автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация технологического процесса производства полиэтилентерефталата периодическим способом

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

РГ6 од

УДК 658.52.011.56

ЧЕРНАЯ Лариса Геннадьевна

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕЯТЕРЕФТАЛАТА ПЕРИОДИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск-2000

Работа выполнена в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники

Научный руководитель Научный консультант -

кандидат технических наук, доцент Лукьянец С. В.

кандидат технических наук, доцент Дорогов Н. Н.

Официальные оппоненты:

Оппонирующая организация -

доктор технических наук, профессор Кузнецов В, П.

кандидат технических наук, доцент Гурский В. Е.

Белорусский государственный технологический университет

Защита состоится ¿1/ декабря 2000 г. в на заседании совета по

защите диссертаций Д 02.15.01 при Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники по адресу: 220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6, аудитория 232, корпус 1. Тел.: (017)-239-89-89.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники.

Автореферат разослан ноября 2000 г.

Ученый секретарь к-т-н-' ДОВДНТ

совета по защите диссертаций Л? / Ревотюк М.П.

Г\гчЛ1 Лио о А — Г) Г)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Получение полиэтилентерефталата является энерго- и материалоёмким производством. В структуре себестоимости 1 тонны полимера, производимого на крупнейшем в Республике Беларусь Могилевском производственном объединении "Химволокно", затраты на сырье и материалы составляют 80 %, на топливо и энергию - 14 %, в то время как на заработную плату - менее 0.4 %. В условиях продолжающегося роста цен на энергоносители и дефицита собственного сырья экономия материальных и энергетических ресурсов становится актуальной. При производительности периодическим способом 10000 тонн полимера в год даже небольшая экономия этих ресурсов на единицу продукции дает ощутимый результат для производства в целом.

Управление процессом производства полиэтилентерефталата является большей частью интуитивным и основывается на опыте обслуживающего персонала. Основные стадии получения полиэтилентерефталата - переэтерифика-ция и поликонденсация достаточно сложны в химическом отношении. Это затрудняет управление технологическим процессом, особенно при изменении режимов работы агрегатов, их конструкции, состава сырья и требований к параметрам выходного продукта, так как невозможно предсказать точное содержание побочных продуктов, и обеспечить необходимое качество полимера. Разработка и применение уточненных математических моделей для целей управления позволит оптимизировать параметры процесса, повысить эффективность производства, сэкономить материальные и энергетические ресурсы.

Улучшение оперативного управления процессом, повышение качества выпускаемой продукции может быть достигнуто при создании автоматизированной системы управления, базирующейся на современной вычислительной технике.

Таким образом, тема диссертационного исследования, направленная на решение этих задач, является актуальной.

Связь работы с крупными научными программами и темами. Диссертационная работа выполнена в соответствии с Государственной программой «Разработка принципов построения и создания приборов и средств автоматизации для научных исследований и народного хозяйства (Приборостроение)», утвержденной Постановлением Президиума АН БССР от 5.12.1990 г., и договором о научно-техническом сотрудничестве между БГУИР, Могилев-ским технологическим институтом и Могилевским производственным объединением «Химволокно» «Разработка рекомендаций по улучшению эффективности системы автоматического управления производством полиэтилентерефталата» от 15.02.1997 г., в рамках которых автором диссертации проводились исследования на кафедре автоматического управления БГУИР по плану аспирантской подготовки, и в рамках госбюджетной темы ГБ № 95-04 «Моделирование и оптимизация технологических процессов» (№ гос. регистрации 1995443) на кафедре автоматизации технологических процессов и производств

Могилевского технологического института в качестве ответственного исполнителя. .

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является повышение уровня автоматизации технологического процесса производства полиэтиленгерефталата периодическим способом на основе разработки эффективных аяг0р1пмкческшс и программных средств системы управления.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

выполнить анализ технологического процесса производства полиэтилен-терефталата как объекта управления и обосновать структуру системы управления;

разработать математические модели основных стадий технологического процесса с учетом особенностей промышленных реакторов;

разработать алгоритмические и программные средства системы управления;

выработать рекомендации по выбору структуры комплекса, технических средств системы автоматизации технологического процесса.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является технологический процесс производства полиэтиленгерефталата периодическим способом на Заводе синтетического волокна Могилевского производственного объединения "Химволокно".

Гипотеза. Уточненные модели стадии переэтерификации и поликонденсации позволят прогнозировать ход технологического процесса производства полиэтиленгерефталата, разработанные алгоритмы оптимального управления процессом и рекомендации по усовершенствованию системы управления обеспечат экономию материальных и энергетических ресурсов, улучшат оперативное управление.

Методология и методы проведенного исследования. Решение поставленных задач основывается на использовании положений теории автоматического управления, автоматизации технологических процессов, численных методов решения дифференциальных уравнений, математического моделирования на ЭВМ.

Научная новизна и значимость полученных результатов. Научная новизна и значимость полученных результатов заключаются в следующем:

1. На базе нового подхода получены алгоритмы комплексного моделирования технологического процесса производства полиэтиленгерефталата, уточнены модели стадий переэтерификации и поликонденсации. Предложенные модели в отличие от существующих позволяют учесть особенности реального технологического процесса и промышленных реакторов, более точно определить программу изменения управляющих воздействий.

2. На основе полученной уточненной модели стадии переэтерификации разработано алгоритмическое и программное обеспечение оптимизации изменения температуры реактора.

3. Предложены алгоритмы адаптивного управления, позволяющие в реальном масштабе времени корректировать модель и поддерживать режимные характеристики технологического процесса при действии случайных возмущений.

Практическая значимость полученных результатов. Практическая значимость полученных результатов состоит в следующем:

1. Математические модели основных стадий производства полиэтилен-терефталата периодическим способом подтверждены экспериментально в химическом цехе Завода синтетического волокна МПО «Химволокно», программные средства их моделирования позволяют прогнозировать поведение реакторов в различных производствеш1ых ситуациях.

2. Алгоритмы оптимального управления прошли апробирование на МПО «Химволокно», что позволило за счет сокращения времени стадии переэтери-фикации сэкономить потребление на 1 тонну выпускаемой продукции 0.94 Гкал технологического пара и 41.3 кВт-ч электроэнергии, что подтверждено соответствующим актом.

3. Предложенные пакеты прикладных программ системы управления-позволяют осуществить прогнозирование хода технологического процесса, анализ и принятие решений в аварийных ситуациях, регулирование основных режимных величин, адаптивное управление процессом, автоматическое создание протокола с выводом результатов на печать.

