Kaskaadi automaatjuhtimise meetod. Kaskaadjuhtimine Kaskaadjuhtimine

Pange tähele, et tootja garantii kehtib ainult juhul, kui paigalduse ja kasutuselevõtu teostas Prothermi tehase poolt sertifitseeritud spetsialiseeritud organisatsiooni töötaja. Samal ajal ei välista Prothermi sertifikaadi olemasolu vajadust spetsialiseeritud organisatsiooni personali täiendava sertifitseerimise järele vastavalt Venemaa Föderatsioon selle organisatsiooni tegevusalaga seotud seadusandlikud ja reguleerivad aktid.

Prothermi seadmete paigaldamise piirkonna kehtivate õigusaktidega ette nähtud garantiikohustuste täitmise teostab teie seadme müüja või temaga seotud organisatsioon, kes on erilepinguga volitatud teostama seadme garantii- ja garantiivälist remonti. Prothermi tooted. Remonti võib teha ka volitatud Prothermi teeninduskeskus.

Garantiiajal Prothermi seadmetele garantii- või garantiivälist remonti teostav ettevõte kõrvaldab tasuta kõik enda tuvastatud tootja süül tekkinud puudused. Garantii täpsemad tingimused ja garantiiaja kestus kehtestatakse ja dokumenteeritakse masina müügi ja kasutuselevõtu ajal. Pöörake tähelepanu vajadusele täita tootepassi tagaküljel asuvatel garantiikaartidel jaotis "Müügiinfo", mis sisaldab seadme seerianumbrit, müügimärke ja vastavaid pitsereid, müügikuupäevi ja müüja allkirju.

Tootjagarantii ei kehti toodetele, mille talitlushäired on põhjustatud transpordikahjustustest, transpordi- ja ladustamisreeglite rikkumisest, mittekülmuvate jahutusvedelike kasutamisest, igasugusest saastumisest, sh kõvadussooladest, vee külmumisest, kvalifitseerimata paigaldamisest ja/või kasutuselevõtt, seadmete ja selle lisaseadmete paigaldus- ja kasutusjuhiste mittejärgimine ning muud tootjast mitteolenevad põhjused, samuti seadme paigaldus- ja hooldustööd.

Kehtestatud kasutusiga arvestatakse kasutuselevõtu hetkest ja on täpsustatud konkreetsele tootele lisatud dokumentatsioonis.

Prothermi tehas garanteerib selle toote varuosade kättesaadavuse vähemalt 8 aasta jooksul pärast toote tootmise lõpetamist.

Prothermi seadmetele ja tarvikutele määrab tootja garantiiperioodiks 2 aastat alates kasutuselevõtu kuupäevast, kuid mitte rohkem kui 2,5 aastat alates lõppkasutajale müügikuupäevast.
Varuosadele kehtib garantii 6 kuud alates jaemüügikuupäevast, kui varuosad paigaldab Prothermi sertifitseeritud tehnik.

Müügi ja/või kasutuselevõtu kohta teabe osalise või täieliku puudumisel, dokumenteeritud, garantiiaeg arvutatakse alates seadme valmistamise kuupäevast. Seerianumber Toode sisaldab teavet väljaandmise kuupäeva kohta: numbrid 3 ja 4 - valmistamisaasta, numbrid 5 ja 6 - tootmisaasta nädal.

Organisatsioonil, mis on volitatud Prothermi teeninduskeskus, on õigus lõppkasutamisest keelduda garantiiremont seadmeid, mille on tellinud kolmas osapool, välja arvatud juhul, kui tegemist on volitatud tehnikuga teeninduskeskusülaltoodud põhjused tühistavad tootja garantii.

