Разработка автоматической системы управления водогрейным котлом КВГМ-100 (стр. 8 из 22)
Для нахождения неизвестных коэффициентов воспользуемся методом наименьших квадратов.
Априорно известно, что
, (1.1) 
т.е. (1.2) 
(1.3) 
(1.4)Возведя в квадрат и просуммировав по всем дискретным значениям получим:
(1.5)- сумма квадратов отклонений температур по всем дискретным значениям. Программа на языке СИ, приведенная в (приложении 7), находит минимум функции F(К2,Т) и в качестве результата выдает искомые коэффициенты.
К2=0,017 Т=50 мин.
Программа моделирования переходного процесса в системе и нахождения оптимальных настроек регулятора позволяет наглядно продемонстрировать качество переходного процесса, как при оптимальных настройках, так и при настройках, отличных от оптимальных. В качестве начального условия для моделирования изменения температуры воды примем исходную температуру 00С, в качестве задания – температура 2000С без ограничения по скорости нагрева. Оптимальными настройками для нашей системы являются:
Кп=54,7
Ки=1,8
Можно определить значения коэффициентов к2 – к5, то есть степень влияния сигналов автоподстройки на величины параметров настройки регулятора. Принимая во внимание то, что автоподстройка осуществляется по изменению величины одного и того же сигнала, а следовательно значения сигналов на входах Х2 – Х5 будут одинаковы рассчитаем:
((1.6) – (1.9))1.4.3 Описание параметров настройки
К2 – К5 – масштабные коэффициенты, определяющие степень влияния сигналов автоподстройки соответственно на параметры: ∆, ТМ, КП, ТИ (ТД);
Н3, Н4 – соответственно порог срабатывания и гистерезис нуль-органа;
∆ - зона нечувствительности;
КП – коэффициент пропорциональности;
ТИ,ТД – постоянные времени соответственно интегрирования и дифференцирования;
ТМ – коэффициент, обычно устанавливаемый равным времени перемещения исполнительного механизма, соответствующего 100%-му изменению регулируемого параметра;
ТК – постоянная времени динамической балансировки алгоритма.
1.5 Разработка алгоритма работы котла КВГМ-100
1.5.1 Описание алгоритма работы
Технологический процесс работы котла КВГМ-100, состоит из нескольких этапов. Следовательно, и сама программа будет работать, тоже в несколько этапов.
Алгоритм работы контроллера Р-112 можно представить в виде:
· Регулятора воздуха;
· Регулятора разрежения в топке котла.
Регулятор воздуха. С помощью ключа на пульте управления дискретный сигнал подается на дискретный вход контроллера "Ремиконт – 112". Откуда подается на 6 вход алгоблока 2.8 (43 ПЕР) и инверсно на 7 вход этого же алгоблока. Согласно логике работы алгоблока 43 ПЕР, при наличии логической единицы на 6 входе включается 2 вход алгоблока, который в свою очередь подключается к аналоговому выходу (11) этого алгоблока. При наличии логической единицы на 7 входе, подключается 3 вход алгоблока к аналоговому выходу (11). Аналоговые входа 2 и 3 масштабируются с помощью коэффициентов К2 и К3. Поэтому имеется возможность масштабировать сигнал по давлению газа поступающий с датчиков давления в соответствии с количеством выбранных горелок (1 или больше).
Отмасштабированный сигнал давления газа представляет собой задания по давлению воздуха для регуляторов 2.7(11 РИС) и 2.8(02 РАН). Сигнал заводится на 2-е входа регуляторов с инвертированием.
В алгоблоке 2.7(11 РИС) инвертированный сигнал по давлению воздуха суммируется с реальным значением давления воздуха поступающего с датчика давления и формирует сигнал рассогласования
в соответствии с которым формируется выходной сигнал алгоблока 2.7(11РИС). При отрицательном значении 
увеличивается сигнал выхода и наоборот при положительном значении 
уменьшается сигнал выхода, при этом добиваются, чтобы была равна нулю. Сформированный сигнал с выхода (11) подается на импульсный выход контроллера Р-112 для управления исполнительным механизмом МЭО. Аналогично параллельно работает регулятор 2.8(02РАН). С аналогового выхода (11) алгоблока 2.8(02 РАН) сформированный аналоговый сигнал подается на аналоговый выход контроллера для управления частотным преобразователем (ПЧ).При автоматическом режиме выход аналогового регулятора 2.8(02 РАН) подключается к выходу (11) этого же алгоблока.
При отсутствии автоматического режима алгоблок 2.8(02РАН) переходит в режим слежения, т.е. на аналоговый выход подключается 6 вход алгоблока на который подается сигнал с ручного задатчика.
