Система автоматизации картоноделательной машины

Схема картоноделательной машины показана на рис. В технологической части машины 1 из четырех машинных бассейнов покровного слоя, подслоя, среднего и нижнего слоев густая масса подается с помощью массных насосов в кольцевые трубопроводы, давление в которых регулируется изменением скорости электроприводов насосов. Далее из кольцевых трубопроводов через задвижки переключения потоков масса с помощью первых смесительных насосов подается на вихревые конические очистители, где под действием центробежной силы из нее удаляются тяжелые частицы.
После очистки масса поступает на вторые смесительные насосы, в которых густая масса смешивается с водой до достижения заданной концентрации. Вода в смесительные насосы поступает из сборников подсеточной воды. Поток массы регулируется перед первыми смесительными насосами при помощи клапанов 11. На выходе вторых смесительных насосов масса может подвергаться дополнительной очистке после пропускания ее через перфорированное сито. Далее масса поступает в потокораспределители формеров.
Сеточная часть машины 2 состоит из восьми формеров, в комплект которых входят восемь напускных устройств для подачи массы. Формование элементарного слоя картона осуществляется на участке поверхности формера, ограниченного верхней регулируемой и нижней неподвижной губами. Процесс формования и обезвоживания слоя осуществляется в вакууме, создаваемом отсасывающей камерой, установленной внутри формера. Сформированный элементарный слой картона соединяется с движущимся съемным сукном и поступает под отжимной вал.
Отжим служит для обезвоживания образовавшегося полотна картона, передачи на съемное сукно элементарных слоев и соединения их в единое картонное полотно. Вакуум в отсасывающих зонах формеров и цилиндрах прессов создается с помощью вакуумных вентиляторов и насосов, относящихся к технологической части машины 9. Вакуум в отсасывающих зонах формеров и отсасывающем шабере создается двумя вакуумными вентиляторами. Вакуумная система прессовой части машины состоит из семи вакуумных насосов.
Дальнейшее обезвоживание картонного полотна и улучшение качества его поверхности происходит в прессовой части 3, которая состоит из поворотного пресса, отсасывающего гауч-пресса, трехвального комби-пресса, пресса с желобчатым валом и пресса Нипко.
После прессовой части полотно поступает в сушильные части 4 и 6, где удаляется оставшаяся влага. Движущееся картонное полотно прижимается к нагретой поверхности цилиндров сушильными сетками. Сушильная часть состоит из восьми групп: первая приводная группа включает в себя 11 сушильных цилиндров, приводные группы со второй по седьмую имеют по 12 сушильных цилиндров каждая, восьмая приводная группа состоит из 10 сушильных и двух холодильных цилиндров.
Сушильные части машины разделены клеильным прессом 5, установленным между шестой и седьмой приводными группами.
Картон поступает на клеильный пресс при сухости 80...85 %. Он непрерывно орошается с обеих сторон клеем и проходит через валы пресса. После клеильного пресса картонное полотно, во избежание образования складок, равномерно расправляется по ширине разгонным валом и поступает в досушивающую часть 6, где обеспечивается сухость {9Ъ1\)% и выравнивается влажность поверхностного и нижнего слоев. В конце сушильной части картон охлаждается на двух холодильных цилиндрах и увлажняется на 1...2% для повышения его гладкости при каландрировании, которое производится в шестивальном каландре 7.
С каландра картон поступает на периферический накат 8 с пневматической системой прижима, где выполняется его намотка в тамбур.
Пароконденсатная система 10 обеспечивает принудительную циркуляцию пара, обеспечивающую постоянство заданного теплового режима в каждой группе сушильных цилиндров, а также возможность использования тепла поступающего пара и высокую теплопередачу в результате принудительного отвода неконденси-руемых газов.
Картоноделательная машина имеет предварительную и дополнительную (досушивающую) сушильные части. Дополнительная сушильная часть осуществляет примерно 40 % всей сушки и предназначена для удаления оставшейся влаги после прохождения полотном клеильного пресса. Сушка картона производится при постепенном повышении температуры поверхности цилиндров. Для этого вся сушильная часть разделена по пару на пять групп, три из которых образуют предварительную сушильную часть и две — дополнительную. Пар, поступающий по общему трубопроводу из котельного цеха, распределяется между пятью группами в заданном соотношении.