Loengul käsitletud teemad:

1. Mis on samaväärne objekt kaskaadi CAP-is.

2. Kaskaadsete AKV-de tõhususe selgitus.

3. ACP-de kaskaadi arvutamise meetodid.

4. ASR-i arvutamine tuletise lisaimpulsiga.

Kaskaadjuhtimissüsteemid on süsteemid, milles ühe kontrolleri väljundsignaal saadetakse viitena teisele. Objekti põhi- ja abiparameetrid edastatakse vastavalt sisendsignaalidena nendele regulaatoritele. Sel juhul on ainult põhikontrolleril sõltumatu viide. Abiregulaatori väljundsignaal juhitakse objektile juhtimistoiminguna. Tavaliselt paikneb põhijuhtimiskontuuri sees kinnine lisajuhtimisahel, mille moodustavad objekti kiire osa ja lisaregulaator. Joonisel 1.8.1 on kujutatud kaskaadjuhtimissüsteemi skeem. Kaskaadjuhtimissüsteemid pakuvad:

1) abijuhtimisahelat mõjutavate häirete kiire kompenseerimine, mille tulemusena need häired ei põhjusta põhiparameetri kõrvalekallet seatud väärtusest;

1 – pearegulaator; 2 – abiregulaator; 3, 4 - objekti kiire ja aeglase toimega osad

Joonis 1 - Kaskaadjuhtimise skeem

2) faasinihke oluline vähenemine objekti kiires osas abijuhtimiskontuuri moodustumise tõttu, mis suurendab põhikontuuri kiirust;

3) objekti kiirosa ülekandeteguri muutuste hüvitamine abijuhtimiskontuuri ülekandeteguri muutmisega;

4) objekti nõutav varustamine aine või energiaga

Seega on soovitatav kasutada kaskaadjuhtimissüsteeme juhtudel, kui on vaja hoida kontrollitavat parameetrit antud väärtuse juures suure täpsusega, aga ka objekti väga suure viivitusega. Abijuhtimisahel võib olla näiteks suletud objekti integreeriva elemendi ümber, et ületada selle enda viivitus. Voolukiirust saab kasutada lisamuutujana, kuna selle parameetri juhtkontuuri kiiruse tõttu on peamise juhitava muutuja olulised kõrvalekalded ära hoitud.

Kaskaadi juhtimissüsteemi loomiseks on vaja esmalt tuvastada vastuvõetav vahemuutuja, mis mõnel juhul on üsna keeruline.

Kaskaadvoolu juhtimissüsteeme kasutatakse aine pidevaks söötmiseks objektisse või sealt välja. Tavaliselt toimub voolu reguleerimine ventiilile antava õhurõhu muutmisega mittelineaarse karakteristikuga. Kui sel juhul toimub parameetri vooluväärtuse mõõtmine muutuva diferentsiaalrõhu meetodil (mille puhul anduri väljundsignaal on mittelineaarselt sõltuv voolukiirusest), siis mõlemad mittelineaarsused tühistavad teineteist. välja.

Muutuva diferentsiaalrõhu meetodi kasutamine abiahelas soojusvahetuse või segamisprotsesside juhtimisel võib kaasa tuua lisaraskusi. Oletame, et objekti kontrollitav parameeter on voolu suhtes lineaarne. Pearegulaatori väljund on võrdeline diferentsiaalrõhuga, mis varieerub otseselt proportsionaalselt voolu ruuduga. Seetõttu varieerub ahela võimendus pöördvõrdeliselt voolukiirusega. Kuid paljusid protsesse tuleb käivitamisel kontrollida; lisaks on sageli vaja hoida rajatises pikka aega madalaid voolukiirusi, mis on üsna raske. Kui pearegulaatorit ei lülitata käsitsi juhtimisele, tekivad reguleerimisahelas nullvoolukiiruse lähedal summutamata võnkumised. Selle vältimiseks on soovitav lisada vooluhulga mõõteliini ruutjuure eraldamise seade, et abiahelat lineariseerida.

Voolu reguleerimisahela võnkeperiood on tavaliselt mõni sekund. Seetõttu ei kasutata soojusülekande või segamisprotsesside reguleerimisel kaskaadskeemides voolukiirust peamise parameetrina.

Keevate vedelike või kondenseerivate aurude taseme reguleerimisel kasutatakse voolu korrigeerimisega kaskaadjuhtimissüsteeme. Sellistes süsteemides on põhiahela loomulik võnkeperiood pikem kui voolu reguleerimise kontuuri võnkeperiood.

