CC BY
79
мышленности население Иркутской области получило неограниченные возможности использовать электрическую энергию для бытовых целей. Если в 1955 г. 60% электроэнергии шло на освещение и только 30% расходовалось бытовыми приборами, то в 1970 г. -наоборот. Такие электрические приборы, как холодильники, стиральные машины, электроутюги, плитки, чайники, пылесосы превратились в неотъемлемую часть быта [1, с. 166].
Широкое развитие получил электрифицированный транспорт. Если до войны трамваи имелись в наиболее крупных сибирских городах, то теперь они были почти во всех областных центрах и в ряде новых городов, например, в Ангарске. Электрифицированный транспорт облегчал решение транспортных проблем в больших городах, экономил время горожан, не загрязнял городской воздух в отличие от автомобильного [1, с.168].
Таким образом, несмотря на отставание от намеченных графиков и имеющиеся недостатки в строи-
тельстве линий электропередач и систем теплофикации, вклад Иркутской энергосистемы в развитие производительных сил Иркутской области существенный. Благодаря Иркутской энергосистеме электрификация в течение 1950-1970-х гг. прошла от ряда крупных промышленных объектов до села. Энергетики помогли перевести железные дороги области на самый дешёвый и практичный электровозный вид тяги, угольщикам и горнякам перейти к наиболее выгодной открытой разработке месторождений и обогащению углей, добыче золота мощными драгами.
Немаловажно и то, что за счёт интенсивного строительства сети линий электропередач, а вместе с тем укоренения электрификации, в рамках Иркутской области стало возможным создание и развитие Единого энергетического пространства. А это изначально являлось главной государственной целью электрификации и Иркутская энергосистема к 1970 г. уже успела в некоторой степени её достигнуть.
1. Алексеев В.В. Электрификация Сибири. 1951-1970 гг. Новосибирск, 1976. Ч. 2.
2. Андриянов Г. В мороз зимой и в летний зной - мы на посту // Сибирский энергетик. 2004. 17 июня. С. 5.
3. Бандо Е. Иркутские миллиарды // Вост.-Сиб. правда. 1967. 13 сентября.
4. Душкина Т. ВЭС: плюс электрификация села // Сибирский энергетик. 2003. 30 октября.
5. Зыков А.Н. КПСС - организатор строительства ГЭС Восточной Сибири (1950-1967). Иркутск, 1969.
6. Мелентьев Л.А. Очерки Отечественной энергетики. М. Наука, 1987.
Библиографический список
7. Мосин В. Становление и перспективы Иркутской энергетики // Блокнот агитатора. Иркутск.1970. №2.
8. Немчинов И. Перспективы электрификации сельского хозяйства Иркутской области. Иркутск, 1958.
9. Оболенский Н., Мухортов В. Электроэнергия - народное богатство // Вост.- Сиб. правда. 1965. 16 сентября. С. 3.
10. Рабецкая З.И. КПСС - организатор борьбы за ускорение темпов научно-технического прогресса в промышленности Восточной Сибири в период развитого социализма (19591970 гг.). Иркутск, 1981.
УДК 621.314
АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ВУЛКАНИЗАЦИИ УСТАНОВКИ АВТОКЛАВ
Д.С.Киргин1
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Проведено описание технологического процесса вулканизации. Описаны алгоритмы работы используемой установки. Сделан вывод по использованию данных алгоритмов управления технологическим процессом вулканизации.
Ил. 5. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: автоклав; технологическое оборудование; алгоритмы управления; автоматизация.
CONTROL ALGORITHMS FOR THE TECHNOLOGICAL PROCESS OF VULCANIZATION OF AUTOCLAVE
INSTALLATION
D.S. Kirgin
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
A description of the technological process of vulcanization is performed. The operation algorithms of the used installation are described. A conclusion is made on the use of the control algorithms for the technological process of vulcanization. 5 figures. 7 sources.
Key words: autoclave; technological equipment; control algorithms, automation.
1Киргин Дмитрий Сергеевич, аспирант, тел.: (3952) 405128. Kirgin Dmitry, Postgraduate, tel.: (3952) 405128.
Введение. Исследуемый технологический комплекс для обработки деталей предназначен для вулканизации в паровой среде неформовых и других резинотехнических изделий с аналогичными режимами вулканизации и называется автоклавом [1].Сам процесс вулканизации подразумевает собой термообработку изделий паром с определенной температурой и давлением.
