автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматизация дозирования и учета расхода компонентов бетонных смесей

ВОРОНЕГСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕХНИЧЕСГИИ У1ШВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ПОЛЯКОВ Сергей Иванович

АВТОМАТИЗАЦИЯ ДОЗИРОВАНИЯ Н Г ЧЕТА РАСХОДА ГОНПОНЕЛТОВ ВЕТОННЫХ СНЕСЕЛ

Специальность 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств ( прохыпшениост» )

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Вороне» - 1994

Работа выполнена на кафедре автоматизации производственных процессор Воронежского ордена Дружби народов лесотехнического института.

Научный руководитель

Заслуженный деятель науки и техники Российской федерации, доктор технических наук, профессор В. С. Петровский

Официальные оппоненты

Член-корреспондент Академии теинологи-ческих наук, доктор технических паук,

профессор В.П. Сколснцев $

кандидат технические наук, доцент Я. Г. Гольденберг

Ведущая организация

Проектное конструкторсио-технологическое бюро "Стройтекавтонатика" ( г.Воронеи )

Защита диссертации состоится *___сентября 199"* г. п

часов на заседании специализированного совета Д0б3.81.Ог Воронежского государственного технического университета по адресу: г.Воронеж, Носковский пр. , 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке университета.

Автореферат разослан

¿а.

июля 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, академик Международной акадеиии информатизации, доктор технических наук, профессор

Я. Е. Львович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К числу важнейших задач автоматизации предприятий стройиндустрии относится задача автоматизации бетонных заводов, поставляющих строительству в больших масштабах бетон и изделия из него. Причем наиболее остро стоит проблема автоматизации процессов дозирования исходных компонентов бетонных смесей, то есть автоматизация дозировочных отделений. Только по Воронежу и Воронежской области функционирует несколько десятков дозировочных линий ¡семгий), в состав каждой из которых входит от трех по тести дозаторов. Интересы повышения качества бетона и изделий из него, экономии исходных материалов и особенно цемента, а также охраны труда диктуют настоятельную необходимость решения следующих инженерно-технических задач:

- автоматизация контроля Физико-механических харатеристик исходных материалов и, прежде всего, влажности песка и щебня,

- автоматизация расчетов рецептуры бетонной смеси с учетом результатов контроля физико-механических характеристик исходных материалов,

- автоматизация регулирования вопоцементного отношения или подвижности бетонной снеси.

- автоматизация учета расхода исходных материалов и, прежде всего, цемента,

- автоматизация дозирования, обеспечивающая возможность автоматического задания и приготовления ( формирования ) любой дозы в пределах рабочих диапазонов дозаторов"С требуемой точностью.

Две последние задачи представляются наиболее важными и актуальными по следующим причинам:

- успешное решение остальных задач практически невозможно или не имеет смысла вез решения этих задач,

- по настоящего времени ати задачи не решаются серийно выпускаемыми средствами дозирования компонентов бетонной смеси.

Диссертация аосвпвеиа исследованию и разработке автоматизированной системы управления дозированием -л учета расхода компонентов бетонной смеси с использованием метопов математического моделирования и принципа адаптивного управления. Достижение требуемой точности дозирования определяет в значительной степени качество готовой смеси. Растущие требования к объему выпуска снесей, существенного повышения качества, заключающегося в стабилизации прочностных и реологически* характеристик, требуют решения указанных выше задач по совершенствованию сувествуюарта систем управления дози-

г

рованием путей создания компьютерных систем /правления технологическим процессом. АСУ ТП должна обеспечивать максимально производительность дозаторов при сохранении качества готовых смесей. Однако разработка автоматизированных систем сдерживается недостаточной изученностью дозаторов как объектов управления. Сложность вопроса заключается в случайной характере основных возмущений, воздействующих на весоизмерительную систему дозатора в процессе дозирования, что обусловлено, прежде всего, изменчивостью ( нестабильностью ) фиэико-механических свойств дозируемых материалов, а также в том. что в серийно выпускавших дозаторах компонентов бетонной смеси отсутствует возможность оперативной автоматической переналадки на любую дозу в пределах рабочего диапазона с требуемой точностью. Эффективное управление технологическим процессом возможно только с внедрением АСУ ТП дозирования на действующих дозаторах . серии АД дискретного действия. Решение задач математического обеспечения автоматизированных систем управления должно базироваться на рассматриваемых в диссертации способах дозирования, моделях и алгоритмах адаптивного управления процессом и соответствующих У£М или микропроцессорах. Цель и задачи работы.

