Содержание к диссертации
Введение
1. Исследование состояния проблемы автоматизации и управления кирпично-черепичным производством 16
1.1. Анализ мирового опыта производства керамического кирпича 16
1.1.1. Состояние кирпичного производства в Непале 16
1.1.2. Состояние кирпичного производства в странах Европейского Союза 18
1.1.3. Состояние кирпичного производства в России 19
1.2 Сырьевая база, источники электроснабжения, транспортные связи 22
1.3. Схема технологического процесса производства керамического кирпича и предполагаемая номенклатура выпускаемой продукции 24
1.3.1. Основное производство 24
1.3.2. Вспомогательное производство 34
1.3.3. Номенклатура изделий 35
1.4. Системы управления конвейерами и транспортерами 36
Выводы 44
2. Исследование взаимосвязей подсистем перемещения, сушки и обжига в системе автоматизации кирпично-черепичного производства
2.1. Модель прогрева сплошного сечения садки в нестационарном неоднородном поле температуры 45
2.2. Моделирование основных закономерностей прогрева разреженной садки 53
2.3. Трансформации разработанной математической модели в компьютерный инженерный метод расчета 59
Выводы 62
3. Разработка математической модели и обоснование алгоритмов автоматизированного управления линией перемещения продукции кирпично-черепичного производства 64
3.1. Разработка схемы управления линией перемещения продукции кирпично-черепичного производства 64
3.2. Математическое обоснование системы управления электродвигателем транспортера 69
3.3. Управление потоком 72
3.4. Расчет параметров настроек регуляторов системы регулирования 73
3.4.1. Расчет канала регулирования потокосцепления ротора двигателя 73
3.4.2. Расчет канала регулирования скорости 75
3.5. Алгоритм работы электропривода конвейера 76 Выводы 78
4. Разработка аппаратно-программного обеспечения системы автоматизации перемещения продукции кирпично-черепичного производства в зоне сушки и обжига 79
4.1. Общие принципы построения SCADA-систем 79
4.2. Автоматизация кирпично-черепичного производства на базе SCADA-системы 83
4.3. Синтез логического алгоритма работы системы управления и его программная реализация 91
4.4. Интеграция компонентов разработанной системы 95
Выводы 100
Заключение 101
Список информационных источников
- Состояние кирпичного производства в странах Европейского Союза
- Моделирование основных закономерностей прогрева разреженной садки
- Расчет параметров настроек регуляторов системы регулирования
- Синтез логического алгоритма работы системы управления и его программная реализация
Введение к работе
Актуальность работы
При современном строительстве, доля керамического кирпича в общем объеме стеновых материалов в Республике Непал составляет до 35%. Его использование в строительстве объясняется относительно простой технологией, которая имеет хорошую базовую основу во всех аспектах производства.
Одним из основных методов интенсификации кирпичного производства является создание и внедрение крупных технологических агрегатов и комплексов агрегатов с форсированными режимами технологических процессов. Эффективно управлять такими технологическими объектами невозможно без использования методов теории управления в сочетании с современной управляющей и вычислительной техникой. Эта проблема решается по двум направлениям: путем создания новых автоматизированных заводов и реконструкции действующих предприятий. Наиболее эффективна внедряемая в последние годы комплексная автоматизация агрегатов и всего производства в целом. Для решения этой задачи необходимы специальные исследования, направленные на создание математических моделей технологических агрегатов, разработка на их основе систем управления в классе распределенных управляющих и вычислительных комплексов.
Важной составляющей при решении проблемы комплексной автоматизации является создание методов и средств управления дискретными технологическими процессами, которые занимают значительное место в производстве керамического кирпича. Дискретные процессы, в керамическом производстве, обладают большой сложностью, многие из операций выполняются параллельно и требуют взаимной синхронизации. Задача организации автоматического управления дискретными процессами заключается в описании процесса и последующей реализации этого описания на базе современных распределенных микроконтроллерных систем. Для сложных дискретных процессов, реализующих поточно-конвейерный технологический процесс очень важно обеспечить формализованные методы разработки и последующей программно-аппаратной реализации законов управления.
