Разработка автоматизированной системы управления сбором и отображением информации на установке п (стр. 5 из 15)

Такой логике хорошо соответствуют алгоритмы выборочной медианы и релейно-экспоненциального сглаживания, дополненные процедурами анализа КП для конкретных ситуаций, охарактеризованных ниже.

Алгоритм выборочной медианы представляет собой операцию выбора серединного значения из упорядоченного по возрастанию или убыванию ряда из “ N ” данных:

, (2)

где

- медианная оценка ряда исходных данных Z (1), Z (2) , … , Z (N); Z (1) > Z (2) >…> Z (N) .

Алгоритм релейно-экспоненциального сглаживания в формульной записи имеет вид:

(3)

(4)

где Z(i) - значение контролируемой величины в текущий (i - ый) момент времени;

(i) - сглаженное значение Z(i);

a – настроечный коэффициент сглаживания;

b – функция «срезки»;

sgn - знаковая функция (функция образования знака).

Алгоритм контроля информации представлен на рисунке 3.

Работа алгоритма оценки достоверности и восстановления первичной информации заключается в следующем. При поступлении исходной информации производится распознавание параметра, т.е. назначение измеренной величины – температура, химический анализ, и т.п. (блок 2), после чего производится вычисление диапазона, в котором в котором может изменяться измеренная величина (блок 3). Выбор базового значения

- это ответственная работа, оказывающая большое влияние оценку достоверности информации. После контроля наличия измеряемой величины (блок 4), при ее наличии, производится вычисление сглаженного значения (блок 7). Значение коэффициента l_2j выбирается для каждого параметра индивидуально и влияет на степень сглаживания сигнала – чем меньше значение l_2j, тем более гладкой оказывается кривая сглаженного сигнала. В блоке 8 данного алгоритма производится фильтрация грубых выбросов измеряемого параметра на основе "коридора", рассчитанного в блоке 3. В случае непопадания поступившего параметра в диапазон (блок 3), выдается сообщение о неверности полученного значения (блок 9) и выдается запрос на повторный ввод (блок 10). Если полученные данные не удовлетворяют условиям блока 11, то выдается сообщение о недостоверности полученного значения (блок 12) и происходит восстановление первичной информации, то есть текущему сглаженному значению присваивается значение предыдущего сглаженного значения (блок 16), и расчет переходит к блоку 6. В случае удовлетворительного прохождения измеренной величины через блок 8 производится проверка "гладкости" сглаженного сигнала (блоки 14 и 15). Значения коэффициентов l_1j и l_3j также выбираются для каждого параметра индивидуально. В случае неудовлетворения данных условиям блоков 14 и 15 выдается соответствующее сообщение оператору (блок 13), после чего производится восстановление первичной информации (блок 16).

При отсутствии измеряемого параметра (блок 4) происходит присвоение текущему измеряемому параметру значения предыдущего сглаженного значения (блок 5), после чего происходит переход к блоку 6.

В блоке 6 производится проверка количества контролируемых параметров заданному числу, и, в случае контроля всех параметров, производится запись данных в массив (блок 17), иначе работа алгоритма начинается заново.

Рисунок 3 – Алгоритм оценки достоверности и восстановления первичной информации

2.3 Анализ работы алгоритма оценки достоверности и восстановления первичной информации

Для проверки работы алгоритма воспользуемся данными, содержащимися в паспорте обработки плавки на УПСА. Численные значения данных, содержащихся в обрабатываемых массивах, представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Входные данные, обрабатываемые алгоритмом

№ плавки	Дпр, мин	Ргср, м3/ч	РБ1 (ФС65), кг	РБ2 (ФС75), кг	РБ3 (SiMn), кг	РБ4 (FeCr), кг	РБ5 (сечка), кг	РБ6 (FeTi), кг	Тн, °С	Тк, °С
5526	16	45	1615	1525
5527	9	45	150	1615	1570
5528	10	45	150	1635	1555
5529	7	48	б/д	б/д	б/д	1610	1550
5530	7	45	1610	1570
5531	7	45	500	1625	1570
5532	7	45	1595	1550
5533	10	48	600	1630	1550
5534	8	45	300	1640	1600
5535	7	45	100	1610	1600
5536	15	45	1500	1615	1545
5537	19	45	600	1660	1575

