Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ 6
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ 7
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 7
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 8
К ЗАЩИТЕ ПРЕДСТАВЛЯЕТСЯ 8
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА 9
НАУЧНАЯ НОВИЗНА 9
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ 10
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ 10
ПУБЛИКАЦИИ 10
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 11
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ, КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 12
1.1. ПРОИЗВОДСТВО АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ 13
1.1.1. Динамика производства асфальтобетонной смеси 14
1.1.2. Виды асфальтобетонной смеси 15
1.1.3. Компоненты асфальтобетонной смеси 17
Битум 17
Крупный заполнитель 18
Мелкий заполнитель 19
Минеральный порошок 20
Добавки 21
1.2. СВОЙСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ И АСФАЛЬТОБЕТОНА 21
1.3. ОПЫТ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 24
1.3.1. Автоматизация технологических операций 24
1.3.2. Системы управления качеством асфальтобетонной смеси 26
1.4. РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И СТРУКТУР АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 26
1.5. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 32
1.5.1. Структура информационного обеспечения 34
1.5.2. Виды контроля параметров и показателей 35
1.5.3. Технические средства контроля 37
1.6. ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 40 т 2. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЯЕМОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 41
2.1. ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЕМОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 41
2.2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 42
2.2.1. Технологические схемы производства асфальтобетонной смеси. Дискретная и непрерывная технологии производства 42
2.2.2. Уровень детализации имитационной модели 45
2.2.3. Оценка максимальной частоты моделирования 47
2.3. СТРУКТУРА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ 47
2.4. МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 49
2.5. МОДЕЛЬ ВАРИАЦИИ СВОЙСТВ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ И ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА АБЗ 52
2.6. МОДЕЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ МИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ 54
2.7. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ 60
2.8. ОСНОВНЫЕ АЛГОРИТМЫ И ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ 63
2.8.1. Алгоритмы моделирования 63
2.8.2. Базовые свойства и рецептура смеси 65
2.8.3. Динамические характеристики вариации параметров 65
2.8.4. Базовый зерновой состав компонентов 66
2.8.5. Точность дозирования компонентов 66
2.8.6. Рассчитываемые характеристики 66
2.8.7. Число циклов моделирования 67
2.9. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ 67
2.9.1. Моделирование вариации параметров 67
2.9.2. Гранулометрия минеральных компонентов 72
Минеральный порошок 72
Песок 77
Щебень 82
Асфальтобетонная смесь 88
2.10. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2 104
3. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ 106
3.1. ОБЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 106
3.1.1. Целевая функция управления 106
3.1.2. Общие принципы оптимизации системы управления 108
3.2. ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ 113
3.3. СТРУКТУРА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 115
3.4. МОДЕЛЬ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 116
3.4.1. Общие принципы моделирования 117
3.4.2. Моделируемые параметры 117
3.4.3. Алгоритмы моделирования 119
3.5. МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 121
3.5.1. Общие принципы моделирования 121
3.5.2. Моделируемые параметры 123
3.5.3. Программные средства моделирования 126
3.6. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 3 126
4. СОВМЕСТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ 129
4.1. ЗАДАЧИ СОВМЕСТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 129
4.2. ОБЩАЯ СТРУКТУРА МОДЕЛИ 132
4.3. ОРГАНИЗАЦИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОДЕЛЕЙ 135
4.3.1. Оценка адекватности моделей 135
Модель динамики свойств компонентов асфальтобетонной смеси 135
Модель управляемого технологического процесса производства асфальтобетонной смеси 137
Модель информационного обеспечения системы управления производством 139
Модель системы управления 139
4.3.2. Последовательность шагов моделирования 139
4.3.3. Организация хранения данных 141
4.3.4. Организация взаимодействия моделей 141
4.4. ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 142
4.4.1. Постановка задачи и план моделирования 142
4.4.2. Результаты моделирования 146
4.5. ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 151
4.5.1. Постановка задачи и план моделирования 151
4.5.2. Результаты моделирования 152
4.6. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 4 167
5. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ АБЗ 169
5.1. СТРУКТУРА ЗАДАЧ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ АСФАЛЬТОБЕТОНА 169
5.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 171
5.3. СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 179
5.4. ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 181
5.5. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 189
5.6. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 5 191
6. ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 194
7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 197
8. ПРОИЛОЖЕНИЯ 205
8.1. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ
АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 205
8.1.1. При ошибках дозирования минерального порошка и битума равных0.75%, а песка и щебня-1.5% 205
8.1.2. При ошибках дозирования минерального порошка и битума равных 2.25%, а песка и щебня - 4.5% 209
8.1.3. При ошибках дозирования минерального порошка и битума равных 3.75%, а песка и щебня - 7.5% 212
8.2. ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА И ДЛЯ ЛАБОРАТОРИЙ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ЗАВОДОВ 216
8.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 231
Введение к работе
По мере экономического развития страны растет спрос населения и экономики на услуги автомобильного транспорта. Важность проблемы развития сети автомобильных дорог подчеркивает «Национальная программа модернизации и развития автомобильных дорог Российской Федерации до 2025 года».
Экономическое развитие России во многом сдерживается из-за состояния и уровня развития автомобильных дорог. Значительная часть федеральных дорог имеют высокую степень износа и исчерпали свою пропускную способность. Около 30 0000 населенных пунктов не имеют круглогодичной связи по автомобильным дорогам с твердым покрытием. Это приводит к сворачиванию производства, в том числе сельскохозяйственного, оттоку населения из этих регионов.
Недостаточное развитие сети автомобильных дорог приводит к росту затрат на перемещение пассажиров и грузов, что снижает конкурентоспособность экономики.
Поставленная перед Правительством Российской Федерации задача удвоения валового внутреннего продукта к 2010 году согласно прогнозу приведет к увеличению объемов перевозок в 1,8 раза, что еще более обострит ситуацию, связанную с обеспечением пропуска по автомобильным дорогам возрастающих автотранспортных потоков, и может стать фактором, сдерживающим экономический рост.
Программа развития сети автомобильных дорог РФ предусматривает наращивание объемов строительства, что требует роста объемов производства асфальтобетонной смеси. Важнейшее значение для долговечности покрытия дороги имеет качество асфальтобетонной смеси и асфальтобетона. Срок службы асфальтобетонных покрытий в нашей стране существенно ниже аналогичных показателей промышленно развитых стран.
Без автоматизации производства невозможно повысить качество асфальтобетонной смеси. Но 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.
Таким образом, разработка теоретических и методологических основ автоматизации производства асфальтобетона с использованием современной схемотехнической и программной базы является актуальной проблемой, решение которой имеет значение не только для отрасли дорожного строительства, но и для народного хозяйства страны в целом.
Похожие диссертации на Автоматизация производственных процессов асфальтобетонного завода на основе оптимизации информационного обеспечения системы управления
