Proiect SIICB

Subiect: Automatizarea unui reactor de piroliza din industria petrochimica, utilizat in obtinerea de etilena (C2H4). Cerinte:

I. [0.5p]Descrieti instalatia tehnologica de piroliza si procesul de cracare. Observatie 1 : Se va descrie procesul, conditiile necesare de reactie, reactiile ce au loc, etc.

II. [0.5p]Propuneti o solutie de automatizare. Observatie 2 : Se va prezenta schema de automatizare, precizandu-se sistemele de reglare automate considerate.

III. [1.5p]Determinati functiile de transfer pentru principalii parametri din proces (debite de alimentare, presiune, temperatura).

Pentru determinarea modelelor dinamice se considera seturile de date precizate in continuare, detaliate pentru fiecare parametru de proces. 1. [0.5p]Modelarea variatiei debitului de benzina

• Lungime conducta : 4m ; • Diametru conducta : 1m ; • Coeficient de debit : 0.6 • Densitate fluid : 750kg/m3 • Debit nominal : 1500m3/h

Pentru masurarea debitului de benzina se utilizeaza un traductor de debit in domeniul 0÷2000m3/h, ce ofera la iesire un curent unificat in gama 4÷20mA. Vana de reglare a debitului poate fi aproximata printr-un element de ordinul I, cu amplificarea 2 si constanta de timp 1s. Observatie 3.1.1 : Pentru modelarea debitului de benzina se considera cazul unei conducte scurte. Observatie 3.1.2 : Se va determina functia de transfer a partii fixate a sistemului (element de executie + proces + traductor). 2. [0.5p]Modelarea variatiei debitului de abur

• Lungime conducta : 1m ; • Diametru conducta : 0.05m ; • Densitate fluid : 800kg/m3 • Debit nominal : 500m3/h • Coeficient de curgere : 1.8

Pentru masurarea debitului de abur se utilizeaza un traductor de debit in domeniul 0÷2000m3/h, ce ofera la iesire un curent unificat in gama 4÷20mA. Vana de reglare a debitului poate fi aproximata printr-un element de ordinul I, cu amplificarea 10 si constanta de timp 10s. Observatie 3.2.1 : Pentru modelarea debitului de abur se considera cazul unei conducte lungi. Observatie 3.2.2 : Se va determina functia de transfer a partii fixate a sistemului (element de executie + proces + traductor). 3. Modelarea variatiei temperaturii Se considerata identificata functia de transfer a partii fixate a sistemului (element de executie + proces + traductor) :

( )( )( )3

2( )

1200 1 300 1 200 1FH ss s s

=+ + +

4. [0.5p]Modelarea variatiei presiunii

Se considera setul de date experimentale din fisierul DateIO.txt, achizitionate pentru partea fixata a sistemului (element de executie + proces + traductor). Perioada de esantionare utilizata este de 1sec. Pentru identificarea modelului se va utiliza programul WinPIM, urmand a se identifica un model de tip ARX.

Se vor preciza (pentru debitele de alimentare):

� [0.25p]etape determinare model dinamic; � [0.05p]functii de transfer proces ; � [0.15p]functii de transfer elemente de executie si traductoare; � [0.05p]functii de transfer finale.

IV. [3.5p]Proiectati sistemele numerice de reglare pentru principalii

parametrii din proces (debite de alimentare, presiune, temperatura). Performante impuse: - Se doreste ca sistemele pentru controlul debitelor de alimentare sa asigure eroare stationara zero, suprareglaj zero si timp minim de raspuns. - Se doreste ca sistemele pentru controlul temperaturii si presiunii sa asigure eroare stationara zero, suprareglaj de maxim 5%, precum si un timp de raspuns de 3000s pentru sistemul de control a temperaturii, respectiv 10s pentru sistemul de control a presiunii. Observatie 4.1 : Algoritmii de reglare se vor proiecta pe baza functiilor de transfer determinate la punctul III, utilizand initial metoda alocarii polilor si apoi programul WinREG. !!! Pentru fiecare parametru, se vor obtine doua seturi de regulatoare !

Observatie 4.2 : Utilizand metoda alocarii polilor, pentru controlul debitelor de alimentare si a presiunii se vor determina regulatoare PI, iar pentru controlul temperaturii se va determina un regulator PID cu factor de interinfluenta. Observatie 4.3 : Utilizand programul WinREG, se vor determina regulatoare numerice RST pentru fiecare parametru. Observatie 4.3.1 : Pentru fiecare sistem se va alege perioada de esantionare corespunzatoare. Observatie 4.3.2 : Pentru fiecare parametru se va determina echivalentul discret al functiilor de transfer de la punctul III. Se vor preciza:

� (4.2)[0.3p]etape determinare regulatoare analogice (PID); � (4.2)[0.1p]functii de transfer regulatoare analogice (expresii +

valori); � (4.3)[0.3p]etape determinare regulatoare numerice (RST); � (4.3)[0.1p]perioade de esantionare utilizate; � (4.3)[0.1p]functii de transfer discrete (expresii + valori); � (4.3)[0.1p]functii de transfer regulatoare numerice (expresii +

valori);

V. [2p]Verificati in simulare in bucla inchisa rezultatele obtinute pentru fiecare sistem de reglare.

Observatie 5.1 : Pentru simularea rezultatelor obtinute (pentru toate cele 4 regulatoare) se va utiliza programul Simulink/Matlab. Observatie 5.2 : Se vor simula ambele seturi de regulatoare (PI/PID si RST). Observatie 5.3 : Pentru fiecare sistem se vor preciza:

� [0.05p]schema utilizata; � [0.1p]raspunsul sistemului in bucla inchisa (grafic); � [0.1p]performantele obtinute (valorile suprareglajului si timpului

de raspuns).

VI. [1p] Sa se evalueze gradul de robustete al regulatoarelor gasite, utilizand ca indicator marginea de robustete (obtinuta pe baza functiei de sensibilitate). Observatie 6.1 : Pentru calculul functiei de sensibilitate se utilizeaza regulatoarele RST si programul WinREG.

Se vor preciza: � [0.1p]grafic functie sensibilitate; � [0.1p]valoare maxima functie de sensibilitate,; � [0.05p]valoare margine de modul.

Observatii finale : 1. Proiectul este individual. 2. Proiectul va fi scris de mana (cu exceptia graficelor

obtinute in urma simularilor). 3. Termen de predare : 07.01.2016.