Цель работы - исследование технологической многокомпонентной системы как объекта управления, с созданием математических моделей процессов дозирования, способа адаптивного " управления, а также разработкой алгоритмического, программного, технического

обеспечения и реализацией в производстве компьютерной системы уп-

*

равления дозированием и учета расхода компонентов бетонных смесей. Задачами работы являются:

- исследование технологических особенностей процесса дозирования как объекта компьютерного управления,

- разработка математических моделей процесса дозирования, алгоритмического и программного обеспечения управления дозированием и учета расхода компонентов бетонных смесей,

- разработка способа адаптивного управления дозированием компонентов бетонных смесей,

- разработка комплекса теггнических средств и математического обеспечения системы компьютерного управления дозированием и учета расхода компонентов смесей,

- техническая реализация АСУ ТП на основе использования цифровых датчиков и микроэвм,

- проведение производственных испытаний, передача компьютерной си-

стены управления дозированием компонентов бетонных смесей предприятию, разработка рекомендаций по расширенному внедрению компьютерной системы управления дозированием и учета расхода компонентов а практику предприятий стройиндустрии,

- анализ экономической эффективности полученных результатов исследований и научных разработок.

Объектами исследования являются компьютерная система управления и технологический процесс дозирования.

Методика исследования. В основе создания АСУ ТП дозирования и учета компонентов смесей на базе весових дозаторов лежит решение задач математического моделирования, автоматического управления и адаптации, которое рассматривалось с помощью методов теории планирования эксперимента, регрессионного анализа, теории дифференциальных уравнений, классической теории колебаний, корреляционной теории случайных процессов, математического программирования и средств вычислительной техники. Для решения поставленных задач в практическом плане использовались методы создания цифровых устройств контроля массы со-ставляюадох смесей, технических устройств и методов сопряжения датчиков с микроэвм, использовались метопы проведения производственных испытаний АСУ ТП.

Научная новизна работы. Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, состоит в следующем:

- рассмотрен« две аналитические и две вероятностные модели процесса дозирования, отличающиеся:

учетом динамической погрешности дозирования при безударном поступлении материала в бункер с постоянной производительностью, учетом сил и. воздействующей на весоизмерительную систему и определяемой по величине и скорости перемещения бункера,

учетом вероятностных характеристик поведения системы, определяемых на основе корреляционной теории случайных процессов, учетом статистического прогнозирования и упреждения динамической погрешности дискретного автоматического дозирования;

- разработаны системы автоматизированного управления процессом дозирования на базе современных никроЭВМ;

- разработано алгоритмическое и программное обеспечение непосредственного цифрового адаптивного управления воэированиен, отличающееся упреждением динамической погрешности дозирования.

Практическая ценность. На основании решения научно-технических задач разработаны компью-

терние программы адаптивного управления, которые реализовали в автоматизированных системах управления технологическим процессом на вазе микроэвм "Электроника НС 1212' и "Нейрон ДЗ.А14".

Реализация работы. Внедрение разработанных в диссертации автоматизированных систем управления дозированием на действующем оборудовании доэаторного отделения Оетоносмесительного цеха Межхозяйственного завода железобетонных изделий "Воронежский - 2" позволило производить взвешивание доз материалов одновременно ло всем дозаторам. Погрешность позирования не превышает норм, установленных ГОСТ 7473-65, тем самым стабилизированы прочностные и реологические характеристики Сетона, что отсутствовало при ручном управлении дозированием, фактический экономический эффект от внедрения ACY ТП на заводе ХБИ - 2 составил в ценах 199» года 79 тысяч рублей. Апробация работы.

