Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния технологии процесса спекания нефелино-известняковой шихты 11
1.1 Общая технологическая схема производства глинозема 12
1.2 Сырье для производства глинозема 15
1.3 Основное технологическое оборудование передела спекания 18
1.4 Технология процесса спекания нефелино-известняковой шихты 23
1.5 Анализ влияния основных технологических параметров на эффективность процесса спекания 27
1.6 Автоматизация процесса спекания 30
Выводы 35
2 Математическое моделирование температурного поля вращающейся печи 37
2.1 Вращающаяся печь, как объект математического моделирования. 38
2.2 Структура теплообмена вращающейся печи 41
2.3 Зональные методы 44
2.4 Расчет результирующего потока излучением 45
2.5 Расчет разрешающих угловых коэффициентов 50
2.6 Теплопередача конвекцией 54
2.7 Расчет мощности тепловыделения 57
2.8 Расчет теплосодержания сред 62
2.9 Тепловые потери вращающейся печи 64
2.10 Определение поверхностей теплообмена 67
2.11 Алгоритм расчета математической модели 69
Выводы 73
3 Имитационная система управления технологическим процессом спекания нефелино-известняковой шихты 74
3.1 Принципы построения систем управления технологическим объектом 77
3.2 Имитационная модель управления вращающейся печью 5x185 м 81
3.3 Структура имитационной системы управления технологическим процессом спекания нефелино-известняковой шихты 86
3.4 Роль человека в имитационной системе управления 94
Выводы 95
4 Информационная обучающая система процесса спекания нефелиновой шихты 96
4.1 Требования, предъявляемые к компьютерным тренажерам 98
4.2 Структура компьютерного тренажера 102
4.3 Программная реализация КТ 105
Выводы 121
Заключение 122
Библиографический список 124
- Анализ влияния основных технологических параметров на эффективность процесса спекания
- Расчет мощности тепловыделения
- Имитационная модель управления вращающейся печью 5x185 м
- Требования, предъявляемые к компьютерным тренажерам
Введение к работе
Актуальность проблемы. Производство глинозема во всем мире основано на использовании бокситовых руд. В нашей стране в качестве алюминиевых руд используют в основном нефелиновые породы. Крупнейшее в России предприятие по производству глинозема, Ачинский глиноземный комбинат, перерабатывает нефелиновый концентрат способом спекания с известняком и содой во вращающихся печах 5x185 м с получением конечного продукта - спека.
Технологическое оборудование передела спекания глиноземного комбината относится к агрегатам с большой материало- и энергоемкостью, что вызывает значительную инерционность по основным контурам управления. По этим причинам автоматизация процесса спекания нефе-лино-известняковой шихты сводится к стабилизации входных материальных потоков. Кроме того, низкий уровень систем контроля температурного режима вращающейся печи и дискретный контроль основных показателей качества не позволяют создать современную систему управления переделом спекания.
В таких условиях качество введения технологического процесса спекания зависит не только от используемых систем управления, но и во многом от квалификации и профессионального опыта оператора-технолога (агломератчика печи), неправильные действия которого могут привести к нарушению технологического режима или к аварийному останову оборудования. В то же время исследования показывают, что примерно 10% аварийных остановов технологического оборудования можно было избежать при наличии у операторов-технологов более полной информации о тенденции развитии процесса в ближайшем будущем.
При работе со сложными техническими системами, в условиях анализа большого количества информации различной природы ведущей операцией управления является принятие решений. Эта операция и возлагается на агломератчика вращающейся печи.
Методика проектирования систем автоматизации технологических процессов на глиноземных заводах в своем развитии прошла несколько этапов. Положительным итогом первого этапа (60-е годы 20 века) явилось осознание того, что в условиях затрудненного технологического контроля перспективным является управление производственными процессами по прогнозируемым с помощью математических моделей оценкам основных технологических параметров.
