автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация линии перемещения продукции кирпично-черепичного производства в зоне сушки и обжига

На правах рукописи

ЧАУДХАРИ РАДЖА РАМ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ЛИНИИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПРОДУКЦИИ КИРПИЧНО-ЧЕРЕПИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В ЗОНЕ СУШКИ И ОБЖИГА

Специальность 05.13.06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

Автореф ерат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005546023 13 НАР 2014

Москва-2014

005546023

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» на кафедре «Автоматизированные системы управления».

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана -Национальный исследовательский университет (МГТУ им. Н.Э. Баумана)», г. Москва.

Защита состоится 24 апреля 2014 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.126.05 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» по адресу: 125319, г. Москва, Ленинградский проспект, д. 64, ауд. 42.

Телефон для справок: (499) 155-93-24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ.

Текст автореферата размещен на сайте Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»:

http://www.madi.ru/135-uchenyy-sovet-dissertacionnye-sovety.html.

Автореферат разослан 21 февраля 2014 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета университета, а копии отзывов присылать по электронной почте: uchsovet@madi.ru

Научный руководитель: Остроух Андрей Владимирович,

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Автоматизированные системы управления», МАДИ, г. Москва

Официальные оппоненты: Попов Дмитрий Иванович,

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Информатика и вычислительная техника», ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет печати им. Ивана Федорова (МГУП)», г. Москва

Комков Федор Сергеевич,

кандидат технических наук, системный аналитик, ООО «ABEBA», г. Москва

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.126.05, кандидат технических наук, доцент

Михайлова Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

При современном строительстве, доля керамического кирпича в общем объеме стеновых материалов в Республике Непал составляет до 35%. Его использование в строительстве объясняется относительно простой технологией, которая имеет хорошую базовую основу во всех аспектах производства.

Одним из основных методов интенсификации кирпичного производства является создание и внедрение крупных технологических агрегатов и комплексов агрегатов с форсированными режимами технологических процессов. Эффективно управлять такими технологическими объектами невозможно без использования методов теории управления в сочетании с современной управляющей и вычислительной техникой. Эта проблема решается по двум направлениям: путем создания новых автоматизированных заводов и реконструкции действующих предприятий. Наиболее эффективна внедряемая в последние годы комплексная автоматизация агрегатов и всего производства в целом. Для решения этой задачи необходимы специальные исследования, направленные на создание математических моделей технологических агрегатов, разработка на их основе систем управления в классе распределенных управляющих и вычислительных комплексов.

Важной составляющей при решении проблемы комплексной автоматизации является создание методов и средств управления дискретными технологическими процессами, которые занимают значительное место в производстве керамического кирпича. Дискретные процессы, в керамическом производстве, обладают большой сложностью, многие из операций выполняются параллельно и требуют взаимной синхронизации. Задача организации автоматического управления дискретными процессами заключается в описании процесса и последующей реализации этого описания на базе современных распределенных микроконтроллерных систем. Для сложных дискретных процессов, реализующих поточно-конвейерный технологический процесс очень важно обеспечить формализованные методы разработки и последующей программно-аппаратной реализации законов управления.

Проблеме автоматизации дискретных систем и кирпично-черепичного производства в целом посвящено множество работ российских и зарубежных ученых.

Так в работах A.B. Лыкова, П.Д. Лебедева, А.Ф. Чижского, К.А. Нохратяна, В.И. Бодрова, А.Д. Цепина, A.B. Золотарского, Е.Ш. Шейнмана, И.С. Кашкаева, A.A. Щукина, В.В. Перегудова, В. Каста, Т.К. Шервуда, Р.Б. Кея, Р Фрэнкса, В.В. Полякова, А.Д. Альтшуля, М.В. Меерова, В.Т. Морозовского, О.С. Соболева, P.C. Умаралиева и др. в отдельности изучены тепло-физические и аэродинамические процессы, применяемые при сушке и обжиге керамического кирпича. Известные в практике керамического

производства методы определения технологических регламентов не учитывают взаимосвязь различных тепло-физических процессов, протекающих в камерных сушилках, таких как: распространение теплоносителя в объеме сушильной камеры; термовлажностная обработка кирпича-сырца; распределение теплоносителя, поступающего из общего канала, между камерами; распределенность сушильной установки. Кроме того, данные методы носят в основном рекомендательный характер и требуют экспериментальной коррекции на конкретном технологическом оборудовании.

Вопросам автоматизации линий перемещения кирпича-сырца и готовой продукции в зонах сушки и обжига, а также между основными технологическими агрегатами и внутри завода не уделялось достаточного внимания.

В общем случае в зависимости от характера технологического процесса система автоматизации комплекса конвейерных линий промышленного предприятия должна осуществлять включение и отключение различных конвейеров в определенной последовательности в строгом соответствии с производственным процессом; обеспечение требуемой скорости транспортировки грузов, а также технологические и аварийные блокировки оборудования. Нарушения в работе оборудования могут привести к нарушению всего технологического процесса. Поэтому в схемах автоматизации данных установок применяется большое число защитных блокировок.

Это определило актуальность настоящей работы, которая посвящена, в том числе, исследованию влияния указанных процессов на общую эффективность кирпичного производства в целом.

Предмет исследования - вопросы теории и практики разработки автоматизированных систем управления технологической линией кирпично-черепичного производства.

Объект исследования - технологическая линия кирпично-черепичного производства с туннельной обжиговой печью и линией перемещения с конвейером ленточного типа.

Цель и основные задачи исследования

Цель исследования - повышение эффективности кирпично-черепичного производства за счет разработки дискретных моделей функционирования технологических агрегатов линии перемещения продукции кирпичного-черепичного производства, разработки и внедрения автоматизированной системы управления технологическим процессом.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1. Системный анализ направлений, концепций и моделей использования технологий автоматизации и управления кирпично-черепичным производством.

2. Исследование взаимосвязей дискретных систем кирпично-черепичного производства и их влияние на эффективность производства в целом.

3. Разработка модели системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства.