Проблеме автоматизации дискретных систем и кирпично-черепичного производства в целом посвящено множество работ российских и зарубежных ученых.
Так в работах А.В. Лыкова, П.Д. Лебедева, А.Ф. Чижского, К.А. Нохратяна, В.И. Бодрова, А.Д. Цепина, А.В. Золотарского, Е.Ш. Шейнмана, И.С. Кашкаева, A.А. Щукина, В.В. Перегудова, В. Каста, Т.К. Шервуда, Р.Б. Кея, Р Фрэнкса, B.В. Полякова, А.Д. Альтшуля, М.В. Меерова, В.Т. Морозовского, О.С. Соболева, Р.С. Умаралиева и др. в отдельности изучены тепло-физические и аэродинамические процессы, применяемые при сушке и обжиге керамического кирпича. Известные в практике керамического
производства методы определения технологических регламентов не учитывают взаимосвязь различных тепло-физических процессов, протекающих в камерных сушилках, таких как: распространение теплоносителя в объеме сушильной камеры; термовлажностная обработка кирпича-сырца; распределение теплоносителя, поступающего из общего канала, между камерами; распределенность сушильной установки. Кроме того, данные методы носят в основном рекомендательный характер и требуют экспериментальной коррекции на конкретном технологическом оборудовании.
Вопросам автоматизации линий перемещения кирпича-сырца и готовой продукции в зонах сушки и обжига, а также между основными технологическими агрегатами и внутри завода не уделялось достаточного внимания.
В общем случае в зависимости от характера технологического процесса система автоматизации комплекса конвейерных линий промышленного предприятия должна осуществлять включение и отключение различных конвейеров в определенной последовательности в строгом соответствии с производственным процессом; обеспечение требуемой скорости транспортировки грузов, а также технологические и аварийные блокировки оборудования. Нарушения в работе оборудования могут привести к нарушению всего технологического процесса. Поэтому в схемах автоматизации данных установок применяется большое число защитных блокировок.
Это определило актуальность настоящей работы, которая посвящена, в том числе, исследованию влияния указанных процессов на общую эффективность кирпичного производства в целом.
Предмет исследования - вопросы теории и практики разработки автоматизированных систем управления технологической линией кирпично-черепичного производства.
Объект исследования – технологическая линия кирпично-черепичного производства с туннельной обжиговой печью и линией перемещения с конвейером ленточного типа.
Цель и основные задачи исследования
Цель исследования – повышение эффективности кирпично-черепичного производства за счет разработки дискретных моделей функционирования технологических агрегатов линии перемещения продукции кирпичного-черепичного производства, разработки и внедрения автоматизированной системы управления технологическим процессом.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
1. Системный анализ направлений, концепций и моделей использования технологий автоматизации и управления кирпично-черепичным производством.
-
Исследование взаимосвязей дискретных систем кирпично-черепичного производства и их влияние на эффективность производства в целом.
-
Разработка модели системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства.
-
Математическое обоснование системы управления электродвигателем транспортера, управления потоком и выполнение расчета параметров настроек регуляторов системы автоматического регулирования с учетом заданных входных параметров.
-
Разработка алгоритма работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.
-
Синтез логического алгоритма работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции, его апробация на имитационной модели, а также формулировка практических рекомендаций по порядку внедрения систем автоматизации и управления кирпично-черепичным производством.
Методы исследования
Методологической и теоретической основой настоящей научной работы является использование системного подхода к анализу объекта исследования.
Полученные результаты исследования базируются на использовании методов и средств системного анализа, теории принятия решений, теории построения автоматизированных информационных систем, сетей и компьютерного анализа данных.
Научная новизна
Научную новизну исследования составляют разработанные теоретические положения для автоматизации линии перемещения продукции кирпично-черепичного производства:
-
Модель и математическое обоснование системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства, учитывающая системность и влияние нескольких параметров.
-
Алгоритм работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.
