Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 9-13
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И МЕТОДЫ ЕГО АВТОМАТИЗАЦИИ 14-64
1.1. Обобщенная структурная схема системы управления качеством товарного бетона.
1.2. Принципы адаптации АСУ промышленным производством бетонных смесей к условиям процесса
1.3. Дробильно-сортировочные установки бетонных заводов непрерывного действия
1.4. Качественные характеристики каменных материалов при производстве фракционированного щебня
1.5. Агрегаты дробления дробильно-сортировочной установки бетонных заводов
І.б.Особенности автоматизации процессов первичного дробления при промышленном производстве бетонных смесей 34-35
1.7. Оценка качественных характеристик процесса первичного дробления
1.8. Конусные дробилки мелкого дробления ^
1.9.Системы автоматического управления процессом дробления в конусных дробилках
1.10. Агрегаты классификации фракционированного щебня 43-46
1.11. Агрегаты подачи, устройства транспортирования и дозирования компонентов смеси
1.12. Агрегаты перемешивания при промышленном производстве бетонной смеси
1.13. Автоматизированная подача и укладка бетонной смеси в тело бетонируемого сооружения
1.14. Выбор основных направлений исследований систем автоматизации технологических процессов производства бетонных смесей
1.15. Выводы и постановка задач исследований 64
ГЛАВА 2. СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЕРАРХИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
2.1. Системотехническое проектирование иерархических систем управления
2.2. Понятие функциональной иерархии 70-72
2.3. Упорядоченный непрерывный ряд моделей 72-77
2.4. Механизм образования иерархических систем 77-79
2.5. Операционное представление объекта 79-82
2.6. Критерии управления и их влияние на формирование структур САУ
2.7. Задачи автоматизации процессов управления качеством и производительностью
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2 92-131
ГЛАВА 3. МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННОЙ СМЕСИ 118-123
3.1. Модельное представление щековых дробилок 92-99
3.2. Конусные дробилки среднего дробления 99-105
3.3. Ситовые грохоты 105-108
3.4. Модель смесителя непрерывного действия 109-115
3.5. Накопительные и распределительные устройства 116-118
3.6. Системы транспортирования и дозирования сыпучих составляющих бетонной смеси непрерывного действия
3.7. Исследования элементов автоматизированной технологии производства бетонных работ
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3 130-131
ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ЛОКАЛЬНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ДРОБЛЕНИЯ-СОРТИРОВКИ
4.1. Особенности автоматического управления расходом щековой дробилки с помощью изменения размеров разгрузочного отверстия 134-138
4.2. Критерии оценки технологического процесса первичного дробления
4.3. Качественные характеристики системы регулирования РОД щековой дробилки
4.4. Структурная схема управления РОД щековой дробилки с гидравлическим исполнительным механизмом
4.5. Система автоматической оптимизации процесса дробления в конусной дробилке 150-152
4.6. Контроль параметров в системе оптимизации процесса дробления
4.7. Особенности поиска экстремума системы управления грохочением
4.8. Определение параметров процесса поиска экстремума 153-158
4.9. Метод гранулометрического анализа дробленого потока материала
4.10. Измерительные свойства систем непрерывного дозирования при случайном входном сигнале 160-164
4.11. Выбор оптимальных параметров смесительного агрегата 164-168
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4 169-171
ГЛАВА 5. СИНТЕЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ НЕПРЕРЫВНОГО МНОГОСТАДИЙНОГО ДРОБЛЕНИЯ И ГРОХОЧЕНИЯ 172-174
5.1. Особенности автоматизации дробилок по заданному рецепту
5.2. Рецептура фракционированного заполнителя бетонной смеси
5.3. Зерновые характеристики одностадийного процесса дробления
5.4. Зерновые характеристики одностадийного процесса дробления замкнутого цикла 180-183
5.5. Зерновые характеристики двухстадийного процесса дробления замкнутого цикла
5.6. Регулирование объема перерабатываемого щебня в двухстадийном ТПД замкнутой системы
5.7. Особенности вариаций нормированного рецепта в двухстадийной схеме дробления
5.8. Исследования автоматизированной системы двухстадийного дробления
5.9. Система автоматизированного управления переработкой щебня в двухстадийном процессе дробления 195-198
5.10. Разработка структуры САУ процессом дробления-сортировки
5.11. Иерархическая система автоматизации производства бетонной смеси
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5 204-205
ГЛАВА 6. СИНТЕЗ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СВЯЗНЫМ ДОЗИРОВАНИЕМ И ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ БЕТОННОЙ СМЕСИ
6.1. Особенности классификации автоматизированных систем управления комплексами технологических устройств 216-219
6.2. Классификация устройств дозирования 209-214
6.3. Задача оптимизации состава смеси 214-216
6.4. Детерминированные ограничения области оптимизации состава смеси
6.5. Случайные ограничения области оптимизации состава смеси