4. Математическое обоснование системы управления электродвигателем транспортера, управления потоком и выполнение расчета параметров настроек регуляторов системы автоматического регулирования с учетом заданных входных параметров.

5. Разработка алгоритма работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.

6. Синтез логического алгоритма работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции, его апробация на имитационной модели, а также формулировка практических рекомендаций по порядку внедрения систем автоматизации и управления кирпично-черепичным производством.

Методы исследования

Методологической и теоретической основой настоящей научной работы является использование системного подхода к анализу объекта исследования.

Полученные результаты исследования базируются на использовании методов и средств системного анализа, теории принятия решений, теории построения автоматизированных информационных систем, сетей и компьютерного анализа данных.

Научная новизна

Научную новизну исследования составляют разработанные теоретические положения для автоматизации линии перемещения продукции кирпично-черепичного производства:

1. Модель и математическое обоснование системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства, учитывающая системность и влияние нескольких параметров.

2. Алгоритм работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.

3. Алгоритм и имитационная модель работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции, программно реализованная в среде ЭшиНпк

4. Принципы построения автоматизированной системы управления кирпичным производством на основе 8САОА-системы, как неотъемлемой части современных автоматизированных систем управления и среды визуализации технологических процессов.

На защиту выносятся:

1. Модель и математическое обоснование системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства.

2. Алгоритм работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.

3. Алгоритм и имитационная модель работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции.

4. Принципы построения автоматизированной системы управления кирпичным производством на основе БСАБА-системы.

Достоверность и обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов

Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций основывается на теоретических и методологических положениях, сформулированных в работах отечественных и зарубежных ученых и специалистов, и подтверждается положительными результатами внедрения.

Обоснованность научных положений определена предварительным анализом потоков работ при оперативном учете хода производства ряда промышленных предприятий. Результаты, полученные при построении информационной и функциональной модели бизнес-процесса, подтверждаются положительным тестированием алгоритма принятия управленческих решений.

Практическая ценность и реализация результатов работы

- Практическая ценность работы заключается в том, что применение полученных результатов исследования позволяет промышленным предприятиям:

- осуществлять оперативный мониторинг кирпичного производства на предприятии и вырабатывать оперативные управляющие воздействия на основе идентификации существенных параметров деятельности предприятия и их вклада в итоговый комплексный показатель;

- отслеживать и корректировать в режиме реального времени выполнение программ с изменением производственно-технологических и организационно-экономических параметров;

- повысить уровень информационного взаимодействия подразделений предприятия за счет использования общего информационного пространства.

Апробация работы

В ходе выполнения диссертационной работы результаты исследований докладывались на заседании кафедры «Автоматизированные системы управления» МАДИ в 2011 - 2013 г., международной научно-практической конференция «Наука и образование в XXI веке», Тамбов, Россия, Цивилизация знаний: проблемы и перспективы социальных коммуникаций.

Тринадцатая Международная научная конференция, г. Москва, 20-21 апреля 2012 г., 69 - 71 научно-методической и научно-исследовательской конференциях МАДИ.

Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных моделей, методик и алгоритмов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется цель, в соответствии с которой поставлены задачи исследования, а также дается краткое содержание глав диссертации.

В первой главе «ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ КИРПИЧНО-ЧЕРЕПИЧНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ» проведен системный анализ современного состояния, направлений развития и технологии кирпично-черепичного производства. Исследована схема технологического процесса основного и вспомогательного производства керамического кирпича. Исследованы специфика и требования к разработке системы автоматизации линии перемещения кирпича-сырца и готовой продукции.

В условиях последних изменений в области гражданского строительства в Федеративной Демократической Республике Непал, с повышением требований к качеству и комфортности жилых помещений, внешнему виду зданий повысились требования к стеновым материалам, в том числе и к керамическому кирпичу.

Кирпичное производство в Непале, является одним из приоритетных промышленных производств. Однако к настоящему времени в кирпичном производстве преобладает в основном ручной труд. Кирпич делают вручную, из грязи, которую раскатывают пластом, режут на куски и сушат на солнце.

Наиболее рационально прибегнуть к реконструкции и техническому перевооружению предприятий с использованием новых технологических решений, в том числе с применением современных систем автоматизации и управления промышленным производством. Основной принцип модернизации - работа «под ключ»:

- комплексное обследование производства и разработка технического предложения, основанного на наиболее эффективных и экономичных решениях, учитывающих наличие сырьевой базы и энергоресурсов, свойств сырья и возможности увеличения производственной мощности;

- рабочий проект, соответствующий регламентирующим документам и согласованному с заказчиком техническому заданию; поставка технологического оборудования, систем автоматического управления; наладка системы с выводом на оптимальные параметры и получение продукции высокого качества;

- обучение специалистов заказчика правилам эксплуатации и методам поддержания работоспособного состояния оборудования, а также ремонтным и профилактическим работам. Современный технологический процесс производства керамического кирпича отличается высокой степенью сложности, изготовление которого включает в себя следующие основные этапы (рисунок 1):

Рисунок 1 - Упрощенная схема технологического процесса производства керамического кирпича

Задачи, связанные с автоматизацией управления технологическими процессами сушки и обжига решались ранее. Однако, вопросам автоматизации линий перемещения кирпича-сырца и готовой продукции в зонах сушки и обжига, а также между основными технологическими агрегатами и внутри завода не уделялось достаточного внимания.

Далее в работе рассмотрены схемы управления конвейерами поточнотранспортных систем, как сложного объекта управления. Для дальнейшего исследования были выбраны конвейеры ленточного типа.

Проведенные исследования и анализ информационных источников показали, что автоматизированные системы управления (АСУ) конвейерных установок выполняет следующее функции: автоматизацию пуска и останова групп электродвигателей с центрального щита управления, контроль вступления в работу каждой машины, контроль состояния механизмов всех машин группы, выполнение отдельных вспомогательных операций при непрерывном движении грузов (учет, дозирование, регулирование производительности и т. п.), автоматизацию операций загрузки, разгрузки и распределения грузов по заданным пунктам-адресам с помощью систем автоматического адресования грузов, в том числе и кирпича.

