OSNOVI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA Struktura kursa Predavanja Vebe u

OSNOVI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA Struktura kursa: -Predavanja -Vežbe u računskom centru (MATLAB) -Sve informacije dostupne na: http: //elektron. tmf. bg. ac. rs/aup/ Predavanja: Dr. Nikola Nikačević Katedra za hemijsko inženjerstvo Kabinet 255, tel: 3303 652 email: nikacevic@tmf. bg. ac. rs Vežbe: Mr. Dragana Živojinović email: gaga@tmf. bg. ac. rs Druga grupa: Dr. Menka Petkovska Kabinet 36, email: menka@tmf. bg. ac. rs Daliborka Nikolić Paunić email: daliborkan@ihtm. bg. ac. rs Luka Živković email: lukazivkovic@live. com

Literatura • Materijal za učenje – dostupan na web stranici • Tekstovi vežbi sa objašnjenjima – dostupni na web stranici • Petkovska M. , Merenje i upravljanje u procesnim sistemima, TMF, Beograd, 2004 i 2007 • Ćalasan L. , Petkovska M. , MATLAB i dodatni moduli Control System Toolbox i Simulink, Mikro knjiga, Beograd, 1996 • Gilat A. , Uvod u MATLAB 7 sa primerima, Mikro knjiga, Beograd, 2005 • MATLAB 7. 0, Referece Guide, The Math. Works, Inc. , Nattick, USA, 2004 • MATLAB 7. 0, User’s Guide, The Math. Works, Inc. , Nattick, USA, 2004 • Cvetković M. , Jančić R. , Mitraković D. , Matematički programski alati – Mathcad 5. 0+, Matlab 4. 0, Maple V 2. 0, Mathematica 2. 2, Grifon, Beograd, 1996

Polaganje ispita i ocenjivanje Ukupno 100 poena: • 2 testa u računskom centru (u toku semestra): max. 50 poena (max 25 poena svaki) • Završni ispit koji se polaže u obliku testa: max 50 poena Donja granica: • Minimum 51 % (25. 5 poena) na završnom ispitu • Minimum 40% (20 poena) na testovima, minimum 5 poena po testu • Minimum 51 poen ukupno Predispitne obaveze: • Minimum 20 poena na testovima • Redovno pohadjanje nastave i vežbi: – 70% dolazaka na časove nastave – Max. jedan izostanak sa vežbi (+ eventualno 1 uz lekarsko opravdanje)

UVOD OSNOVI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA (BASICS OF PROCESS CONTROL) • Terminologija: – Upravljanje – zvaničan naziv – Kontrola – od engleskog Control – Regulacija – vrsta upravljanja – Vodjenje – zapadna varijanta (Hrvatska, Bosna) UPRAVLJANJE • • Šta je to? Zašto je neophodno? Automatsko upravljanje Sistemi automatskog upravljanja

Upravljanje u procesnoj industriji q Šta je procesno postrojenje? “Skup procesnih jedinica (reaktora, razmenjivača toplote, destilacionih kolona, apsorbera, separatora, rezervoara, pumpi, cevovoda itd. ) međusobno povezanih na sistematski i racionalan način, sa svrhom da se određene polazne sirovine prevedu u željene proizvode, uz korišćenje potrebne energije, na što ekonomičniji način. ” q Osnovni zahtevi koje procesno postrojenje mora da ispuni: –Sigurnost (bezbednost) –Proizvodna specifikacija –Zahtevi u pogledu očuvanja okoline –Radna ograničenja –Ekonomski zahtevi

AUTOMATSKO UPRAVLJANJE PROCESIMA • Tri osnovne grupe zadataka koje sistem upravljanja treba da obavi: – – – Otklanjanje uticaja spoljašnjih poremećaja (željeni kvalitet i količina proizvoda) Osiguravanje stabilnosti procesa (sigurnost) Optimizovanje rada procesa

Otklanjanje uticaja spoljašnjih poremećaja Primer: Protočni sud za zagrevanje tečnosti Ciljevi: Održavanje visine nivoa h i temperature u sudu T na konstantnim vrednostima Mogući poremećaji: Fi, Tokoline, . . . Moguća rešenja: Održavanje konstantne temperature u reaktoru (a) sistem sa negativnom povratnom spregom (b) sistem sa upravnom spregom

Otklanjanje uticaja spoljašnjih poremećaja Primer, nastavak Održavanje konstantne visine nivoa u reaktoru Regulacija nivoa: (a) u pravcu toka; (b) nasuprot toku

PROJEKTNI ASPEKTI SISTEMA AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA (SAU) Klasifikacija promenljivih u postrojenjima procesne industrije: • Ulazne promenljive (ulazi): – poremećaji – manipulativne (upravljačke promenljive) • Izlazne promenljive (izlazi): – merljivi – nemerljivi