-
Алгоритм и имитационная модель работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции, программно реализованная в среде Simulink
-
Принципы построения автоматизированной системы управления кирпичным производством на основе SCADA-системы, как неотъемлемой части современных автоматизированных систем управления и среды визуализации технологических процессов.
На защиту выносятся:
-
Модель и математическое обоснование системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства.
-
Алгоритм работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.
-
Алгоритм и имитационная модель работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции.
-
Принципы построения автоматизированной системы управления кирпичным производством на основе SCADA-системы.
Достоверность и обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов
Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций основывается на теоретических и методологических положениях, сформулированных в работах отечественных и зарубежных ученых и специалистов, и подтверждается положительными результатами внедрения.
Обоснованность научных положений определена предварительным анализом потоков работ при оперативном учете хода производства ряда промышленных предприятий. Результаты, полученные при построении информационной и функциональной модели бизнес-процесса, подтверждаются положительным тестированием алгоритма принятия управленческих решений.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Практическая ценность работы заключается в том, что применение полученных результатов исследования позволяет промышленным предприятиям:
осуществлять оперативный мониторинг кирпичного производства на предприятии и вырабатывать оперативные управляющие воздействия на основе идентификации существенных параметров деятельности предприятия и их вклада в итоговый комплексный показатель;
отслеживать и корректировать в режиме реального времени выполнение программ с изменением производственно-технологических и организационно-экономических параметров;
повысить уровень информационного взаимодействия подразделений предприятия за счет использования общего информационного пространства.
Апробация работы
В ходе выполнения диссертационной работы результаты исследований докладывались на заседании кафедры «Автоматизированные системы управления» МАДИ в 2011 – 2013 г., международной научно-практической конференция «Наука и образование в XXI веке», Тамбов, Россия, Цивилизация знаний: проблемы и перспективы социальных коммуникаций.
Тринадцатая Международная научная конференция, г. Москва, 20-21 апреля 2012 г., 69 – 71 научно-методической и научно-исследовательской конференциях МАДИ.
Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных моделей, методик и алгоритмов.
Состояние кирпичного производства в странах Европейского Союза
В главе проведен системный анализ современного состояния, направлений развития и технологии кирпично-черепичного производства. Исследована схема технологического процесса основного и вспомогательного производства керамического кирпича. Исследованы специфика и требования к разработке системы автоматизации линии перемещения кирпича-сырца и готовой продукции.
В условиях последних изменений в области гражданского строительства в Федеративной Демократической Республике Непал, с повышением требований к качеству и комфортности жилых помещений, внешнему виду зданий повысились требования к стеновым материалам, в том числе и к керамическому кирпичу [62, 63]. Значителен спрос на лицевой эффективный керамический кирпич высоких марок, в том числе фигурный, безусловно, по доступной цене. Устойчивая тенденция к повышению рыночного спроса на качественный керамический кирпич находится в явном несоответствии с современным положением дел в отрасли производства, где многие заводы практически полностью технически изношены и нуждаются в реструктуризации. Многие предприятия перешли или переходят в собственность владельцев, не обладающих профессиональными знаниями и не имеющих опыта работы в кирпичном производстве. В сложившихся условиях удовлетворить запросы строителей и архитекторов по объемам производства, номенклатуре и качеству керамического кирпича необходимо решениями оперативного характера.
Кирпичное производство в Непале, является одним из приоритетных промышленных производств. Однако к настоящему времени в кирпичном производстве преобладает в основном ручной труд. Кирпич делают вручную, из грязи, которую раскатывают пластом, режут на куски и сушат на солнце (рисунок 1). решениях, учитывающих наличие сырьевой базы и энергоресурсов, свойств сырья и возможности увеличения производственной мощности; - рабочий проект, соответствующий регламентирующим документам и согласованному с заказчиком техническому заданию; поставка технологического оборудования, систем автоматического управления; наладка системы с выводом на оптимальные параметры и получение продукции высокого качества; - обучение специалистов заказчика правилам эксплуатации и методам поддержания работоспособного состояния оборудования, а также ремонтным и профилактическим работам.
