Реферат за темою випускної роботи
Зміст
Вступ
Комп'ютери проникають все глибше і глибше в наше життя. Вони незамінні в галузі космічних досліджень, зв'язку, медицині, металургії, інформаційних технологій і промисловості. В основних напрямках економічного і соціального розвитку стає завдання розвивати виробництво електронних пристроїв регулювання і телемеханіки, виконавчих механізмів, приладів і датчиків систем комплексної автоматизації складних технологічних процесів, агрегатів, машин і обладнання. Досвід, накопичений при створенні автоматизованих і автоматичних систем управління, показує, що управління різними процесами грунтується на ряді правил і законів, частина з яких виявляється загальної для технічних пристроїв, живих організмів і суспільних явищ.
Сучасний рівень розвитку апаратних (hard-wear) і програмних (soft-wear) коштів достатньо розвинений для створення АСУ ТП. Лімітує розвиток систем управління сталеплавильними процесами третя необхідна складова - змістовна частина (brain-wear), в якій описані самі завдання управління і метод їх вирішення. Brain-wear - сфера компетенції фахівців предметних областей, які знають, що відбувається в агрегаті і як він повинен працювати, а тому і здатних визначити, що і як треба автоматизувати. Ключовим фактором, що визначає якість всієї системи управління, є ефективність саме цієї частини - методики вироблення рішення.
Найнадійнішим і ефективним методом є використання математичної моделі, яка описує всі процеси, що відбуваються в керованому об'єкті, це дозволяє прогнозувати хід процесу і визначати необхідні маніпуляції.
Однак до останнього часу не вдавалося створити математичну модель, в достатній мірі адекватно і точно описує тепло- і масообмінних процеси, що становлять суть металургійної плавки. Цьому перешкоджали складність цих процесів і велика кількість факторів, що впливають на їх перебіг.
Відсутність такої моделі не дозволяло домогтися значного прогресу в розвитку АСУ ТП сталеплавильних агрегатів.
1. Актуальність теми
На сучасному етапі розвитку металургійних підприємств, сталевар вже не встигає врахувати всі чинники і умови виробництва, що призводить до частих помилок в управлінні, а сталеплавильний агрегат являє собою високомеханізований комплекс, що включає, крім основних реакторів (ДСП, конвертер, ківш), цілий ряд допоміжних пристроїв (дозуючі і завантажувальні пристрої, фурми, пальники, маніпулятори, системи управління рухом електродів, характеристиками дуги і т.п.). Всі ці пристрої забезпечені досконалими локальними засобами автоматики, які в сукупності утворюють так званий перший рівень (або технічні засоби) управління. Існуючі системи першого рівня дозволяють з достатньою надійністю реалізувати всі технологічні операції плавки за сигналами, що надходять від оператора або від керуючої системи другого рівня, основна функція яких полягає у виробленні рішень з управління технологічним процесом і його оптимізації.
Управління процесами за допомогою АСУ ТП, як відомо, ґрунтується на моделюванні, цю функцію виконує модуль прогнозу, що спирається на систему рівнянь - математичну модель процесу. Цей модуль передбачає склад продуктів плавки на основі даних про завантажених в піч матеріалах. Якість роботи цього модуля визначає показники і можливості системи управління в цілому. При виробленні оптимальних рішень з управління процесом та ж система рівнянь вирішується в зворотному напрямку: склад металу заданий, а знаходяться оптимальні значення вхідних (керуючих) параметрів при мінімальному (або максимальному) значенні вихідного параметра, вибраного в якості цільової функції, наприклад, при мінімумі сумарних витрат на матеріали та енергоносії.
