автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматизированная система управления процессом полимеризации в производсте термоэластопластов

САНКТЧмЛЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

РГ5 ОД '

л}, ЙЗи

На поавач рукописи

'/ С* '

СТгЧЛЕЦОВА ИННА ПЕТРОВНА 4" £ '

• АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАШЕАШ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ТЕВШЛАСТОЯЛ».СТОе

Специально^ гь 05.13.07 - автоматизация техиологкчеасих процессов н производств (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ • диссертации на соискание ученой стзпокк кандидата технических наук

Счнкт-Пртер^ург - 1995

Работа выполнена ь научно-исследовательском' институте синтетического каучука имени академика С.Е.Лебедева (Ьороне.гг.кш фмгеэл) и на кафедре автоматизации процессов тжческо... промышленности Санкт-Петербургского ■,технологического института (гехтдосзого университета) ' . '

Научней руководитель: доктор техничеаких наук, профессор

РУСИНОВ Леон Абрамович

Официальный оппоненты: лектор технических наук, профессор

кандидат технических наук

. тжт

Виктор Васильевич

РЛШОВСКИЙ Павел Валентине! гч

Ведущая орга^та^'ия: АООТ "ВоронежСиитеакаучук", г,Воронеж

Защита диссертации состоится 24 октября 1995 года в 15 ч на заседании диссертационного сове-га Д 063.25.11 по присуждению.. ученой степени кандидата технических наук Сант- Потербу некого технологического института (техьлчёского университета) по адресу: 198013, г.Санкт-Петербург, Московский проспект, 26. ■ ;

С диссертацией ыохно ознакомиться в библиотеке С'чкт-Петербургского технологического института.

0таь.вн на »автореферат в одном экземпляре» заверенные гербовой печатью, просим напрвлять по адресу: 198013, г.Санкт-Пе-тероург. Московский пр., 26, СПГТИ, Ученый со. эт.

Автореферат разослал 23 сентября 1995г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 063.25.11 к.т.н.., доцент -

3. И./алкион

(ЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

, ' • Актуальность'работы. В промышленности синтетического кау* ' чука широкое пр:мек<:' мэ находят процессы, анионной полимериэа-

■ ции на основе литийорганических катализаторов го механизму • "живых" .цепей я синтезируемые эти., методой полимеру.. Таган 'пот.

лимерным материалом, обладают».« ог.ойотеьм:'., лристеюг*- каучуку, -резинь и пластмассам, явлг этся термо гастоаластн <Тй).

Изучение связи мегпу строением и'свойствами дивинш-аги* рольных термоэлаетопгастов (ДСТ) позволило разработать технологические методу получения линейных и. звегдоойраачсгк ГЭП, предназначении;'. различных областей применения. Ути мстоди 'характеризуются довольно больной гибкостью, позволяющей сраз-нитедьно легко изк.лшть химический состав, молекулярную структуру или другие характеристики получаемых полимере*.

..Дивйиил-стирольные териоэластопласты обладают ьисокой прочностью, хорошо смешиваются с масгэми, легко окряпшва.'еч'си з. различные цвета. Они ц большом обьеме применяются в произгодс--тве обувь, для модификации пластмасс и битума, в других отраслях промышленности. Переработка их обеспечивает внедрение уо~ доотходных и автоматизированных технологий.'

Процесс производства ДСТ вкшочает е себя ряд технологических стадий: подготовку мономеров и растворителя, приготовление растворов, полимеризацию, выделение полимеризата.-..

Наиоолее ответственной стадией, на которой Формвдетса

■ р^е многообразие марок ТРП, является полимеризация. ...

Полимеризация термозластопластоя осуществляется периодическим способом, для которого характерны нестационарное^ процессов синтеза блоков полимера й циичшчеекгй характер функционирования производства. -.

Особенности динамических режимов в процессах синтеза и сшивки не позволяют получить полимер с заданными свойствами, ориентируясь только на'классические методы теории управления. Сложный, стохастический характер процессов полимеризации ТЭП, наличие неопределенностей, связанных с неоднородностью посту-, пэоцего сырья, малая информативность процесса, отсутствие поточных анализаторов качества, количественных зависимостег <а-честга полимера от режимов сингега И нсстационарность характо-

ргйгик аппаратурного оформления .процессов делают а^аяьш*. ксиользов-чвав - Штолов •искусственного-интеллекта- в АСУ 'Процессом П(шл!^изааяи-ь-п^н880рст2&.»ерм0эла^тош1аст08.. ••

' -Ï Црдь уюосргаиионрой заДоты У разработка автомате^

зированкой окстеий^прзйлениа, обеспечивающей получение диви^'.' 1пи;-сткролъ1!ых'термоад£1Птош1ас|тоЕ треб\ дюго качества,' беяо-'' пасносгь и яая&щЩ юс. яроиаводотва.

дс^ишцда .'этой,' цэяк были; посзтавлени и решена следую- ,

Ui-л? кдцаш: . "•'•'V V \".'■'' ' "г '

" • .• ,:1.' ^азраОотка структуру .автоматизированной систему управ-'л»пия. а>ркодоп»скпм процессом • полимеризации ' в производстве ТШ;

2 фунга'дюнальных подсистем, АСУ": ..контроля, уп-

. рюлевия,: оптимизация,, диаткостики, противозвфийной зади^ч.и.. конк|Игтаг««йя, pmmm л них задач; < .