Мелкоштучные стеновые материалы из бетона, керамический и силикатный кирпич, а также другие, конкурируя между собой, все чаще используются в различных конструкциях при создании одного строительного объекта. Определяющим является качество материала при определенных условиях строительства, влияние его на скорость строительства и финансовые затраты.
В Европе при существенно ограниченных земельных возможностях доля индивидуального жилищного строительства весьма велика, и достигает 80%.
Применение керамических стеновых материалов занимает одно из ведущих мест в решении проблем повышения уровня жизни и обустройства населенных пунктов в ЕЭС. За последние годы, производство керамических стеновых материалов увеличилось в Германии на 28,4%, Австрии - 15,8%, Франции - 8,8% при снижении количества работающих. Анализ состояния в целом производства керамических стеновых материалов по ведущим странам европейского экономического союза приведен в таблице 1. Количество указано в млн. шт. усл. кирп. Российского формата. Немаловажное значение имеет создание и выпуск специализированной литературы по производству керамического кирпича, а также обеспечение специалистов отрасли достоверными сведениями.
В целом, Российская промышленность строительных материалов ориентирована в основном на внутренний рынок и обеспечивает основные потребности строительного комплекса. Осуществляется перепрофилирование предприятий индустриального домостроения на выпуск изделий и конструкций архитектурно-строительных систем. Но степень износа основных фондов в отрасли достигла угрожающих величин, а тенденция их сокращения сохраняется. Средний возраст основной части машин и оборудования превышает 30 лет. Промышленность строительных материалов и изделий является одной из наиболее энергоёмких отраслей народного хозяйства, поэтому энергосбережение является одной из первостепенных задач.
В России, керамический кирпич был в прошлом и остается в настоящем предпочтительным материалом в строительстве жилья, а доля эффективных изделий за последние двадцать лет выросла. Сейчас она достигает 25%. В 80-е – 90-е годы прошлого века, общий объем строительства и выпуск керамического кирпича снизился, но, начиная с 2002 г. наблюдается рост его производства, при заметном изменении ассортимента. По текущему состоянию доля эффективного кирпича и камня значительно ниже, чем за рубежом.
Моделирование основных закономерностей прогрева разреженной садки
Обычно пусковую кнопку ставят на центральном щите управления, а кнопки «Стоп» располагают в нескольких местах каждого отдельного производственного помещения, в переходных галереях, у приводных механизмов, на участке загрузки и разгрузки — для быстрой аварийной остановки конвейера и предотвращения несчастных случаев. При аварийной остановке одного конвейера в поточной линии немедленно останавливаются все предыдущие конвейеры.
Автоматическое адресование грузов при использовании конвейерных установок связано с решением следующих задач: с сортировкой тарно-штучных грузов по определенным секциям склада, стеллажам, штабелям, подвесным путям, транспортным средствам, распределением сыпучих грузов по бункерам, силосам или штабелям, с выдачей сыпучих и штучных грузов в заданной последовательности из штабелей, стеллажей, бункеров, силосов, аккумулирующих секций различных конвейеров в определенные точки склада, на конвейер, транспортное средство и т. д.
При автоматическом адресовании тарно-штучных грузов применяются два способа: децентрализованный, когда адресоносителями являются сами грузы, и централизованный, когда маршрут следования грузов задается на пульте управления.
Принцип действия систем децентрализованного адресования основывается на совпадении программы, нанесенной на адресоноситель, и настроенного на эту программу приемного (считывающего) устройства. В таких системах исполнительные элементы (приводы стрелочных переводов, сталкиватели роликовых, цепных конвейеров) получают команды непосредственно от адресуемого объекта. Основными типами систем децентрализованного адресования штучных грузов являются электромеханическое с шипами или штырями, фотоэлектрическое, электромеханическое флажковое, оптическое, электромагнитное.
Подсистема регулирования выполняет следующие функции: получение информации о текущем значении регулируемых параметров, сравнение текущих значений регулируемых параметров с заданными значениями, формирование закона регулирования, выдачу регулирующих воздействий, обмен информацией с другими подсистемами.