Більш сучасні інтелектуальні системи дозволяють, зокрема, реалізувати принцип ситуаційного управління, який схематично складається в наступному. Управління процесами виплавки та позапічної обробки починається з проектування черговий плавки. В якості вхідної інформації використовуються марка (або склад) стали, перелік матеріалів, що є на складі, характеристики обладнання і додаткові обмеження, що диктуються умовами виробництва (стан устаткування, умови суміжних переділів, директивні обмеження та ін.). Після отримання завдання на плавку АСУ ТП видає розрахунковий графік майбутньої плавки з детальною розробкою режимів роботи всіх керуючих органів, оптимальних мас вводяться матеріалів, повну калькуляцію витрат по переділу, і видає повідомлення технологам, що забезпечує службам і іншим за заздалегідь узгодженим списком. При надходженні зауважень ця процедура повторюється до повного узгодження. Після отримання згоди (або за замовчуванням), АСУ ТП в призначений момент приступає до реалізації плану, безперервно відстежуючи поточні проміжні результати в порівнянні з розрахунковими (фактичні показники датчиків, заміри температури, що надходять хімічні аналізи і ін.). В разі значних відхилень від розрахункового графіка АСУ ТП сигналізує про це, повторює розрахунок з урахуванням мінливих умов, проводить узгодження і продовжує плавку за зміненим графіком. У будь-який момент часу оператор може взяти керування на себе або повернутися в автоматичний режим. Під час переходу на ручне управління АСУ ТП продовжує роботу в тому ж режимі, додатково з огляду на дії сталевара, виводячи свої рекомендації на екран, тобто в режимі порадника, залишаючись при цьому готовим знову прийняти управління "на себе".
Ряд параметрів об'єкта, необхідних для управління, ми не можемо ввести заздалегідь, оскільки вони індивідуальні для кожного агрегату і, головне, змінюються в часі (кінетичні коефіцієнти, тепловий ККД, ефективність дуттєвих пристроїв і т.д.). Їх значення можуть бути знайдені лише статистично шляхом обробки даних масиву минулих плавок, що відносяться до даного агрегату. Накопичення таких коефіцієнтів і їх використання в якості "констант" або "характерних величин" може призводити до суттєвих помилок в управлінні через мінливість в часі (розпал футерування, знос або заміна окремих вузлів устаткування, неоднорідність сировини, сезонні зміни тощо .). У таких системах всі необхідні для роботи коефіцієнти визначаються по обмеженому масиву останніх плавок і оновлюються після закінчення кожної плавки. Це дозволяє при плануванні черговий плавки використовувати не тільки найбільш достовірні значення, констант, а й враховувати при необхідності їх тенденції, дисперсію і інші статистичні характеристики. Цю функцію виконує система динамічної адаптації.
Система управління плавкою, побудована на основі фізико-хімічної моделі, в режимі реального часу генерує технологічні рішення, підтримуючи роботу агрегату в будь-яких «нештатних» ситуаціях (аварійні зупинки печі, зайнятість обладнання, відсутність матеріалу і т.п.), сумісних з принциповою можливістю виконання поставленого завдання (одержання металу заданого складу і температури). Адекватність керуючих команд такої системи забезпечується за рахунок зворотного зв'язку (адаптація, самонавчання). Крім того, з'являється можливість «програвати» різні варіанти плавки при проектуванні нової технології - функція, принципово недоступна для статистичних моделей.
Висновки
АСУ ТП може бути використана при управлінні найрізноманітнішими процесами виробництва сталі, проте в першу чергу її слід застосовувати на ключових етапах технологічного ланцюга - для управління плавкою в ДСП і позапічної обробкою.
Перелік посилань
1. Пономаренко А.Г., Окоукони П.И., Храпко С.А., Иноземцева Е.Н. Управление сталеплавильными процессами на основе современных физико-химических представлений. Труды 4-го конгресса сталеплавильщиков. — Москва, 1997, с. 35-40.
2. А.Г.Пономаренко, М.П.Гуляев, И.В.Деревянченко, С.А.Храпко, Р.Н.Мартынов, Р.В.Синяков, Д.А.Пономаренко, О.Л.Кучеренко, Р.Н.Пильчук. Промышленное освоение компьютерного управления выплавкой стали на БМЗ и ММЗ на основе физико-химической модели ОРАКУЛ. Труды 5 конгресса сталеплавильщиков. – Москва, 1999, с. 174-178.