Третья, четвертая и пятая группы имеют раздельное пароснабжение верхних и нижних цилиндров с целью выравнивания влажности верхних и нижних слоев картона. В сушильных цилиндрах конденсируется необходимое для сушки картона количество пара. Образующийся конденсат и необходимое для обезвоживания количество пара отводятся через сифон по сборному трубопроводу к соответствующему сепаратору. Для регулирования давления пара в сушильных группах используются электромагнитные клапаны 11 и термокомпрессоры.
В частях 2... 8 машины имеются 27 силовых приводных точек. Мощности электроприводов от 37 кВт для валов клеильного пресса до 200 кВт у каландра и центрального вала трехвальцового пресса. Мощности электроприводов насосов и задвижек в частях 7, 9, 10 машины находятся в пределах от 0,5 до 90 кВт. Электропитание силовых электроприводов выполняется от двух трансформаторов мощностью по 1600 кВА, преобразующих напряжение 6 кВ в 380 В.
Многодвигательная система электроприводов выполнена в соответствии с концепцией распределенной системы ACS 600 MultiDrive.
Энергетическая магистраль комплекса включает в себя питающие трансформаторы, неуправляемые выпрямители с фильтрами 13, автономные инверторы напряжения 12. Распределенная система управления включает в себя контроллеры управления группами электроприводов 14, объединенные информационной полевой шиной, технологические контроллеры 15 и 16, станции оператора 17.
Компьютерные средства автоматизации. Система управления машиной многофункциональна, она решает задачи управления качеством и простого локального регулирования параметров процесса. Система состоит из аппаратуры и программного обеспечения, которые помогают оператору управлять технологическим процессом.
Аппаратура, представленная на функциональной схеме аппаратной части системы, состоит из следующих основных устройств: технологических контроллеров 15, 16; операторских станций 17; сканирующей интеллектуальной платформы (сканера) 18 с датчиками массы, влажности и толщины; принтеров; системной шины 21; сетевой шины TCP/IP.
Технологические контроллеры предназначены для получения информации о состоянии технологического процесса от различных датчиков, обработки полученной информации в соответствии с заложенной программой, выдачи управляющих воздействий. К технологическому контроллеру 75 (см. рис. 5.50) подключен сканер, датчики и исполнительные механизмы постоянной части машины. К технологическому контроллеру 16 подключены датчики и исполнительные механизмы для подачи густой массы и химикатов, пароконденсатной и вакуумной систем (19, 20 — информационные шины).
Станции оператора 77 предназначены для отображения информации о технологическом процессе, заданий режимов управления процессом и ввода заданий параметров процесса.
Сканер, или интеллектуальная платформа 18, предназначен для перемещения установленных на нем датчиков массы, влажности и толщины движущегося картонного полотна. Для измерения используется радиоактивный источник излучения частиц. Сканер оснащен контроллером, который обрабатывает информацию, поступающую с датчиков, и передает по специальной связи в технологический контроллер 15. Для обеспечения постоянной точности измерения контроллер автоматически выводит датчики за край картонного полотна и проводит стандартизацию. Сканер в режиме непрерывного сканирования собирает информацию о продольном и поперечном профиле картонного полотна по массе, влажности и толщине.
В системе используются два принтера: струйный цветной для печати копий кадров; матричный, подключенный к станции оператора на накате, для печати рапортов.
Информация от технологического контроллера на станцию оператора и обратно передается по системной шине. Сетевая организация системы позволяет выводить на операторскую станцию информацию с любого технологического контроллера, подключенного к сети.
Сетевая шина предназначена для подключения сетевого принтера и обеспечения возможности подключения к другим системам управления, учета и т.д.
Программное обеспечение системы включает в себя следующие основные программы-модули управления: массой 1 м2 картонного полотна вдоль машины; влажностью картонного полотна вдоль машины; координированного сушкой картонного полотна; координированного изменения скорости машины; восемью формерами; подачей массы по слоям; концентрацией; локальным регулированием. Система разделена на две части: DCS (Digital Control System) — локальная цифровая система управления и QCS (Quality Control System) — система управления качеством.
Первая реализует следующие функции: проверку состояния оборудования перед пуском; пуск и остановку оборудования (локальных исполнительных устройств — электроприводов, насосов, клапанов); контроль состояния оборудования в процессе рабочего функционирования. Вторая реализует: регулирование температуры и давления пара сушильных групп, технологических переменных (влажности и массы 1 м2 картонного полотна); подачу массы по слоям, управление концентрацией; автоматическую оптимизацию процесса в режиме рабочего функционирования.