4. Рекомендованная структура комплекса технических средств информационно-управляющей системы позволяет повысить уровень автоматизации, в ряде режимов исключить оператора из непосредственного цикла управления, улучшить оперативность управления и сервис представления информации о ходе технологического процесса.

Полученные результаты приняты для использования в ОКБ «Белхимав-томатика» при выполнении НИОКР по плану техперевооружения цехов МПО «Химволокно», что подтверждено актом внедрения.

Результаты исследований используются в практике преподавания дисциплин «Методы управления технологическими процессами», «Автоматика и автоматизация производственных процессов», «Автоматизация технологических процессов отрасли», а также при выполнении курсовых и дипломных проектов по специальности Т. 11.03 «Автоматизация технологических процессов и производств» в Могилевском технологическом институте, о чем имеется акт внедрения в учебный процесс.

Разработанные алгоритмы, программы и предложения по комплексу технических средств информационно-управляющей системы могут быть рекомендованы к использованию в организациях, занимающихся проектированием и внедрением систем автоматизации технологических процессов химических производств, а также в вузах при обеспечении учебного процесса по соответствующим специальностям.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Математическое обеспечение основных стадий технологического процесса производства полиэтилентерефталата периодическим способом, учитывающее особенности промышленных реакторов.

2. Алгоритмы оптимального управления технологическим процессом на стадии переэтерификации, позволяющие осуществить экономию тепловых и энергетических ресурсов.

3. Система управления технологическим процессом получения полиэти-лентерефталата на основе разработанных эффективных алгоритмических и программных средств.

Личный вклад соискателя. Результаты диссертационного исследования, связанные с разработкой алгоритмов оптимального управления стадии переэтерификации периодическим способом, системы автоматического управления технологическим процессом на базе вычислительной техники с использованием адаптационных алгоритмов, получены автором лично и опубликованы в работах [1,6,7,12].

В остальных работах, выполненных в соавторстве, автору диссертации принадлежат результаты, связанные с экспериментальной проверкой алгоритмических и программных средств математического моделирования основных стадий технологического процесса производства полиэтилентерефталата периодическим способом, уточнением моделей, учитывающих особенности промышленных реакторов, выбором принципа и структуры системы управления технологическим процессом производства полиэтапенгерефталата, получением требуемой точности регулирования показателей качества и режимных величин технологического процесса.

Апробации результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы обсуждались и были одобрены: на научно-технической конференции "Современные проблемы радиотехники", БГУИР, г. Минск, 1995г.; научно-технической конференции "Автоматический контроль и управление", БГТУ, г. Минск, 1995 г.; международной научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в пищевой промышленности", М1И, г. Могилев, 1995 г.; международной 52-ой научно-технической конференции профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов БГПА "Технические вузы - республике", БГПА, г. Минск, 1997 г.; международной научно-технической конференции "Техника и технология пищевых производств", МТИ, г. Могилев, 1998 г.; международной научно-технической конференции "Автоматический контроль и автоматизация производственных процессов", БГТУ, г. Минск, 1998 г.; международной конференции по статистической динамике информационных систем и потоков, БГЭУ, филиал г. Бобруйск, 1998 г.; международной научно-технической конференции "Новые информационные технологии в науке", БГУИР, г. Минск, 1998 г.; конференции по статистической динамике информационных и энергетических систем, БГЭУ, филиал г. Бобруйск, 1999 г.; П республиканской научно-технической конференции, ГГУ им. Ф. Скорины, г. Гомель, 1999 г.; Ш республиканской научно-технической конференции, ГГУ им. Ф. Скорины, г. Гомель, 2000 г.; V республиканской научно-технической конференции «НИРС-2000», ГрГУ им. Я. Купалы, г. Гродно, 2000 г.

Опубликовапность результатов. Основные результаты диссертации опубликованы в 1 статье в научном журнале, 9 статьях в материалах конфе-

ренций, тезисах 14 докладов на научно-технических конференциях и семинарах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, заключения, восьми приложений, изложена на 181 станице машинописного текста, содержит 60 рисунков и 20 таблиц. Список использованных источников состоит из 155 наименований. Объем приложений - 64 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена краткая оценка совремешюго состояния решаемой проблемы в области автоматизации химико-технологических процессов при производстве полимеров, указаны особенности системы управления технологического процесса производства полиэтилентерефгалага (ПЭТФ) периодическим способом, обоснована необходимость проведения исследования.

В первой главе рассмотрены проблемы автоматизации технологического процесса производства ПЭТФ периодическим способом. Периодический способ получения ПЭТФ относится к многономенклатурному производству, при котором осуществляется выпуск высококачественных модифицированных типов ПЭТФ, применяемых для изготовления волокон, пленок, пластмасс, клеев, упаковочного материала, емкостей дая хранения пищевых продуктов.

На основании выполненного анализа технологического процесса производства ПЭТФ периодическим способом, состоящего из двух стадий - пере-этерификации (ПЭ) и поликонденсации (ПК), установлено, что основной и наиболее важной является стадия ПЭ, так как здесь протекает большое число химических реакций, а качественный состав выходного продукта определяется условиями проведения реакций: чистотой исходных компонентов и их начальным соотношением, выбранными катализаторами, температурным профилем процесса, наличием побочных продуктов реакций, конструкцией реакторов. Выявлены входные и выходные переменные, управляющие и возмущающие воздействия, регулируемые величины, что позволило определить каналы регулирования объекта автоматизации, выбрать принципы управления и структуру автоматической системы регулирования (АСР). В ходе стадии ПЭ необходимо стабилизировать температуру верха колонны изменением расхода флегмы и строго выдерживать температурный профиль в реакторе ПЭ изменением расхода пара. На стадии ПК следует рейдировать давление и температуру в реакторе по заданной программе. В связи с тем, что контроль вязкости расплава осуществляется по косвенному показателю, требуется повысить точность ее измерения.

Существующая система управления связана с вовлечением оператора в управление технологическим процессом, при этом функции системы управления возлагаются на оператора и локальные контуры регулирования. Управление является интуитивным, так как система автоматизации базируется на упрощенных математических моделях, основанных на алгоритмах программно-логического управления. Не всегда удается получить требуемое качество регулирования основных режимных величин технологического процесса, по-

скольку настройки регуляторов подобраны без учета динамических характеристик объекта управления и влияния возмущающих воздействий.