В результате обработки данных массивов при помощи алгоритма, выявлено, что информация, полученная о плавках № 5529, недостоверна, так как снижение температуры стали на 60°С при отсутствии введения в расплав охлаждающих добавок за 7 мин невозможно. Следовательно, имеет место либо ошибка при вводе информации, либо ее недостоверность. Кроме того, информация о плавках №№ 5526, 5530 и 5532 также определяется алгоритмом как недостоверная, так как при продувке (перемешивании) при таком сильном охлаждении металла обязательно должно иметь место введение в металл охладителей или легирующих добавок, снижающих температуру металла. В указанных же выше плавках информация о количестве добавок, затраченных на плавку, отсутствует. В реальных производственных условиях после проверки полученной информации оператор должен получить сообщение, что плавки №№ 5526, 5529, 5530 и 5532 – недостоверны, и сделать повторный запрос на уточнение недостоверной информации. Если же полученная после запроса информация также не удовлетворяет требуемым условиям, то данные по этим плавкам не учитываются, так как при технологических расчетах сомнительные плавки выбрасываются из предыстории.

Также с помощью данного алгоритма можно контролировать содержание в стали углерода, марганца и кремния. Их пределы контролируются по справочнику химического состава в зависимости от марки стали.

В результате исследований была обработана информация о химическом составе пятидесяти трех плавок с различными марками стали. Химический состав стали по плавочному анализу ковшевой пробы должен соответствовать нормам, указанным в таблице 2.

Таблица 2 - Предельное содержание С, Mn и Si, %, для стали различных марок

Марка стали	Содержание элементов, %
	С			Mn			Si
	min	max	сред.	min	max	сред.	min	max	сред.
ст3сп	0.14	0.22	0.18	0.4	0.65	0.525	0.15	0.3	0.225
ст4сп	0.18	0.27	0.225	0.4	0.7	0.55	0.15	0.3	0.225
ш-3	0.8	1.2	1	0.5	1.2	0.85	Не нормируется
Э76Ф	0.71	0.82	0.765	0.75	1.05	0.9	0.25	0.45	0.35

Полученная после обработки информация о содержании в стали С, Mnи Siпредставлена в таблице 3 и проиллюстрирована на рисунках 4-6.

