Разработка программного комплекса управления рудно-термическими печами производства корунда

Размещено на http://allbest.ru

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(технический университет)

Разработка программного комплекса управления рудно-термическими печами производства корунда

Д-р техн. наук, проф. Сотников В.В.,

д-р техн. наук Педро А.А.,

канд. техн. наук, доцент Халимон В.И.,

ассистент Проститенко О.В.

Россия, г. Санкт-Петербург

В современных экономических условиях в целях экономии ресурсов на разработку систем управления сходными процессами необходимо создавать унифицированные программные комплексы, позволяющие на их основе осуществлять управление рядом однотипных производств.

В данной статье рассматривается программный комплекс, ориентированный на управление процессами получения корундов в рудно-термических печах (РТП).

Основной элемент технологической схемы получения корундов - РТП. Печи химической электротермии представляют собой довольно сложные объекты управления.

На ход технологического процесса оказывают влияние нарушения состава и дозировки шихты, неравномерный сход шихты в ванне печи, колебания сетевого напряжения, непостоянство сопротивления подэлектродного пространства, определяемое различным составом шихты и т.д.

Это существенно искажает результаты измерения электрических характеристик и требует специальных мер для выделения информативного значения контролируемого параметра.

Несвоевременная корректировка отклонения такого параметра от нормы может привести к ухудшению экономических показателей.

Поэтому повышение эффективности электротермических установок должно осуществляться путем совершенствования систем управления (СУ) технологическим процессом.

Целью такого усовершенствования является повышение качества целевого продукта, снижение сырьевых и энергетических затрат, стабилизация электрического режима работы печи /1/.

Агрессивная среда и необходимость проведения большой части плавки при закрытом колошнике не позволяют использовать датчики прямого контроля состава и температуры расплава.

Наиболее устойчивые к агрессивной среде средства непрерывного контроля этих параметров дороги и по большей части недолговечны.

В течение всей плавки доступно непрерывное измерение сырьевых потоков и электрических параметров печи.

Поэтому в последнее время все шире разрабатываются и применяются косвенные методы контроля, основанные на использовании явлений, сопровождающих протекание основного технологического процесса.

Отсутствие оперативности при анализе состава расплава приводит к неправильному определению времени начала выпуска расплава и, как следствие, к снижению качества готового продукта.

В настоящее время решения по управлению операторы принимают, во многом ориентируясь на собственный опыт и интуицию, учитывая лишь качественные, а не количественные связи между электрическими и технологическими параметрами процесса, протекающего в РТП.

Это приводит к неоправданным материальным и энергетическим потерям.

Управление РТП производства корунда осуществляется в условиях неопределенности и неполноты информации.

Повышение качества выпускаемого продукта и снижение энергетических затрат могут быть достигнуты путем разработки и создания автоматизированной системы управления производством.

Многообразие и сложность взаимосвязей процессов, протекающих в печи, обуславливают трудности создания надежной системы управления.

Сложная связь и слабая формализованность технологических и электрических параметров затрудняет создание системы управления основанной на формализованной математической модели, что предопределяет необходимость создания системы управления на основе экспертной системы.

Однако, традиционные экспертные системы не могут решать сложные задачи управления различными РТП работающими в реальном времени с протекающими в них параллельными процессами.

Поэтому предложено в качестве ЭС управления, предназначенной для выработки управляющих решений, использовать систему на основе таблиц решений реального времени с параллелизмом.

Поскольку процесс носит периодический характер, а также учитывая, что каждое управляющее решение в сложном процессе управления РТП представляет собой определенную последовательность действий, удобно в качестве системы разработки управляющих решений использовать систему построения алгоритмов логического управления.

В рамках этой работы разработана программа, позволяющая посредством дружественного пользовательского интерфейса формировать схемы логического управления, создан символьный язык для формирования программ управления, реализован транслятор, позволяющий переводить алгоритмы в исполняемый код.

Как ранее утверждалось, учитывая периодический характер процесса, для проверки работоспособности полученных алгоритмов целесообразно применить имитационное моделирование на основе сетей Петри.

Таким образом, для повышения эффективности функционирования РТП производства электрокорунда предлагается реализовать универсальный программный комплекс управления на основе /2/:

· таблиц решений реального времени с элементами параллелизма;

· алгоритмов логического управления;

· средств имитационного моделирования на сетях Петри.

Сокращенная структура программного комплекса представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Структура программного комплекса.

Ядром программного комплекса является программа «Таблицы решений». Алгоритм работы подсистемы анализа информации представлен на рисунке 2. электротермический корунд автоматизированный

Алгоритмы логического управления строятся на основе управляющих блоков. Например:

“запуск ветви” предназначен для запуска основной части алгоритма, которая должна выполнятся одновременно и независимо от остальных;

“включить” _ предназначен для включения и отключения сигналов управления двухпозиционными исполнительными устройствами.

логическое “И” выполняет логическую операцию “И” над сигналами дискретных датчиков или состояниями флагов.

Рис. 2. Алгоритм работы подсистемы анализа информации.

Пример участка алгоритма показан на рисунке 3а. В рамках программного комплекса программа «Сети Петри» осуществляет анализ алгоритмов логического управления, пример интерпретации участка алгоритма представлен на рис. 3б.

а) б)

Рис. 3. Пример интерпретации программой «Сети Петри» участка алгоритма логического управления.

Таким образом, осуществляется интерпретация алгоритмов логического управления на сетях Петри и посредством динамического моделирования происходит анализ сети и соответственно проверка работоспособности алгоритмов.

В результате разработан универсальный программный комплекс для управления работой рудно-термическими печами включающий три программы: программу «Таблицы решений»; программу создания алгоритмов логического управления и программу имитационного моделирования на основе сетей Петри. Комплекс как СУ позволяет обеспечить повышение качества целевого продукта, снижение сырьевых и энергетических затрат, осуществлять стабилизацию режимов работы РТП, а также сократить время на разработку систем управления сходными технологическими процессами.

Можно утверждать, что разработанный программный комплекс при определенной настройке на предметную область можно использовать при управлении различными типами процессов.

Литература

1. Производство абразивных материалов/ А.С. Полубелова, В.Н. Крылов, В.В. Карлин, И.С. Ефимова.- Л.: Машиностроение, 1968.- 180 с.

2. Системное проектирование сложных программных средств для информационных систем/ В.В. Липаев. - М.: СИНТЕГ,1999.- 224с.

3. Программа «PETRINETS SYSTEM» / Халимон В.И., Проститенко О.В. // Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2001610774 от 21 июня 2001г.

4. Программа «GRAF TOOLBOX» / Халимон В.И., Рогов А.Ю., Проститенко О.В. // Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2002611910 от 12 ноября 2002г.

5. Программа «DECISION TABLE TOOLBOX» / Халимон В.И., Проститенко О.В. // Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2003611869 от 12 августа 2003г.

Размещено на Allbest.ru