В статье рассматривается параллельное (Parallel-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 проектировщикам и инженерам химической, фармацевтической и пищевой промышленности, теплоэнергетики, а так же научным работникам.
Параллельное управление клапанами
Эта стратегия управления двумя клапанами подразумевает использование второго клапана для расширения рабочего диапазона регулирования процесса. Некоторые процессы требуют большего диапазона регулирования, чем может обеспечить любой отдельный клапан, и именно в рамках этих процессов пара последовательно включенных регулирующих клапанов является допустимым решением.
Управление pH так же предоставляет подходящий пример, чтобы проиллюстрировать применение этой стратегии, так как управление водородным показателем требует очень большого динамического диапазона управления.
Справка.
Каждая единица изменения величины рН представляет собой десятикратное изменение концентрации ионов водорода в технологической жидкости. Это означает, что разница в концентрации ионов между технологической жидкостью, имеющей значение 10 pH, и технологической жидкостью, имеющей значение 7 pH, составляет одну тысячу (10^3)!
Следовательно, расход реагента, необходимого для нейтрализации потока технологической жидкости, должен варьироваться в широких пределах.
Вполне возможно, что регулирующий клапан размером с дроссель минимального потока будет просто слишком мал, чтобы удовлетворить требования высокого потока, когда это необходимо. Тем не менее, регулирующий клапан размером достаточно большой, чтобы соответствовать максимальному расходу потока, может быть слишком большим, когда потребуется маленькое количество реагента.
Дополнительным примером использования подобной стратегии является охлаждение обратного потока теплоносителя: пока его температура допустимая его охлаждение регулируется его расходом через пассивные теплообменники (или градирни), когда этого становится не достаточно включается дополнительная система активного охлаждения (рефрижератор, тепловые насосы и т. п.). Использование такой стратегии управления в этом случае приводит к существенному снижению электропотребления, по сравнению в постоянно работающей пусть и на минимальных режимах системы активного охлаждения.
X5 и Q5 для параллельного управления клапанами
Контроллеры-регуляторы серии GammaDue X5 и Q5 являются приборами с широким областью применений для управления различными процессами, так же обладают широкими возможностями по интеграции с другим оборудованием АСУ ТП и верхним уровнем (DI, AI, Modbus RTU и TCP, Profibus DP).
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 параллельная стратегия управления, в начале нужно выбрать нужный тип управления для этого в параметре Control Type (Cn.tY) выбирается SP.L1 или SP.L3 (обратная характеристика).
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.L1;
- 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
Исключающее управление клапанами с X5 и Q5
Дополнительные возможности X5 и Q5
Дополнительные возможности по управлению сложными процессами включающими в себя двухдиапазонного управление позволяет обеспечить функция MathPack X5/Q5, объединяющая по Modbus RTU контроллеры-регуляторы GammaDue в сложные системы каскадного и связанного управления.
MathPack позволяет ведущему контроллеру считывать параметры процесса из подчиненных регуляторов, и после математических и логических действий с ними записывать их в виде параметров и уставок. Например: мастер-контроллер считав данные процесса (показаний датчиков) с двух подчиненных регуляторов выбирает наибольшее и использует его для расчета своей уставки регулирования. И это лишь самый простой пример использования возможностей MathPack.