Kaskaadi temperatuuri reguleerimise süsteeme kasutatakse üsna laialdaselt. Keemiliste reaktsioonide läbiviimisel, et saada Kõrge kvaliteet reguleerimisel saadetakse reaktori temperatuuriregulaatori väljundsignaal tavaliselt külmutusagensi temperatuuriregulaatori seadistuskambrisse, st kasutatakse reaktori temperatuurist lähtuvat kaskaadset külmaaine temperatuuri reguleerimise skeemi. Soojusülekande intensiivsus sõltub reagentide ja külmutusagensi temperatuuride erinevusest, mistõttu külmutusagensi temperatuuri hetkeväärtus mõjutab protsessi.

Juhtimissüsteemi tööd mõjutavad lisajuhtimiskontuuri mittelineaarsused ja faasinihked. Kuna sellises süsteemis ei ületa lisatemperatuuri regulaatori proportsionaalne riba tavaliselt 25%, võib selle kontrolleri astaatilise komponendi tegevuse tähelepanuta jätta.

Külmutusagensi temperatuuri kerge ületamine ei avalda süsteemi toimimisele suurt mõju, kuna astaatiline komponent toimib alati põhiahelas. Astaatilise komponendi olemasolu abiahelas vähendaks ainult mõnevõrra temperatuuri muutumise kiirust. Jahutusvedeliku temperatuuri reguleerimisel perioodilises reaktoris astaatilist komponenti ei kasutata. Tavaliselt on kaskaadjuhtimissüsteemide projekteerimisel peamiseks ülesandeks määrata põhi- ja abitemperatuuri reguleerimiskontuuride loomulike võnkumiste perioodide suhe. Kui mõlemas vooluringis kasutatakse sama mõõtmismeetodit, on ahelate loomulike perioodide suhe lineaarne ja seetõttu on põhiahela võimendus konstantne.

ACP kaskaadi arvutamine hõlmab põhi- ja abikontrollerite seadete määramist objekti antud dünaamiliste omaduste jaoks põhi- ja abikanalite jaoks. Kuna põhi- ja lisaregulaatorite seadistused on üksteisest sõltuvad, arvutatakse need iteratsioonimeetodil.

Igas iteratsioonietapis arvutatakse välja vähendatud üheahelaline ACP, milles üks kontrolleritest viitab tinglikult samaväärsele objektile.

Põhikontrolleri samaväärne objekt on suletud abiahela ja peamise juhtimiskanali jadaühendus.

W E (p) \u003d [- R 1 (p) / 1 - W (p) * R 1 (p) ] * W (p), (1)

kus R 1 (p) on lisakontrolleri ülekandefunktsioon,

W(p) \u003d W 1 (p) * W 2 (p) - objekti ülekandefunktsioon

Abikontrolleri samaväärne objekt on paralleelühendus abikanal ja peamine avatud süsteem.

W E 1 (p) \u003d W 1 (p) - W (p) * R (p), (2)

kus R (p) on peakontrolleri ülekandefunktsioon

Sõltuvalt esimesest iteratsioonietapist on ACP-de kaskaadi arvutamiseks kaks meetodit.

1. meetod. Arvutamine algab pearegulaatorist. Meetodit kasutatakse juhtudel, kui abikanali inerts on palju väiksem kui põhikanalil. Esimeses etapis eeldatakse, et põhiahela töösagedus on palju väiksem kui abiahela töösagedus. Ja siis:

W E (p) \u003d W 2 (p). (3)

Teises etapis arvutatakse samaväärse objekti lisakontrolleri seadistused.

Ligikaudsete arvutuste puhul piirduvad need kahe esimese etapiga. Kell täpsed arvutused neid jätkatakse seni, kuni kahes järjestikuses iteratsioonis leitud kontrolleri sätted ühtivad määratud täpsusega.

2. meetod. Arvutamine algab abiregulaatoriga. Esimene samm eeldab, et väline regulaator on keelatud. Seega leitakse esimeses lähenduses lisakontrolleri sätted üheahelalisest ACP-st abijuhtkanali jaoks avaldisest:

W E 1 (p) \u003d W 1 (p). (neli)

Teises etapis arvutatakse põhikontrolleri seadistused samaväärse seadme ülekandefunktsiooni järgi. Lisakontrolleri sätete täpsustamiseks tehakse arvutus vastavalt edastusfunktsioonile. Arvutused tehakse seni, kuni kahe järjestikuse iteratsiooni käigus leitud lisakontrolleri sätted ei vasta määratud täpsusele.

