CC BY
18
© С.Л. Краев, Ю.П. Кирин, 2013
УДК 62-507
С.Л. Краев, Ю.П. Кирин
ИДЕНТИФИКАЦИЯ СИТУАЦИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ КОНТРОЛЛЕРАХ
Проанализированы известные подходы к решению проблемы идентификации ситуаций функционирования технологических процессов в условиях неполной априорной информации о состоянии процессов. Предложено извлекать информацию о ситуациях функционирования из управления технологическими процессами, осуществляемого программируемым логическим контроллером. Рассмотрены принципы построения системы идентификации ситуаций функционирования процессов производства губчатого титана в программируемом логическом контроллере. Ключевые слова: технологические процессы, восстановление и вакуумная сепарация губчатого титана, ситуации функционирования, идентификация, программируемый логический контроллер.
Существенной особенностью большого класса технологических процессов является наличие неопределенности их функционирования, обусловленной:
• отсутствием или неполнотой знаний о физико-химических параметрах процессов;
• широким спектром возмущающих и управляющих воздействий;
• сложным характером влияния этих воздействий на ход технологических процессов.
В частности, к технологическим процессам, функционирующим в условиях неполной определенности, можно отнести процесс вулканизации при местном ремонте шин [1], процессы восстановления и вакуумной сепарации в производстве губчатого титана[2].
Современный подход к синтезу систем управления в условиях неопределенности предусматривает идентификацию ситуаций функционирования (СФ) технологических процессов. Каких-либо универсальных мето-
дов идентификации СФ технологических процессов не предложено. В общем случае в систему управления вводится дополнительная измерительная подсистема, отслеживающая СФ технологических процессов. Результаты идентификации СФ используются для совершенствования управления технологическими процессами [3].
Так, например, для идентификации СФ и управления процессом вулканизации применяют дополнительные измерительные приборы - вискозиметры, диффузометры, суперсайзе-ры [1].
Аналогичные подходы использовались в производстве губчатого титана, где с самого начала организации промышленного производства предпринимались попытки идентифицировать СФ процессов восстановления и вакуумной сепарации с помощью специально разработанных средств и систем автоматизации. Так, для идентификации СФ процесса восстановления в системе управления преду-
Структурная схема системы идентификации СФ процессов производства
губчатого титана: \ - вектор выходных
величин - температура в зонах нагрева и зоне экзотермической реакции аппарата восстановления (АВ), температура в зонах
нагрева АС; X - вектор регулирующих
воздействий - изменение мощности нагрева зон и мощности охлаждения зоны экзотермической реакции АВ, изменение мощности
нагрева зон АС; Л - вектор неконтролируемых возмущений - изменение тепла экзотермической реакции восстановления тетрахло-рида титана магнием в АВ, изменение потребляемого тепла на очистку губчатого титана от примесей магния и хлорида магния в АС
смотрен контроль материального баланса процесса с помощью весоизме-рителей, для идентификации СФ вакуумной сепарации - контроль стадий и момента окончания процесса с помощью приборов измерения потребляемой процессом мощности. Применение дополнительных измерительных подсистем существенно усложняет структуру системы идентификации СФ технологических процессов, повышает затраты на ее разработку, внедрение и эксплуатацию [4].
Решение задачи идентификации значительно упрощается, если ин-
формацию о СФ извлекать непосредственно из динамики управления технологическими процессами. При этом отпадает необходимость в применении дополнительных измерительных приборов. Впервые такой подход реализован в производстве губчатого титана в двухуровневой АСУ процессом вакуумной сепарации, где на нижнем уровне управления функции регуляторов температуры выполняли машины централизованного контроля. Информация о регулирующих воздействиях машин централизованного контроля - изменении времени включения и выключения нагревателей зон аппарата сепарации (АС) поступала на верхний уровень в управляющую вычислительную машину, где на основе этой информации идентифицировались СФ вакуумной сепарации - стадии и момент окончания процесса [5].
Задача идентификации СФ еще более упрощается в современных АРМ операторов технологических процессов, где функции управления выполняют программируемые логические контроллеры. В качестве примера (рисунок) рассмотрим принципы построения системы идентификации СФ в системе управления температурным режимом процессов восстановления и вакуумной сепарации губчатого титана, реализованной на программируемом логическом контроллере (ПЛК). Информацию о состоянии процессов производства губчатого титана получает регулятор, измеряя выходные величины процессов. На основе результатов сравнения выходных величин с заданными значениями регулятор вырабатывает регулирующие воздействия, поддерживая тем самым выходные величины на заданных уровнях. Например, в двухпо-зиционных регуляторах температуры процесса восстановления в качестве
регулирующих воздействий используется изменение времени включения и выключения нагревателей зон АВ, изменение времени включения и выключения вентилятора, подаваемого воздух на охлаждение зоны экзотермической реакции АВ. В импульсных регуляторах температуры процесса сепарации в качестве регулирующих воздействий используются изменение скважности включения нагревателей зон АС [6].
Сущность предлагаемого метода идентификации СФ процессов заключается в следующем [7].