По типу структур АСУ конвейерными установками делятся на системы централизованного и децентрализованного управления, а также системы со смешанной структурой, причем все три типа структур могут быть

одноуровневыми и многоуровневыми. Для сложных АСУ конвейерными установками целесообразно рекомендовать к применению децентрализованную многоуровневую АСУ.

В структуру АСУ конвейерными установками входит рад практически автономных подсистем. Обычно выделяют четыре таких подсистемы: технологического контроля и представления информации, автоматизированного управления, регулирования, технологических защит и блокировок.

Полученные концептуальные предпосылки по автоматизации кирпично-черепичного производства позволили перейти к исследованию взаимосвязей его дискретных систем для выявления возможных путей повышения эффективности производства в целом.

Во второй главе «ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПОДСИСТЕМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, СУШКИ И ОБЖИГА В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ КИРПИЧНО-ЧЕРЕПИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА» исследуется взаимосвязь дискретных систем кирпично-черепичного производства и их влияние на эффективность производства в целом. Показано влияние неоднородности на рациональную форму сечения садки с точки зрения скорости и равномерности ее прогрева. Исследовано влияние параметров разреженной садки на скорость и равномерность ее прогрева.

Выполнены экспериментальные исследования кинетики прогрева различных точек садки в процессе обжига в туннельной печи при ее плотной и разреженной укладке и показано удовлетворительное совпадение опытных данных и расчетных прогнозов.

Предложены параметры садки с разреженной кладкой кирпичей и дополнительными кирпичами.

При разреженной укладке кирпичей между ними образуются дополнительные каналы для прохода газа, что значительно увеличивает поверхность теплообмена, то есть скорость прогрева, а значит, и производительность. Была построена модель прогрева садки как термически тонкого тела газом с переменной температурой, основанная на дифференциальном уравнении:

)

решение которого при линейно меняющейся температуре газа = 1з0+кзт и начальном условии 1(0)=Ю имеет вид

к (1Л

1 = (Ч5„-^-;П-е-А1; + ^е-м+к8т >

А

где V и Р - объем и поверхность нагрева тела. На основе решения (2) легко определить изменение температуры тела при любом кусочно-линейном изменении температуры источника теплоты. Пример расчета цикла прогрева-обжига-охлаждения тела по этой модели показан на рисунке 2.

ts,t, °c

1100 1000 900 800 700

eoo

500 400 300 200 100 0,

/ / / / \ * \ V

/ / \ \v

* ч \

/ \ ч

V / \

Г / /

/ /

/ /

/....... ...................... ..„ „,...........

г, час

Рисунок 2 - Изменение температуры источника и тела в цикле нагрева-

охлаждения

Качественно он хорошо отражает изменение средней температуры садки в реальном процессе, но, естественно, ничего не говорит о неравномерности ее температуры.

Для учета разреженности предложено ввести внутренние каналы в модели садки, как это показано на рисунке 2.7.

// /

1 1 -- Jj / / A / У

-U- axa /

Рисунок 3 - Расчетная схема садки с каналами

Кирпичи уложены так, что в сечении образовано N продольных каналов квадратного сечения размером axa. Тогда объем материала в садке определится как V=bh - Na2, причем N<bh/a2. Степень заполнения сечения

садки материалом может быть охарактеризована коэффициентом

Ф = 1

bh-Na bh

(3)

а полная поверхность теплообмена, открытая газу, составит Р=2Ь+И+4На.

Используя решение уравнения (1), можно рассчитать время, необходимое для прогрева садки до температуры обжига Л, которое составит

pVc . I ■ т. = -—/я — аР г

ЬИ-Ш2 рс

(4)

2Ь + Ь + 4Ыа а и-и

Если ввести время т2 - время выдержки садки при температуре обжига, то время полного цикла прогрева и обжига материала составит т1+ т2, а объемная производительность определится как

(2=_У У 1 (5>

аР

2Ь+Ь

(2Ь+Ь+4Ка)Ы1 т,5 №-Ыа

-)

где т13 есть время т1, рассчитанное по (4) для сплошной садки. Представляет интерес оценить влияние (р на величину С>/<35, где 0., -производительность при сплошной садке. Эта зависимость показана на рисунке 4 и свидетельствует о том, что существует оптимальное значение ср, соответствующее максимуму производительности. „ о/а

1==0,1 —

0 2

[_04

Ф

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Рисунок 4 - Влияние доли пустот в сечении на производительность для разных отношений т2/т1«

Сплошная садка медленнее прогревается, но при заданном сечении туннельной печи переносит максимальный объем. Разреженная садка прогревается быстрее, но ее объем меньше. Поскольку производительность пропорциональна произведению времени на объем, формируется оптимальное по производительности разрежение садки. Максимум производительности достигается при доле пустот в сечении 5... 15%, что будет подтверждено на основе более точной, но и более трудоемкой ячеечной модели.

Расчетная схема ячеечной модели садки с неплотной укладкой кирпича представлена на рисунке 5, где на рисунке 5а показана садка с выделенной ячейкой, на рисунке 56 - сама ячеечная модель. При неплотной укладке кирпичей между ними образуются зазоры.

Дх

Рисунки 5 - Схема поперечного сечения садки (а), его ячеечная модель (б) и схема укладки кирпичей (в)

Рассмотрим выделенный из садки элемент кладки (рисунок 5в). Число отверстий в ячейке со стороной Дх составит

N — Д*2 (1 + М)Ь

причем величина \|/=1/(1 + Д1) может характеризовать степень заполнения сечения материалом.

Кинетика прогрева без учета сушки и химических реакций представлена рекуррентным равенством

(Зк+1=Р(<Зк + ДС>ехк + Д(3шк), (7)

где Дрехк - вектор источников теплоты в периферийных ячейках от теплообмена с газом по внешнему контуру садки, АС>|П - вектор источников теплоты от внутреннего теплообмена, в котором суммарная теплота, передаваемая от всех входящих в ячейку внутренних каналов, «размазана» по ее сечению. Элемент этого вектора определяется по формуле

Дд1„п-На„к(2Д1+2И)(1,1|к - ^ к)Дт, (8)

где а/ и - коэффициент теплоотдачи и температура газа внутри каналов, принадлежащих данной ячейке, ^ - текущая температура ячейки. В отличие от вектора Д(3ехк, имеющего ненулевые элементы только для периферийных ячеек, у этого вектора все элементы являются ненулевыми.

