Proiect Licienta Reglare de nivel pentru un proces cu două rezervoare cuplate în cascadă utilizând sistemul numeric PLC-SLC 5/05

Capitolul 1

1. Introducere

• Importanţa teoriei şi tehnicii reglării automate

Reglarea automată ocupă un loc important în ansamblul metodelor şi mijloacelor de automatizare. Realizată prin intermediul sistemelor de reglare automată (SRA), care utilizează puternicul instrument al reacţiei negative, această metodă de automatizare asigură menţinerea automată în anumite limite a unor mărimi importante pentru buna desfăşurare a proceselor tehnologice, pentru calitatea produselor, pentru creşterea eficienţei economice şi pentru economia de energie şi de materii prime.

Cea mai simplă variantă a unui SRA este prezentată în figura următoare şi pune în evidenţă rolul acestuia, adică de a realiza o dependenţă dorită între mărimea reglată (mărimea de ieşire) şi mărimea de referinţă (mărimea de intrare) , ambele mărimi evoluând în timp. Mărimea reglată este de fapt cea de la ieşirea instalaţiei tehnologice IT, notată cu , dar în majoritatea cazurilor din practică, aceasta este măsurată prin traductorul Tr, care are la ieşire mărimea , de regulă o mărime electrică. Ca urmare se poate considera ca mărime reglată, de ieşire, ţinându-se seama că şi este o mărime electrică.

Mărimea , care materializează evoluţia dorită pentru , în scopul obţinerii efectelor tehnico-economice menţionate anterior, şi mărimea sunt comparate prin diferenţă în elementul de comparaţie EC, din care rezultă eroarea :

Aceasta este prelucrată după o anumită lege sau printr-un anumit algoritm în blocul de reglare automată RA, de la a cărui ieşire mărimea de comandă (comanda) este transmisă elementului de execuţie EE. Acest element de putere, efectuează direct asupra instalaţiei tehnologice modificările necesare ale regimului de funcţionare, pentru micşorarea şi anularea erorii , fiind astfel automat asigurată o evoluţie a mărimii reglate cât mai apropiată de cea considerată optimă şi impusă prin mărimea de referinţă . De altfel, această asigurare automată a evoluţiei mărimii reglate reprezintă principalul scop al utilizării SRA.

Evident, mărimea reglată nu poate urmări fără nici o întârziere şi fără abateri variaţiile impuse prin , această urmărire efectuându-se în cadrul unui proces tranzitoriu, dar durata acestuia şi valorile abaterilor menţionate trebuie să fie cât mai mici, pentru asigurarea celor mai bune condiţii de desfăşurare a procesului tehnologic.

În absenţa reglării automate, abaterile respective ar avea valori şi durate mari, ele putând fi anulate doar prin intervenţia operatorului, ca urmare a perturbărilor , care acţionează îndeosebi asupra IT, aceste perturbări putând fi variaţii de sarcină, modificări ale compoziţiei sau caracteristicilor unor materiale introduse, ale unor cantităţi de căldură, efecte ale mediului ambiant, etc.

Scopul principal al SRA, de asigurare pentru mărimea reglată a evoluţiei impuse prin , implică deci şi scopul eliminării influenţei perturbărilor asupra mărimii , respectiv implică rejecţia perturbărilor.

Întrucât alegerea elementelor de execuţie şi a traductoarelor prezintă un număr redus de grade de libertate, se obişnuieşte în multe cazuri ca acestea să fie înglobate într-un bloc echivalent împreună cu IT, bloc notat de regulă cu F, acest bloc reprezentând partea fixată a SRA. Ca urmare, performanţele de comportare ale SRA trebuie să fie în esenţă asigurate prin proiectarea corespunzătoare a RA.

Această proiectare are două aspecte: unul analitic, care constă în proiectarea legii de reglare, adică de obţinere a comenzii prin prelucrarea erorii , în cazul regulatoarelor continue, respectiv a algoritmului de reglare, iar în cazul regulatoarelor numerice RN, şi un aspect dimensional-constructiv, legat de echipamentul pentru implementarea legii sau algoritmului de reglare.

Rezultatele teoretice privind identificarea proceselor (estimarea numerică a parametrilor), estimarea stării şi elaborarea strategiilor de conducere adaptivă şi optimală cu asigurarea invarianţei performanţelor la acţiunea unor clase largi de mărimi exogene şi-au găsit largă aplicabilitate prin implementarea unor structuri moderne de conducere cu microcalculatoare şi minicalculatoare.

Capitolul 2

Tema de proiectare şi prezentarea procesului

2.1 Prezentarea procesului

Sistemul de rezervoare este compus din două rezervoare identice, cuplate în cascadă, unul deasupra celuilalt. Fiecare rezervor are un mic orificiu astfel încât apa să poată curge din rezervorul superior în cel inferior. Lichidul din rezervor poate fi evacuat într-un bazin de alimentare prin intermediul unei valve ce este acţionată manual. Acest robinet (valva) reprezintă principala perturbaţie ce acţionează asupra rezervorului, ea neputând fi controlată de regulator şi nici debitul perturbator neputând fi măsurat. Orificiile au aproximativ aceleaşi dimensiuni pentru ambele rezervoare. O pompă electrică pompează apa din bazin în rezervorul superior.

Fiecare rezervor este echipat cu un senzor care transmite o tensiune proporţională cu nivelul apei.