ACP koos lisaimpulsiga tuletisele vahepunktist .

Selliseid süsteeme kasutatakse tavaliselt selliste objektide automatiseerimisel, mille puhul juhitav tehnoloogiline parameeter (näiteks temperatuur või koostis) on jaotatud piki ruumilist koordinaati (nagu kolonni- või torutüüpi seadmetes). Selliste objektide eripära on see, et peamiseks reguleeritavaks koordinaadiks on seadme väljalaskeava tehnoloogiline parameeter, häired jaotuvad piki aparaadi pikkust ja selle sisendile rakendatakse juhtimistoimingut. Samal ajal ei taga üheahelalised suletud ACP-d juhtkanali suure inertsi tõttu siirdeprotsesside nõuetekohast kvaliteeti.

Täiendava impulsi andmine kontrolleri sisendile aparaadi vahepunktist annab juhtsignaali ja kontroller pannakse tööle enne, kui väljundkoordinaat seatud väärtusest kõrvale kaldub.

Staatilise veata reguleerimise tagamiseks on vajalik, et lisaimpulss kaoks püsiseisundi tingimustes. Selleks juhitakse abikoordinaat läbi reaalse diferentseeriva lüli, nii et kontrolleri sisendsignaal võrdub e=y+y’ 1 –y 0 (joonis 1.9.1a). Püsiseisundis, kui y'1 =0, siis e=0 juures y=y 0.

a – originaalskeem; b - teisendatakse ASR-i kaskaadskeemiks

Joonis 2 - ASR-i struktuuriskeemid koos lisaimpulsiga vahepunktist tuletisele

Lisaimpulsi sisseviimise efektiivsus sõltub selle valiku punktist. Viimase valiku määravad igal konkreetsel juhul objekti dünaamilised omadused ja selle töötingimused. Seega on y 1 mõõtmine seadme alguses samaväärne täiendava impulsiga häire jaoks, mis tuleb läbi juhtkanali. Sel juhul mängib eristav seade dünaamilise häirete kompensaatori rolli. Y 1 mõõtmine objekti väljundis (y 1 =y) on samaväärne põhikoordinaadi tuletise sisestamisega. Iga objekti jaoks saate valida lisaimpulsi proovivõtuks optimaalse koha, kus reguleerimise kvaliteet on parim.

Selliste juhtimissüsteemide arvutamine sarnaneb ASR-i kaskaadi arvutamisega pärast asjakohaseid teisendusi. Joonisel 2b kujutatud kaskaadse ASR-i puhul täidab välise regulaatori rolli ühendus ülekandefunktsiooniga R d -1 (p) ja sisemist järjestikku ühendatud regulaatorit ja diferentsiaatorit, nii et ülaltoodud regulaatorite ülekandefunktsioonid on vastavalt võrdsed.

Küsimused tõhus töö pumpamis- ja jõuseadmed on viimastel aastatel muutunud üha aktuaalsemaks elektrienergia tariifide kasvu tõttu, mille maksumus üldises kulustruktuuris võib olla väga märkimisväärne.

Veevarustus ja kanalisatsioon on tööstusharud, kus kasutatakse intensiivselt pumpamisseadmeid, pumpade tarbitava elektrienergia osakaal on üle 50% kogu energiatarbimisest. Seetõttu seisneb veevarustusorganisatsioonide elektrikulude vähendamise küsimus ennekõike pumpamisseadmete tõhusas kasutamises.

Keskmiselt on pumbajaamade kasutegur 10-40%. Vaatamata sellele, et enamkasutatavate pumpade kasutegur jääb K- ja KM-pumpade puhul vahemikku 60% ja D-tüüpi pumpade puhul üle 75%.

Pumbaseadmete ebatõhusa kasutamise peamised põhjused on järgmised:

Pumpade suuruse muutmine, s.o. pumpade paigaldamine, mille voolu- ja rõhuparameetrid on suuremad, kui on vaja pumpamissüsteemi töö tagamiseks;

Pumba töörežiimi reguleerimine ventiilide abil.