Например, система автоматического регулирования производительности конвейерной установки организуется на основе информации, получаемой от датчиков, измеряющих скорость движения груза, линейную нагрузку, и воздействует на положение шибера, на скорость питателей.
Подсистема защит и блокировок определяет минимизацию экономических потерь на восстановление работоспособности оборудования конвейерных установок. Свое назначение подсистема защит и блокировок выполняет путем предотвращения или устранения ситуаций, приводящих к нарушению технологического процесса или к повреждению оборудования.
Особую роль играет надежное функционирование блокировок для сложения систем конвейерных установок в период проведения пускоостановочных операций.
Конвейерные установки оборудуются блокировками, которые отключают привод конвейера при пробуксовке ленты, поперечном и продольном порыве ленты, сходе ленты в сторону свыше установленных допусков, повышении температуры барабанов или других механизмов конвейера сверх допустимой величины.
1. Опыт развитых стран свидетельствует о широком применении продукции кирпично-черепичного производства ввиду ряда его достоинств, которые делают его конкурентоспособным строительным материалом, а также относительно простой технологией, которая имеет хорошую базовую основу во всех аспектах производства.
2. Наиболее прогрессивной в настоящее время системой управления производством керамического кирпича, позволяющей решать задачи в режиме реального времени, является система планирования производственных ресурсов.
3. Планирование потребностей в материалах и мощностях должно производиться с учетом имеющихся ресурсов у всех подразделений предприятия.
4. Промышленное предприятие по производству керамического кирпича должно реализовывать экономический механизм оперативного управления в соответствии со своими стратегическими задачами.
5. Полученные концептуальные предпосылки по автоматизации кирпично-черепичного производства позволяют перейти к исследованию взаимосвязей его дискретных систем для выявления возможных путей повышения эффективности производства в целом.
Расчет параметров настроек регуляторов системы регулирования
В главе исследуются общие принципы построения и возможности применения SCADA-систем для автоматизации управления технологическим процессом производства керамического кирпича.
Предложены практические рекомендации по автоматизации кирпично-черепичного производства разработанные с целью повышения технико-экономических показателей работы.
Синтезирован алгоритм работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции. Выполнена его программная реализация, а также произведена его апробация на имитационной модели, построенной в программной среде Simulink.
Исследуются подходы к интеграции компонентов разработанной системы для различных типов задач по производственным операциям и операционном уровне интеграции управления и мониторинга производственных процессов.
Общие принципы построения SCADA-систем
Задачи, стоящие перед создателями верхнего уровня АСУ ТП, имеют много общего во всех областях деятельности и легко поддаются унификации. Типичный набор функций, которые повторяются во всех проектах автоматизации: - органы управления различных типов, например кнопки, рубильники, ползунковые или поворотные регуляторы; - экранные формы отображения параметров процесса типа стрелочных, полосковых или цифровых индикаторов, а также сигнализирующие табло различной формы и содержания; - возможность создания архивов аварий, событий и поведения переменных процесса во времени (так называемые тренды), а также полное или выборочное сохранение параметров процесса через заданные промежутки времени постоянно или по условию; - упрощенный язык для реализации алгоритмов управления, математических и логических вычислений; - средства документирования, как самого алгоритма, так и технологического процесса; - ядро или монитор реального времени, который обеспечивает детерминизм поведения системы или, иными словами, предсказуемое время от клика на внешние события; - драйверы к оборудованию нижнего уровня АСУ ТП; - сетевые функции; - средства защиты от несанкционированного доступа в систему; - многооконный графический интерфейс. и другие очевидные функции, такие как импорт изображений и создание собственных библиотек алгоритмов, динамических объектов, элементов мнемосхем и т. п.
Данный раздел посвящен SCADA-системам (Supervisory Control and Data Acquisition - централизованный контроль и сбор данных), получившим наибольшее распространение при разработке автоматизации процессов. SCADA-система является неотъемлемой частью современных автоматизированных систем управления процессами или, как ее еще называют, средой визуализации. Сегодня уже трудно себе представить объект автоматизации, на который не была бы установлена SCADA-система. Практически ушли в историю огромные шкафы с панелями вторичных приборов, на смену им пришли автоматизированные рабочие места (АРМ). Внедрение SCADA-систем приводит к существенному удешевлению эксплуатации вторичного оборудования на крупных объектах путем переноса индикации и накопления технологической информации на пульт диспетчера АРМ.
