автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Совершенствование процесса приготовления ваграночной металлозавалки

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР Московский автомобилестроительный институт /ВТУЗ-ЗИЛ/

• На правах рукописи КАРПОВ Андрей Павлович

УДК 621.74: 658.012.011.56

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ • ВАГРАНОЧНОЙ МЕТАЛЛОаШЛКИ

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата гооническшс наук

Москва - 1991 г.

Работа выполнена на кафедре "Машины и технология литейного производства" Кировоградского института сельскохозяйственного "машиностроения и в опытно-конструкторском бюро по промышленному роботостроению НПО "Ритм"

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

СУМЦОВ В.Ф.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, професоор

ГРАЧЕВ В.А.

кандидат технических наук, доцент

ТЕЯ Э.Б.

Ведущее предприятие - НПО "Волга" г.Казань

Защита состоится " ^ " ^-^СХОч Х991 года на заседагап Специализированного Совета К064.04.02 Московского автомобилестроительного института (ВТУЗтЗИЛ) по адресу: 109280, г.Москвг К-280, Автозаводская ул.,16.

Ваш отзывы в 2-х экз. с подписью, заверенной печатью, просим высылать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского автомобилестроительного института (ВТУЗ-ЗИЛ).

Автореферат разослан " ^ " 9 Х99Г г.

Ученый сехретарь Специализированного Совета, кандидат технических наук

Б.А.Макс им<

.-л ' Ак'

ОЕ'щЛЯ ХАРАКТЕР/!С1 ИКА РАБОТЫ

'уа^ъностъ ^зботы. Э;;;и,л из главных направлений работы по ускорзнию научно-технического прогресса к технического перевооружения действующего производства является автоматизация процессов управления ка основе использования современных средств вычислительной техники, систем управления технологически-.;! и производственным!. процессами. Появление в литейных цехах управляющей вычислительной техники является качественно новым этапом в развитии литейного производства. широкий спектр функциональных зоз-молшостей автоматизированных систем управления позволяет на более высоком техническом уровне выполнять традиционные технологические процессы и, в частности, - процесс приготовления ваграночной металлозавалкя.

В настоящее время методика расчета и принципы управления набором металлозаватки разработаны применительно к производственны:.: условиям, предполагавшим отсутствие средств АСУ и необходимость участия человека в принятии, решений по управление. Процесс приготовления металлозавадки включает ведение комплекса различных технологических вопросов: химический состав жидкого чугуна, масса, стоимость я время набора мэталлозавалки, -однако • взаимодействиемеяду нжи'Практически отсутствует. Что исключало необходимость в учете таких технологических особенностей приготовления кеталлозавалш, как: дифференцированный угар химических элементов из ко(язонентов металлозаважи, случайный характер их исходного химического состава и фактически лолуча-е?жх при наборе масс доз. Причем величина многих из этих факторов имеет переменный характер. Все это снинает эффективность существующего процесса приготовления металлозавалки.

Недостаточные' гибкость и подход к резеншз указанных технологических вопросов могут привести к использование алгоритмов, которые недостаточно учитывают особенности данного технологического процесса и, следовательно, могут снизить эффективность управления. Другие задачи исследования связаны с разработкой структуры и алгоритмов функционирования микропроцессорной системы, обеспечиваете;! оптимальное управление приготовлением ваграночной мзталлозаваоки ка основе адаптации системы к изменя-яг-лмся условиям работы.

3 той мере, как этогб трэбуот условия крупносерийного и

кассового производства отливок, в настоящее время нельзя считать разрешенной и проблему стабилизации химического состава ■ "вагракочлзг? чугуна. Необходимость в данном случае участия АСУ в процессе приготовления металлозавалки обусловлена тесной связью уе.гщу повышением качества приготовления метатлозавалки ; синением колебаний химического состава чугуна на выходе -из вагранки.

Вышеизложенное определяет необходимость разработки новых постановок решения технологических задач и создания А.СУ приготовлением ваграночной металлозавалки для комплексного управления данным технологическим процессом и как первоочередного способа стабхлизащи химического состава выплавляемого чугуна, что составляет актуальность данной диссертационной работы.

Цель работы. Стабилизация химического состава ваграночноп чугуна и повышение эффективности процесса приготовления металл! завалки за счет совершенствования данного технологического про-песса на основе использования управляющей вычислительной технл; Эта иель объединяет решение следузхих задач исследования:

1. Совершенствовать методику расчета состава ваграночной металлозавалки.

2. Совершенствовать методику набора компонентов вагрдночн> металлозавалки.

