microbik.ru
  1 2 3 ... 5 6

Промышленное предприятие непрерывного типа производства как объект ЭЭМУ


Обобщенная модель ПТК как объекта моделирования и управления. Любое предприятие в общем случае может быть представлено взаимодействующими потоками вещества, энергии и информации. Модель ПТК, в частности, можно представить в следующем виде [4,5]:
, (1.7)
где — вектор входных материальных потоков;

— вектор информационных потоков;

— вектор входных энергетических потоков;

— вектор выходных материальных потоков;

L — оператор преобразования входных потоков X, Z, U в выходные Y.

В представленном операторе координаты входных и выходных векторов имеют следующий смысл: x1 — поступающий на ПТК рядовой уголь; х2 — воздух, используемый для обогащения и обработки продуктов; х3 — чистая вода из природных источников; х4 — топливо (мазут, газ и др.); х5 — электроэнергия; х6 — магнетит для тяжелосреднего обогащения; х7 — реагенты для флотации и флокуляции; х8 — порожние транспортные средства (вагоны, автомобили); z1 — расход электроэнергии; z2 — расход топливной энергии; u1 — информация о сырьевой базе; u2 — информация от вышестоящего уровня управления; u3 — информация о состоянии рынка сбыта продукции; y1 — выпуск товарных продуктов; y2 — выпуск отходов обогащения; — вектор выбросов вредных веществ в атмосферу: С1 — угольная и породная пыль; С2 — диоксид серы(сернистый ангидрид, SO2); С3 — сероводород (H2S); С4 — оксид углерода (СО); С5 — диоксид углерода (СО2); С6 — оксид азота (NO); y4 — сбросы ливневых и талых вод.

На рис.1.6 приведена обобщенная структура ПТК, реализующая оператор (1.7).



Рис. 1.6. Обобщенная модель углеобогатительной фабрики
При этом некоторые компоненты векторов X,Y,U,Z представляют собой также векторы с компонентами родственных понятий:

x1=(x11,...,xm1) ,..., x7=(x17,...,xn7), x8=(x18,...,xp8); u1=(u11,...,uq1), u2=(u12,...,ug2), u3=(u13,...,uh3); y1=(y11,...,yd1), y2=(y12,...,yc2), y3=(y13,...,ye3), y4= (y14,...,yf4),

где m, n, p, q, g, h, d, c, e, f — количество компонент в соответствующих векторах.

ПТК функционирует во взаимосвязи с окружающей средой, потребляя природные ресурсы, занимая земельные площади и выделяя в нее товарные продукты, отходы, вредные выбросы, нефтепродукты, а также твердые частицы со сточными водами. Качество товарных продуктов также оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду при сжигании (химсостав золы, содержание в угле серы, фосфора и др.) Земельные участки, занятые под промплощадку фабрики, породные отвалы и илонакопители являются источниками загрязнения окружающей среды (пыль, газ от возгорания и др.).

Структуру ПТК как объекта управления можно представить совокупностью экономических, технических, технологических, информационных служб во взаимодействии с управляющими органами и внешней средой (рис. 1.7).


Рис. 1.7. ОФ как эколого-экономическая и транспортная система.
Вместе с тем необходимо учитывать, что в каждой из выделенных служб формируются управляющие воздействия различного функционального назначения в зависимости от горизонта планирования. По этому признаку целесообразно произвести декомпозицию ПТК как объекта управления на три иерархические уровня: 1)технологические процессы — нижний уровень предусматривает управление в реальном масштабе времени; 2) производство ПТК в целом — средний уровень предусматривает оперативное диспетчерское управление в реальном масштабе времени, а также и элементы планирования на период времени небольшой длительности (час, смена, сутки); 3) организационно-экономическая деятельность — верхний уровень предусматривает управление на длительные сроки (неделя, месяц, квартал, год и т.п.). Каждый уровень управления ПТК содержит подсистемы, выделяемые по различным признакам: функциональные подсистемы на уровне технологических процессов целесообразно выполнить по технологическому признаку; на уровне оперативно-диспетчерского управления — по функционально-технологическому и на уровне организационно-экономической деятельности — по функциональному признаку.

