CC BY
75
Автоматизация технологических процессов
71
УДК: 681.5:661.51.091
А.В. Чупин, К.А. Гончаров, А.С. Антипов
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОЛОННОЙ СИНТЕЗА АММИАКА НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ
Распределенная система управления одним из агрегатов по производству аммиака на Кемеровском ОАО «Азот»
включает в себя два уровня. Нижний уровень решает локальные задачи управления и реализован на резервируемых контроллерах «8ІМЛТІС 85-155Н». Верхний уровень состоит из трех АРМ операторов и одного АРМ начальника смены. Качество управления процессом синтеза аммиака в колонне «Топсе 8-200» во многом определяется оператором АРМ и зависит от его опыта, интуиции, собственных представлений о процессе. Как показывает анализ, алгоритм действий оператора и выбранная им величина управляющих воздействий не всегда являются наилучшими для вновь складывающихся ситуаций. Это особенно характерно для операторов, не имеющих достаточного опыта управления колонной. Исходя из этого, была предпринята попытка создания интеллектуальной системы управления данной колонной на базе нечеткой логики. Данная система, в которой будет аккумулироваться опыт и интуиция наиболее квалифицированных операторов и специалистов, после определенного периода ис-
пытаний и «обучения» должна существенно снизить нагрузку на оператора и повысить качество управления колонной синтеза аммиака.
Программно-технический комплект «8ІМЛТІС 85», на ба-
зе которого построена АСУ агрегатом аммиака, включает в себя программу «81РЬОв 85» и набор Бшту-блоков, позволяющих создавать системы с нечеткой логикой. Исходя из особенностей данных блоков, были разработаны анкеты опроса
операторов и ведущих специалистов производства аммиака и методами прямого опроса и попарного сравнения получен массив данных, позволивший определить параметры лингвистических переменных и базу
правил Б^ту-системы.
В разработанной системе, для оценки состояния процесса синтеза аммиака в двухполочной колонне, были использованы семь лингвистических переменных:
1) температура газа на входе в колонну (х1 , °С );
2) температура газа на выходе с первой полки колонны
(х2,°С);
3) скорость изменения температуры газа на выходе с первой полки колонны (х3,°С/ч );
4) содержание водорода в циркуляционном газе (х4, %);
5) давление в системе синтеза аммиака (х5, кгс/см2 );
6) расход циркуляционного газа в колонну (х6, тыс.м3/ч );
7) температура питательной воды на выходе из подогревателя (х7, С ).
^3 -1 О 1 2 3 »Г
с первой полки
большое среднее малое малое среднее большое
закрытие закрытие закрытие открытие открытие открытие
Рис. 2. Положение заслонки на основном ходе газа в колонну
синтеза
72
А.В. Чупин, К. А. Гончаров, А.С. Антипов
В качестве управляющих ЕСЛИ [T-601.4=PSHdT-601.4 PS] ИЛИ (Q-604-PS HP-601-PS] или 11-6014 Ni) ШТ-СО 1.4 РВ).
воздействий взяты (%): то hcv-sm-nm
1) положение 6';заслонки на если [т-601.4=рв шт-601.4 рв] илио-604* рв и;ш t-60ipb, тонс\-боб nb
основном ходе газа в колонну; или t-soi-рмилй [t-6oi.4-pm шт-601.4 рм], ['(TTcv-Tn рм
2) положение U2 заслонки ЕСЛИТ-601 РВ ИЛИ (Т-601.4 РВ ШТ-601.4 PBJ.TOTCV-6I3 РВ
на горячих байпасах колонны. ЕСЛИ [t-601.4=zr и jt-soi 4 ZR] или |т-бо ы ^ns"иат-боi ps] h;ih|t-6oi.4-nm шт-601.4 рм],
3) положение из регули- TOTCV-i01.2^,4=ZR
рующего клапана на трубопроводе подачи воды в подогреватель;
4) положение U4 регулирующего клапана на трубопроводе продувочных газов.
Часть лингвистических переменных показана на рис. 1,2.
База правил Fuzzy-системы включает в себя 48 логических правил (рис. 3).
Особенностью нечеткой системы, создаваемой про-
граммными средствами ПТК «SIMATIC - S5», является формирование блоков данных для функциональных блоков FUZ:
FUZ (FB 113), FUZ: DFUZ (FB 116), FUZ: RULE. Блоки данных имеют определенную структуру, в которую включаются
Результаты анализа работоспособности Fuzzy - системы
Рис. 3. Фрагмент базы правил
ван массив входных переменных, характеризующих наиболее часто встречающиеся производственные ситуации, с ко-
рекомендованными опытным оператором и вычисленными Fuzzy - системой, нет.
Программное обеспечение
х1 Х2 Х3 х4 х5 х as х7 U , % U2, % U3, % U4 , %
1 2 1 2 1 2 1 2
168 500 0 61 200 680 298 54 55,1 80 83 40 42,7 68 65,4
166 495 -3 60 200 680 298 56 55,9 75 75,6 40 40,6 68 65,3
162 480 -10 58 200 680 298 68 65,6 25 21 40 38,3 25 23,8
170 504 +4 61 210 690 300 50 52,6 80 85,0 44 43,2 65 70,1
174 512 +10 61 230 710 304 42 40,1 100 99,2 50 46,3 90 86,9
168 505 -10 61 180 670 298 58 57,8 15 12,1 45 42,4 65 65,3
идентификаторы всех данных, их формат, значения опорных точек, метод дефазификации и т. д. В разработанной системе все блоки данных входят в программу, написанную на языке STEP-5.
Модульная концепция
Fuzzy - системы представляется в форме прикладного Fuzzy -блока FUZ: APP (рис. 4).
Для оценки работоспособности системы был сформиро-
□ Авторы статьи:
Чупин
Александр Васильевич
- канд.техн.наук, доц. каф. электропривода и автоматизации
торыми сталкивается оператор при управлении колонной синтеза аммиака. Для данных ситуаций были получены управляющие воздействия вычисленные Fuzzy - системой (2) и принятые старшим оператором (1), часть из них приведена в таблице.
Анализ полученных результатов показывает, что существенного расхождения между управляющими воздействиями,
Гончаров Константин Анатольевич
- старший оператор АСУ ТП цеха «Аммиак-1» Кемеровского ОАО «Азот»
разработанной подсистемы позволяет достаточно просто расширять и совершенствовать базу правил, изменять параметры лингвистических переменных. Поэтому в первый период ее эксплуатации она может работать в режиме "советчика оператора" и, пройдя определенный срок испытаний, постепенно введена и в режим непосредственного управления колонной.
Антипов Александр Сергеевич
- инженер-программист отдела АСУ ТП цеха «Аммиак-1» Кемеровского ОАО «Азот»
