VÝVOJ NOVÉHO REGULAČNÍHO ALGORITMU KOTLE VERNER S PODPOROU PROGRAMU MATLAB



Podobné dokumenty
Konfigurace řídicího systému technikou Hardware In The Loop

DÁLKOVÁ SPRÁVA ŘÍDICÍCH SYSTÉMŮ V PROSTŘEDÍ CONTROL WEB 5

VIBRODIAGNOSTICKÝ SOFTWARE

4. SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ 12/25

Vývojové práce v elektrických pohonech

SOFTWARE PRO ANALÝZU LABORATORNÍCH MĚŘENÍ Z FYZIKY


INFORMAČNÍ A ŘÍDÍCÍ SYSTÉMY PRO TECHNOLOGICKÉ PROCESY (Soudobé vážicí systémy se zaměřením na zemědělskou výrobu)

KS 40-1 pro hořáky Speciální regulátor pro průmyslové hořáky

u plnorozsahových simulaèních modelù s detailním modelováním všech podstatných

Výukové texty. pro předmět. Automatické řízení výrobní techniky (KKS/ARVT) na téma

Vzdálené řízení modelu připojeného k programovatelnému automatu

SPECIFICKÝCH MIKROPROGRAMOVÝCH ARCHITEKTUR

Řídicí systémy řady 400 str.2 z 16 MICROPEL

Obsah přednášky. Úvod. Úvod

Zvyšování kvality výuky v elektrotechnických oborech

Průmyslové pece Tepelné procesy Sušárny a klimatizační komory Zkušebny Technologické linky Stroje

BLUELYZER ST Nejmenší analyzátor s barevným displejem a s překvapivým množstvím funkcí

ANALÝZA MĚŘENÍ TVARU VLNOPLOCHY V OPTICE POMOCÍ MATLABU

VYUŽITÍ KNIHOVNY SWING PROGRAMOVACÍHO JAZYKU JAVA PŘI TVORBĚ UŽIVATELSKÉHO ROZHRANÍ SYSTÉMU "HOST PC - TARGET PC" PRO ŘÍZENÍ POLOVODIČOVÝCH MĚNIČŮ

Video po IP sítích. Díky celoplošné dostupnosti internetového připojení jsou tradiční kamerové. Vše pod dohledem!

Návrh konstrukce odchovny 1. dil

Vestavné počítače PAC

Kompaktní RTU Modulární RTU Signalizační a HMI panely Příslušenství k RTU Testovací přístroje...53

Strana Strana 27-7

PROSTŘEDKY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

- technologická úroveň - snímače a akční členy (sběr dat-ovládání technologie)

Řídící systém jako nástroj zvyšování efektivnosti provozu úpravny vody Ing. Oldřich Hladký VAE Controls, s.r.o. Ostrava

GRAFICKÉ ROZHRANÍ V MATLABU PRO ŘÍZENÍ DIGITÁLNÍHO DETEKTORU PROSTŘEDNICTVÍM RS232 LINKY

Osnova přednášky. Programové prostředky řízení Vzdálené a virtuální laboratoře. Úvod. Co je vzdálená a virtuální laboratoř?

DIRIS DIGIWARE. Multifunkční měřicí a monitorovací systém pro elektrické sítě

Stud. skupina: 3E/96 Číslo úlohy: - FSI, ÚMTMB - ÚSTAV MECHANIKY TĚLES, MECHATRONIKY A BIOMECHANIKY REAL TIME CONTROL

Laboratoř řídicích systémů EB306

Řídicí systém pro každého

dokument C01 Programovatelná řídicí stanice TRONIC 2032 CX Uživatelská příručka SYSTÉM TRONIC 2000 TRONIC CONTROL 2008

Funkční vzorek. Geofyzikální ústředna GU100 modulární ústředna pro záznam dat v autonomním i síťovém režimu

IM151-8 PN/DP CPU 6ES7151-8AB00-0AB0

MONITORING A ANALÝZA KVALITY ELEKTŘINY

Řízení modelu letadla pomocí PLC Mitsubishi

Studentská tvůrčí a odborná činnost STOČ 2015

Závěrečná zpráva o výsledcích řešení projektu v rámci rozvojových program MŠMT na rok 2006

Propojení systému MICROPEL a inteligentní elektroinstalace ABB Ego-n

Srovnání PID regulace a anisochronního řízení na PLC Tecomat Foxtrot

Řídicí bloky CPX-CEC

Analyzátor spalin pro průmysl

KONTAKT Řízení motorů pomocí frekvenčních měničů. Autor: Bc. Pavel Elkner Vedoucí: Ing. Jindřich Fuka