' - - .а. Разработка1подсистемы.диагностики• создание структуры; форьчфо^здие базы'Ч .ara: на основе' литературных • ..„анаых7 ikc~< п-:',гтксй информации и математических описаний процесса; построение диагностической модели процесса полимеризации;

4. Разработка алгоритма ситуационного.!'-Равденнл;

5. Реализация разработанной АСУ Tu на действующем производстве. ... ■ • . •

Методы/..¿следовании; При решении указанных гадач использовались методы теории ситуационного управления, математичэс-' кого моделированля,в химической тг •■налогии, статистического анализа. ; / s', ' • • ' ■ ■ > •

Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:

1. Разработана структура автоматизированной системы уп-■ равдекия-периодическим процессам полимеризации ТЭП, использующей ситуационной логическое управление с идентификаций ситуаций на объекте управления подсистемой диагностики;

2. Разработана Саза знаний .подсистемы аиагностики с представлением знаний в виде комбинированной фреймозо-продукционной модели и использованием математических списаний процессов;

3. Разработан алгоритм параметрической идентификации математических моделей процессов полимеризации ствола и дивини-

- Ó -

' '■ . 'Практическая ценность.-,. ■ .•"\•"' ■ : ,

.\;/: -, реализована автоматизированная; система' управления'jпро-'. цессоы получения ■ термоэлас!гопласч?в, • .псюдолпвда о;>:-:от:еч:т> ¿требуемое качество,пс 'ямгра,,-:- повысить•.важность яр^к&тдствз, Т?Л; í. •■--■"' :

-^роведен .экспертный айалю.и.сфЬршялада^ Саза знаний • для ' организации' автойатиа^ровййкото,- синтееа, pa:npí"TpaH4imux ■ марок дет. База знаний т хается ог-k» /го«,' что позвс*л-гт: легко модифицировать скст «у .iq liepe накопления новых знаний и адаптировать ее К другим проц^егш и полимерам, ' •

- модульность ' структуры' систем« и открытость, базы зн?л:яй позволяют л с г к'..' тт рейти на процессы получения других марок "(ОП я рассматривать разработанную АСУ ТП itaK типовую для ^зтомгдп-зацил периодически процессов растворной полимеризации в про-' шилонности ОК. ,

4«-• Ожидаемыймройовой '-эксвомичеокий • эф$м«т»ог внедрения системы'составляет 29Г683,6'тыс.руб.-,''frío ценам на 01.03.35г'.).у '• Основные положения, выносимые на защиту: ■ - ...■'■:'

- фуйкцио. алькзл структура АСУ процессом пслйд;>рйз'ации:' ад производстве ТЭП; -..',•' ' '

- диагностическая модель процесса гюлиыеркэацич; ' .

- алгоритм параметрической идентификации, «атяматичаской модели полимеризации'стирола и дивинила; . . -.

- алгоритм ситуационного управления. ' . '

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и еч результаты докл.1я«важись и обсуждались на:,.

- IV Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов"; г.Москва, 1й94Г'.; ■ , .'г,

- IV Всероссийской кенферекщш "Динамика процессов и.;., аппаратов химической технологии", г.Ярославль, 1934г. Г

- 9-ая Всероссийская конференция ''^тематические методы и химии", г.Тверь, 1995г.' - ■ , '

Публикации По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том чис.»* три статьи, трое тезисов докладов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пати глав, зыводоь. списка литературы, содеркщего 63 наименования, и. икс: и приложении :ía »СО страг *шах. Осисьнск текст чзлгж»..« на, i46 стрг1няцах кастг'писяогс текста, содерятт 8 т^Здиц, 38 рй-сун"он.

ОСНОВНОЕ, СЩРНШИЕ. РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы. сформулированы. цед> диссертационной работы и ¡¡ути ее достижения, научная яояиана. изложены основные положения; выносимые да ваикту. '

В первой гласе характеризуются процессы анионной тгалгме-,-ригздкк V. свойств получаемого этим методом дивинил- стироль него тержгэластсплзста... Доказаны основные стадии производства -ДСГ, "загшейшей из которых жмется полимеризация, так как она. сбуслааливает ыногономекклатурность производства, а реж"мы ес; проведс;гкя во многом определяют физико-механические и технологические свойства получаемого материала. Выполнена постановка . задач управления процессом полимеризации. ' ...

Под>шеризацш тержюластопластов осуществляется в одном реакторе несколькими последовательними процессами синтеза стирола и бутадиена и Д^

Задачами управления процессом полимеризации являются: •- выполнение логической последовательности периодических эггерахнй во времени и в зависимости от знс- :ений технологических параметров с цель» достижения заданного кач ства ТЭП; стабилизация. качества термоэластопласта; - У'.«п',чйапцкя аременпого цикла получения ТОП-, ^ - максимизация производительности установки путем согласования работы отдельных полимериг;: /оров;

оСеспече ие бегаварийности производства. Особенности динамических рехшэь п процессах . .штеза и ссмв.'.и, недостаточность оператичной 'информант о качественных параметрах пр- цесса и отсутствие полного математического описания стадии полимеризации не позволяют получить полимер с заданными свойствами, ориентируясь только на классические методы теории управления. Поэтому для эффективного управления процессами полимеризации в произ«одс??,е Т--*'; необходимо испольт'оиать в АСУ эмпирические анания, включив в систему ?лнм.ент^ искусственного интеллекта» позволяющие формализовать знания, лрогно-¿"•хзвать поведение объекта и принимать решения в условиях неопределенности. .

