Современная электроника №9/2020

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 63 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2020 Система управления генератором эндогаза Блок управления генераторомэндогаза (см. рис. 1) построен на базе микрокон- троллера (MCU), программируемого на языкеС. Блок управленияимеет дискрет- ные входы и выходы. Сигналы Fail_K1/ Fail_K2–неполадка компрессоровК1/К2 – устанавливаются системойдиагности- ки. Сигнал P1min–низкое давление газа на входе – и сигнал P1max – высокое давление в линии Л1, блок управления получает от реле давления. Сигналwater – наличие потока водычерез холодиль- ник–блок управления получает от реле потока. СигналRun– запустить генератор эндогаза – и сигнал sw1 – переключить на реторту R1–блок управленияполуча- ет от смежной системыэндогазовой уста- новки. Блок управления выдает сигналы К1/К2на электроприводыкомпрессоров, а также сигналы V1…V10 – электромаг- ниты соответствующих клапанов. Обо- рудование генератора работает только приналичии сигнала Run. Если установ- лен сигнал sw1, то включается реторта R1, иначе включается реторта R2. Перед включением в работу реторта обяза- тельно продувается газом. До включе- ния реторты в работу противополож- ная реторта продолжает производить эндогаз. Отключённая реторта продува- ется воздухом. Компрессор К2 работает толькоприотсутствиинеполадкиFail_K2. КомпрессорК1работает толькоприраз- решении генерацииэндогаза. Генерация эндогаза разрешена, если нет сигналов P1min, P1max, Fail_K1иесть сигналwater. При отключении одного из компрессо- ров обе ретортыпродуваются воздухом. Требования надёжности и безопасности Генерация эндогаза сопровождается следующимиопаснымипроизводствен- нымифакторами: высокойтемпературой, ядовитостьюивзрывоопасностьюэндо- газа. Всвязис этимк генераторуиегопро- граммномуобеспечениюпредъявляются повышенные требования ( REQ1…REQ16 ) по надёжностии безопасности. Первая группа требований относит- ся к работе клапанов. REQ1: Клапаны V1 и V2 никогда не открыты одновременно. Одновременное открытие клапановV1 иV2приведёт к смешиваниюгаза и воз- духа. Попадание воздуха висходный газ негативно скажетсяна технологических параметрах эндогаза. Попадание газа в воздушный тракт сделает невозможным восстановление катализатора реторт. REQ2: Клапаны V3 и V4 никогда не открыты одновременно. Одновременное открытие клапанов V3 и V4 также приведет к смешиванию газа и воздуха при работающих ком- прессорах. При отключении одного из компрессоров может произойти пере- ток, что приведет к снижению расхода через реторту. Аналогичное требование к работе клапанов V5 и V6. REQ3: Клапаны V5 и V6 никогда не открыты одновременно. REQ4: Клапаны V7 и V9 никогда не открыты одновременно. Если реторта R1 производит эндогаз, то одновременное открытие клапанов V7 и V9 приведет к выбросу эндогаза на свечу и резкому снижению производи- тельности генератора. Если реторта R1 продувается воздухом, то одновремен- ное открытие клапанов может приве- сти к попаданию воздуха в линиюЛ3 и взрыву эндогаза. Аналогичное требова- ние к работе клапанов V8 и V10. REQ5: Клапаны V8 и V10 никогда не открыты одновременно. REQ6: Снятие сигнала Run закрыва- ет все клапаны. Несанкционированное открытие клапанов может привести к аварий- ной ситуации. Вторая группа требований относит- ся к работе компрессоров. REQ7: Компрессор K1 работает только при наличии разрешения гене- рации эндогаза. Несанкционированное включение газового компрессора может приве- сти к аварийной ситуации. Аналогич- ное требование для компрессора К2. REQ8: Компрессор K2 работаеттоль- ко при наличии разрешения его работы. REQ9: Воздушный компрессор K2 перекачиваеттолько воздух. Попадание газа в линию Л2 приве- дёт к невозможности восстановления катализатора реторт. REQ10: Компрессор K1 перекачива- ет или газ, или воздух, но не их вместе. Одновременная перекачка газа и воз- духа приведёт к невозможности вос- становления катализатора реторт и генерации эндогаза с заданными пара- метрами. REQ11: КомпрессорыK1иK2никогдане перекачиваютодно итоже вещество. Одновременная подача в линии Л1 и Л2 одного и того же вещества приведёт к невозможности правильной работы одного из каналов генератора. REQ12: Снятие сигнала Run отклю- чает компрессоры. Несанкционированное включение компрессоров может привести к ава- рийной ситуации. Третья группа требований относит- ся к потокам веществ. REQ13: Эндогаз не может подавать- ся в холодильник из двух реторт одно- временно. Одновременная генерация эндогаза двумя ретортами приведёт к останову генератора после выработки ресурса катализаторов. Поэтому хотя бы одна реторта должна быть на восстанов- лении катализатора, чтобы заменить реторту, выработавшую свой ресурс. Таким образом обеспечивается беспе- ребойность работы генератора. REQ14: ВлинииЛ3никогданетвоздуха. Попадание воздуха в линиюЛ3 может привести к взрыву эндогаза. REQ15: При подаче газа всегда открыт газовыйтрактчерез реторту. Отсутствие газового тракта через реторту приведёт к прекращению пода- чи газа, т.е. компрессор К1 будет рабо- тать в упор на закрытый клапан. Рабо- та в данном режиме запрещена. REQ16: Газ подаётся на две реторты и одна из них работает на холодиль- ник тогда итолько тогда, когда первая реторта находится в рабочем режиме, а вторая – в режиме продувки газом. Данное требование устанавливает соответствие режимов работы факти- ческим действиям. Для безаварийной работы генерато- ра эндогаза требования REQ1…REQ16 должны гарантированно соблюдаться. Тестирование не может гарантировать соблюдение данных требований – для этого необходимыформальные методы верификации. Для доказательства кор- ректности алгоритма управления отно- сительно данных требований выполня- ется формальный дедуктивный анализ. Заключение В статье рассмотрен технологический процесс генерации эндогаза и опреде- леныпредъявляемые к нему требования надёжности и безопасности. Алгоритм управления технологическим процес- сом должен соответствовать этим тре- бованиям. Для гарантии соответствия необходим формальный анализ алго- ритма. Во второй части статьи будет рас- смотрена платформа Rodin и автомат- ный алгоритм управления генератором. Литература 1. Rodin Handbook. URL: www3.hhu.de/ stups/handbook/rodin