5 - 20 Логические операции

Подробнее см. Раздел

1.3.10 – Закладка Рабочая таблица.

Таким образом, максимальное число уравнений и, стало быть максимальное число неизвестных, равно (1 + nc + ns ). Если задаются соотношения, каждое из них снижает на 1 имеющееся число неизвестных, если речь идет о бинарном соотношении. Если задается соотношение между несколькими компонентами, оно снижает число степеней свободы на величину равную (количество компонентов в соотношении минус 1). Например, если задано соотношение между тремя компонентами, число степеней свободы снижается на 2.

5.2.4Закладка Рабочая таблица

На этой закладке выводится информация о потоках, связанных с аппаратом.

Подробнее см. Раздел

1.3.7 –

Закладка/Страница Диаграммные ленты.

Подробнее см. Раздел

1.3.8 –

Закладка/страница Переменные пользователя.

5.2.5Закладка Диаграммные ленты

Эта страница используется для создания диаграммных лент для различных наборов переменных.

5.2.6 Закладка Переменные пользователя

На этой странице пользователь имеет возможность задать свои собственные переменные.

5.3Булевы операции

Этот раздел в настоящее время га русский язык не переведен.

5.4Операция Регулятор

Впрограмме ХАЙСИС имеются следующие регуляторы:

•Split Range Controller

•Ratio Controller

•ПИД – регулятор

•MPC Controller

•DMC Controller

Логические операции 5 - 21

5.4.1Добавление операции Регулятор

Добавить операцию в расчет можно следующим образом:

1В меню Схема выполните команду Добавить операцию (F12). Откроется окно выбора операции.

2Среди Групп операций выберите Логические.

3Из списка имеющихся операций выберите нужный регулятор.

4Нажмите кнопку Добавить. Откроется специализированное окно операции.

ИЛИ

1В меню Схема выполните команду Касса объектов (F4).

2Щелкните по иконке Регуляторы. Откроется дополнительная палетка.

3Дважды щелкните по иконке нужного Регулятора.

Регулятор	Изображение
Split Range Controller
Ratio Controller
ПИД – регулятор
MPC Controller
DMC Controller

•Откроется специализированное окно операции

Внизу окна любой операции Регулятор расположены три кнопки:

•Удалить – удаляет операцию.

•Лицевая панель – вызывает лицевую панель Регулятора.

5 - 22 Логические операции

• Регулирующий клапан – вызывает специализированное окно регулирующего клапана.

5.4.2Split Range Controller

Этот раздел в настоящее время на русский язык не переведен.

5.4.3Ratio Controller

Этот раздел в настоящее время на русский язык не переведен.

5.4.4ПИД – регулятор

Операция ПИД Регулятор является основным инструментом управления моделью в динамическом режиме. Операция меняет расход указанного выходного потока (OP) таким образом, чтобы определенная переменная технологической схемы (PV) получили бы определенное указанное значение

(SP).

Работа ПИД-регулятора может не ограничиваться одной схемой. Возможно, измеряемая величина находится в одной схеме, а управляющий клапан – в другой.

Вспециализированном окне операции имеется пять закладок:

•Соединения

•Параметры

•Монитор

•Диаграммные ленты

•Переменные пользователя

Логические операции 5 - 23

Закладка Соединения

На этой закладке выбираются Входная и выходная переменные. Задаются следующие параметры

Объект	Описание
Имя	Имя регулятора. Может быть напечатано в поле, выбрано из
	списка и в любой момент изменено.
Объект	Имя объекта (потока или операции), которому принадлежит
регулируемой	регулируемая переменная. Выбирается с помощью Навигатора
переменной	переменных.
Регулируемая	Имя регулируемой переменной.
переменная
Выходная	Поток или клапан, который управляется текущей операцией
переменная	Регулятор.
Выбор PV/ОР	С помощью этих двух кнопок открывается окно Навигатора
	переменных, с помощью которого выбирается целевой объект и
	целевая переменная соответственно.
Уставка	Если используется уставка из удаленного источника, выберите
приходит из	его здесь.

Работа с Навигатором переменных

Для вызова Навигатора переменных нажмите кнопку Выбор PV. В появившемся окне последовательно выберите объект и нужную переменную.

Регулируемая переменная (PV) –это переменная, значение которой должно поддерживаться на определенном уровне.

Подробнее см. Раздел

1.3.9 –

Специализированное окно Навигатор переменных.

Удаленный источник уставки

Удаленным источником уставки может быть Электронная таблица.

“Каскадный” режим как таковой в текущей версии не существует. Вместо него имеется возможность переключить уставку с локального на удаленный режим. Значение “удаленной уставки” может прийти из другого объекта, например, электронной таблицы или другого регулятора. В последнем случае этот регулятор будет “главным” регулятором в классической каскадной схеме регулирования.

5 - 24 Логические операции

Когда параметры ПИД-рагулятора экспортируются из электронной таблицы, регулятор инициализируется на каждом шаге по времени.

