Исключающее управление клапанами с X5 и Q5

В статье рассматривается исключающая (V-mode) стратегия двухдиапазонного регулирования (Split range control) и ее реализация на базе контроллеров-регуляторов серий X5 (48x96) и Q5 (96x96) компании ASCON TECNOLOGIC. Материал будет интересен инженерам АСУ и КиПА химической, фармацевтической и пищевой промышленности, теплоэнергетики, а так же тем кто разрабатывает и обслуживает научно-исследовательское оборудование.

Контроллеры-регуляторы серий X5 (48x96) и Q5 (96x96) компании ASCON TECNOLOGIC

Исключающее управление клапанами

Ряд промышленных технологических процессов требуют разделять открытие клапанов, что означает что при выходном сигнале ПИД регулятора равном 50% оба клапана закрыты (не редко дополнено зоной нечувствительности). В этом случае реализуется логика «или-или»: то есть либо технологическая жидкость\газ протекает либо один клапан, либо через другой, но никогда не проходит через оба одновременно.

Практическим примером такой формы разделения является подача реагентов для процесса нейтрализации рН (водородный показатель), где значение рН технологической жидкости приближается к нейтральному путем добавления либо кислотных, либо щелочных жидкостей:

Схема управления pH с добавлением кислоты и щелочи в раствор

Здесь, анализатор pH контролирует значение pH жидкости передавая значение на контроллер-регулятор. Контроллер в случае, если pH начинает увеличиваться, то увеличивает выходной сигнал для открытия клапана подающего кислоту. И наоборот, если рН процесса начинает уменьшаться, то контроллер будет уменьшать сигнал на клапан подающий кислоту. Если pH окажется существенно ниже или скорость его снижения будет больше расчетных значений, регулятор закроет клапан подающий кислоту и начнет открывать клапан подающий щелочь, для повышения pH. В данном применении одновременное добавление в процесс как кислоты, так и едкого вещества было бы расточительным, поскольку один реагент просто нейтрализует другой без какой-либо пользы для самой технологической жидкости.

Диаграмма работы клапанов при управлении pH

Так же встречаются примеры, в которых требуется, что бы при 50% управляющего сигнала ПИД регулятора оба клапана были открыты, а при 0 и 100 соответственно закрыты. Этот вариант обратной характеристики исключительного управления чаще всего встречается при управлении давлением.

Примером такой работы контура регулирования, может служить регулирования давления в химическом реакторе с управлением поступление исходного вещества и отбором выходного продукта.

Регулирования давления в химическом реакторе с управлением входным и выходным клапанами

Диаграмма работы клапанов при управлении давлением на входе и выходе

X5 и Q5 для исключающего управления клапанами

Контроллеры-регуляторы серии GammaDue X5 и Q5 являются приборами с широким набором функциями управления различными процессами, а так же возможностями по интеграции с другим оборудованием и верхним уровнем (DI, AI, Modbus RTU и TCP, Profibus DP).

Подключение управления X5/Q5 через дискретные и аналоговые входы, опрос и управление по RS485 с ПК

Модели контроллеров-регуляторов со вторым аналоговым выходом (заказные коды "X5-xxx4-0xxx", "X5-xxx6-0xxx”,"Q5-xxx4-0xxx”, "Q5-xxx6-0xxx”) и без функции программного профиля уставок, позволяют реализовать все типы двухдиапазонного регулирования (Split range control), путем настройки всего нескольких параметров.

Если у вас исключающее, в начале нужно выбрать нужный тип управления для этого в параметре Control Type (Cn.tY) выбирается SP.L2 или SP.L4 (обратная характеристика).

Выбор характеристик исключающих (V-mode) характеристик двухдиапазонного регулирования в X5 и Q5

Далее задаем в этом же меню выбираем типы сигналов для аналоговых выходов OP5 (NCoP) и OP6 (SCoP): 0..5В, 1..5В, 0..10В, 0..20мА, 4..20мА. После настраиваем основной параметр «Split Range % (SP.Lt)» определяющий точку переключения между клапанами, в процентах выходного сигнала ПИД от 0 до 100%.

В качестве примера рассмотрим вариант настроек для параллельного управления клапанами:

• Cn.tY выбираем SP.L2;
• NcoP = 4-20;
• SCoP = 4-20;
• SP.Lt = 50 (OP5 0%=4 мА, 50%= 20 мА, OP6 50%=4 мА, 100%=20 мА).

Дополнительные статьи по теме:

Дополняющее управление клапанами c X5 и Q5