РАСЧЕТ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ РЕАКЦИОННОЙ СМЕСИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЭМУЛЬСИИ ЭП-8

CALCULATION OF THE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM THE TEMPERATURE OF THE REACTION MIXTURE AT PRODUCTION OF EP-8 EMULSION

Oleg Rubinov

Master's Student, Department of Information Processes and Management, Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

Darya Skripkina

Master's Student, Department of Information Processes and Management, Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

Igor Dyakov

Scientific Supervisor, Candidate of Technical Sciences, Assoc., Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

АННОТАЦИЯ

В статье предложен подход к повышению эффективности Производства эмульсия ЭП-8 за счет внедрения системы автоматического управления. Произведен поиск оптимальных настроек системы автоматического регулирования температуры реакционной семи и произведен анализ переходных процессов.

ABSTRACT

The article proposes an approach to improving the efficiency of the production of EP-8 emulsion by introducing an automatic control system. The optimal settings of the automatic temperature control system of the reaction chamber are searched for and the transient processes are analyzed.

Ключевые слова: эмульсия ЭП-8, система автоматического регулирования, настройки регулятора, переходные процессы.

Keywords: EP-8 emulsion, automatic control system, regulator settings, transients.

Важнейшим элементом синтеза системы автоматического регулирования (САР) параметров технологического процесса является расчет системы регулирования. При этом требуется выбрать структуру САР, закон регулирования и найти значения параметров настройки регулятора [1].

Структурная схема САР температуры эмульсии ЭП-8 в реакторе сополимеризации будет иметь вид, представленный на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема САР

Расчет САР заключается в определении структуры регулятора и определении параметров его настроек. В практике автоматизации промышленных объектов широкое распространение получили ПИ-регуляторы, уравнение которого имеет вид [2]:

где  - коэффициент усиления регулятора, 1/°С; постоянная времени интегрирования, с;  - время переходного процесса, с; - степень открытия клапана на линии подачи греющего пара в змеевик реактора.

Для ПИ-регулятора необходимо определить оптимальные (с точки зрения какого-либо критерия качества) настроечные параметры. Эта задача относится к классу задач параметрической оптимизации.

Наиболее часто в качестве критерия качества используется интегральный квадратичный критерий [3]:

где 0, 1 - весовые коэффициенты.

Весовые коэффициенты подбираются исходя из достижения заданной степени колебательности переходных процессов в САР.

Ошибкой регулирования e является разница между заданным значением  и текущим значением  температуры реакционной смеси в реакторе:

Таким образом, для построения переходных процессов в САР температуры реакционной смеси в реакторе сополимеризации необходимо совместно решать систему, описывающую математическую модель технологического процесса и уравнения (1), (3). При этом задача нахождения параметров настроек регуляторов сводится к задаче параметрической оптимизации (2). Данная задача может быть решена с использованием одного из численных методов нахождения минимума функции нескольких переменных. Используя метод покоординатного спуска были получены следующие значения параметров настроек:

На рисунках 2, 3 представлены графики переходных процессов в САР.

Рисунок 2. Переходной процесс в САР при изменении задания (заданной температуры реакционной смеси) = -5​

Рисунок 3. Переходной процесс в САР при действии возмущения (изменении давления греющего пара на входе в реактор) =202 кПа

Качество регулирования может быть охарактеризовано прямыми показателями качества. Анализируя прямые показатели качества регулирования, можно сделать вывод о целесообразности использования в производстве, рассчитанной САР.

САР может быть реализована на базе программируемого логического контроллера (ПЛК). ПЛК в системе управления выполняют: сбор сигналов от датчиков; предварительную обработку сигналов; реализацию алгоритмов управления и формирование управляющих сигналов на исполнительные механизмы объекта управления. При разработке прикладного программного обеспечения для ПЛК следует руководствоваться международным стандартом на языки программирования контроллеров IEC - 61131-3.

Список литературы:

1. Технологический регламент производства эмульсии ЭП-8-ТУ 6-36-05800142-164-94, изм.1. - Тамбов: ПАО «Пигмент», 2004. – 92 с.
2. Балакирев В.С. Методы исследования статики и динамики объектов регулирования и выбора настроек регуляторов. 1966. – 124 с.
3. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. - Спб.; Профессия, 2003 - 752 с.)