Когда электронная таблица экспортирует параметры ПИД-регулятора (Кр, Ti, Td), регулятор вызывает процедуру ControllerInitialization, колторая необходима для плавной работы регулятора при изменении параметров. Однако, если экспортируемая переменная связана с выходным объектом, то электронная таблица обновляет эту переменную на каждом шаге по времени, даже если реально эта переменная не менялась. Таким образом постоянные обновления электронной таблицы приведут к тому, что регулятор не будет функционировать.

Объект выходной переменной

Регулятор сравнивает значение регулируемой переменной с уставкой и формирует выходной сигнал, который открывает или закрывает регулирующий клапан.

На выходе регулятора стоит регулирующий клапан, изменяющий открывающийся по мере необходимости. Выходной сигнал (ОР) желаемый процент открытия регулирующего клапана.

Выбор объекта выходной переменной аналогичен выбору регулируемой переменной. Отличие состоит в том, что выбирать нужно только объект. Здесь могут выбраны только объекты с клапанами, которые в настоящее время не используются другими регуляторами.

Информация относительно размеров клапана находится в окне, которое вызывается кнопкой Регулирующий клапан, расположенной внизу окна ПИД-регулятора.

Закладка Параметры

На закладке расположены десять страниц:

•Конфигурация

•Дополнительно

•Автонастройка

•IMC Design

•Sheduling

•Аварийные сигналы

•PV Conditioning

•Обработка сигналов

•FeedForward

•Инициализация

Страница Конфигурация

На этой странице задается диапазон изменения переменной, направление действия регулятора, режим работы (состояние), в зависимости от режима либо SP, либо OР, а также настройки регулятора.

Логические операции 5 - 25

PV и SP

PV (регулируемая переменная) – это измеряемая переменная, значение которой поддерживается регулятором.

SP (уставка) – значение регулируемой переменной, которое должно быть обеспечено регулятором. В зависимости от режима работы регулятора уставка либо задается пользователем, либо только выводится на экран.

Для работы регулятора необходимо:

1.Определить минимальное и максимальное значения PV (регулятор не выйдет из режима off (откл.) пока не будут заданы эти значения).

2.Как только это сделано, а также заданы минимальное и максимальное значения расхода среды (или энергии) через клапан, можно перейти в автоматический режим и задать значение уставки.

По умолчанию ХАЙСИС использует текущее значение PV в качестве уставки, но в любой момент эту величину можно изменить.

3.Величина регулируемой переменной выражается в процентах от заданного допустимого диапазона ее изменения в соответствии с уравнением:

	PV − PVmin
PV (%) =					×100	(5.16)
	PV	− PV
	max		min

ОР

ОР (выходная переменная) соответствует проценту открытия регулирующего клапана. Регулятор управляет степенью открытия клапана для поддержания значения регулируемой переменной на уровне уставки. ХАЙСИС рассчитывает необходимое значение выходной переменной ОР (доля открытия клапана) с помощью уравнения регулятора во всех режимах кроме ручного. В ручном режиме пользователь может задать значение ОР, при этом программа будет поддерживать значение уставки равным текущему значению регулируемой переменной.

5 - 26 Логические операции

Режим

Регулятор может находиться водном из следующих состояний:

Режим	Описание
Off (Откл.)	Регулятор не управляет регулирующим клапаном, но
	отслеживает соответствующую информацию.
Manual (Ручной)	Позволяет вручную изменять выходной сигнал
	регулятора.
Auto	Регулятор изменяет выходной сигнал в соответствии с
(Автоматический)	изменением рабочих параметров на основе расчетного
	уравнения регулятора.
Casc (Каскадный)	Этот режим используется в случае, когда указан
	удаленный источник уставки и позволяет реализовать
	при расчете схему каскадного регулирования.
Indicator	Позволяет рассчитывать параметры регулирования, не
	осуществляя реального регулирования процесса.

Режим регулятора может быть также задан на лицевой панели регулятора

(См. Раздел 5.13.2 – Лицевые панели регуляторов).

Доступ

Из падающего списка можно выбрать один из вариантов:

•Internal – управляющая переменная является внутренней переменной программы ХАЙСИС.

•External - осуществляется реальное управление с помощью DCSсистемы.

Настройки

В этой группе задаются константы уравнения регулятора, приведенного ниже:

OP(t) = OPSS + KC E(t) +	KC	∫E(t)dt + KCTd	dE(t)	(5.17)
	T		dt
	i

где OP(t) – выходной сигнал регулятора в момент времени t

OPss – выходной сигнал регулятора в стационарном состоянии (при нулевой невязке)

E(t) – Невязка в момент времени t

Кс – коэффициент усиления – пропорциональный член уравнения регулятора

Ti – интегральный член уравнения регулятора
Td – дифференциальный член уравнения регулятора
Невязка – это разность между текущим значением регулируемой
переменной и значением уставки.
E(t) = SP(t) − PV (t)	(5.18)

Выходной сигнал регулятора рассчитывается на основе невязки в соответствии с заданными настроечными параметрами. Если задан только один коэффициент Кс, - моделируется пропорциональный регулятор, если заданы коэффициенты Кс и Ti, - моделируется пропорционально-

Логические операции 5 - 27

интегральный регулятор, и, наконец, пропорционально-интегрально- дифференциальный (ПИД) регулятор требует задания всех трех коэффициентов: Kc, Ti и Td.