Synchronní motory s permanentními magnety pro trakční pohony kolejových vozidel

ZADÁVACÍ DOKUMENTACE

KNIHOVNA MODELŮ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

SB8485. Převodník USB na 8x RS485/RS září 2010 w w w. p a p o u c h. c o m

PŘEHLED SENZORIKA AUTOMATIZACE

zpátečka Poloha spínače Regulační provoz AUT PWE SWR 3x1,5 2 max. 5A 0,4-0,75 mm 2 max. 5A Čerpadlo Alternativní zdroj tepla (PWE)

LTC 8500 Modulární maticové přepínače a řídicí systémy Allegiant

MATLAB a Simulink R2015b

Studentská tvůrčí a odborná činnost STOČ 2013

Řízení pohybu stanice v simulačním prostředí OPNET Modeler podle mapového podkladu

ZJIŠŤOVÁNÍ FREKVENČNÍCH VLASTNOSTÍ OTEVŘENÉHO OBVODU V UZAVŘENÉ REGULAČNÍ SMYČCE

Logické řízení výšky hladiny v nádržích

DISTRIBUOVANÉ ZABEZPEČOVACÍ ZAŘÍZENÍ SIRIUS

MĚŘENÍ A REGULACE TEPLOTY V LABORATORNÍ PRAXI

TECHNICKÁ ZPRÁVA A.3.4. PROJEKT EPS A EZS. Seznam dokumentace Technická zpráva 01 Situace 02 Specifikace 03

11-15% Využijte maximum - a ještě trochu víc! Jedno kolečko jeden krok vpřed. Záleží nám na vašem úspěchu

Systémové elektrické instalace EIB/KNX Ing. Josef Kunc

IMPLEMENTACE AUTOMATIZOVANÉHO MĚŘENÍ HRTF V MATLABU

KS vario Modulární regulační systém

Monitorování svazku elektronů a zvýšení jeho stability na mikrotronu MT 25

ZKUŠENOSTI S VYUŽÍVÁNÍM A VYBRANÉ PŘÍKLADY APLIKACÍ TZV. "COLLEGE" LICENCE MATLABU NA ČVUT V PRAZE, MU V BRNĚ A ZČU V PLZNI. Ing.

Soft-PLC systémy ICP DAS se softwarem ISaGRAF

2N OMEGA Lite Hlasová pošta

Bezpečnostní systém DeviceNet NE1A/DST1

POUŽITÍ REAL TIME TOOLBOXU PRO REGULACI HLADIN V PROPOJENÝCH VÁLCOVÝCH ZÁSOBNÍCÍCH

Kompaktní procesní stanice

New Automation Technology. Beckhoff I/O. Průmyslová PC. Beckhoff Image 1

LOGIC. Stavebnice PROMOS Line 2. Technický manuál

Prostředky automatického řízení

Operativní řízení odtoku vody z nádrže za průchodu povodně Starý, M. VUT FAST Brno, Ústav vodního hospodářství krajiny

Uživatelská příručka

DETEKCE DISKREDIBILITY SENZORU REGULOVANÉ VELIČINY POMOCÍ MODELU PROGRAMEM MATLAB/SIMULIK

Ing. David Kupka, Ph.D. Řešeno v rámci projektu Vliv spalování komunálního odpadu v malých zdrojích tepla na životní prostředí v obcích

PC Software eddyassist

DŘEVOZPLYŇOVACÍ KOTLE ATTACK SLX, DPX, DP STANDARD / PROFI / LAMBDA TOUCH / COMBI PELLET

Topologická struktura měřicích systémů

Nové testo 330 LL zobrazuje naměřená data graficky

Excel 10 VLASTNOSTI ÚVODEM PODSTANICE PRO VAV W7751B, D, F TECHNICKÉ INFORMACE

INTEGROVANÉ INFORMAČNÍ A ŘÍDICÍ SYSTÉMY PRŮMYSLOVÉ AUTOMATIZACE

technologie MAR ASŘ chyba Obr.1. Působení chyby vzniklé v MAR

Komunikativní řídicí systémy pro nové technologie Jan Vidim, Domat Control System s.r.o. Energie pod kontrolou

TECOMAT TC700 ZÁKLADNÍ DOKUMENTACE K MODULŮM BASIC DOCUMENTATION FOR MODULES. GT-775x. 1. vydání - duben nd edition - April 2008