По аналогичной схеме рассчитывается удаление влаги через внутренние каналы в садке. На рисунке 6 показано сравнение распределения

Ш

температуры по ячейкам в конце обжига для садки с плотной укладкой кирпича (слева) и с разреженной укладкой (справа). Из рисунка видно, что равномерность прогрева разреженной садки значительно выше.

Рисунок 6 - Распределение температуры по сечению садки в конце зоны обжига при заполнения сечения материалом: \|/=1 (сплошная садка) (слева) и при у =0,71 (справа)

В качестве решающей функции оптимизации производительности печи можно использовать, например, величину Р=\|//т900, где т900 - время прогрева средней точки садки до 900оС. График зависимости Р(у), рассчитанной для тех же условий, что и для рисунка 6, показан на рисунке 7. Б

заполнения материалом сечения

Из него следует, что имеется максимум при у=0,92, при котором значение целевой функции примерно на 7% выше, чем при у=1 (сплошная садка). Конечно, полученный результат следует рассматривать только как возможность существования оптимума, так как на прогрев садки (в частности, на его скорость) могут быть наложены ограничения, смещающие оптимальное значение \|/ в ту или другую сторону.

Для трансформации математической модели в компьютерный инженерный метод расчета были проанализированы и подобраны критериальные зависимости для определения коэффициентов конвективной и радиационной теплоотдачи от продуктов сгорания к садке, соответствующие условиям теплообмена в ней.

В результате проведенных промышленных экспериментов, во-первых, была подтверждена адекватность разработанной математической модели прогрева разреженной садки и основанного на ней компьютерного метода расчета, а во-вторых, была предложена структура разреженной укладки садки с дополнительными кирпичами, позволяющая увеличить производительность обжиговой печи на 9,7% без снижения качества обжига кирпичей.

В третьей главе «РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И ОБОСНОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛИНИЕЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПРОДУКЦИИ КИРПИЧНО-ЧЕРЕПИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА» разрабатывается модель системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства.

Структурная схема привода конвейера линии перемещения продукции кирпично-черепичного производства показана на рисунке 8.

Входными для системы управления являются сигналы:

1. Задание по моменту;

2. Скорость вращения.

Выходными для системы управления являются сигналы:

1. Момент двигателя;

2. Скорость.

м, 1«

Рисунок 8 - Структурная схема привода линии перемещения (конвейера)

Математически обосновывается система управления электродвигателем линии перемещения продукции кирпично-черепичного производства и выполнен расчет параметров настроек регуляторов системы автоматического регулирования с учетом заданных входных параметров.

Уравнения статорной и роторной цепей АД, во вращающейся со скорость® к, системе координат имеют вид:

НЧ> (1Ч/

и.^-^-Ч^+ЬЛ, и.^+ТА+Я,!, _

9 9

ЛШ ЛШ

о = - (щ - ршК2 + 11,1,, о = + (шк - ршК, + Я,1г2

9 •

М^тРК^хд

Уравнение для момента: 2 ,где

ш-число фаз, р-число пар полюсов, Кг-коэффициент связи ротора, ю-скорость вращения ротора.

Если скорость вращения координат совпадает со скоростью вектора

потока ротора Юк ""^.то вектор Сбудет на оси 1 представлен своим модулем тта его проекция на ось 2 равна нулю и уравнения примут следующий вид:

с№ нч»

и"= +.и'2 = + .

> 9

0-.0 = 0»,- + * А,.м< = ^^ » )

Используя уравнения связи:

Ч»г =1ГЬГ + 1.ЬЖ;

Из которых следует: Ъ, ' ' ь, .

9

ч», = 1,ь.+Ь=-ч'г-1.

(9)

(10)

Ьг ' ' Ьг . Ч». =1,Ц+К14'Г

С учётом формул (1),(2) уравнения АД примут вид:

¿1 ич>

ил = Ц +КГ —*--1аи,юг +Л.Л,

Л т ; (11)

и.: = ^ь; + 1„ь>¥ + к, ч^о, + 0 = ь„д.

(12) (13)

трК,

Р = СОу-рШ. <1- 2 т '1

где"-™* и ; 2 . (14)

Система управления должна стабилизировать поток ротора

следовательно ток 1,1. Уравнения (3.19,3.20,3.21,3.22) при этом упрощаются:

и., =К.1й-1ЛЬ'.«в¥;

а* _

л " (16)

ь„д.

(15)

и , =Я I, +1,Ь'в> +К Ч* со + —^Ь':

^«2 « »2 ^г гта у ^ »*

о = -I _

и - ь,

о =

Из уравнения (3.25) следует закон формирования тока 1,1

(17)

(18)

(19)

I = ^ Ф

. гт

т

Из уравнения (3.22) следует закон формирования тока 1,2:

I = м 2

'2~^трКг (20)

Из уравнения (3.26) определяется величина абсолютного скольжения

^. (21) На основании определения Р необходимая скорость вращения поля ротора

(оу=рш + р_ (22)

Скорость вектора напряжения статора определяется из соотношения: аэ о_Я1Ч*„1!!2- 1 и,2

<11 ,где и*' , или 1 + а ,Где .

Исследование системы управления на модели показало малое влияние второго слагаемого на переходные процессы, поэтому закономерно принять: и, =оу

Уравнения (19, 20,21, 22) служат основой для построения системы управления приводом с ориентированием потока ротора.

Разрабатывается алгоритм работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.

Рисунок 9 — Алгоритм управления электродвигателем конвейера линии перемещения продукции кирпично-черепичиого производства В связи с тем, что регулирование электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства по мгновенному значению тока не представляется возможным, поэтому регулирование привода осуществляется по среднеквадратичному значению измеренного тока.