В результате изучения различных вариантов систем автоматизации технологических процессов производства полимеров, их достоинств и недостатков предлагается разработать информационно-управляющую систему, базирующуюся на математических моделях, учитывающих особенности промышленных реакторов, и алгоритмах оптимального управления. Это даст возможность исключить оператора из непосредственного управления процессом, получить полимер высокого качества, обеспечить экономию тепловых и энергетических ресурсов, повысить уровень автоматизации с помощью использования современных средств автоматизации и вычислительной техники.

Для достижения этой цели намечены следующие направления исследования: разработка уточненных математических моделей основных стадий технологического процесса, разработка алгоритмических и программных средств системы управления, выработка рекомендаций по выбору структуры комплекса технических средств системы автоматизации технологического процесса производства ПЭТФ.

Во второй главе разработаны уточненные математические модели основных стадий технологического процесса производства ПЭТФ с учетом особенностей промышленных реакторов, на базе нового подхода получены алгоритмы комплексного моделирования технологического процесса.

В Республике Беларусь и других странах СНГ комплексные разработки по моделированию и программному обеспечению таких процессов не ведутся. Существуют отдельные группы исследователей в некоторых университетах и корпорациях Индии, США, Японии, однако их усилия направлены на моделирование отдельных составляющих химических процессов. Поэтому разработка подходов и методов математического моделирования процесса получения ПЭТФ в условиях промышленного производства и их использование для синтеза АСУ ТП представляются актуальными.

Математическое моделирование стадий производства ПЭТФ периодическим способом осложняется рядом факторов: на стадии ПЭ протекает большое количество химических реакций, скорость которых зависит от количества и качества катализаторов, в процессе реакций объем реакционной смеси меняется достаточно сильно за счет удаления паров метанола и этиленгликоля (ЭГ); на стадии ПК вследствие увеличения вязкости определяющую роль начинают играть процессы диффузии молекул полимера, а также процессы удаления образующегося ЭГ в паровой фазе.

Разработанный подход к идентификации технологического процесса производства ПЭТФ включает сочетание аналитического и экспериментального методов, поскольку чисто аналитический метод не обеспечил получение модели, в достаточной степени соответствующей реальному объекту управления.

При разработке математической модели стадии ПЭ использованы уравнения материального баланса для каждого из химических компонентов, участвующих в реакциях. Наличие испаряемых компонентов привело к необходи-

мости расчета парожидкостиого равновесия на основе законоз Рауля, Дальтона, Антуана. Математическая модель стадии ПЭ имеет вид:

Xj =iIX(i),T(t)],i= 1,..., 9; Х;(0)= Xjo; (1)

V = -SQj(0-Vj(t), V(0)=V0; (2)

B-x1J* = x1-V-t-(2Qj(t))-rj-x1J-»; (3)

В = -1дД1); B(0)=B0, (5)

н

где X(t) - вектор концентрации компонентов; Х; - составляющая вектора концентраций; T(t) - температурный профиль; В- полное число молей в жидкой фазе; j - индекс, относящийся к испаряемым компонентам (метанол, ЭГ, аце-тальдгид, вода), j= 1,..., 4; Ху* - мольная доля j-ro компонента в жидкой фазе; Yj - коэффициент давления (отношение давления j-ro компонента к давлению в реакторе); V- объем реагирующей смеси; Vj- молярный объем j-ro компонента; Qj(t) - паровые потоки метанола, ЭГ, ацетальдегида, воды; t- время.

Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение математического моделирования этой стадии Program Model-PE позволило в результате проведения серии вычислительных экспериментов, экспериментов на опытной установке и промышленном реакторе подтвердить, что полученная математическая модель не учитывает особенностей промышленного реактора. Для уточнения математической модели корректировались константы скоростей основных реакций этерификации, переэтерификации варьированием пре-дэкспоненциальных множителей и энергии активации согласно закону Арре-ниуса по разработанной программе Program Constant-PE.

В результате проведенного исследования стадии ПК предлагается алгоритм моделирования стадии ПК с учетом двух этапов ее протекания. Для определения количества отгоняемого ЭГ и концентраций компонентов реакций на этапе начальной поликонденсации (этап 1) использована разработанная ранее уточненная математическая модель стадии ПЭ и программное обеспечение Program Model-PE. Вязкость расплава на этом этапе еще недостаточно велика (степень полимеризации DP<50), следовательно процессами диффузии можно пренебречь. В качестве исходных данных для расчета выбраны конечные значения концентраций компонентов стадии ПЭ. Степень полимеризации DP рассчитана с помощью выражения:

2-Z

ВР = 1+ (6)

■-Е.+Е,'

где Z, Е^, Eg - концентрации диэфирных, метилтерефталатных и гидрокси-этилэфирных групп.

На стадии конечной поликонденсацин (этап 2) в результате диффузии и испарения из пленки расплава ЭГ степень полимеризации возрастает от 50 до

s

110. Для расчета математической модели на этой стадии воспольз)'емся уравнениями материального баланса реакции поликонденсации с учетом диффузии:

2 = + (7)

(8)

<51 К,

dG _ 82G 1

— = D--г + -

dt дх2 2

(9)

к, -Е/--3- Z G

8 К3

при следующих начальных и граничных условиях:

G=G0, Eg=E,o, Z=ZC) при t=0, х > 0; — = 0, —- = 0, — = 0, прих=1, t>0;

дх дк дх

G=Gi при t > 0, x=0; G=G0, Eg=Ego, Z=Z0, при x oo, t>0,

где D- коэффициент диффузии ЭГ через расплав полимера; к3, К3 - константа скорости и константа равновесия реакции поликонденсации; t - время, с; х -глубина расплава, см; 1- толщина пленки слоя расплава, см; Go - равновесная концентрация ЭГ в глубине расплава, моль; Gi - концентрация ЭГ на поверхности раздела жидкой и паровой фаз, моль (начальные концентрации Z«, Ego и G0 получены в результате моделирования стадии начальной ПК для конечного момента времени).

Сделав ряд преобразований и допущений, получим зависимость степени полимеризации DP(t) от вида реактора, скорости обновления поверхности, а также профиля изменения температуры и давления в реакторе, влияющих на начальную степень полимеризации:

DP = DP0+~a-K3-t, (10)

где DP0 - начальная степень полимеризации; t - время стадии конечной поликонденсации; S - поверхность массоотдачи; V- объем реакционной массы

a = -v/D • k - коэффициент массоотдачи; k = ^ ^ - величина, зависящая от

К3

скорости обновления поверхности реакционной массы.