Во второй главе выполнен анал"з развития г^томатизирован-ьых систем управления технологическими процессами вплоть г,с

настоящего времени:• Подчеркнуто,'. 'что .рв&ерв1 повнвегая .гивности АСУ закиачается в увелачеют урогня. их интеллектузли-]' гачии. т. е"-\переходе к прйивкясч?ведою сяетемаи,' ориентира-, .ванным на знания. .V, .■.'•••'■' / ,

. Для .автоматизированного управления прочеоссм гюлкчериза-ции_ - ч. производстве дивияил- стирочных •херыоэластонластоо разработана двухуровневая систэма, фумкциональ вея стру». ура шторой представлена на ряс. '.'■,'

Первый уровень реализуется устройствами класса гоирэ.тдс— ров и выполняв? функции интерфейса объекта. Второй уровень реализуется средстве и яыуисдигельной техники к шполпяст функции автоматиэиров"иного рабочего места оператора-технолога.

Функции АСУ . условно объединены в следущие подсистемы . контроля, управления, оптимизации, диагностики,. противоаварий- • ной гачуда (ПАП). ' , •

Функционирование' АСУ осуществляется в трех режима;« управления: автоматическом, лолуавтоматич*. ;кои и ручном.

В автоматическом режиме система управляет процессом поли-' меригации ТЗП ^ соответствии с выбранной опэратс-рсм^ маркой по -яимера и выдает информацию о состоянии обгеета управления на экран ПЭВМ мл и печатаддее устройство. ' При нормальном развитии ' процесса нет необходимости вмешиваться в работу АСУ. . •

'Полуавтоматический режим заключается в возможности енпол- -нения отдельных технологических операций независимо друг от друга. Пользователь сам определяет необходимые операции, и ж п* оледовательностъ. . ' .. , '

В ручном реяиме оператор управляет кандым исполнительным механизмом и регулятором в отдельности, яри этом осуществляет- .' ся визуализация их ■ состояния на к'емосхемах. •

Особенностью предложенной структуры, вызванной малой информативностью и слабой формализуемостью.объекта управления, является введение подсистемы диагностики, выполняющей иепре-' рывный анализ состояния технож>П1Чес!сих процессе« и оборудования. По^исТема производит обнаружение опасных тенденций в характере протекания процессов, выявляет возможные раэрития аварийных ситуаций и определяет причины, вызывающие дти изменения. Исполъ горячие по« сит з^ подсистемы знаний о проц-'.са тйголярт кпентифичирорчть ситуации - оргаьиговать оетуациоа-

ГТ1 О «А €3 «Э ТГ е-м'ьл

контроля

Текст («-¡гЦ мнемосх.

таблица и-

докумеи гирова-иие

и

•»{график 1

изуаг;«»-п«*е-авлен

отображение

щ-геормации £

3"

сбор,обработка, хранений иноогчиаиии

управления

олтшизаиии

, I выработка, решений пи ур авле— ни» технол. процессом

■гнали?, принятие решении оператором

и:

програм-!

анализ,■ обработ-1 ка воэм |реыемия ЗОН !

максинияа-

имя промасоям-тельноети

диагностики

10ПТИМКП.5«М«Г

¡качества ¡готового продукта

анализ состояния технологического пронесся. и 06ОРУ" лоиачыя

прсй огавлэ-кие реуу-яьта-тсо диагностики

протиьсав&рш-

ной запить!

выраоотка решении по пред/пяет-а мки пред-

СОСТОЯНИЙ __—£--

цветовая ин-линмтя, пэу-коедзе сопро-еомдгнме

мндмкаиия

регистрация

расчет значений параметров _р

X

сбор и первично I обработка сигналое,-

пыработка гправлянвих воздействий аппаратурой локальной автоматики на базе МП техники

диагностика со стояния аапор ной арматуры

яектрическмх пускателей

И

м

зоукооая

¡смгиалмоаимя

блсжкрозки

ТОУ

Рис. 1. функциональная струстурз АСУ процессом дожри^те

ТОУ - текноя'тический обьект управления} ММ - исполнительные- механизмы.

нов управление объектов. Структура задач подсистем« дкагиосч-п-ка представлена на рис.. 2. ...

; РЕЖИМ УПРАВЛЕНИЯ'. 'V.:.;,.'.'- ' '" ЙМАГНООТККА

определение неисправности .датчиков; состояния пневмо-,- зде-ктро-пу.1вадо2"...