Модуль управления массой 1 м2 картонного полотна вдоль машины обеспечивает функции управления сканированием и по информации, полученной со сканера, рассчитывает текущее значение 1 м2 массы для регулятора количества массы. Управляющее воздействие в виде задания суммарного расхода густой массы (перед смесительными насосами) поступает в систему управления распределением подачи массы по слоям.
Модуль управления влажностью вдоль машины осуществляет функции управления сканированием. Из полученного со сканера значения влажности рассчитывается текущее значение влажности для регулятора влажности. Управляющее воздействие, в виде задания давления пара, поступает в регулятор давления пара в сушильной группе V. При достижении предельных значений (минимального или максимального) задания в сушильной группе V выдается новое задание в сушильную группу III для вывода пара в сушильной группе V в рабочий режим.
Координированное управление сушкой уменьшает потери тепла в процессе сушки во время обрыва полотна и уменьшает вероятность пересушивания при перезаправке. Когда происходит обрыв, все контуры управления паром снижают задания и остаются постоянными. Задание определяется в виде доли предшествовавшего обрыву задания или в виде определенного заранее абсолютного значения давления. К концу обрыва все задания снова автоматически меняются до значений, предшествовавших обрыву.
Координированное управление изменением скорости обеспечивает координированное изменение скорости с упреждением заданий в другие контуры управления продольным профилем полотна для обеспечения стабильности показателей качества при изменении производительности (скорости) машины; позволяет программно изменять задания локальным контурам управления и координировать эти изменения заданий с учетом различия транспортных запаздываний и динамических свойств контуров, стабилизируя этим качество картона при изменении скорости машины.
Система управления формерами регулирует соотношение струя/ сетка на каждом формере для обеспечения механических свойств картона при смене сорта и увеличении скорости машины.
Система управления подачей массы по слоям предназначена для обеспечения подачи густой массы к смесительным насосам так, чтобы: поддерживать заданный суммарный расход массы; при изменении оператором расхода массы на один из формеров, суммарный расход массы оставался неизменным; компенсировать колебания концентрации поступающей массы. Система управления подачей массы при поступлении нового задания от верхних уровней управления распределяет изменение задания на фермерах, определенных оператором.
Система последовательного компенсационного управления концентрацией массы предназначена для подстройки показаний датчиков концентрации по лабораторным анализам, а также дополнительной фильтрации значений концентрации перед передачей данных в систему управления подачей массы.
Система локального регулирования предназначена для построения локальных контуров регулирования параметрами технологического процесса. На ее базе построено непосредственно цифровое регулирование параметров пароконденсатной системы, системы управления густой массой и нижнего уровня управления мокрой частью машины.
Управление процессом осуществляется со станций оператора, в состав которых входит монитор, специальная клавиатура и трекбол. На мониторе отображается вся информация о процессе в виде функциональных кадров. Система управления дает оператору возможность: видеть состояние параметров технологического процесса; управлять параметрами технологического процесса в различных режимах, начиная с ручного управления клапанами и другими исполнительными механизмами до автоматического управления массой 1 м2 картонного полотна, влажностью и т.д.; отображать предшествующее состояние технологического процесса в виде трендов (графиков изменения значений параметров во времени), на которых можно произвольным образом совмещать одновременно до шести параметров; печатать рапорта; печатать копию экрана.
Реализация управления на нижнем уровне. Системы управления нижним уровнем обеспечивают реализацию заданных значений переменных в локальных контурах регулирования. Эти системы управления могут также служить интерфейсом пользователей, находящихся на более высоком уровне управления. Системы управления на нижнем уровне получают задающие значения для исполнительных устройств от оператора посредством человеко-машинного интерфейса или от внешней программы, каковой может являться программа реализации верхнего уровня управления. В системе реализованы следующие функции управления на нижнем уровне:
Р, PI, PD или PID алгоритмы управления;
возможность задания параметров управления со станции оператора;
осуществления нескольких режимов управления (балансового, ручного, автоматического или внешнего);
назначения приоритетов при выборе режимов управления;
управления с различными методами отслеживания заданного значения;
регулирования скорости изменения заданного значения;
установки пределов для значений заданий и выходных сигналов;
безударного перехода от одного режима управления к другому;
сигнализации и управления событиями.
