Содержание к диссертации
Введение 6
1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРИИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОНА 11
1.1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОНА В СТРАНЕ 11
1.2. ПУТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПОВЫШЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ КАЧЕСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 16
1.2.1. Стабилизация характеристик компонентов асфальтобетонной смеси 17
1.2.2. Совершенствование оборудования АБЗ 18
1.2.3. Совершенствование методического и приборного обеспечения заводских лабораторий 18
1.2.3.1. На стадии производства на АБЗ 18
1.2.3.2. На стадии эксплуатации покрытий и в полевых условиях 19
1.2.4. Построение моделей формирования качества асфальтобетона 19
1.2.5. Автоматизация технологического процесса 19
1.2.6. Построение автоматизированной системы контроля и управления качеством асфальтобетонной смеси 19
1.3. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 21
1.3.1. Показатели качества асфальтобетонной смеси 22
1.3.2. Зависимости показателей качества асфальтобетонной смеси от характеристик компонентов и условий технологического процесса 28
1.4. ПРИБОРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЛАБОРАТОРИИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ЗАВОДА 30
1.5. ОПЫТ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ В ДРУГИХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 36
1.6. ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 39
2. ПРОЦЕССЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ КАК ОБЪЕКТ АНАЛИЗА И УПРАВЛЕНИЯ 42
2.1. МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИСХОДНЫХ КОМПОНЕНТОВ И ГОТОВОЙ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 42
2.1.1. Показатели качества исходных компонентов з
2.1.1.1. Битум 42
2.1.1.2. Минеральные составляющие асфальтобетона 45
2.1.1.2.1 Минеральный порошок 45
2.1.1.2.2 Песок 47
2.1.1.2.3 Щебень 49
2.1.1.3. Добавки 51
2.1.2. Контроль качества при проектировании состава асфальтобетонной смеси 52
2.1.3. Контроль качества технологического процесса производства асфальтобетонной смеси 53
2.2. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ЛАБОРАТОРНОГО КОНТРОЛЯ 55
2.2.1. Структура информационных потоков процесса лабораторного контроля 55
2.2.2. Структурные схемы измерительных процессов 58
2.2.2.1. Управляемые и контролируемые параметры в процессе формирования образцов 58
2.2.2.2. Определение плотности и пористости асфальтобетона 59
2.2.2.3. Определение водонасыщения и набухания асфальтобетона 60
2.2.2.4. Определение прочности асфальтобетона 61
2.3. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА, ИХ ИДЕНТИФИКАЦИЯ 62
2.3.1. Основы идентификации 64
2.3.2. Идентификация изменения характеристик асфальтобетона 65
2.4. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА КАЧЕСТВО ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ 66
2.5. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И ДОСТОВЕРНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 72
2.5.1. Методы и способы повышения точности измерений 73
2.5.2. Методы и способы повышения правильности, сходимости и воспроизводимости измерений 76
2.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2 77 3. РАЗРАБОТКА ОБЩИХ ПРИНЦИПОВ АВТОМАТИЗАЦИИ
ЛАБОРАТОРИИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ЗАВОДА 78
3.1. СТРУКТУРА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ЛАБОРАТОРИИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ЗАВОДА, ВЫБОР НЕОБХОДИМЫХ КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ 78
3.2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ АВТОМАТИЗАЦИИ ЛАБОРАТОРИИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ЗАВОДА 81
3.3. ОПТИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ 83
3.4. ИССЛЕДОВАНИЯ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 98
3.4.1. Качество процесса управления 98
3.4.2. Трудоемкость 106
3.4.3. Надежность 106
3.4.4. Масса и габариты 106
3.4.5. Удобство технического обслуживания 106
3.4.6. Эргономичность системы 107
3.4.7. Стоимость 107
3.5. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕЗ 107
4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ЛАБОРАТОРИИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ЗАВОДА 109
4.1. СТРУКТУРА ЗАДАЧ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 109
4.2. ОСНОВНЫЕ АЛГОРИТМЫ РАБОТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 112
4.2.1. Алгоритм работы модулей аналогового ввода 112
4.2.2. Алгоритм работы модулей дискретного ввода 115
4.3. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ И ВЫБОР АППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 115