Концентрации диэфирных групп Z, гидроксиэтильных концевых групп Eg, гликоля G рассчитаны по модели поликонденсации в тонкой пленке (7) - (9) с учетом допущения для промышленного реактора: при перемешивании происходит постоянное обновление тонкой пленки, в результате каждого контакта тонкой пленки расплава с вакуумом средняя степень полимеризации повышается.

Разработанное алгоритмическое обеспечение математического моделирования стадии конечной ПК реализовано в виде программы Program Model-PC, что позволило путем минимизации расхождения между экспериментальными и расчетными значениями степени полимеризации в конце стадии ПК уточ-

нить параметры модели к3, К3, Б. Результаты математического моделирования стадии ПЭ и ПК представлены на рис Л, рис.2.

V, моль ' У ига

Рис.2. Результаты математического моделирования стадии ПК

Адекватность разработанных уточненных моделей промышленных реакторов на стадии ПЭ реальному технологическому процессу проверена на основании сравнения результатов моделирования и лабораторного анализа состава полученного переэтерификата и полимера ПЭТФ, а также по количеству отогнанного метанола M(t) и ЭГ MG(t) с помощью критерия Фишера.

Разработанные программные средства моделирования технологического процесса позволяют прогнозировать поведение реакторов в различных производственных ситуациях. Результаты имитационного моделирования выявили влияние соотношения количества исходных компонентов ЭГ:ДМТ, температурного профиля, программы изменения давления, скорости перемешивания на качество выходного продукта и позволили определить пути достижения оптимального технологического режима, улучшающего технико-экономические показатели.

В третьей главе разработано алгоритмическое и программное обеспечение оптимального управления стадии ПЭ технологического процесса производства ПЭТФ. Основной этап, влияющий на качество выходного продукта -наиболее энергоемкая стадия ПЭ. Результаты имитационного моделирования позволили выявить, что значительное влияние на качественные и количественные характеристики полимера оказывает температурный режим реактора ПЭ.

В общем виде задачу оптимизации стадии ПЭ можно сформулировать следующим образом: необходимо отыскать температурную программу, чтобы перевести объект управления из начального состояния в некоторое конечное состояние так, чтобы минимизировать значение целевой функции при выполнении функциональных ограничений в виде равенств и неравенств, глобальных ограничений на температуру и наличии математического описания стадии. В результате проведенных исследований и анализа критериев оптимальности стадии ПЭ установлено, что возможно множество постановок задач оптимизации. В работе обоснована следующая постановка задачи оптимизации, представляющая целевую функцию в виде свертки критериев по качественным и экономическим показателям:

I[X(t), T(t)] = а,Тср + а2 Етвьк + а3Н-> min;

0*вых<0*тах; ТГТМ < 10 "С; г-10мин;

Tj£ Vt, i=0,..., N;

X, =f[X(t),T(i)], i= 1,..., 9; X;(0)= Xjq ;

V = -tQj(t)-Vj(t), V(0)=Vc; (11)

j=i

В • xy* = Xi ■ V -1 ■ (tQj(t)) • Yj • хц *;

и

j-1

B = -lQj(t);B(O)=B0,

j=i

где EmB'Dt- концентрация метилтерсфтататных концевых групп в конце стадии ПЭ; G 8ЫХ — концентрация диэтиленгликоля в конце стадии ПЭ, G e =0.6%; Т; - температура реактора ПЭ в i-й момент времени; VT - область допустимых значений температурного профиля, характеризуемая нижней Т» и верхней Т* границами изменения температуры; N-число точек температурного профиля; Тер - средняя температура за весь цикл; Н - момент времени, в который будет отогнано 90% метанола; т-интервал времени между соседними точками температурного профиля; cti, CI2, аз - весовые коэффициенты целевой функции.

При решении данной задачи использование метода вариационного исчисления затруднено из-за сложности математического описания процесса и сводного критерия оптимальности: математическая модель стадии ПЭ кроме системы дифференциальных уравнений состоит из системы уравнений паро-жидкостного равновесия; целевая функция представляет собой функцию многих переменных и определена на множестве допустимых значений. В связи с этим выбран метод случайного поиска, поскольку детерминированные методы поиска приводят к локальной оптимизации и необходимости проводить дополнительные исследования для определения глобального экстремума. Алгоритм расчета оптимального температурного профиля стадии ПЭ и программное обеспечение Program Optim разработаны на основе метода случайного по-

иска Ноллау - Фюрста. Данный метод позволяет определить оптимум целевой функции Q[X(t)T(t)] = 1- I[X(t), T(t)] -»max в результате сознательного использования случайных элементов. Необходимое число опытов R по отысканию алгоритма оптимального управления определяется размерность N-мерного факторного пространства. Формирование N-мерного вектора температуры Tm(t) осуществляется следующим образом:

Tn4t) = nm+sn4ra; i=l,2,..., N; s°, -Т*,);

s --

K-Q"-'[X(t),T(t)3. К

su,m= 1,2,... R;

um = Тш"'(t) + — Qm''[X(t)'T(t)] • [Tm~'(t) - TA(t)], К -Q [X(t),T(t)] 1 w w ■

если Qm"'[X(t),T(t)] > max QK[X(t),T(t)] + Д, к=0, 1,..., m-2;

|im^T^(t) + QA[X(t)'T(t)]-[^n- -TA(t)],

(12)

если Q1"'1 [X(t),T(t)] < max Qx[X(t),T(t)] 4- Д, к=0,1,..., m-2,

К

где £ - случайный вектор с независимыми и нормально распределенными компонентами N(0,1); Т°,(1) - ¡-ый компонент вектора начального температурного

профиля; <2°[Х(0,Т(0] - известное значение целевой функции в начальной точке допустимой области Т0^); цт; - математическое ожидание; в™ -дисперсия; Т»(, Т \ - нижняя и верхняя границы допустимых значений ¡-го компонента вектора температурного профиля; К~1 -максимальное значение целевой функции; ТА(г) - вектор температурного профиля точки, в которой целевая

(IV 1

функция принимала максимальное значение (3Л[Х(1),Т(1)], II = I — • 1п----

и; 1-рд

необходимое число опытов (Рй - вероятность получения положения оптимума с точностью до величины А).

Результаты оптимизации представлены на рис. 3, рис.4.

О |П 20 jn 40 30 60 JO (О 90 100 i 10 ¡20 130 HO 150 НО 170 110

t, МИН

G*,%

Em

П.