В режиме ручного управления возможно ручное управление локальным контуром. Режим автоматического управления — автоматический режим, в котором задание для локального контура поступает и изменяется со станции оператора. Изменение задания контроллера в этом режиме происходит в определенном темпе. В режиме внешнего управления задание для локального контура поступает от внешней программы.
Системы управления нижним уровнем, включающие в себя системы управления исполнительными механизмами, получают задания от систем управления верхнего уровня, которые реализуют регулирование технологических переменных (массы, влажности) на основе упреждающей коррекции и коррекции по обратной связи.
Реализация управления на верхнем уровне. Системы управления верхним уровнем выполняются как комбинированные системы, в которых коррекция технологической переменной выполняется по цепи обратной связи и возмущению.
Коррекция по возмущению выполняется упреждающей. При коррекции по обратной связи на входе процесса производится сравнение выходной величины процесса и задания, после чего рассогласование отрабатывается системой управления. Упреждающая коррекция используется для снижения воздействия на процесс возмущений. Если некоторые из этих возмущений могут быть измерены, то возможно управлять процессом так, чтобы последствия этих возмущений не присутствовали на выходе. Например, изменение концентрации потока густой массы вызывает изменения основной массы на накате.
Вместо того чтобы ждать сигнала обратной связи, рассчитывается способ регулирования входного параметра процесса (регулируется сам поток густой массы) для нейтрализации эффекта изменения концентрации (меньше концентрация, больше поток). В этом случае эффективность коррекции не может быть проверена, поэтому приходится полагаться на соотношения, заложенные в системе и используемые для расчетов необходимых изменений, а также на заранее рассчитанную длительность этих изменений. Например, при изменении скорости машины без изменения вида продукции меняется пропускная способность машины (больше или меньше картона производится в единицу времени).
Это требует изменений потока густой массы и давления пара для поддержания текущей основной массы и влажности при новой скорости. Основываясь на соотношениях, заложенных в системе в виде модели технологического процесса, можно заблаговременно определить, какое количество пара и густой массы необходимо изменить для работы с новой скоростью. Таким образом, для предотвращения нарушения процесса в случае управления по обратной связи можно воспользоваться информацией о будущих изменениях в процессе при переходе на новую скорость. Компенсирующие корректирующие воздействия для потока густой массы и пара рассчитываются так, что свойства вырабатываемой продукции не меняются в течение и после изменения скорости.
Наравне с использованием упреждающей коррекции применяется управление по обратной связи для поддержания задания контуров регулирования технологических переменных процесса в течение длинного периода времени. Динамическая модель, имеющаяся в системе управления процессом, учитывает запаздывание, которое может быть разделено на время задержки на мокрой части и в транспортных механизмах. Транспортное запаздывание зависит от скорости машины.
Рассмотрим процессы управления массой и влажностью полотна, координированного управления скоростью машины, используя функциональные схемы систем управления.
Системы управления массой и влажностью полотна имеют ряд функциональных модулей и блоков, соответствующих структуре комбинированной системы.
В модуле преобразования задания происходит преобразование значения, заданного оператором, в формат, с которым оперирует система управления. В функционирующей системе управления задание находится в виде единиц сухой массы. Если оператор вводит новое значение основной (фактической) массы, то задание для системы управления в виде сухой массы рассчитывается по новому значению основной массы и влажности.
Блок регулятора объединяет модуль ПИ-регулятора с модулями управления заданием, режимами, проверкой на предельные значения сигналов. При изменении задания для системы управления новое задаваемое значение проверяется на соответствие допустимому диапазону задания. Если значение нового задания находится в пределах этого диапазона, то текущее значение задания изменяется до нового заданного значения в заранее определенном темпе.
Если новое значение задания выходит за допустимый предел, то текущее задание изменяется до этого предела, и на станцию оператора поступает сигнал о превышении предела. Максимальное допустимое значение ошибки рассчитывается исходя из коррекции по обратной связи и изменения задания. При изменении задания ошибка резко возрастает. При фиксировании чрезмерной ошибки на станцию оператора выдается соответствующее сообщение сигнализацией, а блок управления режимами останавливает работу блока регулятора.
Модуль управления режимами связывает регулятор с рабочим режимом контроллеров нижнего уровня, рабочим режимом сканера, а также выполняет функции остановки процесса управления при получении соответствующих сигналов модулей регулятора и человеко-машинного интерфейса (управление режимами со станции оператора).