Все возможные изменения неконтролируемых возмущений образуют СФ процессов восстановления и вакуумной сепарации. Изменение возмущений приводит к изменению выходных величин процессов и, следовательно, к изменению регулирующих воздействий регулятора, которые измеряются с помощью устройства измерения регулирующих воздействий (УИРВ). Результаты измерений поступают в идентификатор СФ (ИДСФ), где определяются текущие СФ процессов. Таким образом, ПЛК выполняет функции управления и идентификации СФ процессов производства губчатого титана.
Рассмотренная структура системы идентификации СФ реализована в контроллерах Соп1го1Ьзд1х, в которых функционируют двухпозиционные и импульсные регуляторы температуры процессов восстановления и вакуумной сепарации. Информация о формируемых регуляторами регулирующих воздействиях используется в ПЁК для идентификации СФ процессов производства губчатого титана:
• передачи тепла из зоны экзотермической реакции в зоны нагрева АВ [8];
• положении зоны экзотермической реакции по высоте АВ [9];
• стадий процесса вакуумной сепарации [10];
• тепловой нагрузки конденсатора АС [11].
Результаты идентификации СФ используются в системах ситуационного управления процессами производства губчатого титана [12].
Предложенные подходы к построению в ПЁК системы идентификации СФ технологических процессов существенно упрощают структуру системы управления и могут быть рекомендованы для применения в различных отраслях промышленности.
1. Сергин М.Ю. Идентификация ситуаций функционирования и исследование качественных характеристик управления в процессе вулканизации при местном ремонте шин // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2003. - № 3. - С. 6-11.
2. Кирин Ю.П. Информационная поддержка управления технологическими процессами производства губчатого титана // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2009. - №11 - С. 7 -10.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Сергин М.Ю. Современное состояние и возможные пути решения проблем построения систем управления технологическими процессами // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2004. - № 1. - С. 2-8.
4. Кирин Ю.П., Краев С.Л. Построение системы идентификации ситуаций функционирования ТП производства губчатого титана // Автоматизация в промышленности. - 2013. - №2 - С. 60 -63.
5. Кирин Ю.П., Черепанов А.И., Протасов Ю.А. и др. Принципы построения
двухуровневой АСУ процессами сепарации губчатого титана// Цветная металлургия. -1983.- №13.- С. 33-35.
6. Кирин Ю.П., Краев С.Л. Идентификация ситуаций функционирования технологических процессов в системах управления производства губчатого титана // Научно-технический вестник Поволжья. - Казань: 2013. - №2. - С.127-131.
7. Кирин Ю.П., Краев С.Л. Способ получения информации о ситуациях функционирования технологических процессов производства губчатого титана // Наука в решении региональных проблем: сб. науч. трудов с международным участием. - Березники: БФ ПНИПУ. - Вып. 8. - С. 127-129.
8. Кирин Ю.П., Краев С.Л. Поддержка принятия решений в управлении процессом восстановления титана // Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова - Кострома: КГУ. - 2012. -□4. - Т.18. - С.14-17.
9. Кирин Ю.П., Краев С.Л., Яковлев В.В. Управление процессом восстановления
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
титана с применением системы переменной структуры // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2013. - №3. - С. 3-6.
10. Башков Ä. В., Яковлев В.В., Краев С.Л., Кирин Ю.П. Разработка автоматизированной системы управления вакуумной сепарацией губчатого титана // Молодежная наука в развитии регионов: материалы III Всероссийской конференции студентов и молодых ученых. - Березники: БФ ПНИПУ. - С. 104-111.
11. Кирин Ю.П., Краев С.Л. Поддержка принятия решений в управлении конденсатором аппарата сепарации губчатого титана // Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова - Кострома: КГУ. - 2013. - №1. -Т.19. - С.29-32.
12. Кирин Ю.П., Краев С.Л. Ситуационное управление процессами производства губчатого титана // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2011. - №11. - С. 6 -11. [ттез
Кирин Юрий Петрович - кандидат технических наук, доцент кафедры химической технологии и экологии,
Краев Сергей Львович - ст. преподаватель кафедры автоматизации технологических процессов, ksl63@mail.ru
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Березниковский филиал.
ГОРНАЯ КНИГА
Прогнозирование землетрясений с номошью измерений концентраций и нотока радона на земной новерхности
E.H. Камнев, А.О. Сизова, A.B. Касаткин, Т.С. Самородова 2012 г. 36 с.
ISBN: 978-5-98672-329-7 UDK: 550.34:539.1
Описывается один из методов прогнозирования землетрясений, а именно — прогноз путем измерения слабых потоков радона на земной поверхности. Обосновывается идея взаимосвязи «внезапного» увеличения концентрации радона в пробах почвенного воздуха и усиления потока этого газа с «готовящимся» землетрясением в недрах земли. Приводится статистика этой взаимосвязи на примере зарегистрированных землетрясений.
Рекомендуемая аппаратура для регистрации потоков радона включает в себя радоноиз-мерительный комплекс «КАМЕРА» и радиометр «Поиск».
Для специалистов, работающих в области горных наук и обеспечения сейсмобезопасности.