Материалы отдельных глав диссертации докладывались на Всесоюзной конференции " Автоматизированные системы управления технологическими процессами домостроительных комбинатов Воронеж, в-1® декабря 19в7г., Выездном заседании научно-технического совета Нин-югстроя РСфСР " Разработка и создание автоматизированных технологических комплексов на предприятиях стройиндустрии ", Воронеж, 2224 января 1998г. , Республиканской научно-технической конференции "Информационные технологии и системы. Технологические задачи механики сплошных сред", Воронеж, 21-26 декабря 1992г., научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского лесотехнического института в 1985 - 1993гг.

Публикация работы. По теме диссертационной работы опубликовано б статей и 3 информационных листка.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения, списка литературы из 115 наименований, 11 приложений и включает 27 рисунков, 9 таблиц. Объем основного текста составляет 159 машинописных страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теми, сформулированы задачи и направления исследований, приведены основные научные и практические результаты, вьшосгоше на защиту.

В первой главе выполнен анализ технологического процесса и существующего весового оборудования для производства бетонных смесей. рассмотрена конструкция весовых дозаторов дискретного действия, серийно выпускаемых промышленностью и находящихся в экснлуа-

тации, пана оценка системам контроля и управления позированием компонентов смесей. Проведен анализ технологических особенностей позирования, таких как колебательный характер загрузки, динамическое действие столба материала на весоизмерительную систему дозатора. Выявлены основные возмущения: ударное действие материала в начальный момент загрузки и изменение высоты и объемного веса падающего столба, влияние которых учтено при математическом моделировании процесса позирования. Для создания АСУ ТП дозирования компонентов бетонных смесей сформулированы цели, задачи и методы исследования научных разработок.

В главе рассмотрены известные способы автоматизации процессов дозирования, применяемые в настоящее время на предприятиях стройиндустрии. Существенными недостатками указанных способов являются: ограниченная возможность автоматической переналадки е одной дозы на другу» и низкая точность дозирования, обусловленная отсутствием экспресс-анализа случайной составлявшей динамической погрешности дозирования и соответствующей корректировки задания по результатам предыдущих взвешиваний. Существующие в настоящее время системы локальной автоматики несовершенны, работают эффективно только при поступлении в дозаторы материалов с постоянными физико-механическими характеристиками. Громе того, точность позирования, помимо работы самих дозаторов, зависит от бесперебойности поступления в них материалов. Поэтому, с учетом перечисленных вьгае возмущающих воздействий, необходимо постоянное корректирование процесса с целью компенсации динамической составляющей погрешности дозирования, что возможно при рассмотрении процесса в масштабах одного или нескольких циклов дозирования и создания совершенной автоматизированной системы управления.

Во второй главе проводится математическое описание процесса дозирования, в которое включены четыре подхода получения моделей. Первый подход - расчетный, позволяет в явном виде получить сведения о колебательном переходном процессе в системе и произвести оценку выигрыша по снижению динамической погрешности дозирования. Второй подход - теоретический, составлен на осноае физических законов и решения дифференциального уравнения второго порядка, при этом приводится методика расчета силы, воздействующей на весогсяме-рнтеяьну» систему дозатора. Третий подход - расчетно -гксперинен-тапъныЛ, позволяет рассмотреть случалггмй характер сущи, воздей-ствуетцей на весоизмерительную систему ч процессе дозирования с целью прогнозирования перемещения: зтеп с:;сте>ш. Характер загруз!*и

дозатор« описывается нестационарным процессом, представляющим собой случайные колебания систеки с одной степенью свободы. При этой рассмотрены вероятностные характеристики поведения системы в различные моменты времени. Четвертый подход -практический, реализующий способ адаптивного управления по статистическому прогнозированию и упреждению погрешности дозирования.

В работе проведен анализ зависимости динамической погрешности весовых дозаторов с квадрантным уравновешивающим механизмом серии АДУБ и АД от времени свободного хода весоизмерительной системы при безударном поступлении материала в бункер с постоянной производительностью.

