In der Branche der automatischen Steuerung gibt es zwei Haupttypen: Öffnen oder Schließen (diskrete Steuerung) und Prozesssteuerung (Prozesssteuerung).
Grundprinzipien der Prozesssteuerung
Kontrollen
Die zusammenklappbare Steuerung ist ein automatisches Steuerungssystem, das üblicherweise für Montagewerke verwendet wird. In der chemischen Industrie im Allgemeinen sowie in der Ölraffinerie- und Gasverarbeitungsindustrie im Besonderen ist eine offene und enge Kontrolle nicht üblich, aber auch unverzichtbar und spielt insbesondere bei Anwendungen eine wichtige Rolle. Anfahren, Herunterfahren, Werkssicherheit.
Die Ein- und Ausgänge dieses Steuertyps befinden sich nur in einem von zwei offenen oder Ein-Zuständen (Ein oder Aus). Die Steuermethode dieses Typs ist logisch, mit ODER-, UND-, NAND-Gattern usw. Vor 40 Jahren war die Steuerung dieses Typs ein System von Relais und Zeitrelais, die in einem Schaltschrank untergebracht waren. Mit der Entwicklung der Elektronikindustrie wurde eine Steuerung geboren, die zur programmierbaren SPS (Programmable Logic Control) fähig ist und das Relaissystem überflüssig macht.
Prozesssteuerung
In Ölraffinerien, Petrochemikalien und Gasaufbereitungsanlagen wird dieser Reglertyp hauptsächlich verwendet. Der Herstellungsprozess ist kontinuierlich. Zu den Steuerparametern gehören Temperatur, Druck, Flüssigkeitsstand, Durchflussrate, pH-Wert, Konzentration usw.
Das Eingabegerät besteht normalerweise aus Wandlern, die analoge Standardsignale wie 4-20 mA oder 3-15 psig ausgeben. Die üblichen Ausgabegeräte sind Regelventile. Die Regelungsmethode ist normalerweise der Regelalgorithmus (Proportional), Integral (Integral) und Differential (Differential), abgekürzt als PID. [3]
DCS-Dispersionskontrollsystem in einer modernen Ölraffinerie
Aufgrund der Tatsache, dass viele Fabriken großflächig verstreut sind und es für jede Werkstatt viele Ein- und Ausgänge gibt, verwenden die meisten Raffinerien heutzutage verteilte DCS-Steuerungssysteme ( Verteiltes Kontrollsystem). Das System besteht aus vielen kleineren Systemen, die in jeder Werkstatt verteilt sind. Jedes dieser kleinen Systeme ist dafür verantwortlich, den Steuerungsprozess in der Werkstatt sicherzustellen, für die es verantwortlich ist. Es wird von den Systemen verwaltet. Host oben, kann Signale an Hostsysteme empfangen oder bereitstellen. Diese Dispergiersysteme selbst verwalten direkt Feldgeräte wie Ventile, Sensoren, Motoren usw.
Sammeln Sie alle Daten aus den verteilten Systemen in jeder Anlage, um sie an übergeordnete Systeme zu senden, die normalerweise im zentralen Kontrollraum der Anlage zentralisiert sind, in dem sich die Ingenieure befinden Bediener und Manager treffen direkt Entscheidungen über die Betriebsart der Anlage.
Das Mitte der 70er Jahre gegründete verteilte DCS-Steuerungssystem hat durch die Digitalisierung von Kontrollringen und die Darstellung von Informationen eine echte Revolution in den zentralen Kontrollräumen der Raffinerien gebracht Prozess zum Monitorbildschirm.
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| Modell des DCS-Steuerungssystems |
Die Vorteile von DCS können wie folgt erwähnt werden:
- Hohe Sicherheit während des Betriebs gewährleisten.
- Speichern von Informationen während des Betriebs für Statistik, Forschung, strategische Planung.
- Bietet einen Überblick über den Betrieb der Anlage.