О 10 20 10 40 50 ее 10 10 90 loo 110 120 ПО ItO 150 150 170 1*0

t, МИН

Рис.3. Алгоритм оптимального управления

Рис. 4. Концентрации продуктов реакций

В результате проведенных исследований для стадии ПЭ получен оптимальный температуный профиль Толг 0) { TonrO J^Oirrl 5 * • • Toniii * * * J Тощи}, обеспечение которого позволяет улучшить качественные показатели этой стадии, сократить ее длительность, сэкономить материальные и энергетические ресурсы. Сокращение продолжительности стадии ПЭ на 78 минут в производственных условиях МПО «Химволокно» уменьшает потребление на 1 тонну выпускаемой продукции 0.94 Гкал технологического пара и 41.28 Квт-ч электроэнергии.

В четвертой главе разработано алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной системы управления технологическим процессом производства ПЭТФ периодическим способом, обоснована структура комплекса технических средств ситемы управления.

Для объектов регулирования с изменяющимися динамическими свойствами разработаны алгоритмические и программные средства Program Graf синтеза адаптивной системы регулирования, позволяющей формировать профиль регулируемой переменной с заданной точностью при воздействии случайных возмущений. Алгоритм адаптации, основанный на реализации принципа программного управления замкнутых АСР, показал свою работоспособность при регулировании температуры реактора ПЭ по оптимальной программе. В существующей системе управления температурный профиль стадии ПЭ получают расходом пара в 7 ступеней в зависимости от задашюго значения начальной температуры на каждой ступени, при этом не учитываются возмущающие воздействия реального технологического процесса - расход паровой смеси, удаляемой из реактора (метанол, ЭГ), изменение количества реакционной массы расплава дигликольтерефталата. Поэтому в каждом технологическом цикле температурный профиль различный, что влияет на ход технологического процесса и качество выходного продукта. При оптимизации технологического процесса следует выдерживать температурный профиль T(t) с отклонением температуры не выше ± 2% от заданного значения Т0П11 в каждой точке профиля. Идентификация объекта регулирования проводилась с учетом изменяющихся динамических свойств из-за отгона метанола и ЭГ на основании данных, полученных по результатам пассивного эксперимента и математического моделирования стадии ПЭ, с помощью метода динамической идентификации Симою, позволяющего описать объект регулирования передаточной функцией высокого порядка с запаздыванием. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение Program Identif. Для имитации реального технологического объекта, подверженного случайным возмущениям, подключался генератор случайных чисел E,(t), изменявший текущую температуру объекта. Постановка задачи оптимизации формирования температурного профиля стадии ПЭ выглядит следующим образом: F, ~ Toini | —» min

¡ф0,02ТО[1т1; (13)

ТЙ6 V Ти; Тд€ V Тд; Кпе V

¡^ i I — ^ i max '

где ¡=0,...,К; N - число элементов массива оптимального температурного профиля; г., =Т,-Топт5 - отклонение температурного профиля от оптимального в каждой точке; ^¡-.компоненты вектора случайных чисел с,(Г): V Ти .V Тд, V Кп -области допустимых значений оптимальных настроек ПИД-регулятора Ти, Тд, Кп.

Применив метод покоординатного спуска, решена многопараметрическая задача оптимизации по нахождению оптимальных настроек ПИД-регулятора в режиме реального времени на основе принципов цифрового моделирования и представления звеньев системы рекуррентными алгоритмами. На рис. 5 и рис. 6 представлены соответственно структурная схема адаптивной АСР и и результаты регулирования температуря стадии ПЭ.

реактора ПЭ

Алгоритмическое и программное обеспечение Program Graf может быть рекомендовано к использованию при формировании температурного профиля и программы изменения давления на стадии начальной ПК, поскольку реактор ПК также изменяет свои динамические свойства из-за испарения ЭГ. Для объектов регулирования, подверженных незначительным случайным возмущениям, разработано алгоритмическое и программное обеспечение Program PID стабилизирующей АСР (регулирование температуры верха колонны реактора ПЭ, температуры и давления на стадии конечной ПК).

На основе изученного опыта по созданию современных систем автоматизации для управления технологическим процессом производства полимера ПЭТФ предлагается трехуровневая система супервизорного управления. Особенностью предлагаемой структуры управления является взаимозаменяемость верхнего и среднего уровней управления при выходе их строя одного из них. Выбор комплекса технических средств информационно-управляющей системы основан на рациональном по стоимости, производительности и надежности варианте (рис.7).

Верхний уровень реализован на компьютере промышленного исполнения и периферийных устройствах ввода - вывода. В качестве управляющего уст-

ройства выбран компьютер промышленного исполнения Intel Pentium П фирмы Advantech. Компьютеры данной фирмы, оснащенные операционной системой Microsoft Windows NT 4.0 Russian edition, обладают достаточным быстродействием, большим запасом прочности и надежности. Операционная система Windows NT обеспечивает многозадачный режим работы прикладных программ, осуществляет под держку расширенного управления питанием ЭВМ и работой подключенного к ней источника бесперебойного питания (Smart UPS). Smart UPS фильтрует поступающие на ЭВМ напряжение питания, а в случае падения напряжения поддерживает работу ЭВМ в автономном режиме. На компьютер возложены не только функции задания параметров и протоколирования, но и функции контроля и программно-логического управления, прогнозирования и корректировки хода процесса на основании адаптационных алгоритмов, принятия решения в аварийных ситуациях.

Устройво вывода на печать

Компьютер промышленного исполнения

Ethernet

Микропроцессорные локальные контроллеры

RS 485

Дистанционный пульт управления

Устройство Модули УСО ^ управления

К датчикам и исполнительным механизмам технологического процесса

Рис. 7. Структурная схема АСУТП производства ПЭТФ

Средний уровень реализован с помощью микропроцессорных контроллеров Micro-PC, обеспечивающих регулирование технологических переменных, программно-логическое управление, а также сигнализацию и блокировку. На среднем уровне управления можно использовать микроконтроллеры Micro PC и интерфейс фирмы Octagon Systems.