бНЬЛКОТГЬА
СП*тт?$>рг
оэ аооу.«т?^3
Таким образом, существует научная проблема создания математических моделей процесса спекания нефелино-известняковой шихты, которые позволят проанализировать развитие технологического процесса и снизить количество производственных нарушениГ
Объектом исследования является вращающаяся печь спекания нефе-лино-известняковой шихты 5x185 м, а предметом исследования - тепловые процессы, происходящие в печи, а также автоматизированная система управления процессом спекания.
Целью исследования диссертационной работы является разработка имитационной системы управления технологическим процессом спекания нефелино-известняковой шихты на базе математических моделей.
Для того чтобы достичь поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
создана математическая модель температурного поля вращающейся печи спекания 5x185 м;
разработана имитационная модель управления вращающейся печью:
предложена структура и разработан алгоритм работы имитационной системы управления технологическим процессом спекания нефелино-известняковой шихты;
разработано программное обеспечение компьютерного тренажера «Информационная система исследования технологического процесса спекания нефелино-известняковой шихты».
Методы исследования. Основные научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, базируются на применении методологии системного анализа, методов имитационного моделирования на ЭВМ, статистической обработки экспериментальных данных, зонально-резольвентного метода расчета теплообмена и численных методов (решение системы нелинейных уравнений методом Ньютона).
Достоверность полученных данных доказана адекватностью разработанных математических моделей и подтверждена результатами промышленных испытаний.
Научная нови та работы состоит в том, что разработана математическая модель температурного поля в зонально-резольвентной постановке для оперативного контроля вращающейся печи спекания 5x185 м; предложена методика построения имитационной модели управления, осуществляющая поиск уставок заданий регуляторов теплового режима вращающейся печи 5x185 м; доказана возможность использования разработанной имитационной системы управления в составе системы управления технологическим процессом спекания в качестве режима «советчика».
Основные положения, выносимые на защиту:
1) Математическая модель расчета температурного поля вращающейся печи спекания нефелино-известняковой шихты 5x185 м.
-
Имитационная модель управления вращающейся печью 5x185 м.
-
Структура и алгоритм работы имитационной системы управления технологическим процессом спекания нефелино-известняковой шихты.
4) Информационная система исследования процесса спекания нефе-лино-известняковой шихты.
Теоретическая и практическая ценность работы заключается в том, что разработана математическая модель температурного поля вращающейся печи, позволяющая проводить исследования теплового режима и организовать оперативный температурный контроль; разработана имитационная модель управления, которая может быть использована в процессе управления вращающейся печью, для выдачи советов; а также решена проблема построения информационной обучающей системы, которая позволяет, проводить переподготовку персонала и обучение студентов навыкам управления вращающейся печью в режиме «советчика» независимо от работы технологического оборудования.
Реализация результатов работы заключается в том, что разработанные в диссертации модели и алгоритмы включены в состав программного обеспечения компьютерного тренажера «Информационная система исследования процесса спекания нефелино-известняковой шихты», используемый для подготовки профессиональных кадров для предприятий цветной металлургии.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на межвузовской конференции «Молодежь и наука -третье тысячелетие» (Красноярск. 1999 г.), на всероссийской научно-технической конференции «Экологические проблемы горнометаллургического комплекса» (Красноярск, 2000 г.), на всероссийской научно-практической конференции «Моделирование, программное обеспечение и наукоемкие технологии в металлургии» (Новокузнецк, 2001 г.), на всероссийской научно-технической конференции «Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Красноярск. 2003 г.).
При решении поставленных задач исследования лично автором было разработано математическое и алгоритмическое обеспечение предложенной имитационной системы управления технологическим процессом спекания, а также программное обеспечение компьютерного тренажера.
Публикации. Основные положения и результаты диссертации отражены в 7 опубликованных работах, из них: 2 - статьи в периодических сборниках научных трудов; 5 - работы, опубликованные в материалах всероссийских конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиофафичсского списка т 94 наименований, трех приложений. Работа изложена на 119 страницах печатного текста, содержит 38 рисунков и 13 таблиц.
