Технология обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя (стр. 13 из 18)
Рис.14. Графический интерфейс программы просмотра правил после выполнения процедуры нечеткого вывода
Данное значение соответствует высокому расходу воздуха. Также если значения входных переменных будут определяться как "не очень низкая" или "не очень высокая", которые мы не определяли в правилах, результат соответствует тому значению выходной переменной, которая на практике ведения процесса бывает в таких случаях.
В данном случае сравнение результатов нечеткого вывода для этих значений входных переменных, полученных на основе численных расчетов и с помощью разработанной нечеткой модели, также показывает согласованность модели и подтверждает ее адекватность (при проверке в "ручном" режиме).
Аналогично разрабатываются нечеткие модели управления расходом кислорода, выгрузкой материала и "всасом" дымососа.
2.7 Разработка АСУТП процесса обжига в КС
Полученные в п. п.2.4, 2.5 и 2.6 результаты исследований по синтезу подсистемы оптимального управления, подсистемы стабилизации температуры в слое и интеллектуальной подсистемы легли в основу проектирования АСУТП процессом обжига цинковых концентратов в печах кипящего слоя.
Для нормального функционирования АСУТП и в соответствии с ГОСТами необходимо разработать техническую документацию, включающую в себя следующие элементы: информационное обеспечение АСУТП, организационное обеспечение АСУТП, алгоритмическое и программное обеспечения АСУТП, техническое обеспечение АСУТП.
2.7.1 Информационное обеспечение АСУТП
Выбор структуры и состава информационного обеспечения системы основан на обработке данных технологического процесса с применением средств вычислительной техники и разработки единой системы классификации и кодирования исходной информации.
Основной целью создания информационного обеспечения является обеспечение возможности анализа состояния объекта управления и принятия управляющих решений в нормальных и экспериментальных ситуациях. Назначение информационной системы состоит в измерении значений контролируемых параметров, передачи этой информации к месту обработки, ее первичной обработки и представления в местах использования информации для решения задач управления технологическим процессом обжига цинковых концентратов в печи КС. Информационное обеспечение должно отвечать ряду требований:
своевременность доставки информации;
достоверность передачи (отсутствие потерь и искажений в каналах связи и обработки);
надежность функционирования информационной подсистемы;
единство времени в системе распределения информации при выдаче форм выходной документации в соответствии со временем опроса соответствующих датчиков;
возможность технической реализации.
Кроме того, состав и структура информационного обеспечения должны обеспечивать:
регулирование информационных потоков, обеспечивающее равномерную загрузку комплекса технических средств (КТС), а также своевременное представление информации обслуживающему и управленческому персоналу;
возможность расширения системы посредством включения новых систем и расширение существующей;
удобство участия человека в анализе ситуаций и управления технологическим процессом как в нормальных условиях, так и в аварийных ситуациях.
Состав информационного обеспечения представляет собой совокупность системы классификации и кодирования, системы показателей (перечень входных и выходных сигналов), систем документации массивов информации (файлов), используемые в системе управления.
Для контроля и управления процессом обжига цинкового концентрата в печи кипящего слоя, кодированию и вводу в управляющий вычислительный комплекс подлежат следующие технические переменные:
Температура слоя печи "КС";
Температура под сводом печи;
Температура перед циклонами, после 1 и 2 ступени циклонов;
Температура отходящих газов на входе в электрофильтр;
Температура газов на выходе из электрофильтра;
Расход воздушно-кислородного дутья;
Расход воздуха на аэрохолодильник;
Расход воздуха на форкамеру;
Расход кислорода на печь;
Расход питательной воды;
Содержание кислорода в дутье;
Упругость дутья;
Разрежение под сводом;
Разрежение на входе в электрофильтр;
Разрежение на выходе из электрофильтра;
Давление питательной воды;
Давление в барабане-сепараторе;
Уровень в барабане сепараторе.
Выходные управляющие воздействия по контурам управления:
Расхода воды;
Расхода воздуха;
Расхода концентрата.
В соответствии с этой информацией в параграфе 2.7.4 выбираем технические средства: датчики, преобразователи, показывающие приборы и структуру УВК.