Peamised põhjused, mis põhjustavad pumpade ülemõõtmist, on järgmised:

Projekteerimisetapis paigaldatakse pumpamisseadmed varuga ettenägematute tippkoormuste korral või võttes arvesse perspektiivne areng mikrorajoon, tootmine jne. Ei ole haruldane, et selline ohutustegur ulatub 50% -ni;

Võrgu parameetrite muutmine - ehitusaegsed kõrvalekalded, torude korrosioon töö ajal, torustiku osade vahetamine remondi ajal jne;

Rahvastiku kasvust või vähenemisest tingitud veetarbimise muutused, tööstusettevõtete arvu muutused jne.

Kõik need tegurid viivad selleni, et pumbajaamadesse paigaldatud pumpade parameetrid ei vasta süsteemi nõuetele. Pumbajaama nõutavate parameetrite tagamiseks süsteemi voolu ja rõhu osas kasutavad käitavad organisatsioonid voolu reguleerimist ventiilide abil, mis toob kaasa olulise energiatarbimise suurenemise nii pumba töö tõttu madala efektiivsusega tsoonis kui ka piiravad kaotused.

Pumbaseadmete energiatarbimise vähendamise meetodid

Optimaalne energiatarbimine mõjutab oluliselt pumba elutsüklit. Konkurentsivõime tasuvusuuringu arvutamine toimub kulumeetodil eluring on välja töötanud spetsiaalsed Lääne instituudid.

Tabelis nr 1 käsitletakse peamisi meetodeid, mille tulemusel USA Hüdraulika Instituut ja Euroopa Pumbatootjate Assotsiatsioon vähendavad pumba energiatarbimist, aga ka potentsiaalset säästu.

Tabel number 1. Energiatarbimise ja nende potentsiaalse suuruse vähendamise meetmed.

Peamine energiasäästu potentsiaal seisneb pumba vooluhulga reguleerimise asendamises ventiiliga sagedus või kaskaadjuhtimine, st. süsteemide rakendamine, mis on võimelised kohandama pumba parameetreid süsteemi nõuetele. Ühe või teise reguleerimismeetodi kasutamise üle otsustamisel tuleb arvestada, et kõiki neid meetodeid tuleks ka rakendada, alustades selle süsteemi parameetritest, millel pump töötab.

Riis. Kolme paralleelselt paigaldatud pumba töörežiimi kaskaadjuhtimine, kui töötatakse valdavalt staatilise komponendiga võrgus.

Suure staatilise komponendiga süsteemides kasutatakse kaskaadjuhtimist, s.o. vajaliku arvu pumpade ühendamine ja lahtiühendamine võimaldab juhtida pumpade tööd suure kasuteguriga.

Kaskaadjuhtimine on juhtimine, mille puhul on ühendatud kaks või enam juhtkontuuri nii, et ühe kontrolleri väljund korrigeerib teise kontrolleri seadeväärtust.

Ülaltoodud joonis on plokkskeem, mis illustreerib kaskaadjuhtimise kontseptsiooni. Diagrammi plokid esindavad tegelikult kahe juhtkontuuri komponente: juhtkontuuri, mis koosneb juhtimissüsteemi elementidest A, E, F ja G, ja alamkontuuri, mis koosneb juhtimissüsteemi elementidest A, B C ja D. Juhtkontuuri kontrolleri väljund on alamkontrolleri tugipunkt (seadepunkt). Alamkontuuri kontroller genereerib täiturmehhanismi juhtsignaali.

Protsesside puhul, millel on olulised viivitusomadused (mahtuvus või takistus, mis aeglustab muutuja muutusi), suudab kaskaadisüsteemi alamjuhtimisahel protsessivea varem tuvastada ja seega vähendada vea parandamiseks kuluvat aega. Võime öelda, et alamjuhtimisahel "jagab" viivituse ja vähendab häire mõju protsessile.

Kaskaadjuhtimissüsteem kasutab rohkem kui ühte primaarset andurielementi ja kontroller (alamjuhtimisahelas) võtab vastu rohkem kui ühe sisendsignaali. Seetõttu on kaskaadjuhtimissüsteem mitme kontuuriga juhtimissüsteem.