3. Разработать функпионально-атгоритглическую структуру АСЭТП приготовления металлозавалки, реализующую комплексное управление данным технологическим процессом.

ручная новизна» На основе выполненных теоретических л эк-сперименталькых исследований получены слепугхие научные результаты:

1. Экспериментально определено влияние величины уставки дозы, вида материала, степени заполненности суточного бункера, состояния весодозирующего оборудования и длительности его рабо' на точность дозирования шихтовых материалов.

2. Разработана методика расчета состава ваграночноС металлозавалки позволямаая: учитывать случайный характер исходного химического состава и набираемых глее, доз компонентов металлозавалки; автоматизированным путем производить поиск решения, обеспечивающего миниматьяое отклонение результатов расчета от ^сходных ограничений по химическому составу чугуна.

3. Получека математическая модель, которая позволяет рас-етным путем определять гтн:::,:альнуэ массу мет алло э авали и, cíec-ечкваюсул в лгизком чугуне отклонение от заданного химического остава не выше допустимого уровня.

4. Разработана методика определения расчетного химического остава компонентов, участвующих в составе ваграночной метал-:озавалки.

5. Разработала методика гибкого формирования ограничений i задаче расчета, увязыз&олая вопросы :.о:нд:/!пзг11;гл стоимости ¡еталлозазалхи с вопросами стабильного обеспечения в жтком [угуне заданного содержания химических элементов.

о. Теоретически обоснована необходимость участия расчета »става ваграночной металлозавалки в процессе ее набора.

7. Разработана методика расчета состава ваграночной у.ьтал-юз авалкл на этапе ее набора, включающая вопросы оптимальной )рганизаиии процесса набора.

8. Установлено, что для- расчета величины упреждения при габоре пихтовых материалов мозет быть использована математичес-:ая модель линейного вида. Адаптивный алгоритм управления пред-юлагает постоянный контроль и идентификацию ее параметров.

9. Разработана фушидюнально-алгоритгаческая структура построения АСУ приготовлением ваграночной металлозавалки. '

Практическая ценность. Выполнен комплекс исследований и разработок по совершенствовании процесса приготовления вагра-зочной ыеталлозавалки. Применение АСУ позволяет полностью охватить вопросы обеспечения заданных химического состава жидкого чугуна, массы, стоимости и времени набора металлозавалки я, тем cai.iHM, повысить эффективность данного технологического процесса. Разработанные математические модели, алгоритмы и методики решения различных технологических задач могут быть использованы как типовые.

Реализация л внедрение. За основе проведенных исследований для чугунолитейного цеха Волгоградского тракторного завоза заполнен проект реконструкции злхтового и плавильного участков и изменена расчетная масса ваграночной мёталлозавалки. Разработанные мокли, алгоритмы и проектные резения использованы б • основе функционального, информационного, математического и программного обеспечений для АСУШ "Шпхтоприготозлекие" цеха серого чугуна 3-ia "Ростсельмал" и АСУТД "Шихта" чугунолитейного

цеха предприятия п/я 3-И501. Обшай экономический эффект от использован/я результатов раЗоты состава 1Э4.0 тыс. руЗлей.

Апройяц'-'я саботы. Основное содержание работы и ее отдельные положения докладывай сь и оЗсугхдались на каучно-техническог. Совете ОКБ "РоЗоты" и технических совещаниях в отделе Главного металлурга з-да "Ростселькал", предприятиях п/я А-1453, Е-65С1; на научно-технической конференции /г.?/днск, 1933 г./; на республиканской научно-технической конференции /г.Волгоград,1ЭЗЗг. на межреспубликанском научно-практическом семинаре ллте&икэв /г.Чебоксары, 1937 г./; на П-й Есесоззной научно-технической конференции /г.Донецк, 1939 г./; на регионатьной научно-практической конференции /г.Кировоград, 1Э39 г./.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.

Структура и объем заботы. Диссертационная работа состоят из введения, четырех глав к заключения, изложенных на 147 страницах машинописного текста, и содержит 25 рисунков, 21 таблиц, списка литературы из 157 наименований и 3 приложений на 40 страницах.

Основные научные положения, пзедстадлкеуке к зазнте;

1. Необходимым у а: о вне:,: соверхенстзования суиествукей методики расчета состава ваграночной метаялозавалкн является ооз-•цание возмо.чности учитывать при расчете случайный характер химического состава и набираемых масс доз компонентов ыеталло-завалка з автоматизированный поиск решения, обеспечпваэхего шнималькое отклонение результатов расчета от исходных ограничений по хнмическо\г/ составу чугуна.