NUMERICKÉ ŘEŠENÍ VIBROIZOLACE STROJE

OPC server systému REXYGEN. Uživatelská příručka

PODKLADY PRO PRAKTICKÝ SEMINÁŘ PRO UČITELE VOŠ. Testování a analýza napájení po Ethernetu. Ing. Pavel Bezpalec, Ph.D.

software Ruční měřicí přístroje Zobrazovače / Regulátory Loggery / EASYBus GDUSB FastView EASYControl net EASYBus Configurator GSOFT 3050 GSOFT 40k

DISTA. Technická dokumentace. Pokyny pro obsluhu a údržbu. Verze 2.5

FVZ K13138-TACR-V006-G-PTP_TESTER

METEOVIVA WVS Produktový list Ušetřete náklady na energii prostřednictvím systému pro předpověď a optimalizaci

SYSTÉM PRO KONFIGURACI KOMUNIKAČNÍCH TERMINÁLŮ A VIZUALIZACI STAVOVÝCH DAT Z KOLEJOVÝCH VOZIDEL

Otevřete dveře se systémem kontroly vstupu Aliro. Nová éra moderní zabezpečovací techniky.

IP kamerové systémy a jejich skladba

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ŘÍDICÍ TECHNIKY

vážení za jízdy a automatické pokutování

Transkript:

VÝVOJ NOVÉHO REGULAČNÍHO ALGORITMU KOTLE VERNER S PODPOROU PROGRAMU MATLAB Úvod S. Vrána, V. Plaček Abstrakt Kotel Verner A25 je automatický kotel pro spalování biomasy, alternativních pelet, dřevních pelet a obilí, který je určen pro ekologické vytápění rodinných domů, bytů, dílen, provozoven a podobných objektů. Je vybaven vlastním řídicím systémem, jednoúčelovou automatikou. Na pilotním kotli určeném k experimentování byly zjištěny některé provozní jevy, které zhoršují ekologické parametry provozu a je žádoucí navrhnout opatření k jejich zlepšení. Např. pokud není dosažen plný výkon kotle, dochází k jeho zhášení a znovuzapalování. Nežádoucí je také zvýšená produkce CO po provedeném roštování. Cílem je navrhnout nový řídicí systém, který by některé z těchto nepříznivých vlastností odstranil. Náhrada stávající automatiky musí být ekonomická, resp. umožnit rozšíření o nové funkce jako je např. vzdálené ovládání a sledování stavu kotle, detekce zhoršené funkce senzorů (diskredibilita) nebo samoseřizovací možnosti. Pro stádium výzkumu bylo navrženo použít programovatelný automat propojitelný pomocí nástrojů programového balíku REX s výpočetním a simulačním programem MATLAB/Simulink. Kotel Verner A25 je vybaven vlastní automatikou pro řízení spalování, která umožňuje nadefinovat pouze několik provozních režimů. Není programovatelná, proto bylo nutné pro uvažované experimenty vybrat vhodný programovatelný automat. Zvolen byl programovatelný automat Wincon. Jedním z hlavních důvodů pro tento výběr byla existence možnosti využít speciální software pro vývoj řídicích algoritmů, programový balík REX, který byl vyvinut na Západočeské univerzitě. Tento programový balík je kompatibilní s prostředím Simulink programu Matlab. Díky tomu je možné provádět velmi jednoduše simulace navrhovaného řídicího systému. Navíc algoritmus vyvinutý pomocí nástrojů programového balíku REX umožňuje komunikaci s prostředím Simulink, takže je možné snadno získávat data z provozu a pomocí programu Matlab provádět jejich analýzu. Na základě výsledků je možné provádět korekce nastavení parametrů řídicího algoritmu. Kompatibilita s programem Matlab a jeho prostředím Simulink také umožňuje snadné rozšíření regulačního algoritmu o detekci zhoršené funkce senzorů (diskredibility) [2] nebo samoseřizovací možnosti řídicího algoritmu [3]. Charakteristika programovatelného automatu Wincon Základní částí programovatelného automatu je řídicí jednotka Wincon- 8741. Tato je v současné době vybavena zásuvnými moduly I-817H (osmikanálový analogový vstup), I-824 (čtyřkanálový analogový výstup), Obr. 1 Wincon W-8741-G I-853 (16kanálový digitální vstup), I-864 (osmikanálový reléový výstup) a I-8718 (vstup pro termočlánky). Jelikož řídicí jednotka obsahuje celkem sedm slotů pro zásuvné moduly, je možné měřicí a řídicí stanici dále rozšířit [1]. Softwarově je programovatelný automat Wincon založen na základním programovém