Модуль проверки осуществляет проверку задания контроллера на соответствие возможному диапазону реагирования исполнительного механизма. Если это значение выходит за допустимые пределы, то модуль проверки выдает сигнал на прекращение управления. Блок регулятора совместно с моделью процесса выполняет функцию компенсации транспортного запаздывания.
Блок развязки собирает в себе все текущие упреждающие корректирующие действия для исполнительных механизмов. Источниками этих корректирующих действий служат изменения технологических переменных процесса: сухой массы, влажности, изменения скорости. Так как технологические переменные взаимосвязаны между собой, то блок развязки обеспечивает условия квазиавтономности управления каждой из переменных.
Блок задания на исполнительный механизм принимает сигналы заданий от блоков регулятора и развязки. В нем вырабатывается поправка к поступающим корректирующим сигналам в процессе координированного управления скоростью. Сформированное в результате управляющее воздействие, перед тем как поступить на регулятор исполнительного механизма, проверяется на соответствие допустимому диапазону значений задания. Если значение задания не входит в допустимый диапазон, то на станцию оператора поступает сообщение сигнализацией.
В блоке модели процесса на основе параметров процесса, таких как постоянная времени переходного процесса и время транспортного запаздывания, моделируется динамическая характеристика процесса. Время запаздывания рассчитывается в специально предназначенном для этого модуле на основе текущей скорости машины и транспортной дистанции от места расположения исполнительного механизма до сканирующей платформы.
В модуле оценки ошибки подлинная характеристика процесса сравнивается со смоделированной для определения ожидаемой ошибки. Эта ошибка в сочетании с измерениями характеристики процесса во времени используется для коррекции значения входного задания.
Процесс управления сухой массой включает в себя управление потоком сухой волокнистой массы при наличии изменений концентрации густой массы. Координация концентрации производится регулированием задания для потока густой массы. Текущие измерения концентрации проходят фильтрацию с целью устранения присущего им шума.
Вызванные изменениями концентрации упреждающие корректирующие воздействия для потока густой массы задерживаются во времени до момента прихода потока с измененной концентрацией к устройству регулирования потока густой массы. Объем трубопроводов между датчиком концентрации и устройством регулирования потока густой массы является заданным. На его основе система управления динамически рассчитывает время запаздывания в зависимости от потока густой массы. При этом между частичными изменениями концентрации и потока густой массы предполагается линейная зависимость.
В формерах осуществляется подача волокнистой густой массы на движущуюся сетку так, чтобы готовое картонное полотно имело необходимую прочность и отвечало требованиям по всем остальным параметрам. Свойства картонного полотна регулируются непосредственно изменением соотношения струя/сетка, которое представляет собой отношение скорости истечения густой массы из формера к скорости сетки. Соотношение струя/сетка изменяют, меняя скорость двигателей смесительных насосов формеров. При изменении скорости меняется напор струи и, следовательно, скорость ее истечения. Расчет и регулирование соотношения струя/сетка осуществляется технологическим контроллером. Для регулирования используется ПИ-регулятор.
Система координированного управления скоростью и оптимизации скорости. Система управления рассчитывает поправки заданий для задействованных в процессе исполнительных механизмов на основе взаимосвязей между переменными процесса с учетом динамики процесса. Координация производится с определенными выдержками времени, которые непрерывно рассчитываются с учетом текущей скорости машины. Для расчета максимально возможной скорости выполняются оценки допустимых пределов управления для исполнительных механизмов. В качестве верхнего предела задающего значения скорости рассматривается рассчитанное в текущий момент времени значение максимально возможной скорости.
Система координированного управления скоростью выдает управляющее задание на системы регулирования скорости нижнего уровня, которое включает в себя сигналы от блока задания на изменение скорости и упреждающие сигналы от других систем управления.
Блок оптимизации скорости выдает скорректированный сигнал на блок задания исходя из значения максимально допустимой скорости и поддерживает границы области заданий для систем управления нижнего уровня.
Рассмотрим основные функции и блоки системы координированного управления скоростью.
В задачи блока задания на изменение скорости входит управление: режимами работы, заданием, выходами. Блок может находиться в балансовом, ручном, автоматическом, внешнем 1 или внешнем 2 режимах управления. Управление заданием возможно только в автоматическом режиме или в режиме внешнего управления («Внешнее 2»). В режиме «Автомат» блок задания может управлять заданием при введении оператором нового значения скорости.