Обозначив через (Ц силу веса материала, находящегося в бункере, приходящуюся на единицу массы колеблющейся системы, можно определить полное перемещение К весоизмерительной системы с бункером вместе за время от ~Ь = О по "Ь — ^ по формулам Релея:

- для случая недемпфированного движения &

( 1 )

X = — J d tiu. p(¿t - iJ ¿i,

p e

для случая демпфированного движения

_ ¿¿^frfe-éjcLé, • ( г ,

_ "i е

где р - частота собственных колебаний недемпфированной системы, 1/с;

Р*

ния, 1 /с ¡

частота колебаний системы в случае вязкого оемпфирова-

рл =

iKoe сопротивление, >грещность аэвешив,

« дХ - ~ <Гст.,

V Оп - статическое перемещение

где М. - вязкое сопротивление, 1/с.

Динамическая погрешность взвешивания в момент i ш равна

( 3 )

где и с*п - статическое перемещение весоизмерительной системы под действием силы 0 ■ Это перемещение равно

£? ( 4 )

■>с>п ~ рг '

При безударном поступлении материала в бункер с постоянной производительностью сила веса материала определяется из выражения

где ^ - производительность питателя, отнесенная к массе колеблющейся системы.

С учетом (I), < 2 ), (3), ( 4 ), (5)и после некоторых преобразований получена следующие выражения для динамической погрешности;

- для случая недемпфированного движения

ДА5 - -^---( б |

Р

- для движения с вязким демпфированием

( т »

Относительная погредоость равна

Л X А X

с - — - ^-— < в »

Ад/ А/тлх —ЫтСп. -з

где /Я м¿ц. =2.00кг • что соответствует Н, 6? ,

У^та* — 600кг и™ 35-40 ¿ч - ход тяги шкалы циферблатного квадрантного указателя ( УЦК ). .

С учетом конструктивных данных весоизмерительной системы дозаторов серии АД рассчитана частота собственных колебаний системы Кр = ±6,7 — ). Производительность питателя £ в расчетах принята равной ^0—■ что соответствует средней производительности, определенной экспериментально. Результаты расчетов по формулам ( б ), ( 7 ) и ( в ) представлены на рисунках I и 2. Анализ »тих результатов показал, что при известных параметрах дозирования фи р возможно снижение динамической погрешности при безударном поступлении материала в бункер с постоянной производительностью.

В работе выполнен расчет силы, воздействующей на весоизмерительную систему дозатора по величине перемещения X и скорости X. Весовой дозатор сыпучих материалов представляет собой колебательное устройство, которое описывается дифференциальным уравнением движения системы с одной степенью свободы

М. х + СХ +Ах = а, { 9 '

где Д - перемещение весоизмерительной системы, м,

- пасса бункера дозатора внесте с находящимся в нем материалом, кг,

£ - коэффициент демпфирования, нс/м,

- восстанавливающий приведенный момент, н/м.

После приведения общего и частного решения дифференциального уравнения с постоянными коэффициентами получена Формула вычисления перемещения X весоизмерительной системы

Х = Х.со.зр* + + « 1в >

Ч)

л

Еч О О

О

я

н я о о а:

С-1

о

- 3

в ■ 1«

- 3

в- 10

- 3

4 < • 1в

- 3

г 1©

в

- 3

-г • 10

- 3

■ 1в

- 3

-б • 1«

- 3

-в 10

/У/

ш А /

¿та» , /

\

у

чу, /

е. 1

в, г

в, 3 , 0, ц

0, 5 в, б

Время , с

Рис.1 . Динамическая погрешность

дозирования в случае недемпфированного движения

*

весоизмерительной системы

Ч>

А Н О О

о и

ф §

о а

Еч О

-10-10

-14-10

в, 1 "

в, г

в. з

О, 4

0, 5 0,б

Время £

с

Рис. 2 . Динамическая погрешность

позирования в случае демпфированного движения весоизмерительной системы

где Х0 и Х„ - перемещение и скорость соответственно в момент времени ~Ь ~ 0.