SCADA-системы – это комплексы диспетчерского управления и сбора данных. Привлекательность и преимущество этих систем состоит в том, что Вы получаете визуальную систему, отражающую ход производства или состояния объекта в реальном времени. И, кроме того, можете влиять на этот процесс как автоматически, так и вручную. Зависимость от человеческого фактора в таких системах минимальна. Он возникает в основном лишь в тот момент, когда требуется принятие решения оператором системы.
Независимо от отраслевой принадлежности SCADA-системы выполняются в графическом интерфейсе, который визуально отражает ход технологического процесса и качественное состояние параметров. При наступлении аварийных событий система проинформирует сигналом аварийной тревоги, точно укажет место критического события и при необходимости выполнит защитные действия, определенные запрограммированным алгоритмом работы.
Все параметры, контролируемые SCADA-системой, могут архивироваться и быть представлены как в виде дискретных данных, так и в виде исторических трендов. Это позволяет проанализировать результаты работы технологической системы за любой период времени, выяснить причины сбоев или потери качества выпускаемой продукции.
Для повышения надежности хранимых данных SCADA-системы имеют механизмы автоматического «горячего» резервирования с переключением на резервный сервер. Это предотвращает сбои в технологическом процессе и контроле над ним. В настоящее время при построении SCADA-систем активно используются GSM-технологии, что позволяет строить распределенные системы самого высокого качества.
Несмотря на большое разнообразие SCADA-систем на рынке, большинство из них имеет примерно одинаковый набор функциональных возможностей, позволяющих выполнять основные требования, предъявляемые к верхнему уровню АСУ ТП. Набор стандартных функций в SCADA-системах обусловлен общим кругом задач при разработке систем автоматизации. Определим состав основных функций, позволяющих выполнить полноценный проект по автоматизации: 1. То, без чего не обходится ни одна SCADA-система, – это графический интерфейс, который позволяет упростить задачу построения и отображения технологического процесса (ТП). К графической части можно отнести возможность упрощенного или детализированного отображения объектов ТП, средств измерения физических параметров технологических объектов (ТО).
Синтез логического алгоритма работы системы управления и его программная реализация
Они обеспечивают функциональную обработку различных типов сигналов (например, выключатели, аналоговые значения, расстояния, и т.д.), а также модели рабочего времени, звуковые предупреждения и статистические данные.
"Агент ввода-вывода" (Input-Output, I/O-agent) включает различные типы каналов ввода-вывода I/O (OPC), передачи мультимедиа-сообщений (Multimedia Message Service, MMS), межсетевого протокола управления передачей (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCP/IP) и позволяет диспетчерскому серверу вести унифицированный мониторинг поступающих сигналов всех распределительных устройств основных систем. Агент визуализации используется для согласования с помощью интерфейса с разнообразными обычно используемыми системами SCADA, а также с новым инструментом визуализации в реальном времени ProVis.Visu.
Операционный агент всегда обеспечивает операционный контекст для отдельных сигналов или сложных действий. Этот контекст может составлять только наименованием и режимом работы отдельного основного цеха, но это может также быть комбинация нескольких сигналов различных типов, поступающих от нескольких установок. Главная цель операционного агента состоит в том, чтобы предоставить оператору всю информацию, выполнить сложные операции, такие как изменение модели рабочего времени для различных установок. В любое время оператор должен иметь возможность правильно оценивать последствия своих действий.
Разнообразие специальных агентов используется для связи с помощью интерфейса с существующим подсистемам, агент Web-сервера связывает с помощью интерфейса PLC к системой статистического анализа, которая может или быть внутренним продуктом Provis.Paula или ПО третьего лица. Агент Archive-Server поставляет отчёты о производстве и релевантную информацию в архив базы данных, где она сохраняется для проверки качества и будущего планирования.
