Гетюк В.А. доц. Самсонов В.О.

Національний Технічний Університет України «КПІ», Україна

Застосування двоканальної системи автоматичного регулювання технологічними параметрами

В роботі системи автоматизації, наведеній в [1], можуть виникати випадки, коли виходять з ладу елементи технологічного процесу, тому система захисту та сигналізації повинна відреагувати на це і зупинити розвиток аварійних ситуацій в автоматичному режимі. Але на практиці можуть бути випадки, коли виходять з ладу елементи самої системи. І в цьому випадку система автоматизації повинна мати змогу діагностувати ці несправності і виробити певні запобіжні заходи. Для цього у технологічному процесі переробки флотаційного концентрату сірчаної руди автоклавним способом, на прикладі каналу регулювання температури в автоклаві, застосовано двоканальну систему регулювання, яка підвищує стабільність роботи технологічного процесу вцілому та дозволяє без зупинки процесу провести всі необхідні ремонтні роботи у випадку несправності окремих елементів системи автоматизації.

Робота двоканальної системи заключається в тому, що один канал системи працює в робочому режимі, система контролює роботу окремих елементів цього каналу і якщо елемент системи виходить із ладу – цей канал відключається автоматично і замість нього вводиться в роботу другий канал, який весь час знаходить в гарячому резерві.

Структурна схема автоматичної системи регулювання з контролем справності та автоматичним включенням резервного каналу показана на рис.1.

Основний алгоритм роботи двоканальної системи полягає у наступному: тестування робочого каналу та відключення одного каналу і введення в роботу іншого, якщо перший вийшов із ладу. Для визначення справності робочого каналу застосовується 3 методи: активний, пасивний, та комбінований. Метод, за яким буде відбуватись перевірка справності каналу регулювання, вибирає оператор на початку роботи програми.

Рис 1. Структурна схема роботи двоканальної системи регулювання.

1 – датчик технологічного параметру, 2 – елемент порівняння, 3 – задавач, 4 – регулятор, 5- перемикач, 6 – підсилювач, 7 – виконавчий механізм, 8 – пристрій перемикання каналів, 9 – пороговий пристрій, 10 – генератор періодичних імпульсів, 11 – детектор імпульсів

Пасивний метод працює наступним чином. Пороговим пристроєм 9 завжди контролюється похибка регулювання і якщо вона виходить за задані межі, то така ситуація розцінюється як аварійна – вихід з ладу АСР. Тоді елемент 9 подає сигнал на елемент 8, який в свою чергу подає сигнал на елементи 5. Один із елементів 5 (той що був задіяний у роботі до цього часу) вимикає робочий канал регулювання, у якому виникла несправність, а елемент 5 іншого каналу, який був резервний, вмикає його в роботу. Таким чином відбувається діагностування несправності робочого каналу на перемикання на інший канал у випадку підтвердження несправності.

В активному методі генератор імпульсів 10 посилає імпульси певної частоти в елементи системи (1, 2, 3, 4, 5), а на виході детектор 5 приймає ці імпульси. Якщо імпульси поступають в детектор – то проходження через канал регулювання є і можна вважати що система справна. У випадку не проходження імпульсів система автоматично перемикає на другий канал. В такому режимі, навідміну від пасивного, однозначно визначається несправність каналу при непроходженні сигналу. Недоліком активного режиму є те, що в цьому випадку тестується не весь контур регулювання, а тільки частина від первинного перетворювача до виходу регулятора (елементи 1-5). І тому у випадку несправності у підсилювачі, магнітному пускачі, або виконавчому механізмі (або у проводах, що підводяться до них) ці неполадки не можуть бути виявлені. Але комбінування цих двох методів діагностики несправностей дозволяє однозначно підтвердити несправність системи у випадку виходу її з ладу, а також допомогти виявити точку несправності.

При виконанні системи автоматизації на основі контроллеру та введення двоканальної системи із двома режимами роботи, було вирішено зробити можливість вибору оператором режиму роботи системи на початку роботи. При спрацюванні системи сигналізації система автоматично перемикає канали, але при необхідності, оператор може самостійно перемкнути на інший режим діагностики системи та додатково перевірити систему регулювання на справність.

Весь принцип роботи двоканальної системи, тобто діагностування несправності та перемикання каналів виконано програмно на базі контроллера, що значно спрощує та здешевлює таку систему і дозволяє забезпечити максимальну надійність роботи цієї системи, так як для її реалізації не вводиться окремих приладів які в свою чергу теж мають певну ймовірність виходу із ладу.

Працює програма таким чином. На початку роботи системи оператор вибирає режим роботи системи (активний, пасивний чи комбінований). Після того як обрано режим роботи, відбувається перевірка каналів та вибір одного з них для роботи. Коли обраний канал є справним, то в активному режимі наступним етапом є генерація імпульсу та подача його на певний вихід контроллеру. Після Рис 2. Блок-схема роботи програми у контроллері у дваканальному режимі регулювання.

проходження цього імпульсу через первинний перетворювач, сумуючий пристрій, регулятор, та відповідно всі зєднувальні провода, відбувається його прийом та детектування вхідними блоками контроллеру, та подача інформації про його присутність чи відсутність у програму. Якщо імпульс присутній, то все працює як слід – програма через деякий час знову генерує імпульс і відбувається все по такому ж принципу. У випаку, коли імпуль не надходить до детектора та поступає інформація про відсутність імпульсу – програма перемикає канали регулювання. Одночасно вмикається сигналізація про несправність одного з каналів. Далі цикл перевірки поворюється заново – генерується та приймається імпульс і програма у випадку його відсутності знову перемикає канали. У пасивному режимі для початку весь час формується значення похибки регулювання і цю інформацію використотвує програма для оцінки справності каналу. Як тільки значення похибки перевищить заданого значення – програма перемикає канали та вмикає сигналізацію. Далі цей цикл перевірки знову повторюється і відбувається постійне слідкування за справністю робочого каналу.

Комбінований режим поєднує обидва режими – активний та пасивний, які працюють одночасно, але у випадку виявлення несправності хоча б одинм із них – автоматично спрацьовує сигналізація та перемикання каналів. Блок-схема роботи програми у цьому випадку складається із двох вище розглянутих алгоритмів – пасивного та активного режиму роботи, які працють паралельно та незалежно один від одного.

Література:

1. Автоматизація та компютерно-інтегровані технології [Текст]: Тези доповідей Четвертої науково-практичної конференції студентів. – К.: НТУУ «КПІ», 2010. – 72с. : іл. – Бібліогр.: в кінці тез. – 60пр.