Отметим, что до настоящего времени автоматизация углеобогатительных фабрик осуществлялась без должного учёта необходимости снижения вредных выбросов, а вопросам автоматизированного контроля и идентификации экологической ситуации не уделялось достаточного внимания. Поэтому для повышения экологической безопасности в результате производственной деятельности ПТК необходимо решить ряд проблем:

1. Управление эколого-экономической системой путём непосредственного воздействия на технологические процессы с целью их оптимизации по экономическим критериям с учётом экологических ограничений, обеспечивающего минимизацию или поддержание объёмов вредных выбросов на заданном уровне, например, в пределах допустимых концентраций (ПДК).

2. Организационное управление с целью совершенствования технологии и соответствующего снижения уровня загрязнения окружающей природной среды путём замены устаревшего оборудования, внедрения новой техники и технологии.

3. Перспективное планирование разработок по созданию новых технологий, оборудования, систем управления и т.п.

Настоящая работа посвящена решению первого класса проблем.

Основными функциями интегрированной АСУ являются следующие: автоматическое управление основными технологическими процессами в соответствии с локальными критериями управления; координация функционирования технологических процессов и производств как единой системы; автоматический контроль основных технологических параметров и расчёт технико-экономических показателей фабрики; централизованный текущий и интегральный учёт продуктов обогащения, материальных и энергетических ресурсов; оптимизация комплекса процессов обогащения; формирование сообщений и выходных форм документов и их представление на видеотерминал и принтер по расписанию или запросу.

ПТК как объект экономико-экологического управления и мониторинга. Наиболее интенсивными источниками загрязнения окружающей среды являются пылегазовые выбросы, процессы погрузки, транспортирования и разгрузки угля. Источниками загрязнения поверхностных и подземных водных бассейнов являются производственные сточные воды, сточные воды с породных отвалов, а также хозяйственно-бытовые стоки. Отходы обогащения флотацией в своем составе содержат жидкую, твердую и газообразную фазы, занимают значительные земельные участки и заметно оказывают вредное воздействие на окружающую среду.

Для анализа ПТК как объекта экологического мониторинга удобно представить его технологическую схему в виде производственно-транспортной системы, состоящей из следующих подсистем: внешнего транспорта (железнодорожные вагоны для доставки рядовых углей, автомобили для вывоза породы, трубопроводы для подачи рядовых углей), внутреннего транспорта сухих и влажных продуктов, шламов, чистой и технической воды (конвейеры, элеваторы и трубопроводы и др.). Подсистему непрерывного транспорта сухих и влажных продуктов для упрощения будем называть подсистемой конвейерного транспорта. В эту подсистему входят все процессы, где преобразование рядового угля в концентрат или обезвоживание осуществляется в процессе его перемещения (отсадочные машины, сепараторы, сушилки, грохоты, элеваторы, дуговые сита и др.).

При таком представлении выделение вредных веществ в окружающую среду происходит при транспортировке угля и продуктов его преобразования (угольная и породная пыль, зола, диоксиды азота и серы, оксид углерода, сероводород).

Угольная пыль образуется при дроблении, транспортировке и переработке угля, что является источником выделения угольной и породной пыли внутри производственных помещений и в атмосферу. Особенно велики выбросы пыли в отходящих газах сушильных установок. В производственных помещениях угольная пыль может создавать взрывоопасные смеси.

Источниками выделения в атмосферу диоксидов серы и азота, оксида углерода являются топочные устройства сушильных установок и котельных при сжигании угля в качества источника тепла для нагрева воды и получения сушильного агента. Породные отвалы являются значительными источниками образования пыли. Вблизи породных отвалов содержание пыли в атмосфере достигает 90 мг/м3 , а если отвал горит, то и выше.

Самыми мощными источниками загрязнения атмосферы являются термическая сушка угольного концентрата и аспирационные системы фабрики, через которые выбрасывается угольная пыль из производственных помещений. В этом смысле аспирационные системы могут рассматриваться как объекты образования угольной пыли. При термической сушке выделяется пыль, образующаяся непосредственно из высушенного угля, сернистый ангидрид, диоксид азота и оксид углерода, выделяемые при сжигании топлива в топочных устройствах. Интенсивность выделения указанных веществ в атмосферу зависит от режимов работы процессов горения и сушки и эффективности фильтрования выбрасываемых в атмосферу газов.

При постоянном КПД очистки газов интенсивность загрязнения можно рассматривать как функцию режимных параметров горения и сушки:
,
где - соответственно производительность по топливу, температура сушильных газов, производительность устройств подачи воздуха и питания сушки;

W — влажность просушиваемого концентрата.

