формулам:
(1) 
(2) 
(3) 
(4)где x - это полученный код.
На рисунке Г.1 представлена диаграмма зависимости кода от расхода.
Рисунок Г.1 - Зависимость расхода от кода
Алгоритм управления дозирующим устройством входит в состав АСУ ТП РХЗ.
Алгоритм работает в циклическом режиме и включает следующие модули:
- расчет частоты вращения двигателя;
- обеспечение необходимого расхода исходного раствора;
- поддержание температуры исходного раствора в заданном пределе;
Точность производимых вычислений по формулам раздела 4 должна соответствовать операциям с плавающей точкой формата «float32».
5.3 Связи между частями и операциями алгоритма
На рисунке Г.3 представлена обобщенная схема алгоритма управления дозирующим устройством. В начале алгоритма основные входные переменные (смотрите таблицу Г.1) проверяются на достоверность (попадание в допустимые диапазоны изменения). Если входные данные не достоверны, то алгоритм отключается.
Следующим шагом выполняется разгон двигателя (из-за особенностей ШД, перед началом работы его необходимо разогнать).
Рисунок Г.3 - Обобщенная схема алгоритма управления дозирующего устройства
Затем выполняется расчет необходимой частоты вращения ШД, в зависимости от необходимого расхода технологического раствора.