Действие

Регулятор может быть прямого и обратного действия:

Действие Описание

Прямое Когда значение регулируемой переменной становится выше уставки, выходной сигнал повышается. Когда значение регулируемой переменной становится ниже уставки, выходной сигнал снижается.

Обратное Когда значение регулируемой переменной становится выше уставки, выходной сигнал снижается. Когда значение регулируемой переменной становится ниже уставки, выходной сигнал повышается.

Приведенное выше уравнение (12.17) применимо к регуляторам обратного действия: когда значение регулируемой переменной (PV) превышает значение уставки (SP) невязка становится отрицательной и выходной сигнал (ОР) уменьшается. В случае регулятора прямого действия величину Кс нужно заменить на (-Кc). Типичный пример использования регулятора прямого действия – регулирование температуры в ребойлере. В этом случае если температура в емкости превышает значение уставки, - выходной сигнал уменьшается и соответственно закрывает клапан на тепловом потоке. Некоторые другие типовые примеры регуляторов прямого и обратного действия приведены ниже.

Прим.1: Регулятор прямого действия – регулирование потока ветвителя

Допустим, имеется ветвитель, в котором поток питания разделяется на два выходных потока. Мы хотим регулировать расход потока Продукт 1, изменяя расход потока Продукт 2.

PV и SP	Расход Продукт 1
OP	Расход Продукт 2
Расход Продукта1 > SP	OP возрастает, в результате расход Продукт 2
	возрастает, а расход Продукт 1 снижается.
Расход Продукта1 < SP	OP уменьшается, в результате расход Продукт 2
	уменьшается, а расход Продукт 1 увеличивается.

Прим.2: Регулятор прямого действия – регулирование давления в емкости

Пусть мы хотим регулировать давление в емкости V-100 посредством расхода парового продукта SepVapor

PV и SP	Давление в емкости V-100
OP	Расход SepVapor
Давление V-100 > SP	OP возрастает, в результате расход SepVapor
	возрастает, и давление в емкости снижается.
Давление V-100 < SP	OP уменьшается, в результате расход SepVapor
	уменьшается, и давление в емкости увеличивается.

5 - 28 Логические операции

Прим.1: Регулятор обратнго действия – регулирование температуры в ребойлере

Регулятор обратного действия можно использовать для регулирования температуры в ребойлере R-100 путем изменения количества подводимого тепла RebDuty.

PV и SP	Температура в R-100
OP	Расход RebDuty
Температура R-100 > SP	OP уменьшается, в результате расход RebDuty
	снижается, и температура в R-100 снижается.
Температура R -100 < SP	OP увеличивается, в результате расход RebDuty
	увеличивается, и температура в R-100 повышается.

Прим.2: Регулятор обратнго действия – регулирование давления в ребойлере

С помощью регулятора обратного действия будем регулировать давление в ребойлере, изменения количества подводимого тепла RebDuty.

PV и SP	Давление в R-100
OP	Расход RebDuty
Давление R-100 > SP	OP уменьшается, в результате расход RebDuty
	снижается, и давление в R-100 снижается.
Давление R -100 < SP	OP увеличивается, в результате расход RebDuty
	увеличивается, и давление в R-100 повышается.

Уставка

Имеется возможность переключить уставку с локального на удаленный режим. Значение “удаленной уставки” может прийти из другого объекта, например, электронной таблицы или другого регулятора. В последнем случае этот регулятор будет “главным” регулятором в классической каскадной схеме регулирования.

Страница Дополнительно

Логические операции 5 - 29

На странице расположены следующие четыре группы параметров:

Группа	Описание
Программирование	Расход RebDuty
уставки - Ramp
Уставка	OP уменьшается, в результате расход RebDuty
	снижается, и давление в R-100 снижается.
Ограничения	OP увеличивается, в результате расход RebDuty
	увеличивается, и давление в R-100 повышается.
Выбор алгоритма	Задается алгоритм работы регулятора

Группа Программирование уставки - Ramp

В настоящей версии программы функция программирования уставк4и была изменена по сравнению с предыдущими версиями. Сейчас, если включен режим программирования (нажата кнопка Старт), уставка продолжает линейно изменяться после того, как достигнуто целевое значение за заданный промежуток времени.

Программирование уставки возможно только в автоматическом режиме.

Вгруппе имеется два поля:

•До величины – Здесь задается конечное значение уставки, которое должно быть достигнуто в конце интервала программирования. Если режим программирования не включен, то в этом поле выводится то же значение, что и в поле SP на странице Конфигурация.

•За время – здесь задается время, за которое должно быть достигнуто конечное значение уставки.

Кроме того в группе расположены две кнопки:

•Старт – запускает процесс программирования уставки

•Стоп – останавливает процесс программирования уставки

Когда регулятор находится в режиме программирования уставки, имеется возможность изменить конечное значение уставки следующими способами:

•Задать новое значение в поле До величины на этой странице

•Задать новое значение уставки в поле SP на странице

Конфигурация.