Поэтому управление этим объектом необходимо вести по критерию, учитывающему степень загрязнения окружающей среды.

При этом следует отметить, что аналитической зависимости между компонентами вектора y3 и параметрами процесса, не существует, поскольку указанный процесс имеет нестационарный характер. Уравнения регрессии здесь также неэффективны, т. е. имеет место неточная зависимость.

Производственные сточные воды образуются отходами флотации и в виде шламовых вод. Они представляют собой гидросмесь, состоящую из жидкой (95-98%), газообразной (растворенный в воде воздух) и твердой фаз минерального и органического происхождения с размерами частиц до 50 мкм. В воде растворены минеральные соли (хлориды, нитраты, нитриты, сульфаты и др.). Кроме того, в сточных водах находятся нефтепродукты и вредные для здоровья флотореагенты и флокулянты. В среднем содержание взвешенных частиц в дождевой воде, стекающей с промплощадки фабрики, составляет свыше 2000 мг/л, а средний объем поверхностных стоков — 2,6-4,0 тыс. м3 /год с одного га. промплощадки.

Существует неприятная тенденция роста породных примесей в рядовом угле, что ведет к увеличению объемов отходов обогащения. Возрастает также и объем обогащения мелких классов угля, что сопровождается увеличением выпуска отходов флотации и количества сушимого угля. Это в конечном итоге приводит к выбросам больших количеств пыли и газов в атмосферу.

Унос пыли зависит от влажности просушиваемого материала. При пересушивании угля снижается производительность сушильной установки по сырому углю, нарушается режим работы пылеулавливающих аппаратов, увеличивается содержание частиц пыли размером 0-5 мкм в отработанном газе, возникают дополнительные потери угля при подаче его на склад и при погрузке в вагоны.

Наиболее опасными для здоровья людей и окружающей природы являются выбросы в атмосферу сернистого ангидрида, оксида углерода, диоксида азота, сероводорода, а также загрязнение водных бассейнов и почв твердыми веществами, минеральными солями и нефтепродуктами.

Объектами экологического мониторинга должны быть, прежде всего, вредные выбросы, на которые государственными органами по охране природы и технологическими службами установлены нормативы и тарифы. Это угольная и породная пыль, диоксиды азота и серы, оксид углерода, твердые частицы и нефтепродукты в сточных водах, потери легких фракций с отходами обогащения. Указанный перечень следовало бы дополнить минеральными солями в сточных водах, флотореагентами и флокулянтами в отходах обогащения.

На уровень загрязнения окружающей среды определенное влияние оказывают режимы работы соответствующих аппаратов и установок, в частности:

1) на выбросы пыли и вредных газов сушильных установок существенное влияние оказывает режим сжигания топлива и сушки. При механическом и химическом недожоге увеличивается количество пыли и оксида углерода, а при повышении температуры сушильного агента - диоксида азота. При снижении влажности просушиваемого угля повышается унос пыли и т.д.;

2) на величину потерь легких фракций с отходами обогащения значительное влияние оказывают режимы работы обогатительных аппаратов. При оптимизации режимов работы потери снижаются;

3) количество флотореагентов и флокулянтов, выбрасываемых с шламами, зависит от режимов работы процессов флотации, обезвоживания и сгущения и т.п.

Поэтому важным направлением снижения уровня загрязнения окружающей среды является автоматизация технологических процессов по критериям, учитывающим влияние на экологическую ситуацию, т.е. по эколого-технологическим критериям.

В работе [102] предлагается совместить элементы экологического мониторинга с системой оперативно-диспетчерского управления. По-видимому, это решение ошибочно, поскольку в экологическом мониторинге решаются не только оперативные задачи, а и задачи анализа, прогноза, формирования отчетных документов и т.п. Поэтому диспетчеру фабрики необходимо выдавать информацию только о значениях экологических параметров, а задачи и функции экологического мониторинга целесообразно представить в подсистемы "АРМ эколога ПТК". В настоящее время эти функции выполняет заместитель главного инженера фабрики.

Подсистема экологического мониторинга должна выполнять следующие функции: сбор и обработка первичной информации о значениях параметров выбросов вредных веществ в окружающую среду; идентификация моделей технологических процессов фабрики как источников загрязнения окружающей среды; формирование корректирующих управляющих воздействий на системы управления локальных процессов с целью снижения концентрации выбросов вредных веществ; идентификация аварийных и предаварийных ситуаций в части экологической обстановки; формирование советов руководящему персоналу фабрики по совершенствованию техники и технологии обогащения; анализ и прогнозирование состояния экологических параметров и ситуации в целом; рекомендации по выявлению и локализации источников загрязнения окружающей среды.

