Итоговая__аттестация / Примеры / 230102_65_ГОС_о_п_ДП_2012_ФИТ1

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В предшествующих работах научного направления поставлена задача повышения эффективности процесса помола цемента в цементной шаровой мельнице. В частности, в диссертационной работе И.Г.Белоус, выполненной на кафедре АСОИУ, предложен следующий состав алгоритмов: алгоритм фильтрации для оценивания векторов состояния и возмущающих воздействий в условиях неполной информации о вероятностных характеристиках векторов возмущения и состояния, алгоритм субоптимального стохастического управления, применимых в условиях ограничений, накладываемых на диапазон изменения управляющих воздействий и на технологию контроля показателей качества готового продукта. Но данные алгоритмы были реализованы только в среде Mathcad, и не могли быть применены непосредственно для создания программного обеспечения АСУ ТП по следующим причинам: отсутствует режим реального времени, нет средств для получения сигналов датчиков, отсутствует приемлемый для производства интерфейс, слабо представлены средства защиты информации.

Кроме того, в ходе программной реализации алгоритмов, предложенных ранее, были разработаны новые алгоритмы, в том числе: алгоритм определения числа и мест установки датчиков косвенных показателей, алгоритм автоматической сортировки готового продукта по данным автоматического контроля косвенных показателей. Эти алгоритмы также необходимо было реализовать в форме, пригодной для включения в состав алгоритмического и программного обеспечения АСО ТП помола цемента в шаровой мельнице.

Таким образом, в проекте рассмотрена актуальная задача усовершенствования алгоритмического обеспечения АСУ ТП помола цемента и разработано программное обеспечение в форме, пригодной для включения в состав программного обеспечения АСУ ТП. В состав разработанного программного комплекса наряду с реализацией алгоритмов встроены средства имитационного моделирования автоматизированного технологического комплекса.

В представляемой работе рассматривается виртуальный образ реального процесса (помол цемента в шаровой мельнице). Рассматриваемый прототип объекта относится к частному, но распространенному классу объектов, особенностью которого является недетерминированный характер работы, т.е. такой, что показатели качества процесса в объекте не полностью определяются детерминированными управляющими воздействиями. В рассматриваемом объекте связь прямого показателя качества процесса (тонкости помола) с производительностью (расходом сырья, поступающего в мельницу) не является детерминированной.

Другими особенностями объектов рассматриваемого класса является распределенность параметров и возмущающих воздействий по длине, а также невозможность использования прямого показателя качества в системе управления как из-за недопустимо большого запаздывания в канале «вход – прямой показатель качества», так и из-за трудностей измерения прямого

5

показателя. В мельнице тонкость помола измеряется лабораторным путем 1 раз в час, что превышает время транспортирования материала от входа к выходному створу. Поэтому управление объектом проводится по косвенным показателям, допускающим непрерывное измерение.

Цель проекта - повысить эффективность технологического процесса помола за счет создания производственного варианта программного обеспечения системы автоматизации мельницы со встроенными средствами имитационного моделирования.

Для достижения цели в проекте решены следующие задачи:

а) Создание имитационной модели примера объектов со стохастическим механизмом формирования показателей качества продукции и со значительными запаздываниями в каналах «управляющее воздействие – выход» – шаровой мельницы сухого помола цемента.

б) Разработка и программная реализация алгоритма раздельного складирования цемента в соответствии с диапазоном прогнозируемых значений тонкости помола.

в) Разработка метода определение числа и мест установки датчиков косвенных показателей, программная реализация метода.

г) Создание алгоритмического и программного обеспечения системы автоматической стабилизации тонкости помола на основе распределенного контроля косвенных показателей, доступных непрерывному измерению.

Впервой главе пояснительной записки произведен анализ существующих систем автоматизации цементной мельницы и выявление целесообразности их совершенствования.

Вторая глава посвящена алгоритмическому обеспечению систем автоматизированного контроля работы мельницы и автоматического управления. В ней описываются сведения о математической модели объекта управления, алгоритм автоматической сортировки готового продукта по данным автоматического контроля и алгоритм автоматического оптимального управления тонкости помола.

Третьей глава посвящена программному обеспечению имитационной модели системы автоматизированного технологического комплекса. В ней описывается структура программного комплекса в целом, структура программного обеспечения системы сортировки готового продукта по качеству, структура программного комплекса автоматического управления процессом помола, информационное обеспечение и результаты отладки и тестирования.

Вчетвертой главе рассмотрен пример сеанса моделирования.

Пятая глава экономическая эффективность проекта. Сделан анализ издержек на разработку и внедрение разработанного программного продукта, определен и рассчитан вероятный экономический эффект от применения данного программного продукта.

Шестая глава посвящена безопасности и экологичности проекта. Рассмотрена в разрезе двух составляющих: защита человека от вредных последствий работы за компьютером и защита компьютера и разработанного проекта от негативных действий пользователя.

6

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ЦЕМЕНТНЫХ ШАРОВЫХ МЕЛЬНИЦ И ВЫЯВЛЕНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИХ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

1.1 Системы автоматизации цементной мельницы, распространенные в промышленности

Основные требования, предъявляемые к автоматическому регулированию процессов помола цемента, заключаются в обеспечении стабильного качества цемента и максимальной производительности, возможных при данном составе клинкера и добавок.

Автоматический контроль тонкости помола цемента до настоящего времени в промышленность еще не внедрен. Однако ведение процесса помола только по показателям выходного параметра не позволило бы стабилизировать тонкость помола, поскольку время прохождения материала через помольный агрегат довольно значительно.

Тонкость помола не дает достаточно полной картины процесса помола в мельнице в данный промежуток времени, поэтому для получения цемента стабильного качества применяют такой фактор, как степень загрузки первой камеры мельницы материалом (она также зависит от размалываемости клинкера).

Контроль загрузки первой камеры и автоматическое регулирование процесса помола осуществляют с помощью электроакустического регулятора.

Усовершенствованный регулятор типа РЗМО * загрузки цементных мельниц, работающих по открытому циклу, поддерживает в первой камере мельницы определенный уровень загрузки, зависящий от размалываемости клинкера и добавок. Загрузка регулируется по косвенному (акустическому) параметру, т. е. по частоте шума в первой камере мельницы.

Принцип действия регулятора типа РЗМО состоит в поддержании определенного соотношения изменения уровня загрузки первой камеры и расхода подаваемого в мельницу материала. Величину этого соотношения выбирают такой, чтобы была обеспечена стабильная тонкость помола материала на выходе из мельницы; постоянство указанной величины поддерживается автоматическим электронным регулятором.

Добавки дозируют с помощью объемных или весовых дозаторов, работающих синхронно с дозаторами клинкера, в связи с чем количество вводимых добавок зависит от количества подаваемого в мельницу клинкера. Весовое соотношение клинкера и добавок устанавливает (задает) заводская лаборатория. При этом учитывают вид и марку цемента, которые должны быть получены на данной мельнице.

Система автоматического регулирования работы цементной мельницы, поддерживающая заданное соотношение изменения уровня загрузки первой камеры и расхода подаваемого в мельницу материала, осуществлена и на мельницах, работающих с применением тарельчатых (объемных) питателей. Только у них в качестве датчика расхода клинкера использован индуктивный датчик исполнительного механизма ножа тарельчатого питателя. Кроме того, между этими питателями отсутствует элемент внутренней синхронизации.

7