6.6. Математическая модель статической оптимизации состава смеси
6.7. Определение длины условно-постоянного интервала непрерывных технологических процессов 223-225
6.8. Модели управления связным непрерывным дозированием сыпучих компонентов бетонной смеси 225-233
6.9. Особенности моделей управления связным непрерывным дозированием компонентов бетонной смеси 237-240
6.10. Иерархическая система автоматизации производства бетонной смеси
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 6 240-241
ГЛАВА 7. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ НЕПРЕРЫВНОЙ ПОДАЧИ И УКЛАДКИ БЕТОННОЙ СМЕСИ 242-246
7.1. Матричный метод построения декартовой системы координат
7.2. Решение обратной задачи о положении устройства укладки и уплотнения бетонной смеси
7.3. Критерий оптимизации перемещения распределительного устройства по точкам бетонирования
7.4. Планирование траектории перемещения распределительного устройства в технологическом процессе бетонирования
7.5. Автоматизированная система управления перемещением распределительного устройства в процессе бетонирования
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 7 267-268
ГЛАВА 8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННОЙ СМЕСИ
8.1. Задачи моделирования 269-270
8.2. Методика экспериментальных исследований динамических характеристик процесса дробления щековой дробилки 284-291
8.3. Анализ динамических характеристикщековой дробилки 279-284
8.4. Моделирование системы автоматической оптимизации процесса дробления в конусной дробилке
8.5. Математическая обработка экспериментальных данных динамических характеристик щековой дробилки
8.6. Разработка метода гранулометрического анализа продуктов дробления
8.7. Временное и амплитудное квантование сигналов 301-308
8.8. Разработка алгоритма функционирования и структуры электронного гранулометра
8.9. Моделирование двухстадийной схемы дробления 309-317
8.10. Моделирование процесса поддержания заданного рецепта
8.11. Результаты моделирования 322-324
8.12. Моделирование разомкнутых систем измерения расхода 324-326
8.13. Взаимосвязь задач связного дозирования 326-329
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 8 330
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
ЛИТЕРАТУРА 336-348
Введение к работе
Снижение затрат и повышение качества выпускаемой продукции путем выявления скрытых резервов и совершенствования существующих технологий является одной из основных задач развития общественного производства. Современное строительное производство находится под жестким прессингом быстро меняющейся конъюнктуры рынка и требований заказчиков к ассортименту и качеству готовой продукции, вызывая необходимость повышения его гибкости, приспосабливаемости и степени управляемости.
Интенсивное развитие индустриальных методов строительства вызывает необходимость совершенствования технологии промышленного приготовления бетонных смесей, повышения технического уровня автоматизации бетонных заводов и установок. Необходимость повышения качества бетонных смесей вызывает потребность в создании и внедрении более прогрессивных технологических процессов на базе современных средств автоматизации и управления, в первую очередь - с использованием вычислительной техники.
Решение проблемы получения качественных бетонных смесей -непростая научная и инженерная задача, требующая, в свою очередь, решения ряда подпроблем: задания, подбора марок смеси по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке предприятием - изготовителем, выдерживания заданного состава и физико-механических свойств смеси с использованием технических средств автоматизации и управления, корректировки соотношений отдельных фаз смеси. Если первая подпроблема является чисто технологической, то две остальные относятся к области автоматизации промышленного производства бетонных смесей и решают основную задачу формирования их заданных качественных показателей. Одновременно с помощью средств автоматизации решается достаточно общая задача повышения технико-экономических показателей всего производства. Качественные показатели смеси служат ограничениями, в пределах которых осуществляется оптимизация технологического процесса.
Автоматическое управление технологическим процессом промышленного производства бетонных смесей учитывает принцип агрегирования, заложенный в конструкцию отечественных смесительных установок. Это позволяет строить локальные системы автоматики отдельными агрегатами, используя для их настройки информацию о компонентах, играющих определенную роль в структуре смеси. Основная задача локальных автоматических систем - свести к минимуму действие возмущений, уменьшив тем самым вариации качественных показателей смеси. Сложность решения этой задачи состоит в том, что система работает в условиях неполной информации о характеристиках компонентов и технологического процесса. Требуется адаптация локальных систем автоматики к изменяющимся условиям производства. Эта задача может быть решена корректировкой настроек методом статистической оптимизации, использующим информацию статистической обработки характеристик влияния на качественные показатели бетонной смеси.