Основными направлениями научных исследований в создании данной системы являются: разработка общих требований и структуры системы; разработка математических моделей атмосферных процессов и их алгоритмизация ; разработка имитационной модели технологических схем углеобогатительных процессов и ПТК в целом с учетом комплекса эколого-экономических и стохастических параметров; разработка обобщенных технико-экономических и экологических критериев (ТЭЭК) управления и принятия решений для ПТК; разработка принципов создания гибридной интеллектуальной компьютерной среды экологического мониторинга на базе современных информационных технологий; раз-работка методов и алгоритмов обработки и идентификации процессов и возмущающих воздействий по наблюдениям; создание адаптивных и интеллектуальных систем автоматического управления технологическими процессами; разработка подсистемы принятия эффективных управленческих решений для диспетчера; исследование маркетинговых моделей для ПТК; разработка АРМ экологов и других работников ПТК; проектирование информационно-вычислительной сети ПТК; разработка типовой технической документации, включая пакеты прикладных программ для данной системы.

ПТК как объект диспетчеризации. Анализ ПТК как объекта диспетчеризации удобно выполнить с позиций технических требований к автоматизированным системам оперативно-диспетчерского управления. Основные требования к функционированию перспективных АСОДУ сводятся к следующему [4, 5, 36, 73, 121-125, 127].

1. Управление поточно-транспортной системой: пуск и останов механизмов поточно-транспортной системы фабрики, выбор маршрутов, рабочая и аварийная сигнализация о запуске, сбоях в работе и состоянии оборудования и каналов связи.

2. Расчет шихты рядовых углей: контроль за запасами и зольностью угля в бункерах, за количеством угля в вагонах, количеством и зольностью поступающего угля по поставщикам, расчет долевых участий шахтогруппы в шихте, выдача заданий (установок СУ) на автодозаторы.

3. Координация технологического комплекса фабрики: контроль за запасами продуктов обогащения и свободными емкостями под них, выбор оборудования для включения в работу, расчет производительности секций и участков, контроль за электропотреблением и управление электропотребителями, координация комплекса процессов обогащения, прогнозирование ожидаемых показателей и рациональных параметров режимов обогащения, оптимизация режимов обогащения.

4. Контроль и учет показателей работы фабрики: контроль и учет количества и качества отгруженных товарных продуктов, формирование сменного и суточного рапортов диспетчера.

5. Управление потреблением электроэнергии: контроль и учет общего потребления электроэнергии в часы максимумов, прогнозирование потребления электроэнергии в часы максимумов, управление электрооборудованием путем отключения по приоритету.

Существующая концепция диспетчеризации в недостаточной мере учитывает необходимость повышения экологической безопасности.

К указанным функциям следует добавить некоторые функции экологического мониторинга, в частности: 1) автоматический контроль, регистрацию и учет экологических параметров; 2) периодический контроль за экологическими параметрами; 3) обнаружение, регистрацию и представление сообщений об отклонениях экологических параметров; 4) усредненный контроль за количеством выбрасываемых в окружающую среду вредных веществ; 5) идентификация экологической модели объекта управления; 6) прогнозирование экологической ситуации; 7) принятие решений по управлению фабрикой с учетом экологической ситуации; 8) отображение на видеотерминал по вызову и по расписанию фрагментов документов и сообщений об экологических и технологических параметрах и показателях работы фабрики за интервалы усреднения (текущие значения, средние значения за час, смену, сутки, месяц и др.); 9) автоматизированное формирование и печать документов и вывод на видеотерминал графической информации и др.

Таким образом, для АСОДУ необходима вся текущая информация о деятельности фабрики и технологических процессах. Для этих целей ПТК удобно представить в виде информационной модели. Для облегчения работы диспетчера информация о технологических процессах может представляться в обработанном или обобщенном виде. Первичная обработка информации должна осуществляться на уровне подсистем управления технологическими процессами.

Часть информации о параметрах процессов, для которых отсутствуют средства измерения, а также трудно поддающихся автоматическому измерению (номер вагона, шифр поставщика, шахтогруппа и т.п.), может вводится вручную операторами или соответствующими службами.