- Das Rechenmodul ermöglicht die Implementierung von Steuerungsstrategien zur Optimierung der technologischen Effizienz und Wirtschaftlichkeit.
- Benutzerfreundliche Oberfläche mit Sprache und Grafik… [3]
Einige in Fabriken häufig verwendete Steuerungstechniken
Feedback zur Steuerungsrückmeldung
Dies ist die traditionelle Methode zur Steuerung eines Prozesses. Der Inhalt der Methode besteht darin, die Prozessvariable PV (Prozessvariable) zu messen und mit dem eingestellten Wert SP (Sollwert) zu vergleichen. Basierend auf der Abweichung e = SP - PV gibt die Steuerung das Signal aus. entsprechende Steuerung ändert die Ventilöffnung.
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| Feedback-Kontrollschema |
Die meisten industriellen einfachen Regelkreise verwenden diesen Regelring.
- Vorteile: Einfaches Design, niedrige Investitionskosten.
Defekt:
- Der größte Nachteil dieses Regelkreises besteht darin, dass die Steuerung erst dann in den Prozess eingreift, wenn ein Interferenzeffekt auf den Prozess aufgetreten ist.
- Die Qualität des Kontrollprozesses ist nicht hoch.
Kaskadensteuerung seriell
Die serielle Steuerung ist eine Steuerungstechnik, bei der zwei Steuerungen innerhalb eines Steuerrings verwendet werden. Ein Regler ist in einem anderen Regler verschachtelt, der Ausgang des ersten Reglers ist der Sollwert SP (Sollwert) des zweiten Reglers. Dies bedeutet, dass die beiden Regler nicht unabhängig voneinander sind, sondern miteinander verbunden sind, um die Prozessvariable PV (Prozessvariable) so zu steuern, dass der gewünschte SP-Wert erreicht wird.
Die serielle Steuerung kann die Reaktionsfähigkeit verbessern und eine Prozesssteuerung erreichen, insbesondere bei Personen mit einer erheblichen Verzögerung oder der Reaktionszeit der ersten Steuerung. sehr groß. Das Bild unten zeigt ein Beispiel für ein Konditionierungssystem mit TRC auf empfindlichen Platten und ein Produktqualitätskontrollsystem.
Beispiel für eine Kaskadensteuerung
Fälle für die Verwendung der Kaskadensteuerung:
- Verbessern Sie die Reaktionsfähigkeit des Systems und verbessern Sie die Kontrolle.
- Die Totzeit des ersten Regelkreises muss groß sein. Wenn dies nicht erfüllt ist, ist die Kaskadensteuerung unwirksam.
- Gleichzeitig muss die Gesamtdynamik des zweiten Rings schneller sein als die des ersten.
- Die Anwendung der Kaskadensteuerung in der chemischen Industrie kann wie folgt erwähnt werden
- LC-Flüssigkeitsstandsregelung über Durchflussregelung über FC-Ventil.
- Temperaturregelung an einer Platte im Turm (normalerweise eine empfindliche Platte). oder TC Tower Top Temperatur durch FC Rückflussregelung.
- Temperaturregelung an einer Platte im Boden des Turms (normalerweise empfindliche Platte) TC durch Steuerung der Wärmeversorgung FC FC.
- Steuern Sie die Temperatur im TC-Reaktor durch Steuerung des Heiz- oder Kühlflusses ...
Vorwärtssteuerung frühzeitig:
Die Vorwärtsregelung wird auch als Frühsteuerungstechnik bezeichnet. Bei dieser Technik misst das Steuergerät die den Prozess beeinflussende Störung und reagiert entsprechend. Dies bedeutet, dass die Qualität des Steuerungsprozesses erheblich verbessert wird, da die Geräuschvariable keinen Einfluss auf das System hat. Sie wurde von der Steuerung vorgemessen und gesteuert.