2. Расчетный химический состав компонентов ваграночной ме-таллозавалкп в условиях производства мочно точно определить расчетным путем при наличии обратной связи между результатами химического анализа выплавляемого чугуна и результатам набора металлозазажи.

3. Для материалов с неизученным химическим составом необходим этатаый ввод в состав металлозазатки: первый этап - изучение химического состава нового материала, второй этап - оптимизация /минимизация стоимости/ состава металлозавалки.

4. Включение расчета состава ваграночной метаглозавачкп

в процесс набора ее компонентов стабилизирует химический соста выплавляемого чугуна и способствует поиску более дешевых ва-

риантов состава металлозазалки.

5. На этапе набора расчет является комплексным л включает последовательную группу расчетов: перерасчет состава металлоза-валки в цикле ее набора, до расчет состава металлозавалки по завершение цикла набора и коррекция иско того оптимального состава металлозаЕалки пере а началом нового цикла набора. Условием практической реализация кат. по г о вида расчета является наличие автоматизированного речима поиска релекия..

6. Эффективность участия расчета в процессе набора металлозавалки зависит от выбора схемы цикла набора и порядка дозирования компонентов металлозавалки.

7. Экспериментально установлено,.что точность дозирования шихтовых материалов зависит от величины уставки дозы, вида'материала, состояния Еесодэзяруюгего оборудования, степени заполненности суточного бункера. Для точного расчета величины упреждения расчетной массы дозы пихтового материала необходимо учитывать влияние данного набора '¿акторов и оперативно реагировать на изменение любого аз них.

8. Комплексное управление набором я, впелом, приготовлением •ваграночной металлозавалки реализуется АСУ, построенной на принципах оперативно-организационного управления.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Петаая глава посвяшена анализу состояния проблемы стабилизации химического состава ваграночного чутуна и известных методов ее реления, анализу состояния л необходимости повыления качества приготовления металлозавалки /ас/, перспектив разработки . а применения систем автоматизированного управления.

Вторая г..Т5ва посвящена вопросам соверленствованпя методики расчета состава ваграночной ..13.

Совершенствование предполагает повышение надежности результатов расчета по химическому составу чугуна, увеличение внимания к. сни.т.енип затрат на МЗ, обеспечение взаимосвязи между вопрос";.':! стабильности химического состава чугуна и стоимости МЗ. Это реализуется посредством: рассмотрения химического состава выплавляемого чугуна в виде случайной величины /обусловленной колебаниями исходного химического состава компонентов металлозавалки /УМ и случайным характером фактически получа-

емых при их наборе масс доз/, создания возможности точного опр&-деления числовых характеристик расчетного химического состава . К;.!, гибкого формирования ограничений в задаче расчета /с учетом анализа конкретной ситуации, з условиях которой производится расчет/, автоматизированного поиска селения /обеслечизаз^его .минимальное отклонение результатов расчета от исходных ограничений по химическому составу чугуна/.

Для оценка среднего содержания в чугуне контролируемых химических элементов и величины возможного от него отклонения получены формулы, позволяйте более качественно выполнять прогноз химического состава чугуна на этапе расчета состава ¡.:3. Рассмотрены два варианта прогноза: первый - на основе дисперсионного анализа отклонений масс доз и химического состава 1-й, второй - с учетом средних абсолютных отклонений хдгаческого состава

Для каждого прогноза среднее содержание в чугуне химически элементов определяется долевым участием составляющих 13 компонентов. Обхая формула опенки дисперсии содержания ¡.-го элемента в расплаве чугуна имеет вид /1/:

г*"« - .

К,* Г-—N

гдэ ^ - К.;;т^ГП.С)1Н\4)(Т1;й - математическое окидание, соответственно: фактической дозы ^материала при его наборе, обшей массы 1.13, содержания I -го элемента в £ материале и в расплава чугуна;дисперсия, соответственно: случайной составляющей элибки набора \ материала а содер-кашш и -го элемента в ^ материале.

Хотя предварительный учет оаибок дозирования л.! позволяет выбираемому составу МЗ гарантированно пободать б требуемый ГОСТ химический состав чугуна, целесообразнее при расчете учитывать только случайный характер исходного химического состава К«, .1а-тервальная оценка на основе Х)^11 не позволяет в полно" степени получать минимальный по стоимости состав «13 и предполагает допустимым иметь на выходе из вагранки состав.чугуна с более лпро-ким диапазоном варьирования основных химических элементов.

