Введение к работе
Актуальность темы. К числу важнейших задач автоматизации предприятий строииндустрии относится задача автоматизации бетонных заводов, поставляющих строительству в больших масштабах бетон и изделия из него. Причем наиболее остро стоит проблема автоматизации процессов позирования исходных компонентов бетонній смесей, то есть автоматизация дозировочных отделений. Только по Воронежу и Воронежской области функционирует несколько десятков дозировочных линий (секций), в состав каждой из которых входит от трех по тести дозаторов, интересы повышения качества бетона и изделий из него, экономии исходных материалов и особенно цемента, а также охраны труда диктуют настоятельную необходимость решения следующих инженерно-технических задач:
автоматизация контроля Физико-механических харатеристик исходных материалов и, прежде всего, влажности песка и щебня,
автоматизация расчетов рецептуры бетонной смеси с учетом результатов контроля физико-механических характеристик исходньи материалов,
автоматизация регулирования вопоцементного отношения или подвижности бетонной смеси,
автоматизация учета расхода исходньи материалов и, прежде всего, цемента,
автоматизация дозирования, обеспечивающая возможность автоматического задания и приготовления ( формирования ) любой дозы в пределах рабочих диапазонов дозаторов-С требуемой точностью.
Две последние залачи представляются наиболее важными и актуальными по следующим причинам:
успешное решение остальных задач практически невозможяо или не имеет смысла вез решения этих задач,
по настоящего времени ати залачи не решаются серийно выпускаемыми средствами дозирования компонентов бетонной смеси.
Диссертация лосвяиена исследованию и разработке автоматизированной системы управления дозированием -л учета расхода компонентов бетонной смеси с использованием методов математического моделирования и принципа адаптивного управления. Достижение требуемой точности дозирования определяет в значительной степени качество готовой смеси. Растущие требования к объему выпуска смесей, существенного повышения качества, заключающегося в стабилизации прочностных и реологических характеристик, требуют решения указанных выше задач по совершенствованию существующие систем управления дози-
рованием путем создания компьютерных систем управления технологическим процессом. АСУ ТП должна обеспечивать максимальную производительность дозаторов при сохранении качества готовых смесей. Однако разработка автоматизированных систем сдерживается непостаточ-ной изученностью дозаторов как объектов управления. Сложность вопроса заключается в случайной характере основных возмущении, воздействующих на весоизмерительную систему дозатора в процессе дозирования, что обусловлено, прежде всего, изменчивостью ( нестабильностью ) физико-механических свойств дозируемых материалов, а также в том. что в серийно выпускаемых дозаторах компонентов бетонной смеси отсутствует возможность оперативной автоматической переналадки на любую дозу в пределах рабочего диапазона с требуемой точностью. Эффективное управление технологическим процессом возможно только с внедрением ACY ТП дозирования на действующих дозаторах серии АД дискретного действия. Решение задач математического обеспечения автоматизированных систем управления должно базироваться на рассматриваемых в диссертации способах дозирования, моделях и алгоритмах адаптивного управления процессом и соответствующих YBM или микропроцессорах. Цель и задачи работы.
Цель работы - исследование технологической многокомпонентной системы как объекта управления, с созданием математических моделей процессов дозирования, способа адаптивного " управления, а также разработкой алгоритмического, программного, технического
обеспечения и реализацией в производстве компьютерной системы уп-
і равдения дозированием и учета расхода компонентов бетонных смесей.
Задачами работы являются:
исследование технологических особенностей процесса дозирования как объекта компьютерного управления,
разработка математических моделей процесса дозирования, алгоритмического и программного обеспечения управления дозированием и учета расхода компонентов бетонных смесей,
разработка способа адаптивного управления дозированием компонентов бетонных смесей,
разработка комплекса теггнических средств и математического обеспечения системы компьютерного управления дозированием и учета расхода компонентов смесей,
техническая реализация АСУ ТП на основе использования цифровых датчиков и микроэвм,
проведение производственных испытаний, передача компьютерной си-
стемы управления дозированием компонентов бетонных смесей предприятию, разработка рекомендации по расширенному внедрению компьютерной системы управления дозированием и учета расхода компонентов а практику предприятий стройиндустрин,
- анализ экономической эффективности полученных результатов иссле
дований и научных разработок.
Объектами исследования являются компьютерная система управления и технологический процесс дозирования.
Методика исследования. В основе создания ACY ТП дозирования и учета компонентов смесей на базе весовцх дозаторов лежит решение задач математического моделирования, автоматического управления и адаптации, которое рассматривалось с ломоцью методов теории планирования эксперимента, регрессионного анализа, теории дифференциальных уравнений, классической теории колебаний, корреляционной теории случайных процессов, математического программирования и средств вычислительной техники. Для решения поставленных задач в практическом плане использовались методи создания цифровых устройств контроля массы составляющих смесей, технических устройств и методов сопряжения датчиков с микроэвм, использовались метопы проведения производственных испытаний ACY ТП.
Научная новизна работы. Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, состоит в следующем:
- рассмотрены две аналитические и две вероятностные модели процес
са дозирования, отличающиеся:
учетом динамической погрешности дозирования при безударном поступлении материала в бункер с постоянной производительностью, учетом силы, воздействующей на весоизмерительную систему и определяемой по величине и скорости перемещения бункера,
учетом вероятностных характеристик поведения системы, определяемых на основе корреляционной теории случайных процессов, учетом статистического прогнозирования и упреждения динамической погрешности дискретного автоматического дозирования;
разработаны системы автоматизированного управления процессом дозирования на базе современных микроэвм;
разработано алгоритмическое и программное обеспечение непосредственного цифрового адаптивного управления воэированиен, отличающееся упреждением динамической погрешности дозирования.
Практическая ценность. На основании решения научно-технических задач разработаны компью-
4 терние програним адаптивного управления, которые реализован» в ав-томатиэированных системах управления технологическим процессом на вазе микроэвм "Электроника НС 1212' и "Нейрон ДЗ.А14".
Реализация работы. Внедрение разработанных в диссертации автоматизированных систем управления дозированием на действующем оборудовании поэаторного отделения Сетоносмесительного цеха Межхозяйственного завода железо-бетонных изделий "Воронежский - 2" позволило производить взвешивание доз материалов одновременно ло всей дозаторам. Погрешность дозирования не превышает норм, установленных ГОСТ 7473-65, тем самым стабилизированы прочностные и реологические характеристики Сетона, что отсутствовало при ручном управлении дозированием, фактический экономический эффект от внедрения ACY ТП на заводе ХБИ - 2 составил в ценах 199» года 79 тысяч рублей. Апробация работы.
Материалы отдельных глав диссертации докладывались на Всесоюзной конференции " Автоматизированные системы управления технологическими процессами домостроительных комбинатов ", Воронеж, 6-Ю декабря 19в7р., Выездном заседании научно-технического совета Кин-югстроя РСфСР " Разработка и создание автоматизированных технологических комплексов на предприятиях стройиндустрии ", Воронеж, 2-4 января 1998г. , Республиканской научно-технической конференции "Информационные технологии и системы. Технологические задачи механики сплошных сред", Воронеж, 1-26 декабря 1992г., научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского лесотехнического института в 1985 - 1993гг.
Публикация работы. По теме диссертационной работы опубликовано б статей и 3 информационных листка.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения, списка литературы из 115 наименований, 11 приложений и включает 7 рисунков, 9 таблиц. Обьен основного текста составляет 159 машинописных страниц.