Информационный агент в заключении обеспечивает подключение информационного сервера (Media Server), сервера звукового предупреждения (Alarm Server) и специальных компонентов интерактивного моделирования (Real time simulation).
На рисунке 4.11 приведён пример архитектуры такой системы мониторинга и управления производством, являющейся открытой для подключения к IT-системам, связанным с логистикой, управлением качеством или сборкой сервисных программ.
Таким образом, система мониторинга, контроля и управления производством на основе технологии программного агента позволяет персоналу цеха и топ-менеджерам предприятия оперативно и адекватно реагировать на возникающие в цехе аварийные ситуации. Автоматизация получения данных для принятия решений в режиме реального времени на основании программного агента позволяет своевременно корректировать скорость производственной линии, использование рабочей силы и другие организационно-технологические показатели при возникновении отклонений в рабочих процессах и принимать эффективные меры для сохранения выхода продукции на заданном уровне.
Выводы
1. Исследованы общие принципы построения и возможности применения SCADA-систем для автоматизации управления технологическим процессом производства керамического кирпича, как неотъемлемой части современных автоматизированных систем управления и среды визуализации технологических процессов.
2. Предложены практические рекомендации по автоматизации кирпично-черепичного производства разработанные с целью повышения технико-экономических показателей работы, обеспечения оперативной технологической и аварийной сигнализации о ходе технологического процесса, за счёт усовершенствования системы контроля и управления.
3. Выполнен синтез логического алгоритма работы системы управления линией перемещения кирпича-сырца и готовой продукции. Разработана его программная реализация, а также произведена его апробация на имитационной модели, построенной в программной среде Simulink.
4. Исследованы подходы к интеграции компонентов разработанной системы для различных типов задач по производственным операциям, а также на операционном уровне интеграция управления производственными заказами, мониторинг производственных процессов, управление качеством, управление обслуживанием, контроль материалов и другие.
1. Разработана модель системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства, учитывающая системность и влияние нескольких параметров.
2. Выполнено математическое обоснование системы управления электродвигателем транспортера, управления потоком и выполнен расчет параметров настроек регуляторов системы автоматического регулирования с учетом заданных входных параметров.
3. Предложен алгоритм работы электропривода конвейера линии перемещения кирпично-черепичного производства с автоматическим регулированием по среднеквадратичному значению измеренного тока.
В ходе диссертационного исследования получены следующие научные и практические результаты.
1. Опыт развитых стран свидетельствует о широком применении продукции кирпично-черепичного производства ввиду ряда его достоинств, которые делают его конкурентоспособным строительным материалом, а также относительно простой технологией, которая имеет хорошую базовую основу во всех аспектах производства.
2. Наиболее прогрессивной в настоящее время системой управления производством керамического кирпича, позволяющей решать задачи в режиме реального времени, является система планирования производственных ресурсов.
3. Предложена ячеечная модель теплопроводности и массопроводности в плоском поперечном сечении садки произвольной внешней конфигурации, отличающаяся учетом неоднородности параметров греющей среды.
Выявлено влияние этой неоднородности на рациональную форму сечения садки с точки зрения скорости и равномерности ее прогрева.
4. Разработанная модель обобщена на случай разреженной садки с учетом теплоподвода через внутренние каналы в садке. Исследовано влияние параметров разреженной садки на скорость и равномерность ее прогрева. Показано, что при прочих равных условиях максимальная производительность достигается при заполнении внешнего сечения садки материалом, равного 0,85…0,95.
5. Предложены параметры садки с разреженной кладкой кирпичей и дополнительными кирпичами, опытное исследование которой показало, что при увеличении производительности на 9,7% неравномерность прогрева снижается до 10…12%, что повышает качество обжига нижних кирпичей садки и снижает выход бракованной продукции.
6. Разработана модель системы автоматического регулирования промышленного конвейера для перемещения кирпича-сырца и готовой продукции кирпичного производства, учитывающая системность и влияние нескольких параметров.
