Введение к работе
Актуальность проблемы
Растущий спрос на продукцию кондитерской промышленности обусловливает тенденцию активного развития и модернизации технологических линий данной отрасли. В настоящее время технологический процесс на большинстве предприятий этой отрасли полностью или частично автоматизирован на основе применения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), работающих под управлением программируемых логаческих контроллеров (ПЛК).
Использование АСУТП позволяет решить вопрос контроля параметров технологического процесса и обеспечить требуемые режимы расхода сырья и энергетических ресурсов в условиях возрастающих скоростей современного производства. Постепенный износ оборудования или нестабильное качество сырья приводит к незапланированному изменению параметров технологического процесса. Данные изменения носят незначительный характер, поскольку связаны с выработкой отдельных элементов агрегатов или с образованием люфтов и зазоров. АСУТП не может отследить подобные изменения, поскольку они часто не несут характера изменения контролируемых параметров. Отслеживание данных неисправностей и коррекция параметров технологического процесса осуществляет обслуживающий персонал на основании собственного опыта и интуиции.
В то же время процесс изменения параметров технологического процесса должен производиться с учетом технических, технологических, экономических и энергетических требований к работе оборудования. Учесть перечисленные факторы в условиях высоких скоростей работы современных линий можно только на основе использования вычислительной техники. Указанные обстоятельства предъявляют новые требования к масштабам использования АСУТП. Реализация процесса регулирования параметров с учетом таких условий не применялась в АСУТП для решения производственных задач управления. Это связано с тем, что для учета данных условий требуется постоянный контроль большого количества статистических данных и громоздких расчетов, что в свою очередь требует^ наличия
3 {_ j h_
мощной вычислительной техники, намного превосходящей характеристики ПЛК. Как следствие, отмечается недостаток информации для представления указанных условий в явном (математически формализованном) виде.
Создание метода, позволяющего реализовать в рамках АСУТП функцию управления, с помощью которой можно производить процесс регулирования параметров работы оборудования с учетом вышеназванных требований, позволит повысить эффективность работы АСУТП и обеспечит проведение своевременного процесса коррекции работы оборудования.
Целью данной работы повышение эффективности работы системы управления технологическим процессом в условиях необходимости изменения параметров непрерывного технологического процесса.
Задачи исследования
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
проанализировать структуру системы управления технологическим процессом;
-
провести анализ существующих методов управления регулированием и принятия решений в условиях недостаточной информации;
-
сформулировать математическую постановку задачи оптимального управления процессом регулирования;
-
разработать метод решения задачи оптимального управления процессом регулирования на основе метода анализа иерархий;
-
разработать методику оценки ограничений, имеющих неявный математический вид;
-
разработать систему оптимального управления процессом регулирования;
-
обосновать эффективность применения разработанной системы управления на технологическом оборудовании предприятия кондитерской промышленности.
Методы исследования
При выполнении диссертационной работы использовались методы системного анализа, математического моделирования, оптимизации, анализа иерархий, элементы теории матриц. Для получения экспериментальных данных использовалось оборудование линии по производству шоколадных плиток с
обавками на ОАО «Кондитерский концерн Бабаевский». Разработка программного обеспечения для системы оптимального управления процессом регулирования велась с использованием языков программирования Си и STEP7.
Научная новизна работы
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана структурно-функциональная модель системы управления процессом подачи и дозирования компонентов рецептурной смеси;
произведен анализ и формализованное описание функций управления;
разработана математическая постановка задачи оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса;
предложен метод решения задачи оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса на основе метода анализа иерархий;
разработана методика обработки экспертных оценок ограничений для процесса регулирования;
проведена экспериментальная проверка эффективности предложенного метода.
Практическая значимость работы
Практическую ценность имеет разработанный в диссертационной работе пакет программного обеспечения для оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса в составе следующих блоков:
блок входных данных;
блок анализа и сравнения входных данных;
блок расчета иерархии принятия решения;
блок информационного обеспечения.
Система оптимального управления процессом регулирования сдана в
промышленную эксплуатацию на ОАО «Кондитерский концерн Бабаевский» в
рамках подсистемы «Оптимизация управления технологическим оборудованием с
использованием многокритериального анализа» системы управления
технологическим процессом дозирования компонентов. Внедрение данной
подсистемы на оборудовании для дозирования компонентов линии по производству шоколадных плиток с добавками позволило автоматизировать процесс принятия решения при изменении параметров работы оборудования в случае отклонения его работы от заданной программы. Это позволяет дополнительно контролировать режимы работы узлов оборудования и отслеживать соотношение дозируемых компонентов, что увеличивает срок службы деталей, не допускает перерасхода сырья, и снизило производство бракованной продукции. Основные положения, выносимые на защиту
-
Математическая постановка задачи оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса.
-
Метод решения задачи оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса на основе метода анализа иерархий.
-
Методика обработки экспертных оценок ограничений для процесса регулирования.
-
Результаты экспериментальной проверки эффективности предложенного метода.
Апробация результатов и публикации