В четвертой главе «РАЗРАБОТКА АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПРОДУКЦИИ КИРПИЧНО-ЧЕРЕПИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В ЗОНЕ СУШКИ И ОБЖИГА» исследуются общие принципы построения и возможности применения 8САПА-систем для автоматизации управления технологическим процессом производства керамического кирпича (рисунок 10).

Рисунок 10 - Основной экран автоматизированного рабочего места оператора линии формовки и перемещения

Предложены практические рекомендации по автоматизации кирпично-черепичного производства разработанные с целью повышения технико-экономических показателей работы.

Синтезирован методом циклограмм алгоритм работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции.

Входные X и выходные У переменные определяются следующим образом:

XI - подача питающего напряжения в систему управления, т.е. включение XI = 1 когда пуск;

Х2, ХЗ, Х4, Х5 - опрос датчиков защиты конвейера.

Х2, ХЗ, Х4, Х5 = 1 если защита не сработала;

У1 - готовность привода к работе, предупредительная сирена

У2 - пуск привода конвейера

Циклограмма будет иметь вид, представленный на рисунке 11.

XI

Х2 ХЗ Х4 Х5 Х6 Х7 У

Рисунок 11 - Циклограмма работы системы после включения

Запишем условие включения для У:

SjyQ = Х1Х2-ХЗ-Х4Х5 и условие отключения:

S' jpO = Х1+Х2+ХЗ+Х4+Х5 и условие отключения:

У = $"(У) -Б"(У) = Х1Х2ХЗХ4-Х5- (Х1+Х2+ХЗ+Х4+Х5)

В качестве элементной базы для системы управления применим 16-разрядный программируемый микроконтроллер (ПМК) С161 фирмы «SIEMENS». Этот ПМК имеет наилучший показатель цена-производительность для данного типа привода. Основные параметры микроконтроллера:

- 16-разрядный микропроцессор с тактовой частотой 16 МГц

- производительность 8 MIPS

- объем адресуемой памяти 4 Мб

- 2 Кб ПЗУ и 4 Кб ОЗУ непосредственно на контроллере

- 8 - или 16-разрядная шина данных

- 16-уровневая система прерываний

- высокоскоростной синхронный / асинхронный последовательный порт

- программируемый таймер

- до 63 линий ввода/вывода

- 7 портов ввода/вывода с 16-разрядными АЦП/ЦАП

- диапазон рабочих температур от 0 до +70 °С

Принципиальная схема системы векторного управления тяговым электроприводом переменного тока на основе ПМК С161 представлена на рисунке 12.

Ai

Internal ROM Area

Instr./Dota

ose (Input: ts Bis presenter or direct drive)

1S

C166-Core

il.

CPU

External Inslr./Dato

Ж

Data

M

PCC

I Interrupt Csntroller (S-Ш erf.

£

is

Interrupt But

T/1

Externo! Bus ami XBUS Control, CS Ujic (0-4 CS)

■-il

Peripheral Dots

CPU

T2

T3

T4

ri

Ю

cm

(C1G10 only)

T6

___J

Ok

Porti

Port5

Watchdog

_ Internal 1 ш 1-2 KByte

1«,

USART ASC Sync. Channel (SP.) ssc

ORG (HG

Partí

I Port г

MS

FÍ2

г 7

' 1КШИ7

Рисунок 12 - Структура ПМК С161

Для функциональной реализации алгоритма управления на микроконтроллере ПМК С161 разработана программа управления в прикладной программе Micro WIN SP1 V3.1 STEP7, которая представлена ниже.

Выполнена его программная реализация, а также произведена его апробация на имитационной модели, построенной в программной среде Simulink (рисунок 13,14).

Не<могк1

10.1 М0.1

Н I—(О

Кнопка 'СТОП"

НеОгогкг

Ю.2 М0.1

Н I-С")

Кнопка "ПУСТ

Не4«юткЗ МОЛ

137

м той

РТ

НеЬчогк 4 М0.1

Вточенне сирены Т37 С10.0

Ч I—с )

НМхогк! М0.1

-ч I-1

Выключение сирены 10.3 10.«

10.6 (30.1

-\ I—С )

Рисунок 13 - Модель пульта управления системой перемещения продукции кирпично-черепичного производства

Сгаросп

пь

[бот*

ЮЛСМП

Ойр1»у Поток двкгетепл

сп

Блок ккпркго упрмяеюа

Зйдатчю: иишеквжзстк

Рисунок 14 - Модель управления системой перемещения продукции кирпично-черепичного производства

Исследуются подходы к интеграции компонентов разработанной системы для различных типов задач по производственным операциям и операционном уровне интеграции управления и мониторинга производственных процессов.

Показано, что система мониторинга, контроля и управления производством на основе технологии программного агента позволяет персоналу цеха и топ-менеджерам предприятия оперативно и адекватно реагировать на возникающие в цехе аварийные ситуации. Автоматизация получения данных для принятия решений в режиме реального времени на основании программного агента позволяет своевременно корректировать скорость производственной линии, использование рабочей силы и другие организационно-технологические показатели при возникновении отклонений в рабочих процессах и принимать эффективные меры для сохранения выхода продукции на заданном уровне.

В заключении представлены основные результаты работы.

В приложении приводятся технические характеристики используемой для расчетов аппаратуры управления и контроля и акты внедрения результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Опыт развитых стран свидетельствует о широком применении продукции кирпично-черепичного производства ввиду ряда его достоинств, которые делают его конкурентоспособным строительным материалом, а также относительно простой технологией, которая имеет хорошую базовую основу во всех аспектах производства.

2. Наиболее прогрессивной в настоящее время системой управления производством керамического кирпича, позволяющей решать задачи в режиме реального времени, является система планирования производственных ресурсов.

3. Предложена ячеечная модель теплопроводности и массопроводности в плоском поперечном сечении садки произвольной внешней конфигурации, отличающаяся учетом неоднородности параметров греющей среды. Выявлено влияние этой неоднородности на рациональную форму сечения садки с точки зрения скорости и равномерности ее прогрева.

