3. Примеры использования ит для контроля технологических параметров.

4. Структура системы управления с эвм включенной в контур управления.

Одним из наиболее эффективных методов повышения эффективности АСУ ТП является включение ЭВМ в контур управления. Это дает возможность реализовать логическое управление, управление с прогнозированием и адаптацией, получать информацию о параметрах, не поддающиеся прямым измерениям.

Факторы повышения эффективности управления с ЭВМ:

- Для эффективной работы ЭВМ необходимо вводить в нее достоверную информацию.

- Необходимо наличие цифровой математической модели ОУ.

ЭВМ должна обладать повышенной надежностью, что позволяет ей работать в цеховых условиях.

- Соблюдение габаритно-массовых ограничений.

- Алгоритм функционирования должен быть не сложным и не должен значительно изменяться в процессе эксплуатации. Алгоритм должен допускать автоматическую корректировку.

- ЭВМ должна работать в реальном масштабе времени.

- Время решения задачи должно уменьшаться со временем управления объектом.

ЭВМ коммутируют и обрабатывают потоки информа­ции, поступающие от трех источников:

протекающего процесса (данные о состоянии процесса); обслуживающего персонала (данные управления); вышестоящей диспетчерской или координирующей ЭВМ (данные связи).

Эти информационные связи обусловливают две возможности ЭВМ. Во-первых, связь с измерительными и исполнительными звеньями процесса требует специальных аппаратных устройств. Эти аппаратные устройства носят название периферийных устройств ПУ. Во-вторых, по ско­рости обработки данных вычислительное устройство должно быть подчинено временному растру (темпу) протекающего реального технологического процесса, чтобы в соответствующих фазах процесса произвести необходимые измере­ния и контроль, а также выдать переключающие и управ­ляющие команды. Эта обработка данных процесса в реаль­ном масштабе времени требует специальной организации программирования.

5. Математические модели для описания тп в металлургии.

10. Примеры использования математических моделей для контроля тп.

В настоящее время математические описания металлургических объектов уже достигли такой глубины и сложности, что использование их возможно только в рамках АСУ ТП с вычислительной техникой. Кроме того, резко возросла сложность алгоритмов управления, представляющих собой формальные инструкции, в которых говорится о том, как надо обработать информацию об управляемом процессе, чтобы получить целесообразные управляющие воздействия. Поэтому в АСУ ТП центральное место занимают управляющие вычислительные комплексы (УВК).

Математическая модель контроля температуры в ванне РТП.

Наиболее полное описание объекта управления может быть получено построением динамической модели, основанной на анализе основных физико-химических превращений характеризующих технологический процесс. Такая математическая модель даёт возможность вскрыть основные количественные и качественные закономерности процесса и может быть использована не только для решения задачи управления, но также и для оптимального проектирования технологического процесса, агрегата и системы управления процессом. Однако ввиду сложности получающегося при этом математического описания при решении задачи оперативного управления больший интерес представляют простые в структурном отношении модели, составленные на базе формальных математических выражений (полиномов), построение которых основано на экспериментально-статистических методах исследования объекта и обработки данных наблюдений. Необходимыми этапами построения полиномиальной модели являются: сбор данных о нормальном функционировании объекта, описание, статистический анализ и предварительная обработка данных, оценка структуры и параметров модели.

В настоящее время плавка медно-никелевого агломерата осуществляется в основном в электропечах. Отсутствие методов и средств непрерывного контроля важнейших параметров электроплавки состава и количества загружаемой шихты, уровня шлака и штейна, химического состава продуктов плавки и сложность взаимосвязанного технологического процесса требуют разработки его математической модели для решения задач оптимального управления.

Построение подобной модели осуществляли методом пассивного эксперимента, при котором измеряли прямыми методами температуру расплава и рассчитывали по осциллограммам тока, полученным в это же время, такие статистические характеристики флуктуаций тока, как среднее значение флуктуаций тока Iф, дисперсию D, автокорреляционную функцию К, частоту флуктуации тока f и некоторые другие параметры.

Математическая модель контроля уровней расплавов в РТП

В процессе электроплавки уровни общей, шлаковой и штейновой ванны, а так же уровень металлизированной настыли на подине должны поддерживаться в пределах, указанных в режимной технологической карте. Снижение или повышение уровня ванны отрицательно сказывается на работе печи.

При понижении уровня шлаковой и штейновой ванны происходит:

- недобор нагрузки;

- перегруз печи шихтой;

- повышение температуры штейна;

- обрушение откосов шихты.

Повышение уровня вызывает:

- понижение температуры штейна;

- уменьшение производительности печи;

- повышение температуры шлака;

- аварийную ситуацию (течь расплава через кладку печи).