Анализ влияния основных технологических параметров на эффективность процесса спекания
Основными технологическими параметрами во вращающейся печи являются расходы материальных потоков, а параметры, отражающие эффективность ведения процесса спекания - это параметры качества конечного продукта - спека, а также экономические показатели. Именно с материальными потоками в печь поступают основные возмущающие воздействия влияющие на качество спека.
Расход шихты поступающей в печь определяет массовую производительность всей технологической линии. Однако необходимо следить, чтобы расход шихты не превышал проектный, так как может произойти переполнение рабочего пространства печи, что вызовет неполный прогрев и спекание шихты и как следствие неполное извлечение полезных продуктов (окиси алюминия и щелочей).
Большое влияние на качество и извлечение глинозема оказывает степень помола шихты. Следует избегать переизмельчения компонентов шихты, так как это увеличивает потери ценных компонентов еще не вступивших в реакции за счет увеличение пылевыноса мелкой фракции из печи [31].
Изменение химического состава шихты (известняковый и щелочной модули) ведет к нарушению обменных реакций, что вызывает неполное связывание кремния, окиси алюминия и щелочных металлов, что ухудшает качество спека [10].
На рисунке 1.5 показана зависимость извлечения глинозема от изменения влажности шихты. Повышение влажности шихты приводит к снижению производительности печи, сдвигу условных зон, перерасходу топлива, ухудшению качества спека и уменьшению извлечения окиси алюминия. Низкая влага шихты приводит к повышенному пылевыносу, что также снижает извлечение ценных компонентов [30]. Расходы мазута, угольного порошка, технологической пыли, первичного и вторичного воздуха определяют тепловой режим печи. Изменение расхода воздуха также влияет на температуру в печи (рисунок 1,6). Увеличение расхода воздуха повышает температуру в печи за счет увеличения количества элементарных реакций между углем и кислородом воздуха. Полый участок графика свидетельствует о полном сжигании топлива, при котором коэффициент избытка воздуха оптимальный. Дальнейшее повышение расхода воздуха может привести к уменьшению температуры в печи, так как будет расходоваться тепло на подогрев воздуха не участвующего в реакции горения. Недостаток воздуха приводит к неполному сжиганию топлива, его перерасходу и созданию аварийной ситуации на электрофильтрах, ухудшению качества спека [30].
Увеличение температуры в печи повышает извлечение глинозема (рисунок 1.7) [6]. Данная тенденция соответствует физической химии процесса спекания, так как с ростом температуры увеличивается содержание жидкой фазы, вследствие чего ускоряется диффузия компонентов шихты и их химическое взаимодействие, происходит агрегация (взаимное прилипание) гранул, усадка и увеличение прочности частиц. Однако при этом заплавляются мелкие поры и уменьшается пористость частиц, а соответственно также снижается влагоем-кость спека, что снижает эффективность работы передела выщелачивания.
Эффективность работы, применяемой на АГК схемы выщелачивания показана на рисунке 1.8, по которому видно, что наибольшее извлечение достигается при влагоемкости спека до 22-25% [32].
Из проведенного анализа взаимного влияния параметров видно, что поддержание оптимального технологического режима возможно только за счет использования высокоэффективной АСУ ТП.
Комплекс оборудования для спекания нефелино-известняковой шихты характеризуются целым рядом особенностей, затрудняющих автоматизацию процесса спекания. К их числу относятся: распределенность измеряемых параметров в пространстве и их взаимное влияние друг на друга [33]; наличие внутренних возмущений, обусловленных неравномерностью продвижения материала в каждом сечении печи, а также образованием и обрушением настылей, не поддающихся контролю, не дает полной информации о физико-химических превращениях происходящих в печи. Кроме того, параметров в достаточной степени характеризующих процесс, существенно больше, чем управляющих воздействий, а также имеет место большая инерционность по всем каналам управления тепловым режимом, который является основным показателем качества ведения технологического процесса [16].