На нижнем уровне расположены модули устройства связи с объектом, первичные датчики и исполнительные механизмы. Выбор модулей аналогового ввода-вывода фирмы Advantech, модулей нормализации и защиты фирмы Analog Devices является оптимальным с точки зрения надежности, числа входов-выходов и стоимости. Применение модулей аналогового ввода типа ADAM фирмы Advantech, имеющих интерфейс RS-485, позволяет размещать

их на расстояшш до 1200 м от комплекса технических средств, то есть рядом с датчиками, и тем самым снизить погрешности, возникающие в цепи «датчик-преобразователь». Использование интерфейса RS-485 позволяет минимизировать количество физических линий связи при построении систем. Компьютер и микропроцессорные контроллеры связаны посредством локальной вычислительной сети Ithemet. Перспективным способом интеграции подсистем разных изготовителей в составе крупномасштабной АСУ ТП является использование стандарта ОРС (OLE for Process Control - новый открытый промышленный стандарт взаимодействия аппаратных и программных средств разных производителей, основанный на модели распределенного компонентного объекта Microsoft ©DCOM™).

В результате анализа существующих программных средств SCADA-систем (¡FIX фирмы Interlution; In Touch фирмы Wonderware; GENESIS 32 фирмы Iconic; Win CC фирмы Simatic; Trace Mode фирмы AdAstra) выявлены ограничения в применении этих пакетов: ни одна из проанализированных SCADA-систем не имеет готовых технологических подсистем, отсутствие реальной интегрированности, поэтому необходимо для управления технологическим процессом производства ПЭТФ дополнить приобретенную на рынке SCADA-систему собственным разработанным программным обеспечением.

На основе адаптационных алгоритмов управления разработано программное обеспечение имитационной модели SCADA-системы управления технологическим процессом производства ПЭТФ в среде Borland Delphi v. 3.0, которое позволяет выполнять функции прогнозирования и контроля хода технологического процесса (на базе алгоритмов Program Model-PE, Program Model-PE), регулирования основных режимных величин (Program Graf, Program PID), адаптации и оптимального управления (Program Constant-PE, Program Optim, программно-логического управления, анализа и принятия решений в аварийных ситуациях, протоколирования и вывода результатов на печать.

В приложениях представлены результаты математического моделирования основных стадий технологического процесса и синтеза адаптивной автоматической системы регулирования, результаты решения задач оптимизации стадии ПЭ, алгоритмы расчета и листинги программ, алгоритмическое и программное обеспечение SCADA-системы управления технологическим процессом производства ПЭТФ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатами диссертационной работы являются уточненные математические модели основных стадий технологического процесса производства по-лиэтилентерефталата периодическим способом, разработка на их базе эффективных алгоритмов и программ, выработка рекомендаций по выбору комплекса технических средств системы управления, что обеспечивает повышение уровня автоматизации производства ПЭТФ, улучшение его технико-экономических показателей.

Полученные научные и практические результаты можно сформулировать в виде следующих положений:

1. Анализ технологического процесса производства ПЭТФ показал, что в существующей системе управления ее функции возлагаются на оператора и локальные контуры регулирования, система базируется на упрощехшых моделях, настройки регуляторов подобраны без учета динамических характеристик объекта управления и влияния возмущающих воздействий. Эти недостатки можно устранить, цримениз информационно -управляющую систему, базирующуюся на уточненных математических моделях, эффективных алгоритмах, программных и технических средствах, что позволит получить полимер высокого качества, обеспечить экономию тепловых и энергетических ресурсов [1,2, 7,11,12,16,18].

2. На базе нового подхода получены алгоритмы комплексного моделирования технологического процесса производства ПЭТФ. Разработанные уточненные математические модели в отличие от известных учитывают особенности промышленных реакторов, а созданное на их основе программное обеспечение позволяет прогнозировать поведение реакторов стадий ПЭ и ПК в различных производственных ситуациях [3,4, 8,13,17,24].

3. Получен алгоритм расчета оптимального температурного профиля стадам ПЭ, что обеспечивает улучшение качественных показателей этой стадии, сокращение ее длительности, экономию материальных и энергетических ресурсов [14, 19,5].

4. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение синтеза адаптивной системы автоматического регулирования технологического процесса производства ПЭТФ как объекта с изменяющимися динамическими свойствами с учетом случайных возмущающих воздействий, позволяющее формировать температурный профиль с заданной точностью [9,15,20,22].

5. Выбор комплекса технических средств трехуровневой информационно-управляющей системы основан на рациональном по стоимости, производительности и надежности варианте. В качестве управляющего устройства целесообразно применение компьютера промышленного исполнения типа Intel Pentium II, оснащенного операционной системой Microsoft Windows NT 4.0, обладающей достаточным быстродействием, большим запасом прочности, и обеспечивающей многозадачный режим работы прикладных программ, в качестве управляющего устройства на среднем уровне - микропроцессорный контроллер Micro-PC, а на нижнем уровне - соответствующие устройства сопряжения, первичные датчики и исполнительные механизмы [23].

6. Имитационное моделирование показало, что разработанное алгоритмическое и программное обеспечение адаптивной SCADA-системы автоматического управления технологическим процессом производства ПЭТФ периодическим способом пригодно для реализации на производстве после привязки к выбранному комплексу технических средств [6,10,21].

Алгоритмы, программы, рекомендации по комплексу технических средств системы управления приняты для использования при выполнении

НИОКР по плану техперевооружения цехов Могилевского ПО «Химволокно», что подтверждено актами внедрения НИР в производство, и используются в учебном процессе на кафедре автоматизации технологических процессов и производств Могилевского технологического института, о чем имеется акт внедрения результатов НИР в учебный процесс.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи и материалы конференций

1. Черная Л. Г. Оптимизация управления производством полиэтилентерефта-лата с целью экономии энергии //Изв. высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. - Энергетика. - 1998. - №4. - С. 64-68.

2. Лукьянец Л. В., Черная Л. Г., Дорогов Н. Н. Решение задачи оптимального управления процессом поликовденсации с помощью численных методов //Новые информационные технологии в науке: Материалы международной науч.-тех. конф. /БГУИР. - Минск, 1998. - С. 15-18.

3. Черная Л. Г., Лукьянец С. В., Дорогов Н. Н. Идентификация и автоматическое управление процессом поликонденсации в производстве полиэтилен-терефталата //Автоматический контроль и автоматизация производственных процессов: Материалы международной науч.-тех. конф. /БГТУ. -Минск, 1998.-с. 85-86.

4. Черная Л. Г., Лукьянец С. В., Дорогов Н. Н. Математическое моделирование стадии полимеризации в производстве полиэтилентерефталата //Новые информационные технологии в науке: Материалы международной науч.-тех. конф. /БГУИР.-Минск, 1998. - С. 11-14.

