АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНВЕРТИРОВАНИЯ В ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ. Диплом_Фокина. Группа Дипломная работа Автоматизированная система управления процессом конвертирования в цветной металлургии Пояснительная записка Зав кафедрой

• Название: Группа Дипломная работа Автоматизированная система управления процессом конвертирования в цветной металлургии Пояснительная записка Зав кафедрой
• Анкор: АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНВЕРТИРОВАНИЯ В ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
• Дата: 16.05.2023
• Размер: 467.5 Kb.
• Имя файла: Диплом_Фокина.doc
• Тип: Диплом; #1135326
• страница: 8 из 8

3.2 Использование модуля контроля и управления
процессом конвертирования медных штейнов

Основными элементами модуля контроля и управления являются информационно-измерительная система, модуль обучения и тренинга и система поддержки принятия решений.

Основными целями работы МОиТр являются:

• 
  ознакомление с процессом конвертирования медных штейнов;
  
• 
  обучение навыкам обоснованного управления процессом конвертирования как с позиции управления отдельным выходным параметром (извлечение С_изв), так и управления процессом с позиции системного подхода;
  
• 
  приобретение опыта использования ЭВМ и компьютерных тренажеров для коррекции хода металлургического процесса в случае отклонений контролируемого параметра от заданного значения;
  
• 
  психологическая подготовка к управлению процессом при возникновении аварийных режимов и нештатных ситуаций.
  

Основными целями работы ИИС являются:

• 
  получение оперативной информации о параметрах процесса конвертирования;
  
• 
  представление полученной информации МОиТр, СППР и оператору с целью управления процессом.
  

3.2.1 Использование элементов модуля для исследования
процесса конвертирования медных штейнов

Разработанный на основе математических моделей (2.16, 2.17) компьютерный тренажер позволяет реализовать исследование процесса конвертирования медных штейнов в диалоговом режиме, как с позиции системного подхода, так и с позиции управления отдельным выходным параметром (С_извCu или ), характеризующим этот процесс.

Режим исследования позволяет изучить процесс конвертирования медных штейнов, проанализировать влияние входных параметров на его ход и на величины выходных показателей.

В ходе исследования процесса конвертирования медных штейнов инженер-исследователь имеет возможность варьировать входными параметрами процесса, такими как расход воздуха, содержание меди и цинка в штейне, расход штейна, количество добавляемого кварцевого флюса и холодных материалов, температура процесса и продолжительность цикла. Эту возможность ему предоставляет МОиТр, который в ходе своей работы практически мгновенно предоставляет процентное значение извлечения меди в черновую медь от указанных параметров. Кроме того, полученные зависимости сохраняются в виде таблиц, формируя тем самым некую базу данных. На основании многочисленных виртуальных опытов (количество которых ограничено лишь рабочим временем исследователя) выявляются квазиоптимальные зависимости с точки зрения максимизации извлечения. Полученные данные используются в дальнейшем для обучения персонала и для настройки входных параметров процесса конвертирования медных штейнов. МОиТр имеет дружественный интерфейс, что позволяет исследователю сосредоточится на изучении процессов, а не на освоении прикладного ПО МОиТр. Следует отметить, что виртуальные эксперименты в отличие от реальных опытов позволяют значительно сэкономить время исследования, не допустить неоправданного недоизвлечения цветного металла, а также избежать аварийных ситуаций.

3.2.2 Использование элементов модуля для обучения
технического персонала принятию обоснованных решений

Обучение персонала на действующем оборудовании требует значительных затрат времени и средств и может привести к возникновению аварийных ситуаций в случае неверных действий операторов или применения недопустимых управляющих воздействий. Поэтому для обучения персонала МКУ используется в режиме тренажера.

В этом режиме на экран монитора выводятся подсказки и рекомендации по управлению процессом, которые формируются на основании полученных и сохраненных данных на этапе проведения исследований, а также графики некоторых параметров, например, набора в конвертере обогащенной медью сульфидной массы (рисунок 3.4).

После окончания сеанса обучения производится анализ количества и содержания допущенных ошибок.

После этого обучаемому предлагается «управлять» многостадийным процессом, смоделированным на основе данных, накопленных в ходе реального управления (см. пункт 3.2.3).