Управление установкой автоклав претерпело изменение: старая система управления стала нерациональной, поэтому была заменена на новую с использованием современных программных средств автоматизации.
Для автоматизации автоклава было принято решение заменить релейно-контакторную схему управления на управление с программируемого логического контроллера, ручное управление - на автоматизированное [4].
Алгоритмы управления автоклавом. Управление технологическим процессом происходит путем подачи дискретного сигнала с прибора ТЕРМОДАТ-18 на программно-логический контроллер (ПЛК), который в свою очередь подает сигнал управления на электромагнитные клапана, осуществляющие открытие вентилей автоклава.
Задача регулирования температуры и давления объекта при помощи активного управления мощностью нагревателя требует учета многих факторов, таких как размеры объекта, мощность нагревателя, форма и месторасположения нагревателя, месторасположение датчиков температуры и.т.д. Для управления этими двумя величинами были использованы два прибора ТЕРМОДАТ-18: один - для температуры, другой - для давления. Каждый конкретный экземпляр прибора должен быть настроен достаточно гибко, чтобы можно было применять его для решения разных задач. Измерение входных сигналов, регулирование температуры и давления и другие действия выполняются микропроцессором [3].
Подготовки
Барка
В статье рассмотрен позиционный метод управления технологическим процессом. При данном методе на нагреватель подается полная мощность до тех пор, пока заданное значение температуры, называемое уставкой TSp (set point), не будет достигнуто. Подача мощности полностью прекращается, когда температура превысит уставку. Чтобы избежать частого срабатывания (или «дребезга») контактов клапана, вводится еще один параметр, называемый гистерезисом KH (hysteresis). Благодаря этому параметру подача мощности на нагреватель включается повторно только тогда, когда температура понизится ниже величины TSP - KH [2].
В процессе варки резины с использованием позиционного метода управления в автоклав подается пар до того момента, пока температура ТА (актуальное значение) внутри установки не станет больше ТУ (уставка). Когда ТА и ТУ уровняются и значение ТА поднимется выше значения добавленного параметра KH (hysteresis), произойдет отключение подачи пара в автоклав. Подача пара в установку возобновится после того, как значение ТА станет меньше значения ТУ минус значение KH [2, 5].
Выбрано программное регулирование технологическим процессом в три этапа:
1) Подготовка (выход температуры внутри автоклава на заданный режим за определенный период времени).
2) Варка (этап обработки деталей при постоянной температуре за заданный промежуток времени).
3) Охлаждение (плавный сброс давления и температуры за определенное время).
На рис. 1 показаны установки программы приборов ТЕРМОДАТ-18 для технологического процесса вулканизации резины с выходом температуры на тепловой режим 143°С.
Основываясь на данных установках, стало возможным составить алгоритмы управления процессом вулканизации.
Охлаждение
Для Температур^.: Тип шага: Нагрев/ Остывание
Уставка: ЕР = 143 Скорость; V = 175 ' Гистерезис: К^ = 0,1 Следующий гийё, если измеренная^ SP
Пая давления: Термсдат ¿авления исполняется вупраме?)Ш-
'С/ч "С 7
не
Для Температуры: Тып ылгаз: Выдержка Уояозш.- ЗР^ 143=с Время выдержки: 50 МИН
Гистерезис: Кн=0Д "С Спедуюи^ий шае, есяи Т измеренная =5Р
Дня давления: Тип шаг: Въ^ьдероюса Уставка: 2Р=3,5 атм Время выдержки: 50 мин Гистерезис:: Ы!н=0,1 атм
Дг.я Температуры: Тип ¡¿нэп: Стот.
Для óaer.e-dia: тага: Выдержка Устает: SP= 4 атм Время выдержки: 5 МИН Гистерезис:: Кн=0,1 атм
Рис. 1. Установки программы приборов ТЕРМОДАТ-18
Приборы ТЕРМОДАТ-18, способны управлять обьектом, применяя различные методы регулирования: позиционный; пропорциональный; закон регулирования ПИ (пропорционально-интегральный); закон регулирования ПИД (пропорционально- интегрально-дифференциальный).
На рис. 2 изображен алгоритм первого этапа работы: «Подготовка». Температура на этом шаге управления внутри автоклава за определенный период времени выходит на заданный режим работы, а именно 143°С. В начальной стадии этого алгоритма «1» показано пошаговое включение управляющих ча-
Рис. 2. Алгоритм управления первым этапом технологического процесса вулканизации
стей установки, дающих возможность приступить к процессу вулканизации:
■ ПЛК производит постоянный опрос защитных блокировок автоклава, в случае отказа одной из них, установка переходит в режим «Авария» и происходит безопасное отключение установки.