. '"•'диагностика состояния оборудования; сосчзянич технологи ¡еевдх, процессов полимеризации ' ■ '

. выявление • " . нарушений последоватедьисат1 ти циклограммы; нарушений в согласовании работы аппаратов; 5

отклонений параметров синтеза (на базе математических ■ метелей процессов;; отклонении качественных показателей полимера

•у

Рис. 2.'Задачи подсистемы диагностики ь соответствии с выбранным'режимом управления

'Третья глава посвящена описанию организаций к функционирования подсистемы диагностики: представлена ее структура, рассмотрена организация базы знаний, предложена диагностически' т модель процесса полимеризации. • у , ■ Функциональная структура подсистемы диагностики включает зледуивде составляющие: монитор, балу данных, 0 аз у знаний, 5лок вывода, диалоговый блок, блок, с "ъяскения, архив. -

База знаний состоит из двух уровней. Знания верхнего /ровня представлены совокупностью связанных в сеть фреймов, эписиващих технологические ситуации. Правила, относяту,е<:я к данной ситуации, сгруппированы в соответствии с ич функциями и представтены внутри фреймов, образуя, таким образом, нижний /ревень базы знаний. Каждая группа правил является атрибутом■ злата, представляющего определенный вид информации о ситуации.

.-"■г. ' (

полуавтоматический

автоматический

ручкой !

. ( ) !

V

■ rçptift» технологической ситуации свяаывает взедиког~«йший''о, П.-ДИЙЭЙ ситуации, предскаг' тает, -какие события. могут произойти,'.' определяет структуру систем» управления и возможные варианты' учрчвля&щчх воздайбтвий. Oit имеет еид:. . . - ;

Fr S." ■( Cni. Pr, Ree. Cc-nf'>, • ' ' -' (i)

где S - имя i'pQÎiuta или наэв;*ние емтуащ- i; -

H - утазатель-яыенк"корневого ияя дочернего фрейма, с ко-.*срым сьяеан -данный 'фрейм и аначеяия атрибутов которого он иадгедуь-т иди :леэедаот. ' Дочерний Фрлкм содержит набор ipaui'.»; ,Модель « процедуры, заполняющие необходимые вычисления;

St - статус'ситуации (слот содержит условия ее возкикно-' воняя и г?зсгюуткые значения параметров):" .

. Ого •-' , слот, '/содерхаший / диагностическуо модель процесса, : соответстгуюцу» дадной. • ситуация » ; Диагностически, модель представлена к ' продукционных -npaBtui, • про .едур для, сросерки на д?пуст::м!.х;?ь знзчеи$'псфаметров, полученных из..,аэы, да; ных,-процедур расчета rie математическим .описаниям' и- т.д. При боль-. . вой равмериости модели этот слот- целесообразно 'оформить в веде • отдельного фрейма;.' , ' . '. :; ,.'.-'

Рг - слот, содержа^»! прогкозы развития сштации (в текстовом или функциональном виде);

Key - '¿'йот, содержащий рекомендации в случае возникяове.- • нил данной ситуации;

Conf - слот, содержащий имя (список) фреймов перехода по сети. . . , ■ - • , . .

На рис. 3 приведен в качестзе .примера адейм Fr ?> = "Начало полимеризации дизгшила". ■

Диагностическая модель включает ь свбн ' модель состояния оборудования и модель состояния пооцесса. Для контроля состояния обсрудоьанил применяется, б основном, логический контроль h;., непротиворечивость, модель учитывает причинно-сл^дствен^е ердаи в объекте управления и представлена в табличном виде. Для построения диагностической модели состояния процесса использовались данные технологического регламента, математические описания процессов, экспертные знания о технологических процессах синтеза и модификации тормоэластопдастов.

Пространство состояний технологического процесса дискрети-'зировано в координатах "время-температура" , и граничны«* ег.а-

1.1,

!ймл слога . 'Зйаченмё'х " '<■■■ ¡(X Примечания'

I . 1 ¡У | ^ НачагаГс^т мери:?®1™-ди^чилн Полимерйч-ДЩя .дивпк :ла У.Ц Р. операции

.Л! ?Ь

гЗ

Ы

Есжи Тззд.:г,'1П ( Тэап.тлх И бГ ' ,...

< е-ТТ&Ф'Мйа ; . .V

рассол в' рубаз.кс-.;

/с2г

Если Тзед.шт

ОТ ." " ' ______________ ., . . .

—- < о , го и ".Цияах--;-^.;'" -<.;•; ' у,,

Если Гзад..м.;п с Т <■ Н |

раосбл;':^ 'рУбашкк . аппЛиа ходбдный'

алп.. на_горячий , | вкжчить систему $«грена'. .

... . . . ига - сменить

> --То и - и^'-'А

(IX •... С^ '• .'

Г10

Если' Т^а,. .¿Ш Тагвд.пим< И.'.'

с'Т-эзд. тач

<1Т ат;

й-с

Если Г. > эпг т*с,.И-

ат

? -\a.max

г11

Рг

Вес .СопГ

сГГ

¿т . ' . ';•.':«••■

„То и « из, М-.у^К

Если г' > Тк и '' с- ••.'У:'* ;

Тэад.п»1п'< Т < ?аад.тах'''

1п (1Т ЧИ'зад.так ■•".<" ---( —. ^ -.— >

йх От, сЗг

Если г4 » 1, ПЗ

Если гЮ » 1, рексменд. опер-ру Окончание полимеризации; Ост-анов процесса

'■Ьких " вкдачйть

V . "' -У систему-охдачаег.