Анализ информационной модели фабрики позволяет сделать следующие выводы:

1. Диспетчер фабрики в значительной мере перегружен информацией о состоянии производства, поэтому не имеет возможности творчески ее переработать, прогнозировать и принимать оптимальные решения.

2. Существующая концепция практически не предусматривает измерение, контроль, анализ и прогнозирование экологической ситуации. При управлении с учетом экологии нагрузка диспетчера возрастает еще больше, поэтому без технических средств автоматизации процессов переработки информации и поддержки принятых решений эффективная работа диспетчера невозможна.

3. Значительное количество средств отбора информации о технологических параметрах, приведенные в табл.1.1, имеют низкую надежность, не нашли еще широкого применения, поэтому диспетчеру приходится принимать решения при высокой степени неопределенности. Средств контроля большинства экологических параметров пока не создано. Ведётся разработка датчиков запыленности отходящих газов, содержания твердого в сточных водах.

Таблица 1.1

Технологические комплексы ОФ как объекты управления (функции)

Наименование комплекса процесса

Автономные функции и операции

Функции по управлению

1

2

3

Углеприем и углеподготовка







Обогащение:

- в минеральной суспензии








- в отсадочных машинах







- флотацией







Фильтрация (обезвоживание флотоконцентрата)







Сушка







Продолжение табл 1.1

Осветление отходов флотации и сгущение шламовых вод







Погрузка







Породный комплекс








4. Существующие СОДУ функционируют в информационно-справочном режиме, в связи с чем интеллектуальная нагрузка целиком падает на диспетчера. Для освобождения диспетчера от части работы по переработке информации целесообразно использовать интеллектуальные системы управления, основанные на базе знаний.

В сложившейся ситуации представляется наиболее перспективным направлением автоматизации диспетчерских функций создание экспертных систем управления, учитывающих опыт и знания специалистов, т.е. интеллектуализация систем управления.

При этом не снижается актуальность проблемы создания датчиков, особенно для оценки экологической ситуации.

Организационно-экономическое управление ПТК. Управление фабрикой в части организационно-экономической деятельности осуществляют функциональные службы фабрики, основные обязанности которых заключаются в следующим: бухгалтерский учет и отчетность (начисление зарплаты, учет материальных ценностей, основные фонды и др.), планово-экономическая деятельность, кадровое обеспечение, маркетинг, экология, служба главного механика и главного энергетика и др.

Система управления производственно-хозяйственной деятельностью ПТК относится к классу эргатических систем, в контуре которых функционирует человек (лицо, принимающее решения - ЛПР), которому принадлежит ведущая роль в принятии и реализации решений по управлению. Поэтому качество принимаемых решений существенно зависит от квалификации, индивидуальных способностей и состояния ЛПР. В выработке управляющих решений принимают участие руководители всех рангов и функциональные службы.

Примитивные методы получения, обработки и представления информации, существующие в настоящее время на ПТК, условия неопределенности, в которых зачастую принимаются решения, приводят к ошибкам или запаздыванию и обесцениванию управляющих воздействий. В последнем случае система становится неустойчивой, что выражается в потере ритмичности, простоях и т.п.

Большое количество информации, документации, справок, формируемых ограниченным штатом планово-экономической службы ПТК, ведение большого количества журналов, дублирование информации в различных вспомогательных документах, затраты труда и времени на сбор информации и ее представление не позволяет осуществлять оперативный и качественный анализ работы фабрики, а также технико-экономическое и оперативное планирование.

В службах ПТК используют только по учету и отчетности материальных ценностей более 30 различных документов, по учету основных фондов — более 10, в бухгалтерии и на участках по учету труда и заработной платы — более 50 групп документов. В энергомеханической службе ведется ряд оперативных журналов по ремонту и простою оборудования, рассчитываются графики ремонтов, ведется паспортизация оборудования и др. Потоки информации в системе управления ПТК не равномерны во времени: наибольший объем первичной информации о результатах работы ПТК приходится на конец смен, на первую смену, начало и конец месяца.

ПТК как объект организационно-экономического управления можно представить как взаимодействующие между собой планово-экономическую, техническую, производственную (технологическую) и энергомеханическую службы. В общем случае функциональную схему системы организационно-экономического управления ПТК можно представить взаимодействием служб (рис.1.8).