■ Осуществляется проверка наличия пара в системе.
■ После соблюдения двух предыдущих пунктов ПЛК дает разрешение на включение подачи пара в автоклав. Оператор включает самоблокирующую кнопку. Пар начинает поступать из паровой системы в уплотнение.
■ Обратная связь по датчику давления показывает наличие давления в уплотнительной прокладке на стыке корпуса и крышки автоклава.
■ Как только давление в уплотнении достигло нормы, включается отсчет времени вулканизации и включается периодический сброс конденсата, вре-
менные интервалы включения и отключения задаются ПЛК.
На стадии «2» показаны условия перехода программы управления автоклавом на следующие этапы вулканизации: М1=1 - условие перехода на этап «Варка»; М2=1 - условие перехода на этап «Охлаждение».
На стадия «3» показан сам метод выхода температуры на заданный режим 143°С за определенный период времени, т.е этап «Подготовка».
Второй алгоритм (рис. 3) включает в себя сразу два шага технологического процесса: «Варка» и «Охлаждение».
Шаг «Варка» представлен на стадии «1» алгоритма управления процессом. В верхней части стадии представлена последовательность действий позиционного метода регулирования давления, в нижней -позиционный метод регулирования температуры.
Рис. 3. Алгоритм управления вторым этапом
«Охлаждение» показано на стадии «2». После выдержки времени варки ( 50 мин) включается опрессов-ка сжатым воздухом, после которой происходит отключение подачи воздуха в автоклав, на ПЛК приходит разрешение на вывод давления автоклава на безопасный уровень, разрешающий изъятие деталей из установки.
Задачей оператора является только нажать кнопку « Пар в автоклав », весь остальной технологический процесс управляется автоматизированной системой. На рис. 4, 5 приведены примеры графиков температуры и давления технологического процесса вулканизации с использованием позиционного метода регулирования автоклавом, режим выхода на температуру 143 °С. Данные графиков позиционного метода регу-
технологического процесса вулканизации
лирования позволяют приступить к настройки и реализации более гибкого закона управления с использованием ПИД- коэффициентов [3].
Выводы. Применение этих алгоритмов управления автоклавом позволит свести к минимуму влияние на технологический процесс вулканизации человеческого фактора. При внедрении этой системы будет также осуществлено:
• увеличение ресурса автоклава за счет соблюдения более точного технологического режима работы;
• обеспечение качества технологического процесса за счет точного поддержания температуры и давления внутри автоклава;
Время I
Рис. 4. График температуры технологического процесса вулканизации
0_
и 3
1
и
Актуальное
значение
давления
Время I
Рис. 5. График давления технологического процесса вулканизации
• безопасность работы установки благодаря реализации автоматических защит и блокировок;
• экономия энергоресурсов за счет оптимизации технологического режима и точного соблюдения алгоритмов работы;
• сокращение расходов на ремонты благодаря получению адекватных данных, обеспечивающих планирование техобслуживания и ремонта;
• снижение трудоёмкости обслуживания и улучшение качества документации путём автоматизации документооборота.
Библиографический список
1. Автоклав АВТМ. Руководство по эксплуатации АВТМ 2000- 4000- 12.5. Завод Курганхиммаш, 1987.
2. Руководство для пользователей по применению приборов Термодат / Научно-производительное предприятие «Системы контроля»; Пермь, 2005.
3. Дунаев М.П., Киргин Д.С. Методы автоматизированного регулирования технологическим процессом вулканизации установки автоклав // Вестник ИрГТУ. 2010.
4. Дунаев М.П., Киргин Д.С. Автоклав для вулканизации резиновых изделий // Повышение эффективности производства и использования электроэнергии в условиях Сибири:
тр. Всероссийской научно-практич. конф. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. С.84-87.
5. Дунаев М.П., Киргин Д.С. Позиционный метод регулирования работы автоклава в режиме вулканизации // Повышение эффективности производства и использования электроэнергии в условиях Сибири: тр. Всероссийской научно-практич. конф. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. С. 101 -107.
6. Куропаткин П.В. Теория автоматического управления: учеб. пособие для электротехн. спец. вузов. М.: Высшая школа, 1973.
7. Зайцев Г.Ф Теория автоматического управления и регулирования. Киев: Выща школа, 1988.