нич„..-. •

. . ■■'. Л .,

г ¡1

- ncua.fi' ' стоггаер а:(полиме>

риряюр д •

'„'Ч ' ' ' ... « 'УЛ.- <■

<г

1

П процедура |

Рис. 3. ''.'труктуг.з фг^ймз "Начало полимеризации диВ1ш».ла,:.'

'чекил воктсров' ''поа'волявдйх *дектафШ!.мрОБать кошс-

"рётэдо ' ситуацию, 'занесеныг_е базу'знаний. Кроме этого,' база, внаний включает йя^рмавдга о-'воэиошд. путях развития' проие.с--са, ' "исходя- ' иг ■¿намаа/.текдего.и прсалого е-го состояний, а . так.« содержит "рекомендуете дс-йст'вкч. в зависимости .от конк-ре-люй ситуации.. '•.■"■■. ""••. -••.>■■'■.'.'/.. "■ ' . ■'■•--' г;-,&?-/Извеотнс;'' что в, комект .окончания 'полимеризации • каасо^о кинетическая кривая йм^&.т' экстрему« (Первая „"^эоизводная .равна' пулю), что езидетодьитвуег-о. полном исчерпании «¿©номера* -и вавершекии рйакгда'полимериза^ш/ Однако, в свяги с наличие« неконтролируемых'примесей .возмежчо .'затухание пррцерса, пса-.ому .-время окончания синтеза" каждогслэлока определяется- по енанешК ем. концентраций мономера:и папгуера в реакторе,. определяемым •• во математической -модели. процесса. ; : '• . ■, ■

Ч- Вила-':йопольаоьана'' «а^емагическач- "модель процесса полимеризации, связывающая изменения количеств мономера и пелимера во. Бремени и температуру реакционной массы: ."-.. . •

Ч', \ . ./' ' ' ./.V

(Кг;-1о(1-Х1) ; <?>

: . ^'гйр.м.Мешкал

где Ха/ X« .койвордии-ирадиатора'и'.ыокоме;' 1";'.«ремя, мин;' 1о, Мог »¿у акъны'о. концентрации иницчатопа,' мономера, кол' /л; п - порядок; реакции по концентрации- инициатора; '

К; » Код-е. 1 ■ • ; -1=1 - константа реакций инициирования; 1-2

- ко^отанта "реакции роста;-' Ко1 'г 'п.)едэкопоненциадъный мнохи-

•тель;' л/(моль-мин): Е-, - энергия.активации, кД*?/моль; К-газовая постоянная; 7 - температура,' К; "г& - коэффициент, учитывающий теллоЕЫДэлеиие за счет реакции и перемешивания, КТэ = Кд-Кр-с1М'Ум-, Кя - ко; $ициет, учитывающий тепло диссипации; Кр - коэффшдент, учитывающей теплово." э'фега реакции, Дж/кг;

• - плотности реакционной массы, мономера, кг/л; _ объем мономера, л; 1т - коэффициент челло" 'редачи через стеику аппарата, ($»/<*г-К-мин); Б - поверхность теплосгема. м"; Т,

'•Тхл •темпрраи/рц реакционной смеси,;■•■' подаваемого хдадоах^нта,. ,!<; . Vобъем реакционной ..фзс.и.,' «.,' сап - ''теплоемкости реакционней,.массы, ;-",ст ал",-'- .кДл/'Скг"«.") . :?Мап - майгаа* кг.; ■ ■;"'■„.;'• - ' ' ''."■"..;-''■""■•* 7 y.^.V

В процессе эксплуатации объекта при «аки&Абэ' йвче'в"'и'иях • ' условий, лайрямер. в связи а 'неоднородность» сырья,: псстулзю-чего от разных*лсставадаков,, Boafc^iaar эз^гма здентификзддеи to-'рамотров математической «одели.. ч

•После .иршшгкя шда допущений.ynpoqakaijiy.- математическую моде.чь, пилучена итерационна*' формула..расчета текуте'й'и^онвср-

Xi гЛ:^ t-H

Wl.Xi - конверсия ва достаточно' мазом .ir-рм .интервале времен^' Г-j » const; А - условная константа, опрзд едящая •предзтегюнён^; ииальнк*.'MHrweJc :кокс!таа*н''скоростй-ррбта цепи Si., йавис'ящая, от '.типа ■ растворителя и'иниЦ^рущеё ойстеш; Ъх У некоторый интервал времени, на котором температура .Т. =« const,';' х ' ' .Тогда после аппроксимации" кус, :йо-линейной' функцией. иы?-терЕата кинетической кривой Ctj, <"Д мегуу .точками отбора 'прдГ»$ «резкцииагой' масся на анализ конверсии Xj р'Щ,' коэффициент определяется из уравнен.' "м-,. .. . '

V f - \ '

irpn.t *-ti\' у Ti, К - Xi»'. ' .->: vr'.'