PROJEKTNI ASPEKTI Elementi projektovanja SAU (1) Definisanje ciljeva upravljanja – definisanje izlaza kojima treba upravljati i zahteva u pogledu tih izlaza – Sistemi stabilizacije – za velike kontinualne pogone procesne industrije – Sistemi programskog upravljanja – za šaržne procese – …. (2) Definisanje promenljivih koje treba meriti da bi se pratio rad postrojenja: – Primarna merenja: Direktno merenje veličine kojom treba upravljati – Sekundarna merenja: Merenje pomoćne veličine na osnovu koje se posredno izračunava promena veličine kojom treba upravljati – Merenja ulaznih poremećaja (3) Izbor najpogodnijih manipulativnih promenljivih za upravljanje procesom – što brži i direktniji uticaj na izlaz kojim se upravlja – u procesnoj industriji najčešće protok (4) Izbor konfiguracije sistema upravljanja

PROJEKTNI ASPEKTI- Elementi projektovanja SAU (4) Izbor konfiguracije sistema upravljanja • Zavisno od broja upravljanjih i upravljačkih promenljivih – Sa jednim ulazom i jednim izlazom (SISO - engl. single input single output) – Sa više ulaza i više izlaza (MIMO - engl. multiple input - multiple output) • Zavisno od načina na koji su povezane informacije dobijene merenjem i manipulativne promenljive: – Konfiguracija sa negativnom povratnom spregom (engl. FEEDBACK CONTROL) – Konfiguracija sa upravnom spregom (engl. FEEDFORWARD CONTROL) – Složenije konfiguracije upravljanja

PROJEKTNI ASPEKTI- Elementi projektovanja– Konfiguracije upravljanja • Konfiguracija upravljanja sa negativnom povratnom spregom (zatvoreno regulaciono kolo)

PROJEKTNI ASPEKTI- Elementi projektovanja– Konfiguracije upravljanja • Konfiguracija upravljanja sa upravnom spregom (otvoreni sistem upravljanja – upravljanje po smetnji)

PROJEKTNI ASPEKTI Elementi projektovanja SAU (1) Definisanje ciljeva upravljanja – definisanje izlaza kojima treba upravljati (2) Definisanje promenljivih koje treba meriti da bi se pratio rad postrojenja (3) Izbor najpogodnijih manipulativnih promenljivih za upravljanje procesom (4) Izbor konfiguracije sistema upravljanja (5) Definisanje upravljačkog zakona: Matematička zavisnost na osnovu koje se obrađuju informacije dobijene merenjima, dajući kao rezultat vrednosti na osnovu kojih se vrši podešavanje manipulativnih promenljivih

FIZIČKI ELEMENTI SAU Objekat upravljanja Izvršni element Merni element Regulator • Objekat upravljanja – proces (reaktor, separator, razmenjivač toplote, . . . ) • Merni element – transmiter: Pretvara fizičku veličinu koja se meri u standardni signal • Regulator – računska mašina: obradjuje signal iz transmitera. Izlazni signal – nalog izvršnom elementu • Izvršni element: Sprovodi u delo odluku regulatora. U procesnoj industriji najčešće regulacioni ventil • Prenosne (transmisione) linije – povezuju elemente SAU

FIZIČKI ELEMENTI SAU • Vrste opreme – prema tipu signala i vrsti dodatne energije koju koristi: 1. Pneumatska – precizna mehanika: – – – Signal: pritisak instrumentalnog vazduha (0. 2 -1 bar) Napajanje: instrumentalni vazduh pritiska 1. 4 bar (kompresor) Prenos signala: standardne metalne cevčice 2. Električna: standardni strujni i naponski sistemi • • • Signali: jačina struje (5 -20 m. A) ili napon (1 -5 V) Napajanje: 24 V (transformator) Prenos signala: električni vodovi 3. Digitalna: digitalni uredjaji i signali • Dodatna oprema: – – – Pretvarači signala (P/I, I/P, I/U, U/P, . . . ) Pokazivači (indikatori) Pisači (registratori) Uredjaji za signalizaciju (alarm) Napojne jedinice

Grafički prikaz – tehnološke šeme: Dijagram tokova materije, energije i informacija Standardne oznake uredjaja, merno-regulacione opreme i signala Oznake za merno regulacionu opremu Standardni krugovi kojima se definiše: -Dispozicija opreme -Uloga uredjaja - sistem slovnih oznaka: -I pozicija: fizička veličina -II pozicija: funkcija

TEHNOLOŠKE ŠEME – SISTEM SLOVNIH OZNAKA

TEHNOLOŠKE ŠEME – Primer Sistem automatskog upravljanja za održavanje temperature i nivoa u sudu sa mešanjem na konstantnim vrednostima