Использование средних абсолютных отклонений химического состава Ю.1 ДСЦ/ лредставдяа тся несколько про^е и лучше отражает реальный механизм образования в вагранке химического со-

става чугуна. С учетом ДО.^ :~:ядабмы2 разброс результирующего состава в чугуне, кгк я его среднее значение, определяется долевым участием Практическая реализация прогноза химического состава чугуна, основанного только на учете Т}^ ил:: пред-

полагает наличие возможности расчета состава .'.'3 непосредственно в процессе набора ее компонентов. Расчет в этих условиях предназначен для компенсации отклонений по массе ;лЗ и химическому составу чугуна, возникающих в результате ошибок набора К«.

Из формулы /1/ видно, что разброс ожидаемого химического состава чугуна зависит от массы У.З. Целенаправленное варьирование ее величиной является дополнительным средством для стабилизации состава чугуна. Оптимальной принята масса лЗ, которая обеспечивает требуемую стабильность попадания в расчетный состав чугуна как можно в меньзеЗ порции расплава. .'.Минимально необходимая для каждого I -го элемента масса !ЛЗ рассчитывается по формуле '/2/: -------х-

, I о«

гдо и ¡.а - Допустимый уровень дисперсии содержания I -го элемента в расплаве чугуна.

Высокая достоверность результатов расчета.мо.?.ет быть'обеспечена только при точном 'знании количества любого контролируемого элемента, усваиваемого жидким расплавом чугуна из каждого Ка Для поиска характеристик расчетного химического состава ХЛ: 0.^ а йО-ц/гдей^.ьО^- соответственно, среднее содержание 1-го элемента в ^ ЮЛ а среднее абсолютное отклонение от него/ необходимо организовать обратную связь мехду химическим составом чугуна на выходе из вагранки и результатам набора .7.3. Исходные данные для определения 0.ц представляются системой линейных уравнений /3/, а для - системой линейных уравнений /4/:-

Е04Хг /3/

ЕьО^Ху /4/

где Г -"варианты состава метатлозавалкн, которые осуществлялась на участка наоора лихгн /Г участвовавшие в наборе ЬСЛ = ; г - фактическое содержание ^ 1С»5 в МЗ Г-го состаза; соответственно, среднее £актичес-

кое содержание 1-го элемента в :<идком чугуне, соответствующего Г -му составу .'.¡4 и среднее аЗсолэтное отклонение от него.

Индикаторов точности определения характеристик СХц и ьСХ-^ слу-чат опенка стабильности попадания фактически« составом чугуна в расчетные границы. Точность определения зависит от особенностей технологи:! получения :йидкого расплава, места и условий отбора проЗ на химический анализ.

Появление в V.3 материала, расчетный химический состав которого назначен приблизительно, не должно сопровождаться стремлением сразу максимально минимизировать стоимость ее текущего состава, ¿ля избежания выбросов химического состава выплавляемого чугуна необходим этапный ввод в 1ЛЗ нового материал. Сна-чата точно определяются характеристики расчетного химического состава нового КЫ. При этом, для исключения появления колебаний состава выплавляемого чугуна, влияние нового Ку! на результирующий состав должно быть как мо:кно меньде. Переходить на более дешевый состав "./.3 мозко лишь при условии гарантированно« получения в чугуне любого заданного создркакия химических элементов. Какдый этат характеризуется со ответ ствуащм изменением условий проведения расчета, а именно заданием ограничений на: состав жидкого чугуна, долевое участие KI.1 в составе МЗ. Эффективность этапного ввода в состав МЗ нового КУ. зависит от кон-• структнвных особенностей участка набора лкхти.

Существенным недостатком применен/л средств ЗТ при расчет состава 1ЛЗ является отсутствие программного поиска речения в случае, когда опасываяхая ваграночную 1ЛЗ система линейных уравнений несовместна. Предложенная методика автоматизированного пояска всегда обеспечивает нахождение такого решения, которое при фиксированных нормах расхода КМ в наибольшей степени соответствует исходно заданныгл оператором требованиям по химическому составу чугуна. При этом роль оператора заключается лишь в задании направления поиска назначением приоритетности химических элементов, по которым производится расчет.

Решение достигается в результате последовательного изменения исходной модели задачи расчета и формирования новой /име-юдеЗ релекие/. Корректировка исхооного состава ограничений по химическому составу чугуна ведется отдельно по каждому элементу По мере необходимости идет отказ: в нача!е от учета разброса химического состава 1С<1, затем от жесткого запёшня для чугуна

его химического состава и, в конечном итоге, - от обязательности попадания в допускаемое ГОСТ /ТУ/ границы. Конечный зпд целевой функции: минимизация стоимости состава металлозавалки, минимизация отклонения от заданного содержания в чугуне контролируемых химических элементов или минимизация величины ожидаемого разброса по химическому составу чугуна, - формируется п-/"те принятия ограничения;« по химическому составу чугуна окончательного вида. 3 оснсзе принятия редения по виду целевой функции используется предположение о необходимости в перву:о очередь обеспечивало требование по химическое Составу чугуна, вопросы ожидаемого разброса по составу - во вторую,. стоимость металло-завалки - в третью очередь.