При этом контроллер скорости нижнего уровня переходит в режим управления «Внешнее 1».Оператор может перевести контроллер координированного изменения скорости в режим ручного управления, выключив управление. Если это сделано во время текущего изменения скорости, то изменение немедленно прекратится.
В режиме управления «Внешнее 1» блок задания получает задание от внешних функций управления процессом (смена сорта картона). В этот режим блок задания устанавливается по флагу (признаку) функции смены сорта. По окончании смены сорта блок переходит в режим ручного управления.
В режиме управления «Внешнее 2» контроллер координированного изменения скорости получает задание от блока оптимизации скорости. Переход блока в этот режим происходит при активизации функции оптимизации скорости. В этом случае задание может изменяться в соответствии с возможной областью управления исполнительными механизмами нижнего уровня.
Различают следующие виды заданий: оператора; от функции автоматической смены сорта; от функции ручной смены сорта; от функции оптимизации скорости; балансовое задание от контроллера скорости нижнего уровня. Когда задание отличается от текущего значения скорости, блок задания начинает процесс изменения скорости при условии, что он находится в режиме «Автомат». Перед тем как задание будет отработано, оно проверяется на соответствие допустимым пределам.
Когда блок задания находится в режиме управления балансовом, ручном или «Автомат», оператор в любой момент может ввести новое задание. При этом оно проверяется на соответствие допустимым пределам и, в случае его выхода за эти пределы, отклоняется с выдачей сообщения на дисплей станции оператора.
Когда блок задания находится в режиме «Внешнее 2», задание ему приходит от блока оптимизации скорости. При этом оператор не может ввести задание.
В процессе изменения скорости рабочее значение задания изменяется до значения, заданного оператором, со скоростью изменения, определенной параметрами настройки системы. Изменение продолжается до момента достижения заданного оператором значения. В процессе изменения скорости оператор может ввести новое значение.
Когда блок задания находится в режиме «Внешнее 1», по флагу смены сорта задание поступает от модуля автоматической или ручной смены сорта. При этом оператор не может ввести задание. Задание от автоматической или ручной смены сорта проверяется на соответствие допустимым пределам. Если новое задание выходит за один из пределов, его ограничивают этим пределом. В качестве верхнего предела используют расчетную максимально допустимую скорость, которая меняется с изменением параметров технологического процесса.
Если функция проверки задания на соответствие допустимым пределам не задействована, то в качестве ограничений используют жестко определенные верхний и нижний пределы задания. Обычно в качестве этих ограничений используют допустимые пределы задания для контроллера нижнего уровня, но могут также использоваться жестко запрограммированные пределы в программе координированного управления скоростью.
Если изменение скорости по какой-либо причине прерывается, то управление заданием «подстраивается» под балансовое задание от контроллера скорости нижнего уровня для того, чтобы избежать немедленного начала нового изменения скорости после выхода из состояния прерывания.
Когда блок задания не находится в режиме «Автомат», его выход отслеживает сбалансированное задание контроллера скорости нижнего уровня. Когда блок находится в режиме «Автомат», его выход тестируется на соответствие допустимым пределам выходного сигнала. Если появляется флаг, указывающий на то, что для контроллера скорости нижнего уровня появилось ограничение значения задания, то в качестве верхнего предела рабочего задания используют последнее текущее значение выходного сигнала блока задания. Это относится и к нижнему пределу выходного сигнала.
Блок реализации изменения скорости включает в себя модули координации задержек времени и расчета упреждающих воздействий для каждого используемого исполнительного механизма.
Программа блока реализации изменения скорости выполняется каждые 2 с. Выходной сигнал после каждого исполнения программы в качестве задания на изменение скорости подается на участвующие в процессе исполнительные механизмы. Другие компенсационные воздействия, такие как выравнивание давления пара в соответствии с изменением потока массы, обеспечиваются функциями управления, для которых данный исполнительный механизм является первичным. Например, давление пара при изменении потока массы компенсируется функциями управления массой и влажностью.
«Статус участвующих» координируемых исполнительных механизмов определяется следующим образом. Для того чтобы исполнительный механизм получил «статус участвующего», контроллер скорости нижнего уровня должен находиться в режиме управления «Внешнее 1» (получая задание от системы управления верхнего уровня), и для данного исполнительного механизма должна быть разрешена упреждающая коррекция скорости с помощью переключателя на экране настройки параметров скорости на станции оператора. Система координированного изменения скорости запоминает исполнительные механизмы, задействованные в изменении скорости.
