РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК66-02

Ш.З. Жабборов, Л.В. Дубровец, А.Ш. Тиляев

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ

В статье исходя из основной задачи управления технологическим процессом предлагается использовать трехуровневую распределенную систему управления.

Ключевые слова: управления массообменных процессов, ксиэтилирования алкилфенолов, пожаровзрывобезопасность, объект управления, трехуровневая система, уровень датчиков, линеаризация выходных сигналов.

Целью управления при ведении технологического процесса является высокоэффективная работа технологического объекта управления. Эффективность работы оценивается значением критерия управления - показателем, характеризующим функционирование технологического объекта управления в целом и принимающим числовые значения в зависимости от возмущающих и управляющих воздействий.

Спецификой автоматизации массообменных процессов является то, что они очень сложны в управлении и стоимость сырья и конечных продуктов достаточно велика, поэтому система автоматизации должна способствовать упрощению управления производством, повышению пожаровзрывобезопасности, снижению затрат на сырье при более полном его использовании и снижении брака, при условии обеспечения заданного качества продуктов. Тогда возможная постановка задачи при нахождении оптимального режима работы такова - требуется выбрать режим работы реактора таким, чтобы при заданной общей производительности и заданных характеристиках конечных продуктов, затраты на их получение были минимальными. Одной из основных задач производства оксиэтилирования алкилфенолов является получение целевого продукта заданного качества с минимальными энергозатратами при обеспечении безаварийности и пожаровзрывобезопасности производства. В данном случае, как объект управления, будем рассматривать узел оксиэтилирования алкилфенолов. В реакторе SA-201A, B, C происходит процесс смешения. Показателем эффективности процесса смешения является помутнение компонента в смеси, а цель управления будет получение смеси с определённой степенью помутнения этого компонента. В реактор SA-201A, В, С могут поступать возмущающие воздействия, поэтому следует регулировать непосредственно температуру смеси Qсм, внося регулирующее воздействие изменением расходов окиси этилена, катализированного алкилфенола, греющего пара поступающего в рубашки реакторов SA-201А, В, С. В данном случае будем регулировать концентрацию неонола марки АФ9-9. Значение получаемой марки неонола задается оператором.

На основе этих переменных можно представить структурную схему объекта управления на рис.1.

Основной выходной координатой - «у» является расход неонола с заданной степенью помутнения. Основными входными координатами является расход катализированного алкилфенола - х1, расход окиси этилена - х2, расход греющего пара в рубашки реакторов - х3. Кроме того, объект подвержен неконтролируемым возмущениям: изменение температуры и давление окружающей среды - z1, изменение давления в реакторах - z2, изменение давления в коллекторе пара на обогрев аппаратов - z3, старение оборудования - zn и т.д.

При действии на объект вектора возмущений Ъ нужно найти вектор управляющих воздействий и*= минимизирующий значение целевой функции Q.

z1 z2 z3 zn

Рис. 1. Структурная схема объекта управления

© Жабборов Ш.З., Дубровец Л.В., Тиляев А.Ш., 2020.

Вестник магистратуры. 2020. № 3-3 (102)

ISSN 2223-4047

Q*=min Q, при соблюдении ограничений на входные переменные процесса:

Ri>0.........Rk >0.

Таким образом, мы подходим к критерию эффективности управления процессом. Критерием эффективности объекта управления является получение сырья заданной степени помутнения, с минимальными энергозатратами при обеспечении безаварийности и пожаровзрывобезопасности производства.

Q-Q3^q. при min. энергозатрат.

Целевая функция численно выражает нашу заинтересованность в том или ином режиме объекта. В качестве целевой функции принимаем критерий, имеющий технологическую природу - производительность установки, показатели качества получаемого продукта. При заданном объеме выпуска конечной продукции критерий примет вид:

m

Q= ^ ЦiGi ^ min, где Ц - цена i-го вида материала или энергии; Gi - количество израсходован-

i=1

ного за год i-го вида исходных материалов или энергии;т - количество затрачиваемых в процессе параметров.

АСУ ТП должна способствовать выполнению основной задачи управления процессом. Система обеспечивает централизованный контроль работы технологических агрегатов, сигнализацию отклонений параметров от регламентных норм, дистанционное управление исполнительными механизмами, регулирование отдельных технологических параметров, защиту технологического процесса и оборудования при возникновении аварийных ситуаций, формирование и печать протокола нарушений и сообщений, формирование и печать отчётных документов. Исходя из основной задачи управления технологическим процессом, предлагается использовать трехуровневую распределенную систему управления.

Структурная схема предлагаемой системы разбивается на 3 уровня: уровень датчиков и исполнительных механизмов; уровень контроллеров; уровень ЭВМ.

Уровень датчиков и исполнительных механизмов.

На этом уровне реализуются следующие функции: непрерывное измерение технологических параметров; первичная обработка информации; передач полученной информации о состоянии технологического объекта на следующий уровень в аналоговом виде.

Первичная обработка включает в себя следующие операции:

1) линеаризация выходных сигналов датчиков с нелинейными или слабо линейными характеристиками и их масштабирование;

2) фильтрация выходных сигналов датчиков от высокочастотных помех, искажающих полезный сигнал;

3) проверка исходной информации на достоверность и коррекция результатов измерений;

4) коррекция показаний датчиков при отклонении условий измерений от расчетных.

На уровне датчиков предлагается использовать интеллектуальные датчики. Тенденция их развития, связанная с расширяющимися возможностями встроенных в них микропроцессоров, заключается в передаче им от контроллеров всё большего числа простейших типовых функций контроля и управления.

Уровень контроллеров.

Это специализированная сеть микропроцессорных контроллеров РСУ и ПАЗ, ориентированная на автоматизированное управление производственными процессами в режиме реального времени и выполняющая следующие функции:

1) сбор информации с нижнего уровня;

2) обнаружение отклонений текущих значений параметров за пределы допускаемых значений, сигнализация и регистрация при их наличии;

3) расчет оптимальных значений технологических параметров;

4) расчет не измеряемых величин и обобщенных показаний;

Уровень ЭВМ.

1) реализация сложных законов управления и осуществление оптимального управления процессом по критериям управления;

2) формирование управляющих воздействий по законам регулирования, с целью стабилизации параметров;

3) обмен информацией с рабочими станциями промышленного исполнения;

4) прием управляющих воздействий от рабочих станций и выдача их на исполнительные механизмы;

5) непрерывный самоконтроль в процессе работы и подробная самодиагностика при обнаружении неисправностей;

6) ведение информационной базы данных.

ЖАББОРОВ ШАХЗОД ЗОКИР УГЛИ - Бухарский инженерно-технологический институт, Узбекистан.

ДУБРОВЕЦ ЛЮДМИЛА ВЛАДИМИРОВНА - Бухарский инженерно-технологический институт, Узбекистан.

ТИЛЯЕВ АРОН ШИМОНОВИЧ - Бухарский инженерно-технологический институт, Узбекистан.