Введение к работе
Актуальность проблемы. Характерной чертой современного технического прогресса является активное внедрение автоматизации производственных процессов, что позволяет успешно решать следувшие основнне задачи современного производства: снижение трудозатрат: повышение качества продукции.
Актуальными проблемы автоматизации технологических процессов является и в черной металлургии. Факторами, существенно сдерживавшими активное внедрение автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) при производстве черного металла, является отсутствие комплекса технических средств, обеспечивавших автоматический режим выполнения отдельных технологических операций. В частности, это относится к метрологическим приборам, осуществлявших контроль за различными параметрами в процессе плавки металла.
Важным показателем технологического процесса плавки металла является температура расплавленного металла. Так, <. величина определяет завершение этапа расплавления шихты, скорос.ь ее изменения характеризует протекание окислительного и восстановительного периодов. Контроль температуры очень вашей при введении в расплавленный кеталл легирующих и раеккслителей, т.к. ее величина влияет на скорость и степень усвоения легирующих. Особенно важен точный и оперативный контроль температуры при автоматизированном управлении процессом плавки, когда на первый план выдвигаются вопросы идентификации стадий процесса для своевременного перевода управления на новый уровень, а также расчета управлявших воздействий, оптимизирующих технологический процесс плавления. При этом основным аргументом для расчета энергетических показателей и управлявших воздействий автоматизированной системы управления плавлением является текущее значение температуры расплава.
Таким образом актуальным является разработка устройства, автоматизирующего технологический процесс измерения температуры расплавленного металла и удовлетворявшего следующим требованиям:
-высокая точность, надежность и повторяемость измерений:
-высокая оперативность измерений;
-автоматический расчет динамики изменения температуры за указанный период времени;
-удобство состыковки измерительного прибора с ПЭВМ верхнего
уровня управления в среде АСУ ТП.
Цель работы. Целью данной работы является автоматизация и сп-. типизация технологического процесса контроля температуры расплавленного металла, в частности, через разработку оптимизирующей схемы измерений и ее реализации на основе современной микропроцессорной элементной базы.
Задачи исследования. Для достижения цели исследования предпо-логается решение следующих конкретных задач:
-определение возможности автоматизации технологического процесса контроля температурного режима плавки и разработка рекомендаций по ее реализации:
-теоретическое обоснование и выделение априорного (исходного) и текущего информационного обеспечения для автоматизации технологического процесса измерения температуры расплавленного металла;
-разработка алгоритма анализа информации, поступавшей от термочувствительного элемента, обеспечивавцего высокую точность и оперативность измерений;
-разработка алгоритма преобразования и структуры хранения информации о температурном режиме плавки, удобных для оперативного контроля качества плавки в среде автоматизированного управления технологическим процессом плавки;
-разработка алгоритмического обеспечения вторичного преобразователя измерения температуры расплавленного металла, реализуемого оперативную переналадку прибора на термопары с новой градуировкой, коррекцию погревностей измерений, контроль представительности измерений и качества термочувствительных элементов:
-реализация полученных алгоритмов на современной элементной базе и осуществление экспериментальной проверки основных результатов, полученных в работе.
Методика проведения исследований. При исследовании применялись: теория дифференциальных уравнений; теория матричных исчислений; теория автоматического управления; теория плакирования эксперимента и регрессионного анализа; методы нелинейного программирования. При экспериментальных исследованиях статических и динамических характеристик устройства автоматизированного контроля . тем-
пературы расплавленного металла использовались источник регулируемого напряжения ИРН-50 и микропроцессорный контроллер "РЕМИКОНТ". Достоверность полученных ремений в виде аналитических зависимостей и результатов расчетов на ПЭВМ проверялась путем сравнения их с результатами экспериментальных исследований.
Научная новизна работы. Автором получены следующие результаты:
-аналитические зависимости измереной температуры расплавленного металла в виде квадратичного регрессионного уравнения и кубической сплайн-Функции, учитывавшие влияние температуры окруїавцей среды на точность преобразования информации в канале "выход тер-мопары-усилитель-ПНЧ( МПЫ)",
-структура хранения и алгоритм преобразования информации о температурном реїиме плавки, минимизирувжие необходимый объем памяти и используемые вычислительные мощности микропроцессорного вторичного преобразователя системы автоматизированного контроля температуры расплавленного металла,
-алгоритмы взаимодействия МПН с оператором и ПЭВМ верхнего уровня управлення в среде АСУ ТП, обеспечивавшие супервизорный ре-хны управления устройством и минимизирувкие необходимые вычислительные мощности КПУ для обслуживания данных взаимодействий,
-аппаратурная и программная реализация сопряжения термопары с МПН через преобразователь напряжение-частота СПНЧ). обеспечивавлие высоку» точность и надежность преобразования входного аналогового сигнала с термопары и преииэиокного усилителя в цифровой кодовый для внутреннего представления в МПЗ.
Практическая ценность работы. Разработан аппаратурно-програм-ыный комплекс на базе IBM-совместимых ПЭВМ для автоматизации процесса отладки программного обеспечения (ПО) ЫПУ.
Разработан и изготовлен опытный образец вторичного преобразователя системы автоматизированного контроля температурного режима плавки с использованием микропроцессорной элементной базы. Проведена ведомственная приемка опытного образца.
Реализация работы. Основные результаты диссертационной работы использованы при разработке микропроцессорного устройства контроля температуры расплавленного металла (ТЗК-1) научно-производственным
обществом "ЭТНА" (г. Запорожье) для использования на металлургических предприятиях запорожского региона.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладнвальсь и обсуждались на международных научно-технических конференциях: Плазмотехнология-93 сг. Запорожье. 1993 г.) и Ллазмотехнология-95 (г. Запорожье, 1995 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научных работы, в том числе: 2 статьи, 2 доклада.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, перечня ссылок из 64 наименований и приложений, в которых содержатся также материалы внедрения результатов работы.
Объем диссертации 147 страниц, из них 112 страниц ыавинопис-ного текста. Диссертация содержит 35 рисунков и И таблиц.