Anwendungsfall ist Feed forward
Obwohl die Beseitigung der Auswirkungen von Rauschen, die den Prozess beeinflussen, erhebliche Vorteile bietet, können nicht alle Prozesse diese Vorwärtsregelungstechnik implementieren.
Da die Natur dieser Steuerung darin besteht, gegen Rauschen zu reagieren, bevor es den Prozess beeinflusst, ist es wichtig, Informationen über das Rauschen zu kennen, nämlich:
- Die Größe der Störung, dh die Störung in diesem Fall, muss gemessen werden. Die häufigsten Störgrößen sind Temperaturstörungen und Strömungsstörungen.
- Die Art und Weise, wie das Rauschen den Prozess beeinflusst, bedeutet, dass wir sein mathematisches Modell kennen müssen, das der Steuerung hilft, den Steueralgorithmus einzurichten, um dieses Rauschen zu beseitigen.
Ohne diese beiden Informationen funktioniert die Feed-Forward-Steuerungstechnik nicht.
Das folgende Beispiel ist ein Vorwärtsregelungssystem zur Regelung des Betriebs eines 2-Produkt-Destillationsturms unter Verwendung von TRC auf der empfindlichen Platte, wodurch die Kapazität der Nachheizvorrichtung beeinflusst wird, wenn sich das Material ändert.
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| Beispiel für eine Vorwärtsregelung |
Kombination aus Rückkopplung und Vorwärtskopplung
Dies ist die am häufigsten in industriellen Regelkreisen verwendete Methode. Um die Vorteile dieser Kombination zu erklären, untersuchen wir das folgende Kontrollschema, um die Ausgangskonzentration zu kontrollieren.
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| Das Steuerungsmodell kombiniert Rückkopplung und Vorwärtskopplung |
Im Vergleich zu dem Diagramm in Abbildung 1.4 ohne Rückkopplungsstufe zeigt sich, dass bei Störungen wie der Temperatur oder der Konzentration des Materialflusses die Kontrollqualität nicht hoch ist. Der Einbau des Rückkopplungskontrollrings verbessert die Qualität der Kontrolle erheblich, selbst bei störenden Auswirkungen der Temperatur oder der Materialflusskonzentration.
Vom Computer gesteuerte Technologie
Dies ist eine moderne Steuerungstechnik dank der Weiterentwicklung der Computertechniken.
Mit einem Computer kann eine Simulation des gesamten Steuerungsprozesses durchgeführt werden. Dieses Modell kann Ausgänge für Regelventile und andere Stellantriebe berechnen.
Steuerungstechnik selektive Übersteuerungssteuerung:
Die selektive Steuerung ist eine Steuerungstechnik, bei der die Abstimmungsvariable durch eine von vielen verschiedenen Prozessvariablen gesteuert werden kann.
Die folgende Abbildung zeigt die Hauptsteuervariable, bei der es sich um den Wärmestrom durch den Reboiler handelt, der über den Flüssigkeitsstand oder den Boden des Turms gesteuert werden kann. Hier werden wir dies sorgfältig analysieren.
In der Praxis gibt es viele Fälle, in denen der Regelkreis Daten aus vielen Prozessvariablen aufnimmt.
Die häufigste Anwendung dieser Steuerungstechnik ist das Starten oder Herunterfahren der Fabrik.
Derzeit ist Advanced Processec Control (APC) die moderne Steuerungstechnologie, die zur Steuerung des Prozesses verwendet wird. In der dynamischen Simulationssoftware wird Dynsim jedoch nicht verwendet, sodass wir uns nicht eingehend mit diesem Thema befassen. [1], [3]
Verweise:
[zuerst]. William L. Luyben, Joseph P. Shunta, Pade S. Buckley, Entwurf eines Destillationskolonnen-Kontrollsystems, 2005.
[2]. Dr. Nguyen Dinh Lam. Lehrplan für Hilfsprozesse in der Ölraffinerietechnik.
[3]. Pham Van Hoanh. Abschluss-Thema. Klasse 01H5