4. Разработанная модель обобщена на случай разреженной садки с учетом теплоподвода через внутренние каналы в садке. Исследовано влияние параметров разреженной садки на скорость и равномерность ее прогрева. Показано, что при прочих равных условиях максимальная производительность достигается при заполнении внешнего сечения садки материалом, равного 0,85...0,95.

5. Предложены параметры садки с разреженной кладкой кирпичей и дополнительными кирпичами, опытное исследование которой показало, что при увеличении производительности на 9,7% неравномерность прогрева снижается до 10... 12%, что повышает качество обжига нижних кирпичей садки и снижает выход бракованной продукции.

6. Разработана модель системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой

продукции кирпичного производства, учитывающая системность и влияние нескольких параметров.

7. Выполнено математическое обоснование системы управления электродвигателем транспортера, управления потоком и выполнен расчет параметров настроек регуляторов системы автоматического регулирования с учетом заданных входных параметров.

8. Предложен алгоритм работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.

9. Исследованы общие принципы построения и возможности применения SCADA-систем для автоматизации управления технологическим процессом производства керамического кирпича, как неотъемлемой части современных автоматизированных систем управления и среды визуализации технологических процессов.

10. Предложены практические рекомендации по автоматизации кирпично-черепичного производства разработанные с целью повышения технико-экономических показателей работы, обеспечения оперативной технологической и аварийной сигнализации о ходе технологического процесса, за счёт усовершенствования системы контроля и управления.

11. Выполнен синтез логического алгоритма работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции. Разработана его программная реализация, а также произведена его апробация на имитационной модели, построенной в программной среде Simulink.

12. Исследованы подходы к интеграции компонентов разработанной системы для различных типов задач по производственным операциям, а также на операционном уровне интеграция управления производственными заказами, мониторинг производственных процессов, управление качеством, управление обслуживанием, контроль материалов и другие.

13. Разработанные модели и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ряде промышленных предприятий, а также используются в учебном процессе на кафедре «Автоматизированные системы управления» МАДИ.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1.Чаудхари P.P. Комплексный подход к автоматизации технологического процесса сушки керамического кирпича/ Умаралиев Р.Ш., Исмоилов М.И., Остроух A.B., Чаудхари P.P. // Промышленные АСУ и контроллеры. - М.: «Научтехлитиздат». - 2012. - № 4. - С. 7-9.

2. Чаудхари P.P. Автоматизация технологической линии формирования, перемещения, сушки и обжига на предприятиях кирпично-черепичного производства / Остроух А.В, Суркова Н.Е., Чаудхари P.P. // Промышленные АСУ и контроллеры. - М.: «Научтехлитиздат». -2012,-№5.-С. 1-5.

3. Чаудхари P.P. Имитационное моделирование в пакете PTV-Vision при управлении транспортировкой продукции промышленных предприятий / Куфтинова Н.Г., Польгун М.Б., Чаудхари P.P., Ивахненко A.M., Снеткова O.JI.// В мире научных открытий. -Красноярск: «Научно-инновационный центр». - 2012. - № 2.6 (26). - С. 29-33.

4. Чаудхари P.P. Моделирование поведения интеллектуального робота особенности мониторинга интервалов движения пассажирского транспорта / Васюгова С.А., Чаудхари Р. Р., Васьковский A.M., Максимычев О.И. // В мире научных открытий. - Красноярск: «Научно-инновационный центр». - 2012. - № 2.6 (26). - С. 110-114.

Публикации в других изданиях:

5. Чаудхари P.P. Автоматизация технологических процессов кирпично-черепичного производства / Остроух А.В, Суркова Н.Е., Чаудхари P.P. // Цивилизация знаний: проблемы и перспективы социальных коммуникаций: в 2 ч.: труды Тринадцатой Международной научной конференции, г. Москва, 20-21 апреля 2012 г. - М.: Росноу, 2012. -Ч. II.-С. 67-71.

6. Чаудхари P.P. Комплексная автоматизация технологического процесса Производства керамического кирпича / Чаудхари Р. Р. // Автоматизация и управление в технических системах. - 2012. - № 1. — С. 28-39.

7. Чаудхари P.P. Автоматизация технологических процессов производства керамического кирпича / Чаудхари Р. Р., Остроух A.B., Суркова Н.Е. // Автоматизация и управление в технических системах. -2013.-№ 1(3); URL: auts.esrae.ru/3-54 (датаобращения: 28.11.2013).

8. Чаудхари P.P. Автоматизированная система управления технологическим процессом производства керамического кирпича / Остроух A.B., Чаудхари Р. Р. // Автоматизация и управление в технических системах. - 2013. - № 2(4); URL: auts.esrae.ru/4-121 (дата обращения: 28.11.2013).

9. Чаудхари P.P. Мониторинг технологического процесса производства керамического кирпича / Остроух A.B., Чаудхари Р. Р., Тянь Юань // Наука и образование в XXI веке: Теоретические и прикладные вопросы науки и образования: сб. науч. тр. по мат-лам Междунар. науч.-практ. конф. 30 сентября 2013 г.: Часть 1. - Тамбов: ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», 2013. - С. 140-143.

Подписано в печать: 20.02.14 Тираж: 100 экз. Заказ № 1039 Объем: 1,0 усл.п.л. Отпечатано в типографии «Реглет» г. Москва, Ленинградский проспект д.74 (495)790-47-77 www.reglet.ru

ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»

АВТОМАТИЗАЦИЯ ЛИНИИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПРОДУКЦИИ КИРПИЧНО-ЧЕРЕПИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В ЗОНЕ СУШКИ И

ОБЖИГА

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

На правах рукописи

04201457314

ЧАУДХАРИ РАДЖА РАМ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Остроух А.В.

