Univerzitet u Nišu
Elektronski fakultet u Nišu
Katedra za automatiku
Diplomski rad
Tema: Upravljanje sistemom grejanja na bazi mikroprocesorskog
regulatora XF5000
Zadatak:
Dati kratak pregled upravljačkih sistema. Opisati način rada ON-OFF
upravljanja. Realizovati sistem solarnog grejanja pomoću mikroprocesorskog
regulatora familije XF5000. Opisati sistem automatske regulacije temperature vode
u bojleru sa vodenim i električnim zagrevanjem. Takođe, objasniti algoritme rada
sistema za zagrevanje vode u bojlerima.
Komisija za odbranu diplomskog rada:
Kandidat:
1. Doc. dr Saša S. Nikolić
Stefan Krstić 12616
2. Prof. dr Darko Mitić
Datum prijave diplomskog rada:
3. Doc. dr Marko Milojković
Datum predaje diplomskog rada:
Diplomski rad
U odeljku 5. i 6. biće predstavljeni elementi solaranog grejanja i način njihovog
funkcionisanja u sprezi. Reč je o sistemu zagrevanja vode u bojlerima uz pomoć solarnih kolektora
i dve elektro grupe grejača. Sistem grejanja je relizovan pomoću mikroprocesorskog regulatora XF
5000.
2.
UPRAVLJAČKI SISTEMI
Upravljački sistemi i procesi kojima se upravlja opisuju se matematičkim modelima koji
sadrže nekoliko grupa veličina kao što su [1]:
-
Promenljive veličine (brzina, pomeraj, temperature, pritisak itd.),
-
Konstantne veličine ili takozvani parametri procesa (širina, dužina, visina, gustina
materijala itd.),
-
Veličine koje spolja deluju na process. To su poremećaji koji su obično slučajnog karaktera
(temperature ambijenta, promena napona u mreži itd.),
-
Veličine koje opisuju kvalitet rada procesa (sistem iskorišćenja, produktivnost, stepen
dobrote, tačnost rada itd.).
Slika 1. Blok šema procesa.
2.1. Klasifikacija upravljačkih sistema
Upravljački sistemi se delena dve osnovne vrste
1. Upravljački sistemi sa otvorenom spregom-
feedforward,
2. Upravljački sistemi sa zatvorenom negativnom povratnom spregom-
feedback
.
Diplomski rad
Sistemi kod kojih se upravljanje vrši po unapred zadatoj proceduri, bez korišćenja senzora i
povratne sprege, nazivaju se upravljački sistemi sa otvorenom spregom (feedforward). Ovakvo
upravljanje se ostvaruje kada se unapred zna ponašanje procesa kojim se upravlja kao i u slučaju
odsustva spoljašnjih poremećaja koji utiču na dinamiku procesa. U praksi skoro uvek postoje
poremećaji koji se u pojedinim slučajevima mogu zanemariti. U takvom slučaju se primenjuje
feedforward upravljanje.
Najčešća primena feedforward sistema je u procesima sečenja materijala, u tekstilnoj
industriji, upravljanje procesima doziranja itd.
Slika 2. Feedforward upravljanje.
Kada se poremećaji ne mogu zanemariti tj ukoliko bitno utiču na dinamiku procesa,
primenjuje se upravljanje sa negativnom povratnom spregom. Mere se sve veličine u procesu koje
se regulišu i takve se upoređuju sa zadatim (referentnim) vrednostima. Na osnovu tih dobijenih
vrednosti, odnosno na osnovu grešaka (odstupanje mernih vrednosti u odnosu na referentnu
vrednost), vrši se upravljanje procesom. Uz pomoć upravljačkog sistema, odnosno regulatora,
realizuje se algoritam upravljanja. On može biti jednostavan (kao npr. običan pojačavač) ali može
biti i veoma složen (kada se za regulacuju upravljanja koristi regulator).
Upravljački sistemi obrađuju informacije o greškama, odnosno izvršava algoritam
upravljanja i na taj način se određuju upravljačke veličine, na osnovu kojih se preko izvršnog
organa deluje na proces. Na taj način se zatvara negativna povratna sprega.
Diplomski rad
Upravljanje sistemom, koji će biti detaljnije opisan u nastavku rada, vrši se na osnovu
negativne povratne sprege. Stanje sisitema prati se preko senzora na osnovu kojih
mikroprocesorski regulator XF 5000 analizira stanje sistema i u zavisnosti rezultata analize
aktivira određene algoritme.
3.
OSOBINE PROCESA
Da bi se što efikasnije upravljalo nekim procesom, potrebno je poznavati taj proces. Potrebno
je pre svega da se zna funkcija procesa, njegova struktura, promenljive veličine i parametri. Da bi
se u najvećoj meri iskoristila prirodna svojstva procesa pri formiranju, projektovanju i realizaciji
upravljačkog sistema, takođe je potrebno znati osobine procesa. Tako se postiže da upravljački
sistem bude što je moguće bolji, efikasniji i pouzdaniji.
Najvažnije osobine procesa su [1]:
-
Kontrolabilnost
- osobina koja pokazuje u kojoj meri se ulaznim veličinama u proces može
delovati na koordinate stanja procesa.
-
Opservabilnost
- za razliku od kontrolabilnosti koja je vezana za ulazne upravljačke
veličine, opservabilnost je vezana za izlaze, odnosno merne veličine.
-
Osetljivost
- parametarska i spoljna osetljivost.
-
Robusnost
- osobina koja pokazuje u kojoj meri je proces sposoban da ostane u normalnom
režimu rada u slučaju velikih promena uslova rada.
-
Kapacitivnost
- zasniva se na protoku mase ili energije.
-
Čisto kašnjenje
- nastaje kao posledica transporta materijala ili energije u procesu.
-
Samoregulacija
- više o procesu samoregulacije biće objašnjeno u oblasti 3.1.
Pored ovih navedenih osobina, koje se odnose na proces bez upravljačkih uređaja, treba
navesti osobine koje se odnose na procese sa ugrađenim upravljačkim uređajima:
-
Pouzdanost,
-
Robusnost.
7