Автоматический контроль параметров затрудняется необходимостью измерения температуры материала во вращающемся барабане, склонностью сырьевой шихты к замазыванию трубопроводов и расходомеров, наличием подсосов воздуха через неплотности соединений барабана с головкой печи и переходной камерой, искажающих показания газоанализаторов.
По этим причинам автоматическое управление работой вращающейся печи 5x185 м сводится к стабилизации входных материальных потоков. Однако стабилизация материальных потоков, водимых в печь, не всегда гарантирует постоянство технологического режима, который может нарушаться вследствие даже незначительных по величине колебаний химического состава сырья, влажности и тонины его помола.
В таких условиях низкого обеспечения системами контроля и управления возможны аварийные остановы оборудования, поэтому поддержание технологического режима процесса спекания во многом зависит от квалификации и профессионального опыта операторов-технологов (агломератчиков). Оборудование переделов спекания различных предприятий, производящих глинозем, проектировалось отдельно, учитывая то сырье, для переработки которого строилось предприятие, поэтому комплекс оборудования каждого предприятия имеет свои технологические и конструктивные особенности, что не позволяет рекомендовать типовые решения проектов систем автоматизации. Однако, большая материале- и энергоемкость оборудования передела спекания определяет возможность получения значительных экономических эффектов, связанных с увеличением производительности, уменьшением расходов сырья и энергии, улучшением качества готовой продукции при внедрении совершенных систем автоматизации [33].
В соответствии с существующими в теории и практике управления представлениями, поведение объекта управления может быть охарактеризовано следующими векторными величинами:
X - (х1,х2,...,хп) - вектор входных (управляющих) воздействий;
Z ={zx z2,...,zn) - вектор возмущающих воздействий;
Y = (yl7 у2,...,у„) - вектор выходных параметров [34].
Применительно к вращающейся печи, под вектором входных воздействий понимают материальные потоки, поступающие в печь. Вектор выходных параметров - значения показателей качества получаемого спека. Под вектором возмущающих воздействий понимаются такие параметры, наличие которых выводит объект управления из состояния равновесия (изменение хим. состава, влажности).
Автоматическую систему контроля и управления вращающимися печами 5x185 м можно представить в виде структурной схемы показанной на рисунке 1.9.
По классификации современных АСУ данная система управления вращающейся печью 5x185 м является - АСУ ТП с вычислительным комплексом, выполняющим информационные функции [35]. Эта система построена по двухступенчатому (уровнему) принципу управления.
На первом уровне осуществляется сбор, первичная обработка данных и регулирование при помощи локальных АСР. В состав измерительной системы входят датчики, которые осуществляют сбор информации о состоянии печи и нормирующие преобразователи, осуществляющие обработку сигнала от датчиков в унифицированный сигнал. Далее этот сигнал поступает на вторичные приборы и МК, с помощью которого осуществляется регулирование технологическим процессом спекания нефелин о-известняковой шихты.
Расчет мощности тепловыделения
В главе 2.3 было отмечено, что ЗГТ предназначена для создания определенных энергетических условий в печи. Мощность тепловыделения за счет сжигания топлива в объемных зонах определяется по формуле [38]:
где Q%- низшая теплота сгорания топлива, Дж/кг; С„ — концентрация топлива
на границе и-ной расчетной зоны, Cn+j - концентрация топлива на границе следующей расчетной зоны.
Как видно из формулы (2.39) для дальнейших расчетов необходимо знать низшую теплоту сгорания топлива, которая находится из расчета состава и горения топлива.
В качестве топлива во вращающихся печах используют мазут и бурый уголь Канско-Ачинского бассейна Ирша-Бородинского месторождения.
