Развитие техники эксперимента исследования SoftPLC‑платформы и алгоритмов регулирования теплового пункта
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Рубрика: Теоретическая и прикладная теплотехника
Статья в выпуске: 6 т.19, 2026 года.
Бесплатный доступ
Для экспериментальной отладки аппаратно-независимой SoftPLC‑платформы и реализуемых в ее составе алгоритмов автоматического регулирования разработан лабораторный гидравлический испытательный стенд, функционально воспроизводящий процессы распределения рабочей жидкости в тепловом пункте. Стенд позволяет исследовать инерционность гидравлического объекта, взаимное влияние контуров, нелинейность регулирующих органов и насосного агрегата, а также реакцию системы на внешние возмущения. В качестве рабочей жидкости используется пропиленгликоль. В состав стенда входят накопительная емкость, насос с частотным преобразователем, три регулирующих шаровых крана с электроприводами, подающая и обратная прозрачные колонны, два преобразователя давления, ручные контрольные манометры, автоматические воздухоотводчики и узел, имитирующий гидравлическое сопротивление потребителя. SoftPLC функционирует на промышленном панельном компьютере и взаимодействует с модулем ввода-вывода по протоколу Modbus TCP; частотный преобразователь насоса подключен через шлюз Modbus RTU – Modbus TCP. Описаны конструкция и принцип действия стенда, аппаратно-программная архитектура, классический ПИД‑регулятор, адаптивный ПИД‑регулятор и нейросетевой регулятор с обучением с подкреплением. Сформирована программа из 42 базовых экспериментальных сценариев, предусматривающая одиночные и многосвязные контуры управления, три типа регуляторов и два режима воздействия возмущения. Предложены требования к обеспечению повторяемости сравнительных испытаний и набор показателей для последующей оценки точности, качества переходных процессов, плавности управляющих воздействий и энергопотребления.
Короткий адрес: https://sciup.org/146283387
IDS: 146283387 | УДК: 621.65–82
Development of Experimental Techniques for Research Softplc Platforms and Control Algorithms for a Heating Station
A laboratory hydraulic test bench has been developed for experimental debugging of a hardware-independent SoftPLC platform and the automatic control algorithms implemented within it. The bench functionally reproduces working-fluid distribution processes in a heating substation and makes it possible to study hydraulic inertia, interaction between control loops, nonlinear behavior of control valves and the pumping unit, and system response to external disturbances. Propylene glycol is used as the working fluid. The bench comprises a storage tank, a variable-frequency-driven pump, three motor-operated ball valves, transparent supply and return columns, two pressure transmitters, local pressure gauges, automatic air vents, and a unit simulating the hydraulic resistance of a consumer. The SoftPLC runs on an industrial panel computer and communicates with the remote input/output module via Modbus TCP; the pump frequency converter is connected through a Modbus RTU‑to-Modbus TCP gateway. The paper describes the bench design and operating principle, the hardware and software architecture, a conventional PID controller, an adaptive PID controller, and a reinforcement-learning-based neural controller. A program of 42 basic experimental scenarios has been developed. It covers single-loop and multivariable control configurations, three controller types, and operation with and without an imposed disturbance. Requirements for repeatable comparative testing and a set of performance indicators are proposed for subsequent assessment of control accuracy, transient response quality, control-signal smoothness, actuator loading, and energy consumption.