5. Черная Л. Г., Лукьянец С. В., Дорогов Н. Н. Применение метода случайного поиска при решении задачи оптиматьного управления периодическим реактором стадии переэтерификации //Материалы международной конф. по статистической динамике информационных систем и потоков /Филиал БГЭУ. -Бобруйск, 1998. - С. 73-75.

6. Черная Л. Г. Разработка системы автоматического управления процессом производства полиэтилентерефталата на базе IBM PC //Материалы П республиканской науч.-тех. конф. /ГТУ им. Ф. Скорины. - Гомель, 1999. -Ч. II. - С. 47-50.

7. Черная Л. Г. Системы оптимального управления процессом производства полиэтилентерефталата //Материалы конф. по статистической динамике информационных" и энергнетических систем /Филиал БГЭУ. - Бобруйск, 1999.-С. 84-87.

8. Черная Л. Г., Лукьянец С. В., Дорогов Н. Н. Исследование упрощенных моделей процесса поликонденсации //Материалы IX республиканской науч.-тех. конф. ЯГУ им. Ф. Скорины. - Гомель, 1999. - Ч. 2. - с. 47-50.

9. Черная Л. Г., Лукьянец С. В. Получение требуемой точности регулирования при автоматизации технологических процессов //Материалы П республиканской науч.-тех. конф. /II 'У им. Ф. Скорины. - Гомель, 1999. - Ч. 2. -с. 51-57.

Ю.Черная Л. Г., Лукьянец С. В. Имитационная модель БСАОА-системы управления процессом производства полимера //БИРС - 2000: Материалы V республиканской науч. конф. /ГрГУ км. Я. Купалы. - Гродно, 2000. -С. 45-48.

Тезисы докладов научных конференций

11. Дорогов Н. Н., Лукьянец С. В., Черная Л. Г. Автоматизация технологического процесса производства полиэтилентерефталата //Современные проблемы радиотехники: Тез. докл. науч.-тех. конф. /БГУИР. - Минск, 1995. -С. 41-42.

12.Черная Л. Г. Автоматизация технологических процессов в пищевой и химической промышленности с использованием микропроцессоной системы «8Е8ТЕР-400» //Науч.-тех. прогресс в пищевой промышленности: Тез. докл. науч.-тех. конф. / МТИ. - Могилев, 1995. - С. 25.

13.Дорогов Н. Н., Черная Л Г. Разработка математической модели технологического процесса производства ПЭТФ периодическим способом //Автоматический контроль и управление: Тез. науч.-тех. конф. /БГТУ. -Минск, 1995.-С. 63.

14.Дорогов Н. Н., Черная Л. Г. Проектирование подсистем оптимального управления технологическим процессом получения полиэфира //Современные проблемы радиотехники: Тез. докл. науч.-тех. конф. /БГУИР. - Минск, 1995. - С. 34.

15.Черная Л. Г., Калитин А. А., Бутько И. И. Применение автоматизированного электропривода для регулирования качества полиэтилентерефталата //Технические вузы - республике: Тез. докл. международной 52-ой науч.-тех. конф. / БГПА. - Минск, 1997. - С. 167.

16.Черная Л. Г., Дорогов Н. Н., Лукьянец С. В. Анализ технологического процесса поликонденсации как объекта автоматизации в производстве полиэтилентерефталата //Техника и технология пищевых производств: Тез. докл. международной, науч.-тех. конф. /МТИ. - Могилев, 1998. - С. 297298.

17.Дорогов Н. Н., Лукьянец С. В., Черная Л. Г. Исследование методов идентификации периодического реактора переэтерификации //Техника и технология пищевых производств: Тез. докл. международной науч.-тех. конф. /МТИ. - Могилев, 1998. - С. 298-299.

18.Сер1угенко А. В., Черная Л. Г. Улучшение оперативного управления процесса периодической переэтерификации //Техника и технология пищевых производств: Тез. докл. II международной науч.-тех. конф. /МТИ. - Могилев, 1999.-С. 137-138.

19.Дорогов Н. Н., Лукьянец С. В., Черная Л. Г. Разработка подходов и методов оптимизации технологического процесса производства полиэтклентсреф-талата //Техника и техенология пищевых производств: Тез. докл. международной науч.-тех. конф. /МТИ. - Могилев, 1998. - С. 296-297.

20.Бобко А. М., Черная Л. Г. Синтез автоматической системы регулирования вязкости и разработка пакета прикладных программ //Техника и технология пищевых производств: Тез. докл. П международной науч.-тех. конф. /МТИ. -Могилев, 1999.-С. 138-139.

21 .Максимюк В. В., Черная Л. Г. Разработка программного обеспечения управления процессов периодической поликонденсации //Техника и технология пищевых производств: Тез. докл. П международной науч.-тех. конф. /МТИ.-Могилев, 1999.-С. 140-141.

22.Черная Л. Г., Лукьянец С. В. Адаптивная система автоматического регулирования температуры //Новые математические методы и компьютерные технологии в проектировании, производстве и научных исследованиях: Тез. докл. П1 республиканской науч.-тех. конф, /ТТУ им. Ф. Скорины. -Гомель, 2000. - С. 46-47.

23 .Лукьянец С. В., Черная Л. Г. Информационно-управляющая система технологического процесса производства полимера //Новые математические методы и компьютерные технологии в проектировании, производстве и научных исследованиях: Тез. докл. Ш республиканской науч.-тен. конф. ЛГУ им. Ф. Скорины. - Гомель, 2000. - С. 22-23.

24.Черная Л. Г., Лукьянец С. В., Дорогов Н. Н. Уточнение моделей управляемого технологического объекта по данным текущих измерений //Новые математические методы и компьютерные технологии в проектировании, производстве и научных исследованиях: Тез. докл. Ш республиканской науч.-тех. конф. ЯТУ им. Ф. Скорины. -Гомель, 2000. - С. 48-49.

РЭЗЮМЭ

Чорная Ларыса Генадзьеуна

АУТАМАТЫЗАЦЫЯ ТЭХНАЛАПЧНАГА ПРАЦЭСУ ВЫТВОРЧАСЦГ ПОШЭЩЛЕНТЭРАФТАЛАТА ПЕРЫЯДЫЧНЫМ СПОСАБАМ

Ключавыя словы: аутаматызаваная шстэма мравання тэхналапчным працэсам, матэматычная мадэль, вдэнтыфкацыя, аптымальнае шраванне, адагггыуная аутаматьганая астема рэгулявання, шфармацыйна-шруючая сютэма, комплекс тэхшчных сродкау, алгарьтаичнае 1 праграмнае забеспячэнне, 1мггацыйнае мадэл!раванне.