Рис. 1.8. Функциональная схема системы управления организационно–экономической деятельностью ОФ:

Z – вектор заданий;

U – вектор управленческих решений;

Y – вектор выходных параметров;

J – вектор показателей качества функционирования;

W – вектор внешних возмущений
Управляющими воздействиями являются: оперативное сменное (суточное) задание для ПТК, сменное задание по технологическим отделениям, рациональные режимы технологического оборудования, график отгрузки продукции по договорам, запасы материалов, запчастей и оборудования по выработанному ресурсу, расход электроэнергии в часы максимумов нагрузки в энергосистеме, заявленная мощность энергопотребления, расход воды, тепла и электроэнергии по участкам, структура затрат по объектам калькуляции и счетам, нормы расхода материалов, экономия материалов по участкам, соотношение темпов роста заработной платы и производительности труда, стимулирование труда.

Основным возмущающим воздействием являются: нарушение графиков поставки рядового угля, материалов, запчастей, оборудования, аварии, нарушение дисциплины, ограничение энергоресурсов и т.п.

Выбор управляющих воздействий осуществляется в результате анализа выходных показателей с учетом ограничений и показателей качества функционирования ПТК. К ним относятся: состояние технологического оборудования, область допустимых нагрузок, выполнение поставок продукции, объем реализации, себестоимость, прибыль, смета затрат на производство, оборачиваемость оборотных средств, объем выпуска, запасы продуктов и рядового угля, прогнозируемые выпуск и качество продуктов, выработанный ресурс оборудования и узлов, расход и резерв запасных частей, износ основных фондов, расход материалов по участкам и предприятию, состояние складских запасов материалов, расход энергоресурсов на производственные нужды в целом и по участкам, качественные характеристики потребления электроэнергии, расход электроэнергии в моменты максимума нагрузки энергосистемы, затраты на энергоресурсы, резерв зарплаты, структура и объем заработной платы по участкам и ПТК, использование рабочего времени, производительность труда по участкам и процессам, ритмичность производства, спрос на продукцию.

Из шести подсистем АСОДУ реализованы частично только четыре на одной фабрике [121-125]. На ПТК Украины не функционирует ни одна из рассмотренных подсистем. Разработанные системы работают в информационно-справочном режиме, поэтому нагрузка на управляющий персонал фабрики остается весьма значительной. Для автоматизации процессов принятия решений или их поддержки целесообразным представляется развитие этих систем в направлении интеллектуализации и интеграции.

Представленные в [5, 73, 122] подсистемы не охватывают все стороны организационно-экономической деятельности ПТК, поэтому АСОДУ нуждается в значительной доработке.

Моделирование технологических процессов ПТК (на примере обогатительной фабрики). Нижний уровень ИАСУ представляют локальные подсистемы управления технологиями переработки материальных потоков. В соответствии с этим при автоматизации технологических процессов обычно выделяют в качестве автономных следующие: углеприем — углеподготовка, процессы обогащения, обезвоживание, сушка мелкого концентрата, осветление отходов флотации и сгущения шламов, погрузка товарной продукции, породный комплекс.

С позиций автоматического управления технологические процессы ПТК можно рассматривать как дискретные и непрерывные производства. Подавляющее число технологических процессов, включая собственно процессы обогащения, относятся к непрерывным, а вспомогательные — к дискретным (углеприем, углеподготовка, погрузка, породный комплекс). Причем управление технологическими комплексами может осуществляться с местных постов управления (операторами) и дистанционно (диспетчером). Централизованное управление реализуется обычно поточно-транспортной системой фабрики, имеющей общий характер, а операторы управляют локальными комплексами машин и механизмов, имеющих целевое функциональное назначение.

Особенностями технологических комплексов фабрики как объектов управления являются: 1) многофункциональное назначение, обуславливающее многомерность их как объектов управления; 2) иерархический принцип построения систем автоматизации; 3) нестационарность параметров и возмущающих воздействий; 4) значительное транспортное (чистое) запаздывание сигналов в каналах измерения показателей качества продуктов в непрерывных процессах; 5) жесткая взаимосвязь между процессами по материальным и информационным потокам.

Приведенные особенности технологических процессов являются серьезным препятствием при разработке и создании систем управления ими. Поэтому исторически сложилась тенденция автоматизации в первую очередь отдельных функций, а затем комплексов в целом. Сравнительно низкая надежность средств отбора информации, особенно о зольности и влажности конечных продуктов и отсутствия ряда важных датчиков обусловили преимущественное применение САУ отдельными параметрами. На ПТК Украины функционируют САУ по принципу: "минимум автоматизации, без которого нельзя обойтись". К ним относятся регуляторы высоты породной постели, плотности суспензии, удельного расхода флотореагентов и флокулянтов.