Регулятор разрежения в топке котла. Разрежение в топке котла снимается с двух датчиков (39а) и (39г). Поскольку сигнал нестабилен применяется некоторое преобразование в двух алгоблоках 1.4(23 СЛЖ) и 1.8(53 СИТ). Сигнал с датчиков разрежения (39а) и (39г) приходит на 2 и 3 входа алгоблока 1.4(23 СЛЖ) и на 1 и 3 входа алгоблока 1.8(53 СИТ). На 2 вход алгоблока 1.8(53 СИТ) приходит усредненный сигнал с выхода (11) алгоблока 1.4(23 СЛЖ). С выхода (11) алгоблока 1.8(53 СИТ) выбранный сигнал поступает на 2 входа импульсного регулятора 2.1(12 РИН) и регуляторов 3.1(02 РАН) и 3.2(02 РАН). Одновременно на эти же алгоблоки с выхода алгоблока 1.2(34 КОР) поступает на 3 входа инверсный сигнал с датчиков расхода (41в) и (41д), совместно выводится информация на показывающий прибор измерения расхода устанавливаемого по месту (FI 41г).
При работе на схеме с направляющими аппаратами в работу вступает импульсный регулятор 2.1(12 РИН). На 2 вход поступает сигнал разрежения и на 3 вход коллектирующий сигнал по расходу воздуха с алгоблока 1.2(34 КОР). Сигнал суммируется с заданием, после чего происходит разбаланс и формируется управляющий сигнал. Далее управляющий сигнал поступает на алгоблоки 2.2(45 ИЗО) и 2.3(45 ИЗО), кроме того эти алгоблоки необходимы для синхронизации направляющих аппаратов дымососов.
Предварительно отслеженный сигнал о положении исполнительного механизма (39ж) и (39м) поступает на 4 и 5 входа алгоблока 2.1(12 РИН), что соответствует входам нуль-органа, где происходит формирование дискретного сигнала. Сформированный дискретный сигнал с выхода 12.1 попадает на 2 и 3 входа алгоблоков (45 ИЗО) и с выхода 12.2 попадает на 3 и 2 входа этих же алгоблоков. В алгоблоках (45 ИЗО) формируется сигнал для управления исполнительными механизмами МЭО и если один направляющий аппарат опережает другой, то в этих алгоблоках включается логика "Запрета", что позволяет синхронизировать направляющие аппараты.
Кроме этого есть возможность работы на одном дымососе котла. Преключателями (Д1) или (Д2) выбирают дымосос, далее сигнал поступает на дискретный 8 вход алгоблоков (45 ИЗО). С алгоблока 2.1(12 РИН) сигнал будет уже поступать на 6 входа алгоблоков (45 ИЗО), что позволяет не включать логику "Запретов" и запускает в работу один дымосос.
Тоже самое с учетом работы аналоговых регуляторов происходит и при работе с ПЧ. При отсутствии автоматического режима или выборе преобразователя алгоблоки 3.1(02 РАН) и 3.2(02 РАН) находятся в режиме слежения, т.е. отслеживают сигнал задатчика на 6 входах. При наличии обоих сигналах на выход (11) этих алгоблоков подается сигнал сформированный регулятором.
При одинаковых настройках регулятора на выходе и формируется одинаковый сигнал и на входа 4 и 5 нуль-органа заводится частота преобразователя.
Блок-схема алгоритма, таблицы коэффициентов и конфигурации приведены в приложении 4.
1.5.2 Стандартные алгоритмы, примененные в алгоритме работы
При разработке алгоритма, управляющего работой котла, использовались стандартные алгоритмы из библиотеки алгоритмов контроллера Ремиконт. Их названия приведены в таблице 3.
Таблица 3. Алгоритмы из библиотеки контроллера Ремиконт.
| Номер алгоблока | Код алгоритма | Полное название алгоритма |
| 2.8 | 43 ПЕР | Переключение |
| 1.2 | 34 КОР | Корень квадратный |
| 1.4 | 23 СЛЖ | Слежение |
| 1.8 | 53 СИТ | Среднее из трех |
| 2.1 | 12 РИН | ПИД импульсный с нуль-органом |
| 3.1 | 02 РАН | ПИД аналоговый с нуль-органом |
| 3.2 | 02 РАН | ПИД аналоговый с нуль-органом |
| 2.7 | 11 РИС | ПИД стандартный |
| 2.8 | 02 РАН | ПИД аналоговый с нуль-органом |
| 2.2 | 45 ИЗО | Избирательное отключение |
| 2.3 | 45 ИЗО | Избирательное отключение |
| 3.3 | 45 ИЗО | Избирательное отключение |
| 3.4 | 45 ИЗО | Избирательное отключение |
РАН (02) – ПИД аналоговый с нуль-органом.