DCS платформаларында алға бағытталған басқаруды енгізу

Алға басқару бақылауы қашан дұрыс таңдау болады

Алға басқару бақылауы үш шарт орындалғанда тиімді болады. Біріншіден, бұзылу нақты уақыт режимінде өлшенеді. Екіншіден, бұзылу басқарылатын айнымалыға әсер етуден бұрын немесе сол уақытта әрекет етеді. Үшіншіден, бұзылудан басқарылатын айнымалыға дейінгі процесс өлі уақыты бұзылу жылдамдығынан ұзақ болуы керек. Қазандықтардағы жану ауасын басқару осы үш шартқа сай келеді — отын ағынына сұраныс жылдам өзгереді, отын ағынының берілімі арқылы өлшенеді, ал оттегі сенсорының жауап беру уақыты 8–15 секунд аралығында болады.

Тек каскадталған кері байланыс жүктеме өзгерістерінде ±1.5% O2 ауытқуларын тудырады. Алға басқаруды қосу бұл ауытқуды ±0.3–0.5%-ға дейін азайтады. Дегенмен, бұзылу өлшемі шуды немесе сенімсіз болған жағдайда алға басқару жарамсыз. Бұзылу өлшемін алға басқару кірісіне қолданбас бұрын 2–5 секундтық уақыт тұрақты бірінші реттік сүзгіні қолданыңыз.

Алға-артқа сүзгі жобасы

Алға басқару жобасының негізі — алға-артқа динамикалық компенсациялау құрылғысы. Трансфер функциясы:

G_FF(s) = K_FF × (T_lead × s + 1) / (T_lag × s + 1)

K_FF мәнін процесс күші қатынасы арқылы есептеңіз: K_FF = (K_process_disturbance) / (K_process_manipulated). Жану ауасы циклінде, егер отын ағынына 1% өсу ауа ағынына 0.95% өсу қажет етсе, онда K_FF = 0.95 болады.

Қадамдық сынақ деректерінен T_lead және T_lag мәндерін анықтаңыз. Егер отын ағынының өзгерісі 2 секундта жануішке жетіп, O2-ге 12 секундта әсер етсе, ал ауа демперінің өзгерісі O2-ге 8 секундта әсер етсе, қажетті алға уақыт шамамен 12 − 8 = 4 секунд болады. T_lead = 4 с деп орнатыңыз. T_lag = ауа мен O2 арасындағы процесс уақыт тұрақтысы, әдетте 5–8 секунд. Бастапқыда T_lag = 6 с қойып, іске қосу кезінде реттеңіз.

Emerson Ovation жүйесінде іске асыру

Emerson Ovation басқару стратегиясын конфигурациялау үшін функция блогы диаграммасы (FBD) ортасын пайдаланады. Ovation OCC100 контроллері кітапханасында LEADLAG блогы мен FFWD_ADDER блогы бар. Бұзылу өлшемін (отын ағыны PV) LEADLAG блогының кірісіне қосыңыз. LEAD параметрін T_lead (4 с), ал LAG параметрін T_lag (6 с) етіп орнатыңыз. LEADLAG шығысын және PID шығысын FFWD_ADDER блогына қосыңыз. GAIN_FF параметрін K_FF (0.95) етіп орнатыңыз.

Алға басқаруды қосу/өшіру логикасын мұқият баптаңыз. Бұзылу өлшемінің сигнал сапасы ЖАМАН немесе СЕНІМСІЗ болғанда LEADLAG шығысын өшіретін LOGIC блогын қосыңыз. Ovation жүйесінде бұзылу өлшемінің AI блогының STATUS шығыс пинін тексеріңіз. STATUS ЖАҚСЫ емес болғанда, LEADLAG шығысын MUX блогы арқылы нөлге қойыңыз. Бұл Ovation контроллерінің бұзылған алға басқару түзетулерін қолдануын болдырмайды.