В работе рассматривается только проблема автоматического управления непрерывным технологическим процессом промышленного производства бетонных смесей. Проблема статистической оптимизации достаточно сложна и требует для своего решения разработки отдельной концепции, математического аппарата и технологических средств реализации.
Решение вопросов качества и ассортимента готовой продукции того или иного производства неразрывно связано с переходом на непрерывность и поточность, обеспечивая тем самым внедрение более прогрессивных методов ведения технологических процессов, создавая предпосылки для их полной автоматизации.
В пользу применения таких технологий говорит расширяющаяся и совершенствующаяся техническая база строительного производства, применение современных средств вычислительной техники.
Средства вычислительной техники определяют новые возможности организации процессов промышленного приготовления бетонных смесей, принципиально изменяя сам подход к решению проблемы. Ряд теоретических положений и идей концептуального характера оказываются вовлеченными в сферу практических приложений. Подход к вычислительной и, в первую очередь, микропроцессорной технике, как к средству накопления и переработки больших объемов информации, начинает трансформироваться в сторону ее активного использования в непосредственном управлении технологией и в формировании продукта с заданными свойствами. Исчезают ограничения на применение нетрадиционных подходов к решению задач автоматизации. Происходит перенесение методов теории управления и теории систем в практику проектирования процессов смесеприготовления. Появляется возможность системотехнического синтеза объекта и системы управления в едином контексте проблемы интеграции технологии и управления.
Представление агрегатов технологического процесса промышленного производства бетонных смесей в виде элементов многоуровневых систем очерчивает совершенно иной круг задач теоретического и практического планов. Определяющим становится структурный подход и поиск функциональных связей, обеспечивающих многоуровневый характер передачи и преобразования информации, координацию действий элементов различных уровней иерархической соподчиненности. Появляются новые характеристики системы, связанные с вертикальной декомпозицией, алгоритмическим разнообразием принятия решений на разных уровнях, приоритетом действия и правом вмешательства верхних уровней по отношению к нижним. Неизбежно приходится рассматривать вопросы содержательного представления способов функционирования системы, относящиеся к методам подготовки и принятия решений и, соответственно, формированию целей и критериев, используемых в системе.
Непрерывные технологии обладают в концептуальном плане более широкими возможностями. Высока их подвижность в части изменения принятой структуры управления, использования возможных объемов активной информации, глубины ее интеллектуальной проработки, способов, алгоритмов и периодичности приложения управляющих воздействий. Важным в методологическом аспекте становится совмещение в одной системе непрерывных и дискретных задач управления с четким разделением уровня влияния и способов сопряжения процессов управления различной периодичности.
Немаловажную роль играет положение о совместимости целей, т.е. непротиворечивости управлений по различным каналам, обеспечивающее синхронизацию результатов от действия вышестоящих и нижележащих уровней многоуровневой иерархической системы. Выполнение этого положения гарантирует обоснованность выбора целей, критериев и областей возможного изменения настроечных и конструктивных параметров системы, возможность разумного сочетания управлений в локальных подсистемах и связного управления локальными подсистемами. Достижение глобальной цели, стоящей перед всей системой может быть реализовано за счет соответствующей координации автономно функционирующих систем.
Технико-экономические преимущества заводов и установок с непрерывной технологией производства, по сравнению с аналогами периодического действия очевидны и заключаются в значительном снижении стоимости приготовления смесей, уменьшении трудоемкости, расхода электроэнергии, значительном сокращении массы оборудования, его сроков монтажа и демонтажа, габаритов сооружений, повышении качества продукции.
Однако проблема управления непрерывным промышленным производством бетонной смеси для различных видов строительства -сложная научная проблема, которая охватывает большой круг вопросов, связанных с исследованием и разработкой новых комплексно автоматизированных технологических процессов, а также принципиально новых средств автоматизации.
Несмотря на применение при производстве бетонных смесей широкой гаммы агрегатов непрерывного действия при автоматизированном управлении их потенциальные возможности в части повышения качества смеси явно используются не полностью. Причина кроется в том, что до настоящего времени ограничивались только оптимизацией режимов управления отдельными агрегатами заводов по производству бетонных смесей. Если представление их как систем автоматического регулирования позволяет применить к ним методы расчета, принятые в теории управления, то исследование технологических схем непрерывного приготовления бетонных смесей должно базироваться на понятиях и представлениях теории систем.
Именно поэтому настоящая работа нацелена на создание стройной методологии проектирования автоматических систем управления процессами непрерывного промышленного приготовления бетонных смесей.