vybavení Microsoft Windows CE a umožňuje spuštění programu RexCore, který umožňuje vykonávání algoritmů vyvinutých pomocí nástrojů programového balíku REX. 1.1.1 Programový balík REX Hlavními programy programového balíku REX jsou programy RexDraw a RexView. První z nich je určený pro vlastní vývoj algoritmů, jejich správu a kompilaci, druhý je určený pro uložení konfigurace programovatelného automatu, jeho diagnostiku, kontrolu běhu jak vlastního automatu, tak jednotlivých algoritmů. Je také umožněno měnit parametry právě vykonávaného algoritmu. Dalším programem tohoto programového balíku je program RexCore, který slouží k vykonávání algoritmů vyvinutých pomocí programu RexDraw. Program RexCore je dodáván v několika verzích pro zařízení se základním programovým vybavením Windows, Windows CE a Phar Lap ETS. Dále je s programovým balíkem REX dodávána knihovna funkčních bloků RexLib, umožňující vývoj algoritmů v prostředí Simulink programu Matlab. Výhodou vývoje algoritmů v prostředí Simulink je možnost vyvíjený algoritmus simulovat, což programy RexDraw ani RexView Obr. 2 Knihovna funčních bloků programu RexDraw neumožňují. Na druhou stranu v prostředí Simulink není možné navržený algoritmus zkompilovat, takže se bez programu RexDraw neobejdeme. Knihovna funkčních bloků RexLib obsahuje stejné bloky jako program RexDraw [4]. 1.1.2 Komunikační možnosti Obr. 3 Knihovna funčních bloků RexLib jako součást prostředí Simulink Obr. 2 Knihovna funčních bloků programu Programovatelný automat Wincon má komunikační možnosti. Kromě běžných rozhranní RS-232 a RS-485 obsahuje také dvě rozhranní Ethernet, takže umožňuje i komunikaci pomocí protokolu TCP/IP a UDP/IP. V nyní používané verzi programového balíku REX v1.4 je možné připojit pouze zařízení, jejichž protokol byl do programového balíku REX implementován, v nově vydané verzi 1.41 je umožněno vytvořit si i vlastní komunikační protokol, takže by mělo být možné připojit prakticky jakékoliv zařízení. Program RexDraw a stejně tak knihovna RexLib obsahuje komunikační blok RDC. Tento blok umožňuje vzájemné propojení dvou programovatelných automatů využívajích programový balík REX a propojení s prostředím Simulink s knihovnou RexLib, přičemž v jednom blokovém schématu je možné použít více bloků RDC a propojit tak více zařízení.

Komunikace pomocí bloku RDC probíhá protokolem UDP/IP. Podobným způsobem je možné využít OPC server. Provedené experimenty S pomocí programovatelného automatu Wincon bylo provedeno několik experimentů na kotli Verner. Kromě programovatelného automatu bylo k měření využito i analyzátoru spalin. Programovatelný automat byl při těchto experimentech využit pro ovládání průtoku vzduchu a měření a ukládání hodnot měřených veličin, které nebylo možné měřit pomocí analyzátoru spalin. K přenosu naměřených dat z programovatelného automatu do počítače k dalšímu zpracování bylo využito prostředí Simulink programu Matlab s knihovnou RexLib. 1.2 Naměřená data Naměřená data z průběhu spalování v kotli Verner jsou zobrazena na obr. 4 (data z průběhu spalování v nominálním režimu) a obr. 5 (data z průběhu spalování při sníženém výkonu). V obou obrázcích jsou vidět špičky v průběhu množství CO ve spalinách. Tyto špičky jsou způsobeny nedokonalým spalováním po roštování. Také je zde vidět, že při provozu kotle při sníženém výkonu dochází ke zhoršení spalovacího procesu. Toto zhoršení spalovacího procesu je vidět hlavně v průběhu O 2, kdy při provozu kotle za sníženého výkonu dochází ke zvýšení množství O 2 ve spalinách. K tomuto zvýšení množství O 2 ve spalinách při provozu kotle v nominálním režimu nedochází. Dále je v obr. 5 vidět postupný pokles teploty spalin TS (při měření veličin z průběhu spalování byl nejprve změřen průběh spalování v nominálním režimu a poté průběh spalování při sníženém výkonu kotle). Z toho, že teplota spalin při snížení výkonu neklesá spojitě, ale stupňovitě, lze odhadnout, že pro provedení roštování může při provozu kotle za sníženého výkonu docházet až k téměř úplnému vyhasnutí kotle. 25 2 NOx [ppm] O2 [%] λ TS [ C] CO2i [%] v_sp [m/s] q_sp [Nm3/h] q_vz [Nm3/h] CO [ppm] 6 5 15 4 3 1 2 5 1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, t [s] Obr. 4 Průběh veličin změřených na kotli Verner v nominálním režimu

