Технология обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя (стр. 14 из 18)
производится расчет функции цели в новой точке, а счетчик шагов увеличивается еще на одну единицу;
производится расчет критерия окончания поиска - Е;
осуществляется сравнение величины критерии Е с заданной точностью ε, если значение Е достигло заданной точности, то выводятся результаты поиска, в противном случае происходит сравнение вновь рассчитанного значения целевой функции Fс ее значением на предыдущем шаге - Fц0.
Так как метод ищет минимум, а нам нужно максимальное значение Fц0=GZnкр, шаг считается удачным и продолжается поиск вдоль прежнего направления градиента, производится переприсвоение нового значения функции цели переменной - Fц0, если новое значение целевой функции больше предыдущего. В случае неудачи, производится поиск нового направления градиента.
Программа реализации алгоритма метода наискорейшего спуска:
function f=mns (x1,.,xk,k,dx,e,h,n=1)
n=1; x (1) =x1. x (k) =xk;
Fц0= GZnкр; flag1=1;
while flag1==1
for i=1: 2
x (i) =x (i) +dx;
Fц1= GZnкр;
n=n+1; x (i) =x (i) - dx; dF (i) =F1-F0;
end
flag2=1;
while flag2==1
for i=1: 2
x (i) =x (i) - h* (dF (i) /dx);
end
Fц=GZnкр; n=n+1;
E=abs (dF (1) +dF (2));
if E>e
if Fц>Fц0
F=F0; flag2=1;
else
flag2=0; flag1=1;
end
flag1=0;
end end
Otvx1=x (1)
Otvxk=x (k)
OtvF= Fц
end
Рис.15. Блок-схема алгоритма поиска методом наискорейшего спуска
Алгоритм расчета параметров настройки регулятора
Алгоритм включает следующие предписания (рис.16):
- вводятся значения Коб, τоб, Тоб,m,w=0;
- вычисляются значения вещественного и мнимого составляющего числителя и знаменателя передаточной функций объекта регулирования BR, BQ, AR, AQ;
- вычисляются значения вещественной и мнимой части АФХ объекта Rоб, Qоб;
- вычисляются значения настроечных параметров регулятора Кр, Sи выводятся результаты;
- дается приращение значению частоты w=w+0.005;
- вычисления производятся для каждого нового значения частоты пока оно не равно 0,05;
- выводятся результаты вычислений Кр, S, w.
По значениям Кр и Sдля каждого w [0: 0.05,0.005] строятся линии равные степени затухания m=0, m=0.366 (см раздел по разработке системы стабилизации рисунок 8) и выбирается точка, соответствующая оптимальным значениям
и 
, которая лежит несколько правее максимума линии равного затухания.Программа реализации данной блок-схемы на Matlab:
function S_K (k,t,m,T,w)
n=1;
while w<0.05
Br=k*exp (t*m*w) *cos (t*w);
Bq=-k*exp (t*m*w) *sin (t*w);
Ar=1-T*m*w;
Aq=T*w;
R= (Br*Ar+Bq*Aq) / (Ar^2+Aq^2);
Q= (Bq*Ar-Br*Aq) / (Ar^2+Aq^2);
K=- (m*Q+R) / (R^2+Q^2);
S=-w* (m^2+1) *Q/ (R^2+Q^2);
masK=K;
masS=S;
w=w+0.005;
n=n+1;
K
S
hold on
plot (masK,masS)
w
end
Kp=K
Sp=S
 |
end
Рис.16. Блок схема алгоритма нахождения значений настроек регулятора
Алгоритм расчета переходного процесса
Алгоритм включает следующие предписания (рис.17):
- вводятся значения Коб,τоб, Тоб, Кр,Sр, Т, хвых, хзад, С=0,n=0;
- вычисляется значение отклонения регулируемой величины Δхвых;
- значение управляющего воздействия μ за время запаздывания τ объекта;
- вычисляются значения управляющего воздействия μ и выходной переменной объекта хвых на каждом моменте времени до времени Т, пока установится процесс, т.е. значение выходной переменной не станет приблизительно равной значению хзад.
По результатам вычислений строится переходная характеристика процесса (см раздел по разработке системы стабилизации рис.9).
Программа реализации данного алгоритма на Matlab:
function per_pro (y,yz,T,dt,r)
a= [1: p];
k=2.5; K=0.68; S=0.016; T=60; t=26; C=0; i=1;
while i<=t
n=0; dy=y-yz;
while n<r
C=C+S*dy*dt; n=n+1;
end
m (i) =- (C+K*dy);
y1 (i) =y i=i+1;
end
for i=t+1: p
n=0; dy=y-yz;
while n<r
C=C+S*dy*dt; n=n+1;
end
m (i) =- (C+K*dy); n=0;
while n<r
Dy=1/T* (k*m (i-t) - y) *dt;
y=y+Dy; n=n+1;
end
y1 (i) =y i=i+1;
m; y1;
end
plot (a,y1)
end
 |
Рис.17. Блок-схема алгоритма расчета переходного процесса
2.7.4 Техническое обеспечение АСУТП
Техническое обеспечение должно полностью удовлетворять требованиям, обеспечивающим достижения тех целей управления, которые были сформулированы в п. п.2.4, 2.5 и 2.6, а также общепринятым в цветной металлургии требованиям, которые были сформулированы в п. п.2.7.1, 2.7.2 и 2.7.3.