Третья глаза посвящена вопросам совершенствования методики набора компонентов ваграночной ¡43.

Совершенствование предполагает наличие комплексного управления, охватывагсего вопросы обеспечения заданных химического состава жидкого чугуна, массы, стоимости и времени набора .«'3. Это реализуется посредством: включения расчета состава МЗ в процесс набора ее компонентов, соответствующих организации гшкла набора металлозавалкд и расчета упреждаолих уставок доз при наборе КД.

Посредством расчета, организуемого при наборе КГЛ, традиционный подход к стабилизации состава ваграночного чугуна за счет его усреднения в большом количества циклов набора МЗ и увеличения массы МЗ заменяется стремлением получать заданный состав чугуна в каждом цикле набора шЗ. Расчет на этапе набора является комплексным а включает последовательную группу расчетов: пе-ререасчет состава МЗ з никло ее наЗора, дорасчет состава .'.'¡2 до заверлениа пасла набора а коррекция исходного оптимального состава ыЗ пер-эд началом нового цикла набора. Причиной перерасчета МЗ является погрешности дозирования ее составлязлпх, в результате которых, при выполнения доз оставшихся /еще не набранных/ композитов в соответствии с ранее принятой программой, отклонения в химическом состава чугуна или массе .ИЗ могут превысить допускаемую величину. Цель а дорасчета у:;е наоранной глЗ является корректировка до требуемого уровня полученного состава чугуна за счет организация дополнительного набора части ХМ. Коррекция.исходного состава МЗ перец началом нового пикла набора предназначена зля компенсации ошибок по химическому со-

ставу чугуна, допущенных в преддестзухжс циклах набора.

Быстротечность протекания цикла набора й; исключает участие здесь человека, поэтому каждый вид расчета включает автоматизированный ре;?.им поиска ретения. Особенностью двух первых расчетов является то, что они не только учитывает возможность отклонения массы ¡>!3 от заданного уровня, ко и направленно /в допустимых границах/ могут создавать дакнул ситуации для получения в чугуне заданного состава.

Эффективность участия расчета при наборе металлозавалки зависит от выбора схемы цикла набора /СЦН/ и порядка юзиро&анил составляядпх ее компонентов. Порядок дозируемых компонентов должен быть таков, чтобы все они представляли некоторый ряд, в котором какдый послецуо;дн2,КМ отличался от предыдущего большей точностью попадания в заданную массу дозы и меньлей степенью влияния на изменение конечного химического состава чугуна. В этом случае каждая новач программа набора для е~е неотдозирован-ных КМ имеет больлуя вероятность быть выполненной и, соответственно - болыдуэ возможность компенсировать допущенные ранее в пикле набора отклонения по составу чугуна и массе завадки. .¿ля работы установлено следующее правило выбора оптимального порядка: очередность возрастает по мере уменьшения влияния средней о'либки набора КЛ на изменение конечного химического состава чугуна. .

Каждый вариант СЦН. отличается количеством этапов, за'Которое выполняется набор всей метяялозавалкл, составом дозируемых на каждом этапе Км и затратами времени на реализация СЦН. ^более оптимальной является СЦН, предусматрпва^сая в заданных временных грашшах наибольшее количество этапов. Этому условия соответствует последовательное дозирование К:1. позволязеее по -следовательно делать перерасчет состава :иЗ при появлении отклонений фактических масс доз КД от их- расчетных величин. Дарат-- лельное.дозирование^сразу всех X« исключает возмолшость перерасчета. Для работы выбор оптимального варианта СЦН реадизуется следуем образом: при отсутствии времён:; на перерасчет - все • остав:п;;еся 1-1.1 дозирузтея параллельно в один этал; при возможности выполнения -юух и более этапов - увеличение количества этапов осуществляется за счет последовательного дозирован::?. К.'., набираемых первыми, а еледуя-'.е за ними КМ продол>:а-;т дозироваться .прагдельно.