25 1 NOx [ppm] O2 [%] λ TS [ C] CO2i [%] CO [ppm] 9 2 8 7 15 6 5 1 4 3 5 2 1 5 1 15 2 Obr. 5 Průběh veličin při sníženém výkonu kotle Verner Cílem nového řídicího systému je odstranit tato zvýšení množství CO a O 2 ve spalinách a učinit tak kotel šetrnější k životnímu prostředí. Druhým cílem je regulace spalování takovým způsobem, aby nedošlo ke zhoršení spalování při provozu kotle za sníženého výkonu. Další vývoj Nejbližším úkolem vyplývající ze zmíněného cíle je úplné odpojení stávající automatiky a přepojení na programovatelný automat Wincon. V první fázi by měl programovatelný automat provádět stejný algoritmus jako současná automatika, navíc umožňující takové zásahy do spalovacího procesu, které současná automatika neumožňuje. To by mělo umožnit další experimenty, které umožní identifikaci a určí další cíle a směr vývoje algoritmu nového řídicího systému. Pro standardní nasazení nejspíše nebude využita řídicí jednotka Wincon-8741, jako vhodnější se jeví využití řídicí jednotky Wincon 8331 nebo Wincon 8341. Možné je též nahrazení modulů I-853 a I-864 modulem I-842 (16kanálový digitální vstup a 16kanálový digitální výstup). Není vyloučeno ani použití programovatelného automatu jiného typu. Závěr Z experimentů na kotli Verner A25 s využitím programovatelného automatu Wincon vyplývá, že programovatelný automat Wincon v kombinaci s programovým balíkem REX poskytuje užitečné nástroje pro nalezení možností, jakým způsobem zlepšit funkce původní automatiky. Velkou předností této koncepce je možnost spolupráce s prostředky, které nabízí software firmy MathWorks. Programovatelný automat Wincon má dostatečný počet vstupů a výstupů pro řízení a je snadno rozšiřitelný. Jeho výhodou jsou také bohaté možnosti komunikace s dalšími zařízeními, takže je t [s]

například možné připojit operátorský panel, nebo jinou formu vzdáleného ovládání. Vedle odstranění nepříznivých vlastností kotle při spalování při sníženém výkonu se jeví jako vhodné rozšířit možnosti řídicího algoritmu o detekci diskredibility senzorů např. kyslíkové sondy, neboť spaliny se mohou usazovat na aktivních částech těchto senzorů a tím zhoršovat jejich funkci. Poděkování Prezentované výsledky vznikly v rámci řešení výzkumného záměru MSM6847735, kde se na realizaci experimentů významně podílel Ing. Jan Hrdlička, Ph.D. Vedle úkolů tohoto projektu, které jsou ekologického rázu, popisované technické řešení umožňuje testování pokročilých regulačních algoritmů vyvíjených v rámci projektu GAČR 11/7/1667 pod vedením prof. Ing. Bohumila Šulce, CSc. Literatura [1] Elcom IPC, s.r.o. Zásuvné I/O karty pro modulární systémy - ICPDAS - měření a sběr dat [online] [cit. 28-1-6] URL: <http://www.wincon.cz/chapters.asp?dept=216&menu=2> [2] Šulc B., Klimánek D. Control Variable Sensor Discredibility Detection in Bioenergetic Processes. In: Proceedings of the 11th WSEAS International Conference on Circuits, Systems, Communications and Computers (CSCC 27). Crete Island, Greece, 27. [3] S. Vrána, B. Šulc. Control Quality Indicators in PID Controller Autotuning. In: The 4th International Conference on Cybernetics and Information Technologies, Systems and Applications: CITSA 27 Jointly with The 5th International Conference on Computing, Communications and Control Technologies: CCCT 27 PROCEEDINGS Volume II. IIIS, Orlando, Florida, USA, 27, s. 28-285, ISBN-1:1-934272-8-6,ISBN-13:978-1-934272-8-4 [4] Funkční bloky systému REX Referenční příručka. Rex Controls, Plzeň, ČR, 27, 5. vydání. Ing. Stanislav Vrána, DiS. Technická 4 166 7 Praha 6 Dejvice E-mail: stanislav.vrana@fs.cvut.cz Tel.: +42 2 2435 2651 Ing. Viktor Plaček Technická 4 166 7 Praha 6 Dejvice E-mail: viktor.placek@fs.cvut.cz Tel.: +42 2 2435 2651