2.7.2 Организационное обеспечение АСУТП
Производственный персонал подразделением АСУТП включает ремонтную и эксплуатационную службы, организованные иерархическим образом с оперативной взаимосвязью служб на всех уровнях. Ремонтный персонал на нижнем уровне организуется в отдельные межсистемные группы по видам работ и видам технических средств, а именно группу ремонта, группу обслуживания УВК и группу математических методов и программирования.
Эксплуатационный персонал организован по технологическим участкам для контроля и управления технологическими процессами на верхних участках системы и подсистемы АСУТП включает:
· оператора УВК;
· дежурного оператора КИП и А;
· группу отделения обжига.
На следующем уровне организационной структуры выделен начальник, мастер-технолог смены.
Два верхних уровня представлены начальником подразделения АСУТП, начальником металлургического цеха, которые оперативно связаны между собой для согласования работ по отдельным подразделениям с подчинением начальнику научно-исследовательского отдела (НИО), начальнику производственно - технического отдела (ПТО) и главному инженеру УК МК, причем административная иерархия НИО включает по уровням: начальника НИО, начальников подразделений АСУТП и начальников лаборатории, мастера КИП и А, начальника отделения теплотехники и начальника смены.
На нижнем уровне начальник УВК с подчинением ему группы математических методов и программирования, группы обслуживания УВК, группы ремонта, оператора УВК и дежурного оператора КИП и А. АСУТП ПУ ОЦК работает в информационном режиме и осуществляет:
централизованный сбор;
переработку и представление информации в форме, максимально облегчающей оперативное управление технологическими процессами объекта;
централизованный непрерывный контроль технологических параметров;
сигнализацию, регистрацию отклонений заданных параметров и различных нарушений технологических процессов;
централизованный непрерывный контроль сменных результатов работы;
формирование и оперативную печать информации о ходе кампании;
оперативное информационное обслуживание руководства завода и НИО.
Оператор административно подчинен начальнику смены и оперативно связан со старшим мастером, начальником цеха и с заведующим отделения теплотехники и группы отделения обжига. Оператор выполняет следующие основные функции:
поддерживает заданный старшим мастером технологический режим;
осуществляет пуск, переключение режимов работы и остановки оборудования;
контролирует выполнение производственной программы;
осуществляет вызов интересующей его технологической информации;
производит ввод с пульта оператора в УВК новых значений параметров технологического режима по указанию старшего мастера, начальника отдела теплотехники и начальника смены;
ведет учет нарушений технологических режимов, выясняет причины нарушений;
выявляет "узкие места" и принимает совместно со старшим мастером отделения оперативные меры по их немедленному устранению;
обеспечивает формирование достоверной отчетной информации и регулярность подачи ее на верхние уровни.
2.7.3 Алгоритмическое и программное обеспечения АСУТП
Алгоритм нахождения экстремума целевой функции методом наискорейшего спуска
Алгоритм включает следующие предписания (рис.15):
вводятся исходные данные, x (i) которые определятся из математической модели [5], количество входных переменных x (i) - k, величина шага-h, заданной точности поиска-ε, значения величины изменения аргумента при нахождения частных производных-dx, cчетчик шагов в начальный момент должен быть равен единице (n=1), так как до начала итерационных процедур требуется один раз рассчитать функцию цели-Fц0=GZnкр, которая определяется из математической модели [1];
производится расчет частных производных, для чего осуществляется организация цикла попеременного расчета частных производных k-мерной функции (i=1,k);
производится поочередное изменение аргумента x (i) на величину - dx;
производится расчет целевой функции при измененном аргументе - Fц1, а счетчик - nувеличивает свое значение на единицу;
рассчитывается и запоминаются величины изменения функции - dF (i), для соответствующей i-ой координаты, осуществляется возврат в исходную точку i-ой координаты: x (i) - dx, после завершения расчета частной производной по-х (1) производятся аналогичные действия по другим;
рассчитываются изменения x (i), противоположно направлению градиента, в соответствии со стратегией (37), где dF (i) /dx - есть частная производная по i-ой координате;