Рисунок 3.4 – Набор массы в конвертере

Обучаемый получает навыки управления многостадийным процессом, который происходит по одной и той же схеме, но при разных входных данных. Например, для штейнов с богатым содержанием меди уменьшается количество циклов, а для штейнов с бедным содержанием меди количество циклов увеличивается и соответственно увеличивается время на процесс.

Таким образом, МОиТр позволяет отработать основные принципы управления процессом конвертирования медных штейнов в штатных режимах и в условиях аварийных ситуаций. Кроме того, у обучаемого формируется психологическая готовность осуществления четких и правильных действий в случае возникновения нештатных ситуаций.

3.2.3 Использование модуля для управления
процессом конвертирования

Для управления процессом конвертирования медных штейнов используется МОиТр, включенный в состав СППР и работающий в режиме «советчика», исходные данные в который в данном режиме поступают непосредственно с управляемого процесса, благодаря разработанной ИИС.

Режим «советчика» может применяться для коррекции хода реального процесса конвертирования медных штейнов в условиях действующего производства.

Для осуществления такой коррекции оператор должен с помощью СППР отслеживать различные режимы, вызывающие отклонения от технологического регламента, и выбирать такие управляющие воздействия, которые в данной производственной ситуации могут принести наибольший эффект путем вывода процесса на заданный режим работы. Использование СППР позволяет улучшить основные технико-экономические показатели процесса конвертирования путем выбора и реализации квазиоптимальных режимов работы.

Кроме того, поток данных о ходе процесса фиксируется прикладным ПО МОиТр для дальнейшего использования в режиме обучения персонала принятию обоснованных решений (см. пункт 3.2.2).

Разработанный модуль контроля и управления может реализовывать режим автоматического управления процессом. Однако учитывая возможные негативные последствия в случае возникновения непредвиденной аварийной ситуации автор оставляет за собой право рекомендовать не исключать оператора из контура управления.

4 Экономическая часть

5 Безопасность жизнедеятельности

Заключение

В результате выполненной работы решена задача синтеза автоматизированной системы управления процессом конвертирования в цветной металлургии, при этом получены следующие основные результаты:

1. 
   Синтезированы структура и алгоритм работы модуля контроля и управления процессом конвертирования медных штейнов, позволяющие:
   

• 
  реализовать непрерывный косвенный контроль основных параметров процесса;
  
• 
  проанализировать влияние основных входных параметров и управляющих воздействий на показатели качества процесса (извлечение меди в черновую медь, процентное содержание SO₂ в отходящих газах, температуру);
  
• 
  осуществить управление процессом конвертирования в режиме «советчика».
  

2. 
   Реализованы:
   

• 
  алгоритм работы, а также математическое и программное обеспечение автоматизированной информационно-обучающей системы (компьютерного тренажера), позволяющей исследовать процесс и проводить обучение технического персонала и студентов принятию обоснованных решений при управлении процессом конвертирования медных штейнов, а также управлять процессом конвертирования в режиме «советчика»;
  
• 
  информационно-измерительная система, позволяющая вести оперативный контроль за ходом процесса конвертирования.
  

Список литературы

1. 
   Ванюков П.А. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. – М.: Металлургия, 1988.
   
2. 
   Ванюков А.В., Зайцев В.Я. Теория пирометаллургических процессов – М.: Металлургия, 1973. – 504с.
   
3. 
   Металлургия меди, никеля, кобальта / И.Ф. Худяков, А.И. Тихонов – М.: Металлургия, 1977. – 271с.
   
4. 
   Теория металлургических процессов: учеб. пособие для ВУЗов / С.И. Попель, А.И. Сотников, В.Н. Буронсиков. – М: Металлургия, 1986.
   
5. 
   Бледнов Б.П. Конвертирование в металлургии меди и никеля: Учеб. пособие – Красноярск: ГУЦМиЗ, 2002.
   
6. 
   Уткин Н.И. Металлургия цветных металлов. – М.: Металлургия, 1985. – 438с.
   
7. 
   Тарасов А.В. Новое в металлургии меди // Цветные Металлы, 2002. – № 2. – с. 38-45.
   