Т/ри автоматическом измерении харйктериптйчейкок вязкости, появляется..возможность коррекции-NMP.подимера путем'' утоЦ.,.?нйя . количеств второй по/"(ми стисэла; • сшйвзщегб агента.'1 (для" рэз-'; ветьленкого ТЭЯ);" второй .порции. .''катализатора 4 •:. (для ДСТ-30РЯ0ПС). . : " . . . /;•-'. л V '' ;;:vrf

Описание подсистемы управления процессом полимеризаций приведено в четвертой главе. Дано определение метода ситуационного управления, описаны присущие ему особенности. Прсдстгь-лен алгоритм ситуационного управления процессом пелимердааци'} з производстве ТЩ. . '

Главной осЛЗе'кностьк)' управления'! процессом 'палшориишии-','ТЭП является as©Vcr4<ojTifc'vxapaiiiepa управления - о?, марок ;выпуо-.' ' каемого полимера. .Марка-;j^CT определяется не только, рецептурой',, но и гюследователлносч'ью аагру&ок 'ксмлонентов,; временем про-' хокдениа стадий процесса.;:";и,- "следанатольно' 'количеством" задействованного обо'руйоданид..';.;".';"*' .. . .. .' '. ..' 1т'. Алгоритм ситуацисккого- упр£Е1Лений"'про,,еосрм псишмер,,8аций-"вюючает в 'себк два фунгадарнальных блока: ' . "',• ' .

.блок',в аграфу. которого-; входит определение состояния технологической.системы о '-'целью, выбора направления ведения процеса; ' -Г ;..'.. ''-Х^ ' .• '■''■." - -V X Г Гэлок синтеза.полимера по циклограмме. ,;.'.-'.. ' •' ' \ " Вооможны следующие состс лния 'объекта управления;; * •VI'. «Наличие'.процесса в реакторе; : ■ "', '..

;.S.''iferoTOBHOCTb vK работе какого-либо узла в связи "с отсутствием сырь Я; ... /• ';" ,...'-'' ■• -

.,3.' Неготовность к: работе какого-либо \яих'ъ связи с нечсп.-•равноотые необходимых датчиков, пйевми-.-', электроприводов; '."

'. 4. Объект к работе, в автоматическом-.ретме готов. , , После выбора •оператором -, из предлог'¿нногр Меню марки вн-пуСгА&могб полймера-*о«<угбыа определяет; в каком из,~ремшоз/"уг-. равления - 'бозмсидо' проведение процесса получения данной мар!Ж ' ТЭП. Управление.,«осяе^овательносгтьа вйтшшенкй операций осуществляется. .в ■' соответствии с циклограммой лолучепи^ дачной марки.полимера^. ■ •' ' '. . . . .. . '-'.-'_■' ' . •

Укрупненная' блок-схем4 алгоритма...управления приведена на рис. 4. '; . - - - V-'; ' .-.''* ■ v

В пятой главе' описаны структура и. функции автоматизированной системы управления периодическим процессом полимериза-циг в 'производстве- . дМвинил-стмэльных ^ермозлаотопл^стов (АСУ-ДСТ),'; разработанной и внедренной в Воронежском фи пиале Государственного предприятия НШПК.

АОДСГ предназначена для автоматизированного управление производством ТЭИ cj. дуюиях марок: ДСТ-30, ДСТ-50, ДОТ-SOP-Ol, дп'г-уор-4£,, ДС1-30Р-Г.14, дсг-оОР-аж, . ,:,'T-;:.jp-gi:incM ь .организации- противояварийной яя»этн процессов и оборудования с v^ihin о^е^п^чрния рехимны/ параметров п'кц^сс и слче'тьа получаемого полимера ь соответствии ~ технологическим pemi'.veH'"-"».:.

Пэрчпй уровень ■ р^&чнзоаг." на ."ог/чеокого ki«k{огро-

1Б -

начало

/задание марки и т/эк показа. ел1 - ■■ __

' [проверка'состояния технологическэй системы

.[Определениережима управления I

—--. " -—-п :-,- .

[Выдача рекомендации ш управлению) •

-1-—---—--—л

' | Ведение процесса в соответствии с ци1Йограк'мои|

[идентификация текущей ма"00ситуации .,'■•

. I

- ■<

Откло-^».. . да р—'' "нения допус-Л>~-Н Впод управляющего воздейсс-еия .

•ц.

Срабатывание."ча-рииных блокировок)

Рис. 'А- Структура алгоритма управления

-рессорного .контрсулера ГЛодакоэт, ' второй уроьань", представленV персонаньной. ЭВЦ ' ''." > • ; :., ' / ,

• АСУ-ДОТ школняет сдедуютте функции: ■ •.на пергоы уровне: , чбор и первичнья .обработка измерг.тел!.-ной информации;' реадигадуш алгоритмов логического ^правления отдельны».« технодогкчег.кими операция!,;■■' '", '

на зтором уровне: организация деадогоИро интерфейса" one-' »ратора; выполненное' процедур Стоматического обмена' '«формацие*, между ;■; урсваевш'-' упрэ&Ыния; представление; на видеотерминале', '.мнемосхем и греков;с указанием "на них предшествующих и теку-.-.едх здачекий параметров, каракте-рз 'изменений, со,времени;,' ¿,лат—' ■^носжса нсиравностк отсечной арматуры; "выработка рекомендаций-{•■по '^ведения процесса; [¡.'лчат 'отераташой. а '^тгоаой'до-

кумеаяацрД.. •' .-• I'. '> • ' •"•

•-.,"•.- ' Разработка специального программного обеспечения первого урсзня мшолненз с иополъаовгш"ец технологического явыка-прог-' рачудрования Докгиконта Микрол и встроенной 1лб~иотеки алгоритмов,»-. Структура jilpll для управления' процессом полимеризации ТЭП с детализацией 'до техполаупесюк операций и указанием ключей -. ' блоков (КБ) й секций' (KG), представлена :.