Откуда можно записать выражение для определения расчетной силы

а±*1(*-х0со$рк-Ь-'з1.ьрь)/(1-йозрь), ( 11 »

То есть сила СМ рассчитывается по величине перемещения X и скорости X весоизмерительной системы. При использовании Формул численного дифференцирования найдены выражения для определения скорости Хд^ для 2-х, 3-х и более шагов - интервалов времени взвешивания. Компьютерная программа расчета колебательного процесса взвешивания позволяет вычислить силу й на С -ом шаге времени взвешивания. Согласно второму закону Ньютона скорость изменения импульса Р материальной точки равна действующей на нее силе

где И4- и 1/ - масса и скорость материальной точки. После некоторых преобразований получено

Таким образом, сила, воздействующая на весоизмерительную систему представлена суммой составляющих: силы веса материала, накапливаемого в бункере и силы, воздействующей на весоизмерительную систему от падения ( удара ) материала. Приравнивая выражения (>11 ) и

( 13 ) получим:

I (Л - Kcospt -Х./р s¿n.pé)/(i-C03pt)~^ (t¡& < 14 >■

Анализ результатов, полученных по программе показал, что расчетная сила Q1 , воздействующая на весоизмерительную систему, за исключением начального временного интервала практически повторяет исходную непериодическую силу Q , воздействующую на дозатор.

Наряду с детерминированными силами, влияющими на колебательный переходный процесс в системе, действуют стохастические силы, воздействующие на весоизмерительную систему. То есть, в процессе дозирования сила Q изменяется во времени случайным образом, что приводит к задаче прогнозирования поведения системы. Таким образом, возникает необходимость применения методов теории случайных процессов, которая позволяет при известных входных вероятностных характеристиках сделать прогноз поведения системы на выходе - перемещения X . Сила Q . воздействующая на весоизмерительную систему, представлена суммой двух составляющих

Q - Q^ -f QCl ( 15 )

гве Од, " детерминированная составляющая силы,

С)с - случайная составляющая силы. Для определения вероятностных характеристик поведения системы математического ожидания X , автокорреляционной функции Кд и дисперсии Л)^ перемещения использована корреляционная теория случайных процессов. Дифференциальное уравнение движения весоизмерительной системы с одной степенью свободы под действием силы £3

имеет вид " ?..

X + ¿ъ. X + Р7.= ( 16 )

а

Р = -, < )

> Ж.

где С^ - сила, воздействующая на весоизмерительную систему и отнесенная к массе колеблющейся системы. В случае отсутствия демпфирования математическое ожидание решения уравнения для перемещения

Х=Х0соьр± sih.pt + 1-сО*рЬ); < 16 >

Автокорреляционная Функция решения«уравнения для перемещения

Кц(Щ =2>*.со$р1созри + уг sinpbsin.pt,. + .

■(^созрЬ^-созрк^-, I »» )

Дисперсия решения

й*(ь) = ЬхвС0^рЬ зи?рЬ + созр±)\ , г0 ,

Б случае демпфированной системы математическое ожидание решения

Х-е^(*оСОзРА + 1

( 21 '

Автокорреляционная Функция решения Дисперсия решения

* ф = е^.со^ + ^^ +

Выполнен анализ случайных процессов дозирования и проведен одно-факторный эксперимент. Целью являлось получение математического

описания линамики нагружения весоизмерительной системы ло математическим ожиданиям случайной функции - перемещения X' весов системы. При обработке результатов эксперимента получены уравнения полиномиальной регрессии 1-й, 2-й и 3-й степени, описывающие математические ожидания перемещения от действия силы ¿2 для песка

X - "20, НЬ + О, $105~Ь) ( 24 )

цемента

Л= -5,131,2 +о, 6581 Ь -^¿Э-ю'3^ ( 25 )

щебня

Х2 — Н,?65 - О.БШгЬ +9,Ч-10~*Ъг~1-10~5Ьг, ( 26 )

где ~Ь - время нагружения весов.

Рассмотренный математический аппарат ( 1 ) - ( 26 ), основанный на решении дифференциального уравнения ( 9 ), представляется сложным для практической реализации в алгоритмической процедуре управления в реальном масштабе времени в пределах одного цикла дозирования. Включение этого алгоритма в контур управления представляет техническую проблему, обусловленную быстродействием контроллера. Кроме того, этот аппарат учитывает только погрешность измерения, в то время как интересующая нас, в конечном счете, погрешность дозирования складывается ( аддитивнЬ ) из указанной погрешности измерения и ошибки управления, то есть ошибки выполнения исполнительным механизмом и регулирующим органом сигнала управления. Поэтому целесообразно для используемых управляющих микроэвм применить процедуру адаптивного управления по статистическому упреждению полной динамической погрешности позирования ( погрешность измерения плюс ошибка управления ) по результатам нескольких преды- -дущих циклов дозирования ( по конечному результату ).