В связи с тем, что структура системы управления (рис.4) предусматривает решение задач верхнего (задачи оптимизации и интеллектуальная подсистема) уровня, а также включает задачи нижнего уровня (стабилизация температуры в слое, расходов материалов, давлений и т.д.) в составе технического обеспечения АСУТП используется два управляющих компьютера. Для обеспечения решения задач планирования работы цеха, программ организационной подсистемы, а также подсистем оптимального управления и интеллектуальной подсистемы применяется управляющая вычислительная машина - УВМ. Для решения задач оперативного управления нижнего уровня нами предполагается использование управляющего контроллера.
В автоматизированной системе управления нижнего уровня в качестве технической базы управляющей части системы автоматизации выбран программируемый логический контроллер SimaticS7-300 с центральным процессором CPU315-2DP. Контроллер полностью отвечает требованиям концепции “Totally Integrated Automation”.
Модульный программируемый контроллер SimaticS7-300 предназначен для решения задач автоматического управления низкой и средней степени сложности.
SimaticS7-300 выбран по следующим причинам:
· Широкий спектр модулей для максимальной адаптации к решению любой задачи.
· Возможность использования распределенных структур ввода-вывода и простое включение в различные типы промышленных сетей.
· Удобная для обслуживания конструкция и работа с естественным охлаждением.
· Свободное наращивание возможностей при модернизации системы.
· Высокая мощность, благодаря большому количеству встроенных функций.
· Конфигурирование и программирование средствами STEP 7.
· Возможность включения в сети MPI и SIMATIC NET.
· Каждый центральный процессор S7-300 оснащен встроенным блоком питания с входным напряжением =24В.
Кроме того, в составе S7-300 могут использоваться модули систем взвешивания и дозирования семейства SIWAREX.
Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров. В 2002 году началась смена поколений центральных процессоров программируемых контроллеров SIMATIC S7-300. CPU 315-2DP компактный центральный процессор нового поколения с встроенным интерфейсом ведущего/ведомого устройства PROFIBUS-DP.
Основные характеристики SIMATICS7-300 CPU313C-2DP:
Объем рабочей памяти (RAM) 128 Кбайт
Объем загружаемой памяти (микрокарта памяти) 64 Кбайт …8 Мбайт
Время выполнения:
· логических операций 0.1 мкс
· операций со словами 0.2 мкс
· арифметических операций с фиксированной точкой 2.0 мкс
· арифметических операций с плавающей точкой 6.0 мкс
Количество флагов 2048 байт
Количество счетчиков 256
Количество таймеров 256
Встроенные интерфейсы: MPI, PROFIBUS-DP
Максимальное количество каналов ввода-вывода системы:
· дискретных 16384
· аналоговых 1024
Габариты 40 х 120 х 130 мм.
На нижнем уровне этой системы используются датчики, преобразователи, обеспечивающие сбор информации и ее преобразование в доступный для контроллера вид, а также различные вторичные приборы, служащие для отображения и регистрации информации о состоянии объекта управления в вид доступный для восприятия человеком-оператором.
Описание функциональной схемы автоматизации технологического процесса, предусматривающей выбор локальных технических средств.
Контроль наличия исходного цинкового концентрата в бункерах осуществляется радарными уровнемерами Rosemount5401 (поз.1а,2а) cвыходными унифицированными сигналами 4-20мА, которые поступают на модуль ввода аналоговых сигналов AIконтроллера SimaticS7-300.
Автоматическое дозирование сульфидного цинкового концентрата осуществляется ленточным питателем с встроенным тензорезисторным датчиком ДСТБ-016 (поз.3а). Выходной сигнал с тензорезисторного датчика преобразовывается с помощью показывающего и регистрирующего прибора ДИСК 250-ТН (поз.3б) в непрерывный токовый сигнал, который далее поступает на AIконтроллера SimaticS7-300.
Из датчиков для измерения температуры выбраны термопреобразователи ПК "Тесей" термоэлектрические преобразователи КТХА, медные термопреобразователи сопротивления ТСМТ, так как они в качестве ни чем не уступают приборам концерна "Метран", Siemens, но в цене намного дешевле чем приборы других производителей.
Контроль температуры осуществляется следующим образом. Для контроля температуры в форкамере и в печи кипящего слоя в семи точках кипящего слоя (одна в форкамере и шесть в печи) установлены термоэлектрические преобразователи КТХА 01.16 (поз.4а-поз.10а) преобразующие температуру в унифицированный сигнал, который поступает в AIконтроллера SimaticS7-300.
Регулирование температуры в печи осуществляется изменением расхода сульфидного концентрата, подаваемого в печь, за счет частоты вращения двигателя, которая регулируется пропорционально изменению напряжения в обмотке возбуждения. Для этого управляющий сигнал с дискретного выхода DOконтроллера поступает на блок управления БУ-21 (поз.4б) и далее на реверсивный бесконтактный пускатель ПБР-2М1 (поз.4в) с него на двигатель постоянного тока служащего приводом ленточного питателя.