Таблица 3 - Результаты контроля содержания в стали С, Mnи Si

№ пл.	Марка стали	Cфакт, %	Сзадан, %	Ссглаж, %	Mnфакт, %	Mnзадан, %	Mnсглаж, %	Siфакт, %	Siзадан, %	Siсглаж, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	ст3сп	0.18	0.18	0.180	0.52	0.523	0.520	0.18*	0.203	0.210
2	ст3сп	0.19	0.185	0.184	0.47	0.498	0.500	0.21	0.218	0.210
3	ст3сп	0.16*	0.17	0.176	0.55	0.538	0.518	0.15*	0.188	0.189
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
4	ст3сп	0.2*	0.19	0.184	0.53	0.528	0.522	0.23	0.228	0.203
5	ст3сп	0.15*	0.165	0.172	0.57	0.548	0.539	0.22	0.223	0.209
6	ст3сп	0.19	0.185	0.178	0.46*	0.493	0.511	0.23	0.228	0.216
7	ст3сп	0.17	0.175	0.175	0.56	0.543	0.528	0.21	0.218	0.214
8	ст3сп	0.22*	0.2	0.191	0.45*	0.488	0.501	0.19	0.208	0.206
9	ст3сп	0.22*	0.2	0.201	0.48	0.503	0.494	0.21	0.218	0.207
10	ст3сп	0.18	0.18	0.194	0.49	0.508	0.492	0.23	0.228	0.215
11	ст3сп	0.18	0.18	0.189	0.56	0.543	0.516	0.21	0.218	0.213
12	ст4сп	0.21	0.218	0.215	0.51	0.53	0.500	0.18*	0.203	0.210
13	ст4сп	0.24*	0.233	0.224	0.5	0.525	0.500	0.28*	0.253	0.235
14	ст4сп	0.21	0.218	0.219	0.44*	0.495	0.479	0.18*	0.203	0.215
15	ст4сп	0.26*	0.243	0.233	0.49	0.52	0.483	0.28*	0.253	0.238
16	ст4сп	0.21	0.218	0.225	0.52	0.535	0.496	0.15*	0.188	0.207
17	ст4сп	0.22	0.223	0.223	0.51	0.53	0.501	0.2	0.213	0.205
18	ст4сп	0.22	0.223	0.222	0.46	0.505	0.487	0.22	0.223	0.210
19	ст4сп	0.21	0.218	0.218	0.5	0.525	0.491	0.26*	0.243	0.228
20	ш-3	0.76	0.752	0.740	0.84	0.855	0.880	0.27	0.295	0.290
21	ш-3	0.74	0.752	0.740	0.88	0.855	0.880	0.28	0.293	0.286
22	ш-3	0.73	0.750	0.737	0.81	0.843	0.856	0.29	0.294	0.287
23	ш-3	0.74	0.751	0.738	0.88	0.847	0.864	0.37*	0.308	0.316
24	ш-3	0.84*	0.769	0.774	0.88	0.850	0.870	0.33*	0.311	0.321
25	Э76Ф	0.8	0.758	0.750	0.82	0.870	0.840	0.3	0.330	0.310
26	Э76Ф	0.74	0.756	0.747	0.81	0.865	0.830	0.34	0.335	0.321
27	Э76Ф	0.76	0.758	0.751	0.84	0.867	0.833	0.33	0.337	0.324
28	Э76Ф	0.73	0.754	0.744	0.89	0.877	0.853	0.31	0.334	0.319
29	Э76Ф	0.76	0.757	0.749	0.92	0.888	0.876	0.28	0.328	0.305
30	Э76Ф	0.75	0.757	0.750	0.81	0.877	0.853	0.3	0.327	0.303
31	Э76Ф	0.77	0.761	0.757	0.79	0.866	0.831	0.3	0.326	0.302
32	Э76Ф	0.76	0.761	0.758	0.75*	0.851	0.803	0.36*	0.336	0.322
33	Э76Ф	0.73	0.757	0.748	0.88	0.865	0.830	0.29	0.331	0.311
34	Э76Ф	0.74	0.755	0.745	0.81	0.861	0.823	0.28	0.325	0.300
35	Э76Ф	0.74	0.754	0.743	0.87	0.870	0.839	0.33	0.330	0.311
36	Э76Ф	0.78	0.761	0.756	0.84	0.870	0.840	0.29	0.327	0.303
37	Э76Ф	0.76	0.761	0.758	0.88	0.877	0.854	0.31	0.328	0.306
38	Э76Ф	0.76	0.762	0.758	0.86	0.878	0.856	0.31	0.329	0.307
39	Э76Ф	0.76	0.762	0.759	0.91	0.887	0.875	0.28	0.324	0.298
40	Э76Ф	0.74	0.759	0.752	0.91	0.894	0.887	0.29	0.322	0.295
41	Э76Ф	0.77	0.762	0.759	0.89	0.894	0.888	0.32	0.327	0.304
42	Э76Ф	0.75	0.760	0.756	0.89	0.894	0.889	0.36*	0.337	0.323
43	Э76Ф	0.76	0.761	0.757	0.83	0.884	0.868	0.31	0.334	0.319
44	Э76Ф	0.72	0.755	0.744	0.75*	0.863	0.827	0.43*	0.354	0.358
45	Э76Ф	0.75	0.756	0.746	0.8	0.859	0.817	0.35*	0.352	0.355
46	Э76Ф	0.75	0.756	0.748	0.79	0.854	0.808	0.3	0.343	0.336
47	Э76Ф	0.73	0.753	0.741	0.81	0.854	0.809	0.3	0.337	0.323
48	Э76Ф	0.74	0.753	0.741	0.77	0.848	0.795	0.27*	0.327	0.305
49	Э76Ф	0.75	0.755	0.744	0.83	0.854	0.807	0.33	0.332	0.313
50	Э76Ф	0.76	0.757	0.750	0.94*	0.877	0.854	0.32	0.333	0.316
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
51	Э76Ф	0.75	0.757	0.750	0.91	0.887	0.873	0.31	0.332	0.314
52	Э76Ф	0.75	0.757	0.750	0.84	0.881	0.862	0.33	0.335	0.319
53	Э76Ф	0.75	0.757	0.750	0.9	0.888	0.875	0.3	0.331	0.313

После прохождения данных через блок 8 алгоритма, оператор получает сообщение о несоответствии полученных значений содержания С, Mnи Siи нескольких плавках заданным пределам. И если в результате повторного запроса эта информация подтверждается, то алгоритм определяет данные плавки, как требующие доводки по химическому составу на УПСА, а после обработки и добавки раскислителей, химический состав в обязательном порядке должен соответствовать марочнику.