Повышение точности расчета величины упреждения расчетной кассы дозы гтя каждого участвуггдего в наборе - является одним из основных срегстБ снижения ошибок дозирсваьия. С этой целью на линии дозирования дихты ЦСЧ з-да "Ростсельмак" был выполнен комплекс исследований по изучения точности дозирования компонентов ваграночной 7.3 в условиях автоматизированного ре.чу.ма набора. Быяв.лено, что отклонение фактически получаемых масс доз £а от их уставочных значений определяется набором факторов: степени заполненности суточного бункера, величины уставки дозы л вида дозируемого материала, состояния весодозирушего оборудования и длительности его работы, - оценить степень влияния каждого из которых в реальных условиях невозможно.

Виелом прогноз упреадения мояет быть реализован на основе линейной модели /5/:

/5/

где N - порядковый номер цикла набора, для которого оценивается величина управления; 6.^- величина упреждения зля М -го пикла набора ^ К^Ы*,^ - среднее отклонение уставочной массы дозы ^ 1-С.1 от ее фактического значения и временной тренд среднего отклонения. Поиск- оптимальных условий смены рабочего варианта прогноза и уточнение его параметров производятся ло принципу обратной связи.

Четвертая глаза посвящена разработке структуры АСУ, реализующей комплексное управление процессом приготовления ваграночной МЗ, и описания ее применения в АСУТЯ "Шихтопрнготовление" ЦСЧ з-да "Ростсельмаз".

Комплексное управление функционально объединяет решение набора технологическое задач: ввод в металлозавзлку новых материалов и расчет ее оптимального состава; выбор оптимальных схемы пикла набора МЗ и порядка дозирования ее компонентов; перерасчет дорасчет и коррекция состава ..13 в течение и по окончании цикла набора; расчет улреядзк'иях уставок доз при наборе лл и определение расчетного химического состава КМ. Организация взаимосвязи между задачами сопровождается требованием оперативного лр::-нятия решений /например» на факте дефицита времени полностью построе!1' выбор оптимальной СЦй/. При случайном характере ческого состава л.', получаемых при их наборе масс доз и затрат времени, непостоянном качественном п количественном составе лЗ -

- выполнение данного набора задач предполагает наличие АСУ, способной приспосабливаться к изменению параметров объекта управления.

Из-за необходимости организации замкнутого цикла управления и функционирования АСУ приготовлением МЗ з режиме реального времени - з качестве базовой функционально-алгоритмической структуры для АО' выбрана структура и принципы построения системы оперативно-организационного управления. В оскоге управления и принятия редений используется принцип прогнозирования оптимальных управлений с периодической их корректировкой на основе обработки текухей информации /принцип скользяхего плана/. Общий алгоритм АСУ имеет три уровня управления: А, а и В. Каждый уровень включает два блока задач:•оптимизации веления и анализа состояния технологического процесса.

Цель "В" уровня - обеспечить набираемые, массы доз л<1 в соответствии с требованиями "А"/"£"/ уровня и исклзчить при этом временные задержи.- Перед набором КМ их расчетные массы доз корректируются на величину.упрездеккя. Нормируемое управление представляет собой резение'о начале, продолжении или окончании набора требуемых ¡01. Интервалом плакирования служит текущий' этап набора, интерват повторения планирования определяется периодичностью опроса, показаний датчика массы 1-ы, набранной в дозатор

Цель "Б" уровня - обеспечить при наборе•КЗ минимальное отклонение от выбранных "А" уровнем значений осязаемого химпчес-кого состава чугуна, длительное и шкла.набора, массы и стоимоо-те МЗ. Интервалом планирования здесь является с:кл набора, а . каядый его -этап - является интервалом повторения планирования. Перед начадом катлого нового этапа для "5" уровня определяется состав псдлезазях набору Хм и их расчетные массы доз.-'.

Цель "А" уровня - разработка состава' метаялозавзлка, наиболее удовлетворяющего текущей производственной.обстановке, и создание оптимальных услоЕпЙ его практической реатизалип. Ссухест-вляется. ото -как за счст периодического изменения оптимального состава !.'.3, так и оперативного определения момента,' когда :-:еоб- • ходпмо уточнить расчетный; химический состав 1С1, изменить порядок их дозирования и исходный вариант СЦН, изменить используемые хчя расчета упи:?.дэа1;ей'уставки параметры.модели прогноза. Интерват плакирования не регламентирован, интервал повторения планирования-- каждый цикл набора ;.'.3.

Разделение функций менду уровнями управления не является случайным. Интервал повторения планирования на выдестояхем уровне является интервалом планирования для нижнего уровня. А. задачи оптимизации верхнего уровня.по отношению к задача;-: нижнего уровня соотносятся как задачи "синтеза оптимальных управлений" и "анализа оптимальной системы".