Твердое и жидкое топливо состоит из углерода "С", водорода "Н", органической серы "S \ кислорода "О" и азота "N", находящихся в виде сложных соединений (таблица 2.1). Кроме указанных элементов, составляющих горючую массу топлива, в состав входит еще и балласт "Б" - зола "А" и влага "W":
Б-Ар +WP. (2.40)
В топочной технике различают рабочую, сухую и горючую массу топлива. В связи с этим при буквенном обозначении вещества входящего в состав топлива сверху ставят буквы "Р", "С" или "Г". Так как для расчета горения топлива необходимо использовать рабочую массу топлива, то необходимо произвести перерасчет горючей массы топлива в рабочую по формулам (таблица 2.2). Для расчета низшей теплоты сгорания топлива существует большое количество методик, но для жидкого и твердого топлива чаще используют формулу Д.И. Менделеева [54]:
QP =339-СР +1030-НР -\09-(Ор -Sp)-25-Wp кДж/кг, (2.41)
где С, Нр, (f,SpviW— соответственно содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влаги в рабочем топливе в % (таблица 2.3). Это соотношение учитывает тот факт, что небольшая часть углерода и водорода находится в топливе в соединении с другими элементами, образуя негорючие соединения.
Процентное содержание каждого компонента в суммарном топливе можно определить по формуле: где X - содержание искомого компонента, %; Хуа Хм - содержание искомого компонента в угле и мазуте, % (таблица 2.3); Муг, Мм — масса угля и мазута, кг.
Состав и доля компонентов газового потока, необходимые для расчета конвективного теплообмена рассчитываются по реакциям горения топлива. Горючими частями топлива являются углерод, водород, кислород и сера. Горение этих элементов происходит по следующим общеизвестным реакциям:
Масса компонентов топлива, участвующих в реакции горения, представляет собой сумму масс соответствующих компонентов угля, мазута и воздуха, поступающих в печь (таблица 2.3 и приложение Б): aгде Мс, Мц, М& MN, М0, Ме - массы углерода, водорода, серы, азота, кислорода и воздуха соответственно, кг. В дальнейших расчетах сера участвовать не будет из-за малой доли (менее 2%) в общей массе газового потока.
Масса продуктов сгорания, образующихся в реакциях (2.43-2.46) определяется следующим образом: масса двуокиси углерода
Качество горения топлива зависит от его соотношения с воздухом. Коэффициент избытка воздуха должен составлять 1,1-1,15 [30]. В действительности удается измерить лишь первичный воздух, подаваемый в печь с топливом, а вторичный воздух, подаваемый из холодильника, измерить не удается. По этим причинам о количестве поступившего воздуха в печь можно судить по содержанию кислорода в отходящих газах. На содержание кислорода заметно влияет только коэффициент избытка воздуха и, следовательно, можно установить непосредственную приближенную зависимость между этими параметрами. Подобная зависимость была выведена в работе [16] (рисунок 2.5). Эта зависимость апроксимируется выражением:
где а - коэффициент избытка воздуха, К0г - концентрация кислорода в отходящих газах, по которому и определяется коэффициент избытка воздуха.
Имитационная модель управления вращающейся печью 5x185 м
При работе со сложным техническим объектом в условиях неполной информации о состоянии технологического процесса одним из способов управления этим объектом является имитационное управление в режиме «советчика».
Для решения проблемы имитации работы вращающейся печи 5x185 м была выбрана имитационная модель управления неопределенным объектом, имеющая следующую структуру (Su) [77]:
где Хи - множество макросостояний объекта, соответствующих компактным траекториям управления Ua; RU(XU) - алгоритм выбора (поиска) траектории управления Ua.
Постановка задачи имитационного управления по своей сути мало, чем отличается от классических постановок. Требуется из некоторого начального состояния Х путем синтеза управления Uа в конечное состояние X так, чтобы удовлетворить требованиям заранее установленного критерия.
Отличие заключается только в том, что для решения задачи нет никаких надежд получить удовлетворительную модель объекта управления и приходится довольствоваться лишь данными ранее успешно завершенных циклов управления. В принципе не важно, как осуществлялись эти циклы управления (оператором или автоматической системой). Важно, чтобы все эти циклы были успешно завершены в смысле выбранного критерия.
Методологической основой решения задачи имитационного управления является гипотеза компактного соответствия, которая гласит: если к близким исходным состояниям технологического процесса применить близкие траектории управления, то фазовые траектории технологического процесса будут также близкими [74].