GE Mark VIe жүйесінде іске асыру

GE Mark VIe Toolbox ST қолдану ортасын пайдаланады. Дискретті уақыттағы алға-артқа теңдеу:

y[n] = (T_lead / (T_lead + T_scan)) × (x[n] − x[n-1]) + (T_lag / (T_lag + T_scan)) × y[n-1] + K_FF × x[n]

100 мс тапсырма шеңберінде, T_lead = 4 с және T_lag = 6 с болғанда, коэффициенттер: алға коэффициенті = 0.976, артқа коэффициенті = 0.983. x[n-1] және y[n-1] мәндерін RETAIN айнымалыларында сақтап, контроллер қайта іске қосылғанда сүзгі күйін сақтаңыз Mark VIe UCSC контроллері жүйесінде.

Mark VIe FFWD_GAIN параметр блогын пайдаланып, алға-артқа шығысын PID шығысына қосар алдында масштабтаңыз. Mark VIe PID блогында арнайы FFWD кіріс пині бар. Масштабталған алға-артқа шығысын осы пинге қосыңыз. Mark VIe FFWD кірісін PID контроллерінің шығысымен ішкі түрде қосып, режим ауысуларында тегіс ауысуды автоматты түрде орындайды.

Іске қосу кезінде тексеру

• 1-қадам: Алға басқару өшірілген күйде бұзылу қадамдық сынағын жүргізіңіз. PV ең жоғарғы ауытқуын және қалпына келу уақытын тіркеңіз. Бұл тек кері байланыс бақылауының бастапқы көрсеткіші.
• 2-қадам: Алға басқаруды қосыңыз. Бұзылу қадамын қайталаңыз. Мақсат: ең жоғарғы ауытқуды кемінде 50% азайту және қалпына келу уақытын кемінде 30% қысқарту. Егер жақсару 30%-дан аз болса, K_FF мәнін реттеңіз (+10% түзету жеткіліксіз болса) немесе T_lead мәнін өзгертіңіз (+2 с түзету кеш болса).
• 3-қадам: Алға басқару сигнал сапасының ақауын тексеріңіз. Инженерлік жұмыс станциясында AI блогының сапасын ЖАМАН деп мәжбүрлеңіз. Алға басқару шығысының бір контроллер скан циклі ішінде (максимум 100 мс) нөлге ауысуын растаңыз.
• 4-қадам: Соңғы K_FF, T_lead және T_lag мәндерін аспап деректер парағына және DCS конфигурация басқару жүйесіне құжаттаңыз. Қадамдық сынақ нәтижелерін болашақ өнімділік аудиттері үшін іске қосылған бастапқы көрсеткіш ретінде тіркеңіз.

Қорытынды және іс-әрекетке кеңес

Алға басқару бақылауы жылдам, өлшенетін бұзылулары бар процестерде PID кері байланысқа күшті толықтыру болып табылады. Біріншіден, кез келген мәндерді енгізбестен бұрын процесс қадамдық сынақ деректерінен K_FF, T_lead және T_lag мәндерін есептеңіз — болжамды параметрлер нашар нәтиже береді. Екіншіден, Emerson Ovation және GE Mark VIe жүйелерінде бұзылу сигнал сапасын бақылауды енгізіңіз, бұл беріліс қателіктері кезінде шудың енуін болдырмайды. Өнімділікті сандық қадамдық сынақ деректерімен тексеріңіз — ең жоғарғы ауытқуды кемінде 50% азайтпайтын алға басқару қызметте қалдырылмай, қайта бапталуы керек. Жыл сайынғы аспап калибрлеу кезінде алға басқару күші мен алға-артқа параметрлерін қайта қараңыз — іске қосу кезінде жарамды болған K_FF мәні үш жылдық жабдық тозуынан кейін 15–20% ауытқуы мүмкін.

Автор: Гуо Пейлин — PLC, DCS және басқару жүйелері саласында 10 жылдан астам тәжірибесі бар өнеркәсіптік автоматтандыру инженері.