Из-за быстротечности протекания цикла набора МЗ - непосредственное участие оператора в управлении на "5" и "Б" уровнях исключено. На "А" уровне управления за оператором остается руководство расчетом оптимального состава шихты, а остальные задачи могут полностью быть реализованы АСУ.

Управляющий вычислительный комплекс АСУТП "шихтоприготов-ление" ЦСЧ з-да "Ростсельмал" построен по декомпозиционному принципу. На нижнем уровне расположен комплекс управления работой линии дозирования шихты, выполненный на базе '.'дкроДАТ, на верхнем уровне - специфицированный управляющий вычислительный комплекс на базе СМ 1310.31. Связь с .технологическим оборудованием осуществляется посредством модулей ввода и вывода аналоговых а дискретных сигналов. :\'.е;жпроиессоркый обмен с С.1 1310 осуществляется посредством модуля связи. СМ 1810 используется одновременно для двух АСУТП: "Еихтоприготовление" и "Плавка". Функции оператора плавильного а пшхтоприготовительного участка реализуются одним человеком. Режим функционирования АСУТЛ: "ручной", "советчика", "локально-автоматический".

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И 5Ы30ДЫ

В диссертационной работа дальнейшее раззитие получгли методика расчета состава ваграночной метаглозавадкл и методика выполнения набора ее компонентов. Основным научны;.! результатом является разраСотка методического, математического и Ьункшо-налькогс обеспечения для автоматизированного комплексного ул-равления приготовлением ваграночной металлозазатки, что повышает эффективность данного технологического процесса. Полученный результат выражается в следующих заводах:

1; Разработана млее соЕерденная методика расчета состава ваграночной металлозавадки, позволяющая: учитывать случайный характер химического состава л набираемых масс доз компонентов метатлозаванса; автоматизированным путем производить поиск рэ-

лен ля, обеспечивавшего минимальное отклонение результатов расчета от исходных ограничении по химическое составу чугуна. Расчет реализован в виде программы на СМ 1810.

2. Получена математическая модель, которая позволяет расчетным путем определять минимальную массу металлозавалкп, обеспечивавшую в жидком чугуне отклонение от заданного химического состава не вьсие допустимого уровня.

3. Разработана методика определения расчетного химического состава компонентов ваграночной металлозазалки. Поиск реализован расчетным пут.ем при условии наличия обратной связи между результатами химического анализа выплавляемого чугуна и результатами набора металл о завалки.

4. Разработана методика гибкого формирования ограничений при расчете состава металлозавалкп, увязываохая вопросы минимизации стоимости металлозавалки с вопросами стабильного обеспечения в гудком чугуне заданного содержания химических элементов. Для материалов с неизученным химическим составом рекомендуется этапный ввод в состав ваграночной металлозавалки: первый этап- изучение химического состава нового материала, второй этап -- оптимизация /минимизация стоимости/ метаглозавалки.

5. Теоретически обоснована необходимость включения расчета состава ваграночной ме т алл о з ав алки в процесс ее-набора. Это стабилизирует химический состав выплавляемого чугуна и способствует отыскачиэ более депевых вариантов кеталлозазалки. .

6. На этапе набора расчет металлозавадки является комплексным и включает последовательную группу расчетов. Рассмотрены особенности калдого из них и приедена обгая методика расчета.

7. Рассмотрены организационные вопросы проведения расчета

. ваграночной ме тал-лоз аз алки при ее наборе'.' Эффективность расчета зависит от выбора схемы цикла-набора и порядка дозирования компонентов металлозавалкл.

3. Величина упре:ядения расчётной массы дозы при наборе шихтовых материалов определяется набором факторов и с течением ' времен;! изменяется. Использование, для ее- расчета математической мбсели линейного вида с .адаптивным алгоритмом идентитикадл:! параметров модели позволяет учитывать влияние каждого фактора и оперативно реагировать на изменение любого из них.

9. Разработана фук^кцкскалько-алгоритмическач стрз'ктура

АСУ, реализуемая комплексное управление пропессом приготовления ваграночной кетадлозавалкл. АСУ решена как система оперативно--ерганизационного управления.