(ВЫРЕЗАНО)

Причем время чистого запаздывания характерно для процессов при изменении качества продуктов (зольность, влажность), поскольку последние в силу специфики процессов возможно измерять лишь после обезвоживания, когда продукт попадает на конвейер. Поэтому время чистого запаздывания зависит от места установки датчика. Изменение времени чистого запаздывания происходит при изменении производительности аппарата, когда время нахождения материала в зоне преобразования обратно пропорционально производительности. Постоянная времени многих объектов управления также зависит от производительности последних, а изменения коэффициента усиления носят стохастический характер и, как правило, непредсказуемы. Строго говоря, процессы в обогатительных аппаратах, сушильных установках и других машинах значительной протяженности по длине пути обрабатываемого материала описываются дифференциальными уравнениями в частных производных. Однако, при рассмотрении их динамических свойств как объектов управления, распределенный характер объектов заменяется эквивалентным чистым запаздыванием. Так, для барабанной сушильной установки  = 720-2600 с, а постоянная времени Т=160 с. Следовательно, динамические свойства процессов и аппаратов ПТК могут быть аппроксимированы в общем случае звеном второго порядка с чистым запаздыванием с нестационарными параметрами. Параметры объектов изменяются во времени в зависимости от возмущающих воздействий, имеющих стохастический нестационарный характер. Возмущающими воздействиями процессов обогащения, сушки, обезвоживания и др. являются изменения нагрузки по входу, характеристик сырья (фракционный, гранулометрический состав, зольность, влажность и т.п.) и они имеют аддитивный, мультипликативный и смешанный характер [4, 5, 117]. Мультипликативный характер возмущающего воздействия обычно имеет место при регулировании процессов путем изменения нагрузки по входу, например, при регулировании процесса сушки концентрата путем изменения количества влажного материала (возмещение изменения количества влаги в сыром угле, которое необходимо испарить).

Экспериментальными исследованиями установлен сложный характер формирования возмущающих воздействий: плотность вероятностей может иметь множественные максимумы, т.е. распределение вероятностей отличается от нормального. Такой характер плотности вероятностей можно объяснить смешиванием углей различных шахтогрупп при приготовлении шихты, причем смешивание осуществляется неидеальное.

Моделирование транспортной подсистемы промышленного предприятия в системе ЭЭМУ. ПТК как объект управления можно представить как совокупность производственных и транспортных подсистем. В частности, транспортная система (рис.1.9) включает: 1) железнодорожный транспорт на станции примыкания при поступлении рядовых углей и отправлении товарных продуктов; 2) конвейерный транспорт рядовых углей и продуктов обогащения внутри фабрики при передаче от одного процесса к другому (ленточные конвейеры, элеваторы, течки и др.); 3) автомобильный транспорт для отгрузки породы в отвал, а иногда и для отгрузки товарной продукции потребителям (на хозяйственно-бытовые нужды); 4) трубопроводный гидротранспорт шламов, свежей и оборотной воды внутри фабрики и за ее пределами.



Рис. 1.9. ОФ как транспортная система и источник загрязнения ОПС.
Этим в значительной мере объясняется характер эволюции систем управления транспортом, которые возникли на первых шагах автоматизации для управления и осуществления пуск-остановка поточно-транспортной системы (ПТС), блокировки и сигнализации.

На первых шагах автоматизации осуществлялось дистанционное управление пуском-остановом оборудования с местных постов, а затем с целью сокращения оперативного персонала (машинистов) управление было централизовано с единого пульта управления диспетчера фабрики. Технологическими процессами по-прежнему управляли операторы с местных постов управления, а команды по запуску-останову они получали по телефону или условными сигналами.

По существу все основные технологические процессы фабрики представляют собой транспортные потоки, а сама ПТК в целом является сложным производственно-транспортным комплексом, поскольку все физико-химические превращения происходят при перемещении угля в ваннах различного назначения (отсадка, тяжелосредное обогащение, флотация, обезвоживание, сушка) и внешние связи с поставщиками/потребителями и ОПС обеспечиваются транспортными средствами различного назначения.


<< предыдущая страница   следующая страница >>