Рассматривается способ дискретного автоматического дозирования, при котором подача материала в бункер осуществляется непрерывно до тех пор, пока измеренная насса материала в бункере не достигнет значения, удовлетворяющего условию

= ^ ( 27 )

где И^-д - заданная масса дозы,

- динамическая прогнозируемая погрешность дозирования, равная разности между массой, измеренной в момент , показанием измерительной системы и массой материала, который окажется в бункере дозатора, если в момент появится сигнал-команда на прекращение подачи материала. ............~ •

Анализ природы составляющих динамической погрешности дозирования позволяет свести задачу повышения точности дозирования к задаче статистического прогнозирования и упреждения этой погрешности. Последовательность динамических погрешностей , возникающих при дискретном дозировании одного и того же материала одним и тем же дозатором, образует дискретный временной ряд, который является нестационарным случайным процессом со стационарными приращениями, у которого с1, - * разность является стационарным процессом. Обобщенная модель такого процесса может быть записана в виде

( га )

= - -о.**,**.....

где 7 " оператор взятия разности; = сГ^ — • < 30 )

ф - оператор сдвига назад: = сГд.-^ > ' 31 '

- последовательность независимых одинаково распределенных случайных величин с конечной дисперсией ( белый шум ),

- стационарный оператор авторегрессии, имеющий вид мно-гочдена = £. д _ ^ _ , 32 ,

- порядок авторегрессии, (Ь) - оператор скользящего среднего, имеющий вид многочлена

(Ь) 6* ( 33 )

При этом прогнозирующая -функция

т , где £ — 2,... может быть записана как бесконечная взвешенная сумма предыдущих наблюдений плюс случайный импульс

Ш) '= =/ K+t-j ,

Jmi ' Я

ги О

( 3% )

Отсюда прогнозируемое значение погрешности О текущего дозирования ( ) определяется выражением Л 00

J=i ( 35 )

При этом веса ЭТ можно получить из равенства

sei

(i-cp-cD^-JO-ß) =

dr"

\яя процесса авторегрессчи 1-го порядка ( J = Ц ! значения „./

висят от и , которые определяете^ решением уравнений

р .

Л - < зв >

где ^ , ^ - коэффициенты автокорреляции. Вместо и ^^

на практике следует подставить их оценки и ^г. . Значения р ,

с[ и ^ в обпей модели и начальные значения параметров ^ и должны определяться в процессе идентификации моделей, который в свою очередь должен осуществляться для каждого дозатора на этапе комплексного опробования технологического оборудования и настройки АСУ ГП на процессы дозирования соответствующих компонентов и систематически уточняться в процессе эксплуатации.

Разработан алгоритм управления операциями дозирования при приготовлении бетонной смеси, позволяющий корректировать дозы компонентов в каждом замесе с учетом результатов контроля физико-механических характеристик исходных материалов.

В третьей главе разработана структура непосредственного цифрового управления, технической реализации и алгоритмического обеспечения, приведены основные показатели работы автоматизированных систем управления дозированием и учета расхода компонентов смесей.

Разработанные АСУ ТП относятся к централизованным сиртемам с прямым цифровым управлением, так как УВМ непосредственно вырабатывает управляющее воздействие через устройство связи с объектом -модули вйода-вывода релейных сигналов и блок сильноточных ключей на исполнительные механизмы.

Применение настоящей структурной схемы АСУ ТП дозирования' позволяет сохранить существующее ручное управление с центрального пульта оператора. АСУ ДБС - I позволяет: автоматически взвешивать составляющие бетонных смесей, автоматически отмерять заданные дозы составляющих бетонных смесей, формировать рецептуру смесей из общего количества марок, хранящихся в памяти ЭВМ, корректировать состав марок смесей, процесс дозирования, определять фактически отдоэированные массы материалов по каждому дозатору, управлять разгрузкой дозаторов в бетоносмеситель, определять объем смеси по Фактически отдозированным массам материалов, определять суммарный расход материалов, объем смеси в течение смены, отображать на экране дисплея информацию о ходе технологического процесса, выводить на печатающее устройство паяные по каждому замесу. Программное обеспечение позволяет решать следующие задачи: хранить в па-