' • • Специальное'.йротраамнсе,-рбесзаечвние второго уровня.реализовано''на яеыке .iURBOrPAS'JAL представляет» собой набор модулей, '.вмеояй»: оверлейнум .структуру'..'Оно'включает в себя драйвер связик. базу .'данных,. Г10 АСУ для решения«оюш. iзса- аадач верхнего;уровня^.no,."iipjai3"i. ' , - /'. -•'.-' .. . •

: В системе предусмотрено 5. регшшв. 'p&krmi информг >юн-ио-справоцкый, автоматический; полуавтоматический, ручной, диагностики. •" * . •■ ' ■••

Описаны. принципы работы яольвоват. -ля с системой в каждом из : сеймов, .-и базой, данных, историями о процессе, сохраняемыми t течение одного опита,, и архивом АСУ-ДОТ, включающим в ~.ебя необходимые сведения о процессах шл^ериеация за последние 13 месяцев . для технологического персонала -цеха » специалистов, о6слуы!вэощи)£КШ и К.С АСУ. •

В гаоиочснии перечислены достоинства АС&-ДСТ: • . - ктучесть автомативированноп системы упраьл^ни? в • случае неисправност:'. отдельных датчиков, и. ,;олнителы;ых меха'иг-"ов или технологических узлос;-

-ПИ

__8<?>а>___

[П^.'л'йтка яхсмной" } ннсоркаиии

-8СНЗ.З

Пригэт овяе! 1ие

р.- 'ТБОрее

'с'С.к С-* )

-М.

Смите-» лолммерсз

_П

кспсо-!<стег Пересчет знач. па-»аиетриз

1КС003-

ксоза

Имагноьтм-¡ка сое-оян. ¡илапа^оз

КС106-

КС1ЙЗ

катали- сии&аниае-

за тс. а го аген-

та

КС110-КГ. 11?

акти&а-тора .

'Л-

Иидиаикаиия

КС114-«сгг/

ниги-сжсидан-та

КС403

стаьмли-

I__

.Л

КС404-КС<?35

■'срвдн'.г-ни<? .

I Подготсаит. | опэраини

КСг^ЭЧ<С205

Загрузка стиРОЛА О КСЯНКК!

КС202—!'С203

Загруаиа дызм-¡дала, о «ермик!

X

¿загр.

-ГСР-1

иат т-мза-

О М43РНИК

КС206-'кС2О-/

3;\г р.: л. лгзн-19 э кегкин

' ■■■ I

. ' г*

Гкс?10-

I КС21Ь

Ив по .

явяоогИ е/<ьн. | ги?«»а- 1 мй лля|

ЯШАСПЛ МОТКИ I

КС216-

?агруа— иа р>аст-зсрите-«я о

¡»ЗйКТОк*

» ксг

5<С225

Зчгргсгч

«га^ т«Ы1ива— ГСРа. ¡яеактЬ!»

КС224"-!<Г22К

Загруз-1 ка сти-, ала а • реактор

КС231 Скнтез первого йлс.ча

КС232-КС234.:

Загрузка

диеинила

о реактор

КС?,^

в ГОГ'ОГО

¿.пака

| [

_ г:зр1

ГоаГРУ:.:

|Б1»!ааго р.гемтл в ееак ТСР

ксссс

' .Рил мйсрузд»^' 1М1 -Аяя упраапенмя' :г$|Рснаго^ст£

гзп

- сохранение рабтоспособности системы в случав выхода из строя ^ технических или программных средств верхнего уровня или интерфейса Ломикокт— ПЭВМ; ' . .

. - возможность, организации гибких производственных схем,: что -позволяет исло ль решать установку по производству ТЭП для синтеза других полимеров; . .

--простота обслуживание. , . -' Дальнейшее развит-1? системы предполагает проведение пус-, Ко-наладочных. работ по дообьязке датчиками, регулирующей и-от-, сечкой арматурой второго реактора полимеризации и реализацию автоматического, режима.

'■ •, '- ' ' в: воды / ■■'■'.'••'■■

.., -1; Показано, что для эффективного управления процессами полимеризации в производстве термоэластопластов автоматизиро- ' валкая система управлении должна включать 5 еь.-^нты искусствен-» ного интеллекта, позволяющие исполььовать знания различной природы о процессе, прогнозировать поведение объекта и принимать решения' в условиях неопределенности..:.' ., ' ' , ■; '

Разработана' 'оуруктура автоматизированной системы уп- . равления периодц-деским- процессом полимеризации ТЯП, использую- ' щей ситуационное логическое управление 5 идентификацией сктуа-' ций на объекте управления подсистемой диагностики. . • .