Рудно-термическую печь можно представить как проводник, в котором ток протекает через расплавы, имеющие разную проводимость j и разную магнитную проницаемость , то есть здесь имеется аналогия с распространением магнитного поля вокруг проводника с током. Этот принцип был положен в основу построения модели строения расплава в ванне электропечи. Экспериментальные исследования напряженности магнитного поля, наведенного с наружной стороны электропечи, показали, что вектор напряженности магнитного поля меняет свое направление на границе раздела сред с разной магнитной проницаемостью: нерасплавленная шихта – расплав шлака; расплав шлака – расплав металла (штейна); расплав металла – подина электропечи, что было подтверждено контрольными замерами уровней расплавов.Методика:

1. С наружной стороны необходимо установить датчики для измерения напряженности магнитного поля. Число и шаг установки датчиков определяется требованиями технологии.

2. Подключить к датчикам ЭВМ, которая обрабатывает полученную информацию.

Математическая модель контроля производительности руднотермических печей

Производительность электропечей является одним из определяющих параметров, характеризующих эффективность работы РТП. Для контроля производительности РТП можно использовать несколько методов. Одним из наиболее приемлемых является контроль производительности по количеству выпускаемого штейна и шлака. Этот метод нашёл широкое применение в заводской практике, так как позволяет учесть количество выпускаемого штейна и шлака. Однако данный метод не позволяет учесть количество штейна и шлака в ванне электропечи с количеством загружаемой шихты и связать это с потерями, наблюдаемыми при электроплавке. Кроме того, данный метод не позволяет контролировать производительности по ходу процесса, а позволяет только оценить производительность, т.е. количество выпускаемого штейна и шлака за определённый период времени – сутки, смену и т.д. Поэтому перед учёными и производственниками остро стоит проблема разработки и внедрения в заводскую практику методов автоматического контроля текущей производительности металлургических агрегатов по ходу процесса.

Для контроля текущей производительности можно использовать расчёт производительности по изменению уровней штейна и шлака. С этой целью необходимо запомнить уровни НШТ1 в момент времени t1 и уровень штейна НШТ2 в момент времени t2. Тогда производительности электропечи П за промежуток времени t = t2 – t1 можно определить по следующей формуле:

П = ( Ншт2 – Ншт1) Fп (2.31),

где: Fn - площадь пода электропечи.

Таким образом, по формуле (2.31) можно рассчитать производительность электропечи за любой промежуток времени. При этом контроль уровней штейна и шлака можно реализовать косвенным методом по напряжённости магнитного поля по методу, описанному в параграфе (2.4). Для реализации предложенного метода необходима ЭВМ, включённая в контур управления. Преимуществом данного метода является его оперативность, к недостаткам относятся неучет потерь цветных металлов, имеющих место при электроплавке.

Ещё большую точность при контроле текущей производительности даёт расчётный метод, основанный на уравнениях материального баланса [2-6, 81, 86]. Для реализации данного метода необходимо иметь ЭВМ, включенную в контур управления и необходимо автоматически контролировать основные управляющие (входные) параметры процесса. Тогда текущую производительность РТП при постоянной вводимой мощности и концентрации цветных металлов в агломерате можно рассчитать по формуле вида:

Пшт = k1(Gаг+Gк+Gс+Gкш) – k2(Gшл+Gг) (2.32)

где: k1,k2 – коэффициенты пропорциональности.

Расчёт производительности по формуле (2.32) позволяет рассчитывать текущую производительность в любой момент времени с учетом потерь цветных металлов. В случае однокритериальной задачи управления производительность электропечи рассчитывается по формуле (1.23). Это выражение позволяет не только учесть текущую производительность, но и организовать оптимальное управление процессом электроплавки.

Математическая модель контроля состояния футеровки в РТП

Установлено, что 43% аварий на производстве возникает по вине обслуживающего персонала, оставшееся распределяется следующим образом: 26% - обусловлены недостатками конструкции, 14% – скрытыми дефектами, 7% - износом и 10% – другими причинами. При электроплавке медно-никелевого агломерата в РТП одним из аварийных режимов, приводящих к уходу расплава на 'ноль' и создающего опасные условия труда, является разрушение футеровки электропечей. В связи с вышеизложенным, актуальной является проблема контроля состояния футеровки металлургического агрегата по ходу технологического процесса. Существующие в настоящее время методы контроля состояния футеровки позволяют определить толщину футеровки при расчёте и конструировании электропечи, или при остановке печи на капитальный ремонт. Поэтому существующие методы контроля не могут быть использованы для текущего контроля состояния футеровки по ходу плавки.