Москва-2013

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.........................................................................5

ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................................6

1. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ КИРПИЧНО-ЧЕРЕПИЧНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ...........................................................................................16

1.1. Анализ мирового опыта производства керамического кирпича.......16

1.1.1. Состояние кирпичного производства в Непале...........................16

1.1.2. Состояние кирпичного производства в странах Европейского Союза...................................................................................................................18

1.1.3. Состояние кирпичного производства в России...........................19

1.2 Сырьевая база, источники электроснабжения, транспортные связи. 22

1.3. Схема технологического процесса производства керамического кирпича и предполагаемая номенклатура выпускаемой продукции...............24

1.3.1. Основное производство..................................................................24

1.3.2. Вспомогательное производство....................................................34

1.3.3. Номенклатура изделий....................................................................35

1.4. Системы управления конвейерами и транспортерами.......................36

Выводы...........................................................................................................44

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПОДСИСТЕМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, СУШКИ И ОБЖИГА В СИСТЕМЕ

АВТОМАТИЗАЦИИ КИРПИЧНО-ЧЕРЕПИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА .................................................................................................................................45

2.1. Модель прогрева сплошного сечения садки в нестационарном неоднородном поле температуры........................................................................45

2.2. Моделирование основных закономерностей прогрева разреженной садки.......................................................................................................................53

2.3. Трансформации разработанной математической модели в компьютерный инженерный метод расчета.......................................................59

Выводы...........................................................................................................62

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И ОБОСНОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛИНИЕЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПРОДУКЦИИ КИРПИЧНО-ЧЕРЕПИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА.....................................64

3.1. Разработка схемы управления линией перемещения продукции кирпично-черепичного производства.................................................................64

3.2. Математическое обоснование системы управления электродвигателем транспортера........................................................................69

3.3. Управление потоком..............................................................................72

3.4. Расчет параметров настроек регуляторов системы регулирования.. 73

3.4.1. Расчет канала регулирования потокосцепления ротора двигателя............................................................................................................73

3.4.2. Расчет канала регулирования скорости... 3.5. Алгоритм работы электропривода конвейера

75

Выводы

78

4. РАЗРАБОТКА АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО

ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПРОДУКЦИИ КИРПИЧНО-ЧЕРЕПИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В

ЗОНЕ СУШКИ И ОБЖИГА.............................................................................79

4.1. Общие принципы построения SCADA-систем...................................79

4.2. Автоматизация кирпично-черепичного производства на базе SCADA-системы....................................................................................................83

4.3. Синтез логического алгоритма работы системы управления и его программная реализация......................................................................................91

4.4. Интеграция компонентов разработанной системы.............................95

Выводы.........................................................................................................100

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................................101

СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ.........................104

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ИСПОЛЬЗУЕМАЯ АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ......................................................................115

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТЫ О ВНЕДРЕНИИ........................................118

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АСУ - Автоматизированная система управления АСУП - Автоматизированная система управления производством АСУ ТП - Автоматизированная система управления технологическим процессом

БД - База Данных

КЧП - кирпично-черепичное производство ЕЭС - Европейский Экономический Союз СППР - Система Поддержки Принятия Решений СУБД - Система Управления Базой Данных СУД - Система Управления Данными ЭД - электродвигатель

ERP - Enterprise Resource Planning, планирование ресурсов предприятия ES - Expert Systems, Экспертные Системы

SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition - централизованный контроль и сбор данных.

ВВЕДЕНИЕ

При современном строительстве, доля керамического кирпича в общем объеме стеновых материалов в Республике Непал составляет до 35%. Его использование в строительстве объясняется относительно простой технологией, которая имеет хорошую базовую основу во всех аспектах производства.

Глиняный кирпич обладает рядом достоинств, которые делают его конкурентоспособным по сравнению с силикатным кирпичом: более высокая огнестойкость, морозостойкость, химическая стойкость и водостойкость, а также меньшая теплопроводность и масса [35, 47, 66, 68, 73, 90, 96, 98]. Он имеет широкую сферу применения, в том числе в сейсмически активных районах.

Пустотелый кирпич имеет следующие преимущества [32, 66, 68]: при производстве снижается расход сырья и топлива, повышается производительность сушилок, а применение его для наружных стен позволяет уменьшить их толщину, сокращает транспортные расходы и снижает нагрузки на фундамент. Экономическая эффективность применения пустотелых кирпичей определяется максимально допустимой средней плотностью изделий, составляющей 1350 кг/м , при которой возможно уменьшить толщину наружной стены на 120 мм (Уг кирпича).

Лицевой керамический кирпич обладает высокой декоративностью и широким цветовым ассортиментом [32]. Наиболее целесообразной является технология получения лицевого кирпича широкой цветовой палитры путем объемного окрашивания глиняной массы тонкомолотыми недефицитными металлическими рудами и комплексными добавками. Актуальность его применения выражается в умеренных затратах на сооружение зданий с высокой архитектурно-художественной выразительностью, но главное - в

значительном сокращении затрат на ремонт фасадов при их длительной эксплуатации, так как срок службы лицевого кирпича более 50 лет.

Одним из основных методов интенсификации кирпичного производства является создание и внедрение крупных технологических агрегатов и комплексов агрегатов с форсированными режимами технологических процессов. Эффективно управлять такими технологическими объектами невозможно без использования методов теории управления в сочетании с современной управляющей и вычислительной техникой. Эта проблема решается по двум направлениям: путем создания новых автоматизированных заводов и реконструкции действующих предприятий. Наиболее эффективна внедряемая в последние годы комплексная автоматизация агрегатов и всего производства в целом. Для решения этой задачи необходимы специальные исследования, направленные на создание математических моделей технологических агрегатов, разработка на их основе систем управления в классе распределенных управляющих и вычислительных комплексов.

Важной составляющей при решении проблемы комплексной автоматизации является создание методов и средств управления дискретными технологическими процессами, которые занимают значительное место в производстве керамического кирпича [31, 48, 49, 67, 68, 71 - 75]. Дискретные процессы, в керамическом производстве, обладают большой сложностью, многие из операций выполняются параллельно и требуют взаимной синхронизации. Задача организации автоматического управления дискретными процессами заключается в описании процесса и последующей реализации этого описания на базе современных распределенных микроконтроллерных систем. Для сложных дискретных процессов, реализующих поточно-конвейерный технологический процесс очень важно обеспечить формализованные методы разработки и последующей программно-аппаратной реализации законов управления.

