Sisteme Hibride de Reglare a Nivelului. Conducere în Timp Real cu PLC Allen Bradley SLC 5-05

Introducere

Un sistem hibrid este compus dintr-un proces continuu, modelat printr-un set de ecuaţii liniare şi tratat ca un SDED (Sistem Dinamic cu Evenimente Discrete) comandat de un numit controller discret. Modelul utilizat atât pentru controller cât şi pentru procesul condus tratat ca sistem hibrid este un automat determinist iar procesul echipat cu controllerul cu evenimente formează un sistem în circuit închis.

În această lucrare vor fi tratate două sisteme hibride de reglare a nivelului. Primul sistem este format dintr-un singur rezervor cu mai multe valve solenoidale comandate cu evenimente, pentru care a fost realizată conducerea în timp real utilizând un automat programabil PLC Allen Bradley SLC5/05 care asigura respectarea limitelor de nivel minim şi maxim impuse. Respectarea comportamentului impus este realizată prin comanda celor trei valve solenoidale care realizează aducţiunea şi evacuarea lichidului din rezervor.

Cel de-al doilea sistem este format din trei rezervoare, alimentate printr-un “server” de debit constant; pentru acest sistem se cere că nivelul de lichid din fiecare dintre cele trei rezervoare să se păstreze între limite stabilite. Problema de conducere pentru acest sistem a fost rezolvată prin simulare.

Lucrarea este structurată în şase capitole după cum urmează:

- în capitolul 1 se prezintă tema de proiectare;

- capitolul 2 conţine o scurtă prezentare a sistemelor hibride;

- în capitolul 3 este prezentat modelul liniarizat pentru sistemul cu un rezervor şi cel cu trei rezervoare;

- capitolul 4 prezintă sinteza legilor de comandă pentru controllere cu evenimente ce conduc la sistemele hibride de comandă atât pentru procesul cu un rezervor cât şi pentru procesul cu trei rezervoare ale căror modele analitice au fost obţinut în capitolul 3;

- în capitolul 5 este prezentată implementarea comenzii pentru conducerea în timp real a sistemului cu un rezervor realizată cu ajutorul automatului programabil PLC SLC 5/05;

- în capitolul 6 sunt prezentate rezultate experimentale pe baza cărora sunt formulate câteva concluzii.

În anexe se găseşte listing-ul fişierelor sursă ale programului MATLAB, utilizate pentru rezultatele simulării.

Capitolul 1. Tema de proiectare

Se doreşte să se proiecteze un controller on-off complex care să menţină nivelul în rezervor într-un interval de siguranţă, în jurul unei referinţe modificabile r. În cazul în care nivelul se află în intervalul [r-p1, r+p1] se consideră că procesul se desfăşoară în limite tehnologice normale.

Comenzile date de controller pentru variaţia nivelului sunt precizate mai jos:

• nivel < r-p2 SV3 închis, SV2 închis şi SV1 deschis, pe interfaţa operator se va realiza o afişare a rezervorului cu roşu;

• nivel [r-p2, r-p1] SV3 închis, SV2 închis şi SV1 deschis, pe interfaţa operator se va realiza o afişare a rezervorului cu culoarea portocaliu;

• nivel [r-p1, r+p1] SV3 deschis, SV2 ultima comandă şi SV1 deschis, pe interfaţa operator se va realiza o afişare a rezervorului cu culoarea albastru;

• nivel [r+p1, r+p2] SV3 deschis, SV2 deschis şi SV1 închis, pe interfaţa utilizator se va realiza o afişare a rezervorului cu culoarea portocaliu;

• nivel > r+p2 pompa este închisă (off), pe interfaţa grafică se va realiza o afişare a rezervorului cu culoarea roşu.