Kaskaadjuhtimissüsteemi näide

Ülaltoodud näites on juhtimisahel lõpuks juhtahel kaskaadjuhtimissüsteemi ehitamisel. Alluv ahel lisatakse hiljem. Selle protsessi eesmärk on soojendada soojusvaheti sisemust läbivat vett, voolates ümber torude, mille kaudu aur voolab. Protsessi üks omadusi on see, et soojusvaheti korpusel on suur maht ja see sisaldab palju vett. Suurel veekogusel on võimsus, mis võimaldab salvestada suurel hulgal soojust. See tähendab, et kui soojusvahetisse siseneva vee temperatuur muutub, ilmnevad need muutused soojusvaheti väljumisel suure viivitusega. Viivituse põhjuseks on suur mahtuvus. Selle protsessi teine ​​omadus on see, et aurutorud takistavad soojuse ülekandumist torude sees olevast aurust torudest väljaspool olevasse vette. See tähendab, et auruvoolu muutuste ja vastavate veetemperatuuri muutuste vahel on viivitus. Selle viivituse põhjuseks on vastupanu.

Selle juhtkontuuri esmane element reguleerib soojusvahetist väljuva vee temperatuuri. Kui väljuva vee temperatuur muutub, mõõdab vastavaid füüsilisi muutusi primaarelemendis saatja, mis muundab temperatuuri väärtuse kontrollerile saadetavaks signaaliks. Kontroller mõõdab signaali, võrdleb seda seadeväärtusega, arvutab erinevuse ja genereerib seejärel väljundsignaali, mis juhib aurutoru juhtventiili, mis on juhtkontuuri (regulaatori) viimane element. Auru reguleerimisventiil kas suurendab või vähendab auruvoolu, et viia vee temperatuur tagasi seadeväärtuseni. Protsessi viivitusomaduste tõttu on aga vee temperatuuri muutus aeglane ja võtab kaua aega, enne kui juhtkontuur tajub, kui palju vee temperatuur on muutunud. Selleks ajaks võib vee temperatuur olla liiga palju muutunud. Selle tulemusena genereerib juhtahel liiga tugeva juhtimistoimingu, mis võib viia vastassuunalise kõrvalekaldumiseni (ülelöögini), ja jääb jälle "ootama" tulemust. Sellise aeglase reaktsiooni tõttu võib vee temperatuur pikka aega tsüklit üles-alla tõusta, enne kui see langeb tagasi seadepunkti.

Juhtsüsteemi ajutine reaktsioon paraneb, kui süsteemi täiendatakse teise kaskaadiga juhtimisahelaga, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel. Lisatud silmus on kaskaadijuhtimise alamsilmus.

Nüüd, kui auruvool muutub, loeb neid muutusi vooluandur (B) ja mõõdab saatja (C), mis saadab signaali alamkontrollerile (D). Samal ajal tajub juhtkontuuris olev temperatuuriandur (E) soojusvahetist väljuva vee temperatuuri muutusi. Neid muutusi mõõdetakse mõõtemuunduriga (F), mis saadab signaali pearegulaatorile (G). See kontroller täidab mõõtmise, võrdlemise, arvutamise funktsioone ja toodab väljundsignaali, mis saadetakse alamkontrollerile (D). See signaal korrigeerib alamkontrolleri seadeväärtust. Seejärel võrdleb alamkontroller vooluandurilt (C) saadud signaali uue seadeväärtusega, arvutab erinevuse ja genereerib parandussignaali, mis saadetakse auruvoolu korrigeerimiseks juhtventiilile (A).

Juhtsüsteemis, kus põhikontuurile on lisatud alamjuhtimisahel, loeb lisakontuur kohe kõik auru voolukiiruse muutused. Vajalik reguleerimine tehakse peaaegu kohe, enne kui auruvoolu häiring mõjutab vee temperatuuri. Kui soojusvaheti väljalaskeava juures on toimunud muutusi vee temperatuuris, tajub andur neid muutusi ja ülemjuhtkontuur korrigeerib kontrolleri seadeväärtust alamjuhtimiskontuuris. Teisisõnu, see seab seadepunkti või "nihutab" kontrollerit alamjuhtimisahelas, et reguleerida auruvoolu soovitud veetemperatuuri säilitamiseks. See alamkontrolleri reaktsioon auruvoolu muutustele vähendab aga aega, mis kulub auruvoolust tulenevate häirete mõju kompenseerimiseks.