8; "АСУ-, процесса* полишркаации. к' прои водстве ТЭП является двухуровневой," первый :!уровень реализуется устройствами класса контроллеров' и выполняет . функции интерфейса объекта, ' второй уровень реализуется средствами вычислительной техники и выполняет функции автоматизированного 1 Лйочего места оператора- -ехнолога. -

4. Функции АСУ условно'объединены в следующие подсксемн: контроля', '-управления., оптимизации, диагностики,• противоаварий-ной валюты. Учитывая то, что задачи, решаемы-.; в подсистемах диагностики и управления, в наибольшей степени отражают особенности процессов полимеризации, пр^лщ.лы организации и функционирования зтйх подсистем, характеристика и методы решения поставленных г них задач подробно рассмотрены.

Проведана декомпоз иция диагностических процедур: выде-

лены контроль неисправности оборудования и аппаратуры КИНиЛ, и собственно состояния проц зса. Покарано, что различие-природы этих сЧ^ктов приват.- к в-; обходи-">сти различных подходов' к диагностике: для контроля состояния оборудован?.,, .применяется, в основной, логический контроль на непротиворечивость; для контроля состояния процесса используются диагностические про-, цедурн, оазпаботанаые на осг -ве экспертных знаний технологического процесса. '

6. 8 связи с отсутствием инструментальных средств контроля проце :ов подимзриэациу и необходимости управлений стадиями

• синтеза не только по чремени, но иг'» завнси/ости от технолог»;' ческих- параметров и показателей качества, осуществлено определение момента окончания полимеризации по его катематиче'.ссму описанию.' Разработан алгоритм параметрической .идентификации соответствующей математической модели.

Показано; что при> стоматическом,измерении характеристической вязкости поя ляется возможность коррекции ММР полимера путем уточнения "количеств второй . порции стирола, сшивающего агента (для разветвленного ТЭГ4, второй -порции катализатора (для ДСП 30Р2О17С). '■' .. , . > ' .

7. Разработана Саза внаний.' подсистемы диагностикиу/с представлением знаний в виде-фоеймово-продукционной модели и исполь звание», математически ,отшс. шй процесса. ,, ■■' ',- ;• .V •

8. Разработан алгоритм ентуаци'онього управления "ооцессом полимеризации? .

9; V опытном заводе Воронежского Филиала Государственно- ' го предприятия НКИСК внедрена (1-я очередь) ДПУ периодическим процессом полимеризации в произволе. _?е дивинил-стЧрольных т-'-р-моэластопластов. обеспечивающая получение полимеров требуемого качества ' в соответствии с технологическим регламентом на'процесс их получения, безопасность и надежность эксплуатации (АСУ-ДОГ). ' ' ■ у

Ю. Ожидаемым годовой экономический эффект от внедрения ■ АСУ-ЛСТ составляет ¿97683,6 ту с. руб. (пи ценам на 01.03.95г.).

Публикации по теме диссертационной работы

1. Русинов Л..-.., Огеблецова Ил/., Подкопчева С.В , Хитро-

ва P.A. Автоматизированная система диагностики процесса полимеризации в производстве термоэластопластов // Системы и средства автоматизации потенциально опасных процессов химической технологии: Мезквуз. сб. науч. тр. -ч. II. -Санкт-Петербург, 1Q93. С. 129-132.

Z. Подг.опаева C.B., Стеблецопа И.П. Структура и .адачи автоматизированной системы "правления технологическими п эцес-сами в проиаводстве термоэластопластов // Проиг адство и и -пользование эластомеров. ~М. гДИ^ТЭнефтехим, 1994, N4. С.7-9.

,3. Исдкопаева C.B., Стебпецова И.П. Управление технологическими процессами в производстве термоэластопластов с использованием логического микропроцессорного контроллера Ломикпнт 7/ Производство и использование .эластомеров. --М. гГЧИИТЗнефте->;им, 1994,' N 5, С. 9-11. .

4. Русинов Л.А., Подкопаева *\B., Стеблецова И.П. Автоматизированная* система диагностики технологических процессов и оборудования в производстве термоэластопластов // • Тез.. ■ докл." - IV Международной научной'конферечщш"Методы кибернетики химико-технологических процессов", г..Ыосква, -'1994г; С. 143-144. _ '

5. .Русинов JI.А.., Подкопаева C.B.,."Леблецова И.П. Автоматизированная' система управления периодическим процессом' пол''--, меризации'в'производстве, термаэлдстопласто'в /у Тез. докл. IV Всероссийской 'конференции "Динамика, процессов и аппаратов. химической'технологий"'.'-том 2, V.нросл&иль, J 994г. С. 78. •

в. Русинов. Л. А., Лэдкопаэва С..В;., сгеОиецоча' Н.П. Экспертная система для .управления, динамическими режимами г .рцес-сов полимеризации // Тез. докл. 9-ой Всероссийской конференции "Математические методы в ;;имии", г.Тверь, 1995г. 0. 9l-9fi.

20.09.95 Зак КЗ-SO ГТ Ж СИНТЕЗ Московский пр. 2S