Необходимо построить такой механизм, который позволил бы оценить исходную ситуацию и в соответствии с этой оценкой рекомендовать такое управление, которое имитировало бы действие опытного оператора в аналогичной ситуации.
Задача управления технологическим процессом спекания нефелино-известняковой шихты сводится к следующему: при любой нагрузке вращающейся печи 5x185 м обеспечить такой температурный режим, чтобы получить спек с извлечением глинозема не менее 86%.
Структура процедуры принятия решений имитационной системы управления построена по иерархорическому принципу (рисунок 3.2) [80].
В данной структуре имеются два уровня иерархии, а критерии управления разбиты на три группы. Предполагается, что решение будет хорошим, если оно хорошее по каждому критерию.
«И» - логическая операция с помощью, которой объединяются понятия: решения, хорошие по всем группам нижнего уровня.
«1» - критерий, говорящий о том, что извлечение глинозема из получаемого спека должно быть выше 86%. «2» - критерий, определяющий расход шихты, поступающей во вращающуюся печь.
«3» - критерий, определяющий тождественность нового состояния системы X к начальному (исходному) состоянию технологиче „ . _ _ ского процесса X .
Рисунок 3.2 - Структура процедуры принятия решений на основе выбранных критериев была проанализирована статистическая информация о работе вращающихся печей, полученная с АГК, и сформирована база данных управляющих воздействий, при различных производственных режимах работы технологического оборудования.
Так как выборка реализации технологического процесса является единственным источником априорной информации для БД, то от того, насколько обосновано отобраны реализации в эту выборку, зависит качество решения поставленной задачи, поэтому в состав выборки необходимо включать только успешно завершенные реализации [74].
Работа имитационной модели управления (3.3) заключается в поиске соответствующих управляющих воздействий в сложившихся производственных условиях.
Стратегия поиска управляющих воздействий основана на алгоритмах программного имитационного управления, которые предназначены для использования в условиях ограниченной информации о технологическом процессе, когда известна выборка исходных состояний и траектории примененных управлений. Исходными данными для работы алгоритма является выборка положительного опыта.
Итак, работа имитационной модели управления осуществляется по следующему алгоритму (рисунок 3.3):
Требования, предъявляемые к компьютерным тренажерам
Повышение требований к управлению технологическими процессами поставило перед высшей школой проблему совершенствования подготовки кадров, как в рамках вузовского, так и послевузовского образования. Особенно остро данная проблема стоит при подготовке специалистов для предприятий цветной металлургии и химической промышленности.
Оснащение учебных заведений и промышленных предприятий современными средствами вычислительной техники, а именно, персональными компьютерами, дало возможность использования КТ для обучения студентов и технологического персонала.
КТ, как и любая другая информационная система (советующая, поддержки принятия решений и т.д.) представляет собой человеко-машинный интерфейс, поэтому диалоговая система тренажерного комплекса должна удовлетворять определенным требованиям:
1. На экране монитора необходимо привести мнемосхему всего технологического процесса или отдельного агрегата с имитацией основной пускорегу-лирующей и контрольно-измерительной аппаратуры. При этом общий внешний вид мнемосхемы должен быть максимально приближен к мнемосхемам и диаграммам (если таковые имеются) используемым на производстве.
2. Должны быть отображены графики изменения регулируемых параметров и значения основных входных и управляющих воздействий, а также предусмотрена возможность архивирования информации.
3. Необходимо предусмотреть предупредительную и аварийную сигнализацию.
4. По итогам работы на КТ должны формироваться архивы в виде БД и графиков, предназначенные для анализа допущенных ошибок.
Основой функционирования информационной системы исследования технологического процесса спекания нефелино-известняковой шихты являются MM температурного поля вращающейся печи 5x185 м, алгоритм работы имитационной модели управления, а также модели показателей качества.