8. 
   Автоматизация управления металлургическими процессами / В.Ю. Каганов, О.М. Блинов, А.М. Беленький – М.: Металлургия, 1974. – 416 с.
   
9. 
   Диомидовский Д.А. Контроль и автоматизация процессов цветной металлургии. – М.: Металлургиздат, 1968г. – 650 с.
   
10. 
    Липухин Ю.В. Автоматизация основных металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1990. – 278с.
    
11. 
    Контроль и автоматизация металлургических процессов: учебник / Г.М. Глинков, А.И. Косарев, Е.К. Шевцов. – М: Металлургия, 1990.
    
12. 
    АСУ ТП в металлургии / Р.Б. Медведев, Ю.Б. Бондарь, В.Д. Романенко. – М: Металлургия, 1987.
    
13. 
    Автоматическое управление металлургическими процессами: Межвуз. сб. науч. тр. / Магнитог. Гос. Горно-Металлургич. Академия / Ред. Блохин А.М. – Магнитогорск, 1994. – 115с. – рус. ISBN 5-230-10737-5.
    
14. 
    Устройство контроля температуры металла в конверторе / В.С. Богучевский, И.И. Кочков, Н.А. Сорокин, С.К. Соболев – А.С. СССР №1073290, опубликовано 15.02.84. Бюллетень №6 (по ультразвуковым колебаниям).
    
15. 
    Стефании Е.П. Основы построения АСУ ТП: учеб. пособие для ВУЗов. – М.: Энергоиздат, 1982. – 352с.
    
16. 
    Лапаев И.И., Буралков А.А. Автоматизация технологических процессов металлургических предприятий: учеб.-метод. Пособие / ГАЦМиЗ. – Красноярск, 1998. – 136с.
    
17. 
    ЭВМ в управлении технологическими процессами: учеб. пособие / Б.М. Горенский, А.А. Буралков, В.А. Казинникова / ГАЦМиЗ. – Красноярск, 1998. – 184с.
    
18. 
    Цейдлер А.А. Расчеты по металлургии тяжелых металлов. – М.: Металлургиздат.
    
19. 
    Гусев С. Краткий экскурс в историю промышленных сетей. Современные технологии автоматизации №4, 2000 г. с. 78 – 84.
    
20. 
    Третьяков С. А. CAN на пороге нового столетия. Мир компьютерной автоматизации. №2, 1999 г.
    
21. 
    MCP2502X/05X CAN I/O Expanders Family. DS21664B. Microchip Technology Inc. 2001.
    
22. 
    Richards P. AN815. Understanding the MCP250XX Devices. DS00815A. Microchip Technology Inc. 2001.
    
23. 
    FX919B. 4 Level FSK Modem Data Pump. Consumer Microcircuits Limited. D919B. 1997.
    

Приложение А Алгоритм работы модуля контроля и управления

Приложение Б

Основные характеристики CAN интерфейса

• 
  Максимальная скорость передачи: 1 Mbit/s при длине линии до 40 м или – 40 Kbit/s при длине линии 1000 м. При этом практически любой CAN – контроллер допускает программирование скорости обмена – от 1 Mbit/s до 10Kbit/s.
  
• 
  Арбитраж организован так, что не увеличивает время реакции системы на более приоритетные сообщения.
  
• 
  Возможные коллизии на шине не приводят к разрушению данных и их повторной передаче.
  
• 
  Общее количество CAN-узлов не ограничено протоколом.
  
• 
  Сообщения по CAN-шине могут передаваться одному или одновременно нескольким узлам, настроенным на прием одних и тех же параметров.
  
• 
  Адресная информация (номер параметра) содержится в сообщении и совмещена с его приоритетом.
  
• 
  Количество байтов данных настраивается от 0 до 8.
  
• 
  Если хотя бы один узел в сети принял сообщение с ошибкой, это сообщение признается ошибочным для всех узлов сети.
  
• 
  Отказавшие узлы динамически отключаются от шины.
  
• 
  Подавление синфазных помех осуществляется дифференциальным приемопередатчиком.
  
• 
  Приемопередатчики рассчитаны на эксплуатацию в условиях высокого уровня помех и способны выдерживать значительные кратковременные импульсные помехи.
  
• 
  Имеются мощные средства контроля и обнаружения ошибок.