10. Результаты проведенное исследований использованы в технологическом проиессе ЧЛЦ Волгоградского тракторного завода. Разработанные модели и алгоритмы использованы в Основе функционального, информационного, математического и программного обеспечений АСУ приготовлением пихты в ЦСЧ завода "Ростсельмаш" и ЧЛЦ предприятия п/я 3-85С1. Обсий экономический эффект от использования результатов работы составил 194. G тыс. рублей.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ -ДИССЕРТАЦИИ

1. Карпов А.П., Еуков А.З., Пэльи С.П. Зозмо.-кности повышения точности расчета ваграночной кеталлозаэалхи в условиях АСУТП //Соврем, техкол. процессы получ. высококачеств. отливок, повкз. стойкости ллтейн. оснастки я ре:куд. инструл.: Тез. докл. меяресл. науч.-практ. семин. литейщиков, Чебоксары, 16-18-ихкя, 1937. - Чебоксары: 5.И. 1987.-С.39-43.

2. Карпов А.П., £уков A.B., Ершов ш.З. Совершенствование приготовления ваграночной металлозавалки в условиях АСУТП //Автоматизация, роботизаиия а применение ЗЗМ в литейном производстве: Тез. докл. науч.-техн. конф., Улнск, 11-12 октября, 1988. - линех: 5.И.1988. - С.31-32.

3. Карпов А.П., Еуков А.З., Сушов З.Ф. Совершенствование методики расчета состава ваграночной металлозаватки в условиях АСУТП //Проблемы автоматизации перенастраиваемых, производств в машиностроении: Тез.докл. республ. науч.-техн. конф., Золгоград, 4-5 ноября, 1938. - Золгоград: Б.И.1983. - С.16-17.

4. Карпов А.П., 1уков А.З. Методика ввода з состав ваграночной метапозавадки нового материала /Ред. зурн.".питейное производств о",- :,;., 1988.- 11 е.: ил, - Деп. во ЗНИИТЭМР, .'К378-!<ы88.

5. Карпов А.Л., Половин З.Д., Зраов ui«х).т литвиненко Уил. Расчет упреждавших уставок доз при наборе шихтовых материалов /Ред. :£урн.\лтеЙное производство".- М., 1988.- 23 е.: ал. -ilen. во SHiuir^vL?, .'з37Э-:'иа8.

5. Карлов А.П., ZyKOB A.B., Литвннекко Ü.H. Определение расчетного химического состава компонентов, участвуй^« в

составе ваграночной металлозавалки /Ред. лурн."Литейное производство".- М.. 1933.- 23 е.: кл. - Деп. во ЕНйИТЭМР, .'гЗБО-ЛШЗ.

7. Карпов А. Д., Сумцов В.ч?. Методика автоматизированного поиска решения при расчете состава ваграночной металлозагалки /Ред. ;г.урк. "Литейное производство".- .а., 1563,- 17 е.: ил. -Деп. во БйшТЗи?, .'2331-МЩ23.

8. Карпов А. 3., Сумпов 3.Прогноз химического состава чугуна при расчете состава ваграночной металлозавалки /Рец. ¿урн. "Литейное производство".- и., 1933.- 17 е.: ил. - Деп. во 3mMT3.iT, /££2-.М1Ьо.

9. Карпов А.П., Сумцов 3.1. Вопросы необходимости организации расчета состаза.ваграночной металлозавалки в цикле ее набора /Ред. :курн. "Литейное производство".- :«., 1953.- 7 е.: ил. - Дел. во зьдшз;,:?, .'с354-;<1ШоЗ.

10. Карпов А.П., Суупов 3.*>. методика расчета оптимальной массы ваграночной металлозавалки /Ред. нурн."Ли{ейное производство",- , 1933.- 7 е.: ил. - Дзд, во ВНу11ТЗ;,1?, .'33с5-:.^33. '

11. Карпов А.П., Сумпов 3.3. Методика' расчета состава загра-'ночкой метэллозазалки на этапе ее набора /Ред. дурн."Литейное производство".- :.!., 1933.- 29 е.: ил. - Дзп. .во Бй-КГЗыР,' ЯЗЗб-ШЗЗ.

' 12. Карпов А.П., Половин В.Д., Ершов ".В. Организация никла набора ваграночной металлозавалки: автоматизированное управление /Ред. .Еурн."Литейное производство".- М., 1Э63.- 13 е.: ил. -Деп. во ЗНХ-ГГЭ:.1Р, .'д337-Ы30. ...

13. Карпов А.П.,. Тарасова И.А., Сутлпоз 3.;. /¡спслъзованпе АСУ для повышения качества приготовления ваграночной металлозавалки : Тез. докл. П Зсссоюзн. науч.-те.'сн. конф. молодых ученых, инженеров и рабочие отрасли по экономил материальных и энергетических ресурсов, Донецк, 10-12' мая, 19ь9. - Донецк: £.¿¡.1959. -С. 4о.