Дысертацыйнае даследаванне прысвечана праблеме павьппэння узроуню аутаматъпацьм тэхналапчнага працэсу вытворчасщ на аснове выкарыстання эфектыуных алгарытмЬшых I праграмных сродкау.

На базе новага падыходу атрыманы алгарытмы комплекснага мадэл!равання тзналапчнага працэсу вытворчасщ пол1эцшентэрафталата. Распрацаванае алгарьпючнае \ праграмнае забеспячэнне матэматычных мадэлей стадьи переотэрыфжацьц 1 шшкавдэнсацъи даюць магчымасць прагназаваць павод1ны рэактарау у розных вытворчых сгтуацыях.

На аснове атрыманай удакладненай мадэя1 стадьи переэтэрыфжацьп распрацаваны алгарытм аптымальнага к1равання тэхналапчным працэсам, яю дае магчымасць сфарм1раваць аптымальный профшь змянення тэмпературы рэактара, што забяспечвае паляпшэнне якасных паказчыкау гэтай стадьи, скарачэнне яе працягласщ, эканомш матэрыяльных 1 энергетычнкх рэсурсау.

Прапанаваны эфектыуныя алгарытмы трохузроуневай адагггыунай БСАЛЭА-сютэмы юравання тэхналапчным працэсам, якк дазваляюць у адрозненне ад юнуючых у рэальным маштабе часу скарэкщраваць мадэль хода працэсу 1 падтрьпшиваць яго рэж!мныя характарыстыю пры дзеянш выпадковых абурэнняу. Пакеты прыкладных праграм дазваляюць ажыццявшь прагназ!раванне - хода тэхналапчнага працэсу, анал1з 1 прщяцце рашэнняу у аварыйных сгтуацыях, рэгуляванне асноуных рэжымных вел1чын, адаптыунае шраванне працэсам, аутаматычнае стварэнне пратакола с вывадам вышкау на друк.

Рэкамендацьп па структуры комплексу тэхшчных сродкау шфармацыйна-юруючай сьстэмы дазваляюць павысщь узровень аутаматызацьн вытворчасщ шшэцшешэрафталата, выключыць аператара у некаторых рэжымах з непасрэднага цыкла мравання, палепшыць аператыунасць 1 . сервк прадстаулення шфармацьп.

Вынш. дысертацыйнай працы у выглядзе алгарьггмау, програм, рэкамендацый па комплексу тэхшчных сродкау склэмы юравання выкарыстоуваюцца у вытворчасщ 1 навучальным працэсе, аб чым маюцца адпаведныя акты укаранення.

РЕЗЮМЕ

Черная Лариса Геннадьевна

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА ПЕРИОДИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Ключевые слова: автоматизированная система управления технологическим процессом, математическая модель, идентификация, оптимальное управление, адаптивная автоматическая система регулирования, информационно-управляющая система, комплекс технических средств, алгоритмическое и программное обеспечение, имитационное моделирование.

Диссертационное исследование посвящено проблеме повышения уровня автоматизации технологического процесса производства полиэтилентерефта-лата периодическим способом на основе использования эффективных алгоритмических и программных средств.

На базе нового подхода получены алгоритмы комплексного моделирования технологического процесса производства полиэтилеигерефталата. Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение математических моделей стадий переэтерификации и поликондеясащга дают возможность прогнозировать поведение реакторов в различных производственных ситуациях.

На основе полученной уточненной модели стадии переэтерификации разработан алгоритм оптимального управления технологическим процессом , дающий возможность сформировать оптимальный профиль изменения температуры реактора, что обеспечивает улучшение качественных показателей этой стадии, сокращение ее длительности, экономию материальных и энергетических ресурсов.

Предложены эффективные алгоритмы трехуровневой БСАОЛ-сисгемы адаптивного управления технологическим процессом, позволяющие в отличие от существующих в реальном масштабе времени скорректировать модель хода процесса и поддерживать его режимные характеристики при действии случайных возмущений. Пакеты прикладных программ позволяют осуществить прогнозирование хода технологического процесса, анализ и принятие решений в аварийных ситуациях, регулирование основных режимных величин, адаптивное управление процессом, автоматическое создание протокола с выводом результатов на печать.

Рекомендации по структуре комплекса технических средств инфсрмаии-онно-управляющей системы позволяют повысить уровень автоматизации производства полиэтилентерефталата, исключить оператора в ряде режимов из непосредственного цикла управления, улучшить оперативность и сервис представления информации.

Результаты диссертационной работы в виде алгоритмов, программ, рекомендаций по комплексу технических средств системы управления для используются в производстве и учебном процессе, о чем имеется соответствующие акты внедрения.

ABSTRACT

Cfaornaya Larysa Gennadevna

AUTOMATION OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF MANUFACTURE POLYETHYLENE TEREPHTHALATE BY A PERIODIC WAY

Key words: the automated control system of technological process, mathematical models, identification, optimum control, adaptive automatic systems of regulation, information control system, complex of means, algorithmic and software, simulation.

Dissertation research is devoted to a problem of raise of a level of automation of technological process of manufacture polyethylene terephthalate by a periodic way on the basis of use effective algorithmic and software.

On the basis of the new approach the algorithms of complex modeling of technological process of manufacture polyethylene terephthalate are received. Developed algorithmic and software of mathematical models of stages pereetsrification and polycondensation enable to predict behaviour reactors in various industrial situations.

It has been developed the algorithm of optimum control of technological process a pereeterification stage on the basis of the received specified model. It allows generating an optimum structure of change reactors temperature that provides improvement of qualitative parameters of this stage, reduction of its duration, economy material and powering resources.

The effective algorithms of three-level SCADA-system of adaptive management of technological process allowing are offered as against existing in real time to correct model of a course of process and to support its regime characteristics at action casual fluctuation

The packages of the applied programs allow carrying out forecasting a course of technological process, analysis and acceptance of the decisions in emergencies, regulation of the basic regime sizes, adaptive management of process, automatic creation of the protocol with a conclusion of results to a seal.

The recommendations for structure of a complex of means information control system информационно-управляющей of system allow raising a level of automation of manufacture polyethylene terephthalate, to exclude the operator in a number of modes from a direct cycle of management, to improve efficiency and service of representation of the information.

The results of research as algorithms, programs, recommendations for a complex of means of a control system are used in manufacture and educational process, about what there is a certificates of introduction of results research.