Реальные сложные системы можно исследовать с помощью двух типов ММ: аналитических и имитационных. Аналитические модели позволяют проводить исследование системы в тех случаях, когда получены явные зависимости, связывающие искомые величины с параметрами сложной системы и условиями изучения. Когда явления в реальной системе настолько сложны и многообразны, то аналитическая модель становится слишком грубым приближением к действительности, то исследователь использует имитационное моделирование [78].
Однако имитационное моделирование не исключает в процессе вычислительного эксперимента аналитических моделей при неполной информации о начальном состоянии системы и ее входных воздействиях. Таким образом, имитационное моделирование не снижает значимость аналитических моделей, а является способом расширения области их применения в соответствии усложняющимися условиями исследования [77].
При построении имитационной ММ исследователя интересует, прежде всего, возможность вычисления некоторого функционала, заданного на множестве реализаций процесса функционирования изучаемой сложной системы и характеризующего поведение объекта имитации. Имитируя различные реальные ситуации на ММ, исследователь получает возможность решения таких задач, как оценка эффективности различных принципов управления системой, сравнение вариантов структуры системы, определение степени влияния изменений параметров системы и начальных условий имитации ее поведения на показатель эффективности управления системой [78].
Таким образом, имитационные модели должны учитывать следующие факторы [87]:
1. ММ должна работать в диалоговом режиме и должна позволять водить по ходу процесса необходимые управляющие воздействия, используемые при управлении реальным объектом. 2. ММ должна допускать управление в реальном масштабе времени и в ускоренном режиме.
3. Реакция ММ на управляющее воздействие должна быть идентичной реакции реального объекта на аналогичное воздействие.
4. При расчете управляющего воздействия необходимо предусмотреть возможность прогноза регулируемой величины.
5. В ММ необходимо включать только те параметры, которые автоматически контролируются на данном агрегате.
Математические модели и алгоритм работы имитационной модели управления фиксируют идейные аспекты организации КТ, на базе которых строится программное обеспечение, представляющее собой конкретную реализацию информационной системы исследования.
Для реализации программного обеспечения используются языки программирования высоко уровня, такие как Basic или Pascal. Однако в последние годы для создания Windows-приложений наибольшую популярность приобрели объектно-ориентированные среды программирования.
Для создания данного КТ использовалась объектно-ориентированная среда программирования Delphi 5.0, основа которой — язык Object Pascal. Она позволяет создавать приложения различной степени сложности - от простейших программных продуктов до профессиональных, предназначенных для работы с базами данных [88].
Тренажерный комплекс реализован на базе персональной ЭВМ, у которой системный блок предназначен для хранения ММ процесса, монитор - для отображения информации, а клавиатура — для управления процессом (рисунок 4.1).
Процесс функционирования любой информационной системы и КТ в том числе по существу является процессом целенаправленного преобразования входных данных в выходную информацию.
Источниками входных информации служат базы данных или параметры, вводимые с клавиатуры. Выходная информация представляется в виде документов (отчетов), графиков, баз данных на мониторе ЭВМ. Процесс преобразования информации выполняется совместно двумя компонентами: пользователем КТ (обучаемый) и техническим обеспечением, включающим в себя ЭВМ и периферийные устройства (принтер - для распечатки отчетов) [89].
Для того чтобы пользователь и ЭВМ могли правильно функционировать в рамках информационной системы необходимо обеспечить их соответствую 102
щими правилами и инструкциями. Для пользователей КТ эту задачу выполняет организационное обеспечение, которое включает в себя файлы справки и инструкции по ведению технологического процесса спекания, а для ЭВМ — программное, алгоритмическое и математическое обеспечение.
КТ работает следующим образом. Обучаемый, с помощью УВД: клавиатура, мышь, изменяет значения следующих входных параметров: расход шихты, расход угля, расход мазута, расход первичного и вторичного воздуха и расход технологической пыли. Эти данные поступают на блок расчета математических моделей процесса спекания.
Похожие диссертации на Имитационная система управления технологическим процессом спекания нефелино-известняковой шихты