ияти всю номенклатуру приготавливаемых марок смесей, обрабатывать сигналы с датчиков веса с требуемой дискретностью, сравнивать вес заданных и Фактических доз материалов, изменять начальный отсчет весовой шкалы дозирования, определять объем готовой смеси, одновременно дозировать несколько компонентов, обрабатывать аварийные ситуации в хоП!е технологического процесса, выводить на дисплей информацию о состоянии системы, выводить на печатающее устройство марки смесей с заданными и Фактическими массами материалов каждого компонента и объем полученной готовой смеси. Функциональная схема компьютерного управления дозированием и учета расхода компонентов бетонных смесей на базе микроЭВИ "Электроника МС 1212" представлена на рисунке 3. Комплекс технических средств АСУ ТП базируется на серийно выпускаемых датчиках угла поворота весоизмерительного устройства ВС-155А, ВЕ~17в и Д-500, микроэвм "Нейрон ДЗ. А14" и "Электроника МС1а12", разработанных и стандартных модулей ввода-вывода дискретной информации, блока оптотиристоров и блока сильноточных ключей БСК-2, разработки ВЛТИ.

В четвертой главе приведены результаты внедрения в производство АСУ ТП на дозаторах серии АД сыпучих и жидких материалов, даны рекомендации по использованию научно-технических разработок по автоматизации дозирования, произведен расчет фактического экономического эффекта от внедрения в производство автоматизированной си-стены управления дозированием компонентов бетонных смесей. Опытные испытания и промышленная эксплуатация автоматизированной системы управления дозированием компонентов бетонных смесей подтвердили эффективность разработанного математического, алгоритмического и технического обеспечения. Погрешность дозирования не превышает норм, установленных ГОСТ 7473-А5 и составляет для щебня и песка не более 2, 5>!, цемента и воды не более 2Х. Годовой экономический эффект получен за счет увеличения производительности бе-тоносмесительных установок, снижения перерасхода цемента, достижения стабильности прочностных и реологических характеристик бетона.

В заключении сформулированы основные результаты научно-технических исследований, проведенных в диссертационной работе.

В приложениях приведены таблицы, графики, листинги, результаты выполнения программ, экспериментов, акты испытаний, внедрений в производство результатов научно - технических разработок, расчет Фактической экономической эффективности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ЗАКЛЮЧАЮТСЯ В СЛЕДУЮЩЕМ:

1. Определены особенности управления технологическим процес-

; о

и о Я

Бз"

"7Г

дозатор песка

О©

дозатор цебня

О©

УЦП

УЩ1

дозатор цег.-.ент

О©

УЦИ

^Е'ЮК ¡.¡/]Р-

~г

-Ш

дозатор води .Г х/д

О©

аЛОК О/т

И2

X

УДВывад —Г

Канал микроЭВМ " Электрошока МС1212 "

Мб

И12

И4

ОЗУ

АПЗ

Диснлей! Шечать Ы..д

Гис. 3 , Функциональная схема компьютерного управления дозированием и учёта расхода компонентов

сои дозирования компонентов бетонных смесей дозаторами дискретного действия, связанные с изменчивостью Физико-механических свойств дозируемых материалов и характером загрузки.

2. Разработаны аналитические и вероятностные модели процесса дозирования, отличающиеся учетом детерминированных и случайных составляющих динамической погрешности и силы, воздействующей на весоизмерительную систему дозатора.

3. Разработанный способ дискретного автоматического дозирования реализует принцип адаптивного управления, заключающийся в анализе составляющих динамической погрешности дозирования и статистическом прогнозировании и упреждении этой погрешности.

Разработанные модели, алгоритмы и компьютерные программы реализованы в автоматизированных системах непосредственного цифрового управления дозированием и учета расхода компонентов бетонных смесей.

5. Полученный математический аппарат моцелирования технологического процесса дозирования дает возможность решать задачи численного определения во времени выходных параметров процесса дозирования: перемещение X весоизмерительной системы, динамическую погрешность дозирования , силу й , воздействующую на весоизмерительную систему, вероятностные характеристики поведения системы; математическое ожидание X , автокорреляционную Функцию дисперсию Ьх перемещения, прогнозируемое значение погрешности о".