Если в процессе изменения скорости условия функционирования какого-либо исполнительного механизма не могут выполняться, то происходит перезагрузка программы блока реализации изменения скорости, и ее выполнение прекращается. Если в процессе изменения скорости эти условия выполняются для исполнительного механизма, который не был задействован в процессе изменения с начала процесса, то этот механизм не включают в число задействованных, но в дальнейшем при изменении скорости он получит «статус участвующего». Исполнительные механизмы, которые в текущий момент имеют «статус участвующих», отображаются на экране станции оператора.
Управление блоком реализации изменения скорости осуществляется с помощью блока последовательности действий. Последовательность состоит из четырех этапов:
блок последовательности инициирует изменение скорости, что влечет за собой поступление входных параметров в блок реализации и проверку их на соответствие допустимым значениям перед подачей воздействия на исполнительный механизм;
в блоке реализации происходит текущая координация и выдача воздействий на исполнительные механизмы, продолжается проверка на возможные несоответствия и завершается изменение скорости;
после успешного завершения изменения скорости происходит перезагрузка программы блока реализации, и ее выполнение прекращается;
последний этап выполняется, если изменение скорости было прекращено. Условия прекращения изменения скорости фиксируются на втором этапе, после чего сразу происходит переход к четвертому этапу, где происходит перезагрузка. Задание блока задания на изменение скорости «подстраивается» под балансовое задание от контроллера скорости нижнего уровня, выдается сообщение сигнализации о выполнении четвертого этапа.
Эта последовательность выполняется тогда, когда блок задания находится в режиме управления «Автомат» или «Внешнее 2». Условием выполнения первого этапа является фиксирование блоком задания изменения задания скорости. Текущее отклонение рабочего задания от задания оператора постоянно сравнивается с зоной возможных отклонений (нечувствительности) задания, которая является настроечным параметром. Если при изменении оператором задания отклонение рабочего задания превышает зону нечувствительности, то выполняется первый этап и начинается процесс изменения скорости.
Задержки времени, необходимые для координации изменения скорости, постоянно рассчитываются в модуле координации задержек времени. Транспортная дистанция между исполнительным механизмом и сканером вместе с текущей скоростью машины используется для непрерывного расчета транспортного запаздывания, которое суммируется со временем нечувствительности самого исполнительного механизма для получения общего времени задержки.
В модуле координации задержек определяется максимальное время задержки, необходимое для координации исполнительного механизма. Рассматриваются задержки только для «участвующих» механизмов. Максимальное определенное время задержки используется для задержки рабочего задания. Каждое упреждающее воздействие на исполнительный механизм задерживается на время, представляющее собой разницу между максимальным временем задержки и временем задержки, необходимым для данного исполнительного механизма. Исполнительный механизм с максимальным временем задержки не получает ее.
В модуле расчета упреждающих воздействий время задержки, рассчитанное для данного исполнительного механизма, используется модулем задержки времени для задержки рабочего задания. Для построения упреждающей коррекции используется ПДП-регулятор, который необходим для того, чтобы обеспечить динамическую компенсацию отклонений технологической переменной в результате изменения скорости.
Для динамического согласования условий формирования упреждающей коррекции, учитывающих влияние на технологические переменные (массу, влажность) изменений скорости и регулируемых переменных первичным исполнительным механизмом (скорости потока густой массы или давления пара), является фильтр. Постоянная времени фильтра — настроечный параметр. Выходные величины ПДП-регулятора используются в качестве задания на изменение скорости для исполнительного механизма. Далее произошедшее фиксируется соответствующей функцией управления, которая генерирует значение задания для контроллера исполнительного механизма нижнего уровня.
Блок оптимизации скорости рассчитывает максимально допустимую скорость. Этот расчет основан на оценках возможной области управления для задействованных исполнительных механизмов. После определения возможной области управления для исполнительного механизма расчет изменения скорости ведется на основе характеристики контролируемой технологической переменной относительно исполнительного механизма и скорости. Изменения скорости, соответствующие возможным областям управления для исполнительных механизмов, сравниваются, и наименьшее возможное изменение скорости суммируется с текущим значением скорости, в результате чего получается максимально допустимая скорость. Возможные области управления определяются постоянно с целью обновления данных о максимально допустимой скорости.