Так как основой технической реализации современных систем управления дискретными технологическими процессами являются управляющие и микроконтроллерные сети, то актуальной задачей является обеспечение живучести такого рода вычислительной системы, что в свою очередь предполагает создание развитых структур систем автоматизации с аппаратной и временной избыточностью встроенными или параллельно работающими подсистемами контроля и диагностирования, алгоритмической и программной поддержкой процессов контроля работоспособности, которые обеспечивали бы достижение глобальной цели функционирования системы автоматизации, возможно с частичной потерей качества управления, даже при отказах отдельных элементов управляющей системы или при изменениях параметров объектов управления.

Проблеме автоматизации дискретных систем и кирпично-черепичного производства в целом посвящено множество работ российских и зарубежных ученых.

Так в работах A.B. Лыкова, П.Д. Лебедева, А.Ф. Чижского, К.А. Нохратяна, В.И. Бодрова, А.Д. Цепина, A.B. Золотарского, Е.Ш. Шейнмана, И.С. Кашкаева, A.A. Щукина, В.В. Перегудова, В. Каста, Т.К. Шервуда, Р.Б. Кея, Р Фрэнкса, В.В. Полякова, А.Д. Альтшуля, М.В. Меерова, В.Т. Морозовского, О.С. Соболева, P.C. Умаралиева и др. в отдельности изучены тепло-физические и аэродинамические процессы, применяемые при сушке и обжиге керамического кирпича. Известные в практике керамического производства методы определения технологических регламентов не учитывают взаимосвязь различных тепло-физических процессов, протекающих в камерных сушилках, таких как: распространение теплоносителя в объеме сушильной камеры; термовлажностная обработка кирпича-сырца; распределение теплоносителя, поступающего из общего канала, между камерами; распределенность сушильной установки. Кроме того, данные методы носят в основном рекомендательный характер и

требуют экспериментальной коррекции на конкретном технологическом оборудовании.

Вопросам автоматизации линий перемещения кирпича-сырца и готовой продукции в зонах сушки и обжига, а также между основными технологическими агрегатами и внутри завода не уделялось достаточного внимания.

Для конвейеров, которые выполняют часть функций в общем технологическом процессе производства, автоматизация подчинена задачам комплексной автоматизации данного производства.

В общем случае в зависимости от характера технологического процесса система автоматизации комплекса конвейерных линий промышленного предприятия должна осуществлять включение и отключение различных конвейеров в определенной последовательности в строгом соответствии с производственным процессом; обеспечение требуемой скорости транспортировки грузов, а также технологические и аварийные блокировки оборудования. Нарушения в работе оборудования могут привести к нарушению всего технологического процесса. Поэтому в схемах автоматизации данных установок применяется большое число защитных блокировок.

Это определило актуальность настоящей работы, которая посвящена, в том числе, исследованию влияния указанных процессов на общую эффективность кирпичного производства в целом.

Цель исследования - повышение эффективности кирпично-черепичного производства за счет разработки дискретных моделей функционирования технологических агрегатов линии перемещения продукции кирпичного-черепичного производства, разработки и внедрения автоматизированной системы управления технологическим процессом.

Предмет исследования - вопросы теории и практики разработки автоматизированных систем управления технологической линией кирпично-черепичного производства.

Объект исследования - технологическая линия кирпично-черепичного производства с туннельной обжиговой печью и линией перемещения с конвейером ленточного типа.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1. Системный анализ направлений, концепций и моделей использования технологий автоматизации и управления кирпично-черепичным производством.

2. Исследование взаимосвязей дискретных систем кирпично-черепичного производства и их влияние на эффективность производства в целом.

3. Разработка модели системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства.

4. Математическое обоснование системы управления электродвигателем транспортера, управления потоком и выполнение расчета параметров настроек регуляторов системы автоматического регулирования с учетом заданных входных параметров.

5. Разработка алгоритма работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.

6. Синтез логического алгоритма работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции, его апробация на имитационной модели, а также формулировка практических рекомендаций по порядку внедрения систем автоматизации и управления кирпично-черепичным производством.

г

Методы исследования

Методологической и теоретической основой настоящей научной работы является использование системного подхода к анализу объекта исследования.

Полученные результаты исследования базируются на использовании методов и средств системного анализа, теории принятия решений, теории построения автоматизированных информационных систем, сетей и компьютерного анализа данных.

Научная новизна

Научную новизну исследования составляют разработанные теоретические положения для автоматизации линии перемещения продукции кирпично-черепичного производства:

1. Модель и математическое обоснование системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства, учитывающая системность и влияние нескольких параметров.

2. Алгоритм работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.

3. Алгоритм и имитационная модель работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции, программно реализованная в среде 81тиПпк

4. Принципы построения автоматизированной системы управления кирпичным производством на основе 8САБА-системы, как неотъемлемой части современных автоматизированных систем управления и среды визуализации технологических процессов.

На защиту выносятся:

1. Модель и математическое обоснование системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства.

2. Алгоритм работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.

3. Алгоритм и имитационная модель работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции.

4. Принципы построения автоматизированной системы управления кирпичным производством на основе БСАВА-системы.

Достоверность и обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов

Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций основывается на теоретических и методологических положениях, сформулированных в работах отечественных и зарубежных ученых и специалистов, и подтверждается положительными результатами внедрения.

Обоснованность научных положений определена предварительным анализом потоков работ при оперативном учете хода производства ряда промышленных предприятий. Результаты, полученные при построении информационной и функциональной модели бизнес-процесса, подтверждаются положительным тестированием алгоритма принятия управленческих решений.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Практическая ценность работы заключается в том, что применение полученных результатов исследования позволяет промышленным предприятиям:

- осуществлять оперативный мониторинг кирпичного производства на предприятии и вырабатывать оперативные управляющие воздействия на основе идентификации существенных параметров деятельности предприятия и их вклада в итоговый комплексный показатель;

- отслеживать и корректировать в режиме реального времени выполнение программ с изменением производст