6. Исходя из требований, предъявляемых к точности дозирования,, проведен анализ и обоснован выбор цифровых преобразователей угла Поворота весоизмерительных устройств в качестве датчиков веса.

7. Разработаны автоматизированные системы управления дозированием АСУ ДБС-1 и АСУ ДБС-2, проведен их сравнительный анализ по технико-экономическим показателям, что определило возможность использования систем в промышленной эксплуатации.

8. При проектировании вновь строящихся заводов сборного железобетона Судет полезным использование научно-технических разработок и комплекса технических средств по созданию АСУ ТП дозирования и учет» расхода компонентов бетонных смесей, необходимость которых в Российской федерации очевидна..

9. Автоматизированная система управления АСУ ДБС-1 используется в учебном процессе по курсу "Автоматизация технологических процессов в отрасли".

10. Автоматизированная система управления АСУ ДБС-2 внедрена в технологический процесс дозировочного отделения Нежхозяйст-

венного завода железобетонных изделий "Воронежский - 2", что подтверждается актами внедрения и производство. Экономическая эффективность составила в ценах 1991 года 79 тысяч рублей.

11. Приемочной комиссией, согласно акту приемки автоматизированной системы управления дозированием компонентов бетонной смеси АСУ ДБС-2 рекомендовано организовать выпуск опытной партии системы по заявкам предприятий.

12. Основным направлением дальнейшей научно - исследовательской работы и опытно - конструкторских разработок является внедрение метода статистического прогнозирования и упреждения динамической погрешности дози}звания на АСУ ДЕС-2.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Поляков С. И. Оптимизация состава бетонной смеси на Межхозяйственном сельском строительном комбинате " Воронежских^-1 ". М. , 1 988,- 7с.- Деп. в ВНИИИС Госстроя СССР, К8619.

2. Поляков С. И. Применение вращающихся трансформаторов в качестве датчиков веса //Организация и автоматизация управления в строительстве: ЭИ / Кинюгстрой СССР, ЦБНТИ, - 1988,- Вып. 4. - с. 17-19.

3. Петровский B.C., Поляков С. И. , Глядко A.B. Система автоматической дозировки составляющих бетонных смесей // Информ. листок. -N339-90. - Воронеж: ЦНТИ, 1990. - 1с.

4. Поляков С. И., Глядко A.B. Система контроля и управления дозированием компонентов .бетонных смесей // Передовой произв. опыт в стр-ве: Науч.-техн. информ. сб. / Минюгстрой РСфСР, ПО "Информ-югстрой ". - 1990.- Вып. 6. - с. 30-31.

5. Поляков С. II. , Петровский B.C., Глядко A.D. и др. Автоматизированная система управления дозированием компонентов бетонных смесей и учета дозировок АСУ ДБС-1 // Лнформ. листок. - Н35-93. -Воронеж: ЦНТИ, 1993. - 4с.

6. Ефремов И. С., Таранил A.A., Поляков С. И. и др. Автоматизированная система управления дозировкой компонентов бетонной» смеси АСУ ДБС-2 // Информ. листок.-1136-93. - Воронеж: ЦНТИ, 1993.- 4с.

7. Поляков С. И. Структура алгоритмических процедур упра-вления технологическими системами дозирования // Информ. технологии и системы. Технол. задачи механики сплошных сред: Тэз. докл. гсонф. -Воронеж: ВГУ, 1992.- с. 134.

б. Зуйкин Н. П. , Поляков С. И. Математическое моделирование динамической погрешности дозирования сыпучих материалов // Информ. технологии и системы: Матер, науч. конф. : В 4 Ч. - Воронеж: Воронеж. технол. ин-т, 1994. ч. 2. - с. 36-40.

9. Зуйкин Н. П. , Поляков С. И. Математическая модель адаптивного управления итерационным процессом снижения динамической погрешности дозирования // Информ. технологии и системы. Матер. науч. конф. : В 4 ч. - Воронеж: Воронеж, технол. ин-т, 1994. ч. 1. - с. 69-