4.3.1. Анализ и выбор микроконтроллера для создания микропроцессорной системы контроля 117
4.3.2. Анализ существующих систем удаленного сбора данных и управления 119
4.3.2.1. ПТКДеконт 119
4.3.2.1.1 Модули ввода-вывода 121
4.3.2.1.2 Контроллер Decont-182 123
4.3.2.1.3 Состав программного обеспечения комплекса Деконт 124
4.3.2.2. Распределенная система сбора данных и управления серии NL 125
4.3.2.3. Устройства удаленного сбора данных и управления ADAM-4000 130
4.3.3. Технико-экономическое обоснование выбора аппаратного обеспечения системы автоматизации 132
4.3.3.1. Разработка собственного варианта системы 132
4.3.3.2. Использование готового технического решения 132
4.4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 134
4.4.1. Основные алгоритмы работы программного обеспечения
системы автоматизации лаборатории АБЗ 135
4.5. МЕТОДИЧЕСКОЕ И ОРГАНИЗАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ЛАБОРАТОРИИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ЗАВОДА 144
4.5.1. Подготовка предприятия для внедрения АСУ "КАЧЕСТВО АБЗ" 144
4.5.2. Связь системы управления с технологическим процессом и персоналом АБЗ 145
4.5.3. Настройка АСУ "КАЧЕСТВО АБЗ" 146
4.5.3.1. Настройка баз данных 146
4.5.3.2. Настройка форм и отчетов 147
4.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ4 147
5. Общие выводы по диссертационной работе 149
6. Список использованных источников 151
7. Приложения
Введение к работе
Протяженность автомобильных дорог с твердым покрытием в России за период с 1995 по 2002 гг. увеличилась с 463 тыс. до 537 тыс. км, в том числе федеральных автомобильных дорог с 40,4 тыс. км до 46,6 тыс. км.
В то же время из 46 тысяч км федеральных автодорог около 30 тысяч нуждается в серьезном ремонте. На сегодняшний день 37 тысяч населенных пунктов (в них живет около 10% населения страны) не имеют дорог с твердым покрытием, а потому отрезаны от страны.
До сегодняшнего дня не завершено формирование опорной сети федеральных автомобильных дорог, связывающих все экономические регионы Российской Федерации, как между собой, так и с центральной частью страны.
Прочностные характеристики дорожных одежд и мостовых сооружений не позволяют осуществлять повсеместное бесперебойное движение тяжеловесных транспортных средств.
До 20 % от общей протяженности сети автодорог работает в режиме перегрузки. Протяженность участков на подходах к крупным городам, которые, исходя из интенсивности движения, по техническому уровню должны соответствовать многополосным дорогам первой технической категории, должна составлять 8 тыс. км при фактической протяженности таких участков только 4,3 тыс. км. До 30 % от протяженности эти дороги имеют покрытие, несущая способность которого не соответствует осевым нагрузкам современных транспортных средств.
По сравнению с 1997 г. количество ДТП, в которых дорожные условия явились сопутствующей причиной совершения, увеличилось более чем в два раза (с 24114 ДТП в 1997 г. до 48983 в 2002 г.).
Ежегодно в ДТП, при совершении которых сопутствующим фактором были неудовлетворительные дорожные условия, погибает более 9 тыс. и около 50 тыс. человек получают ранения, что составляет более четверти от числа пострадавших во всех видах ДТП.
Доля происшествий из-за недостатков в состоянии дорожного покрытия с учётом происшествий из-за неровности покрытия и его низких сцепных качеств составила более половины - 51,7% всех ДТП, связанных с неудовлетворительными дорожными условиями.
Несмотря на то, что технология производства асфальтобетона достаточно изучена и некоторые элементы производственного процесса автоматизированы, круг проблем и сложностей все еще велик. До настоящего времени не разработаны ни методики, ни средства эффективной автоматизации производства асфальтобетонной смеси. Технологическая основа для автоматизации управления производством асфальтобетона весьма ненадежна. Практически отсутствуют формальные модели и зависимости, на основе которых можно реализовать эффективные алгоритмы управления.
Без автоматизации производства невозможно повысить качество асфальтобетонной смеси. Информационной базой для построения систем автоматизации производства является информация лаборатории завода, которая не удовлетворяет современным требованиям ни по точности, ни по быстродействию, ни по набору контролируемых параметров.
Таким образом, разработка теоретических и методологических основ автоматизации лаборатории асфальтобетонного завода является актуальной проблемой, решение которой имеет важное значение не только для народного хозяйства страны, но и для жизни и здоровья каждого отдельного гражданина.
