Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ существующих методов и средств управле.ния процессами перегрузки грузов в морских портах 13
1.1 Современное состояние Транспортной стратегии России
1.2 Характеристика и специфические особенности работы Мурманского морского торгового порта
1.3 Статистический анализ характеристик процессов обработки грузов в Мурманском морском торговом порту
1.4 Существующие организационные и информационные методы и средства управления процессами перегрузки грузов в морских портах...
1.5 Транспортные ресурсы и перспективы развития Мурманского транспортного узла
1.6 Формулировка целей и задач исследования 71
Выводы по первой главе 75
Глава 2 Особенности выполнения погрузочных работ с сыпучими грузами в мурманском морском торговом порту 77
2.1 Проблемы пылеобразования при выполнении погрузочных работ с 77 сыпучими грузами .
2.2 Математическое описание деятельности грузовых терминалов 80
Особенности функционирования терминала перегрузки апатитового концентрата 86
Особенности функционирования терминала перегрузки минеральных удобрений
2.5 Особенности функционирования терминалов перегрузки угля 96
2.5.1 Существующие терминалы по перегрузке угля 97
2.5.2 Угольный комплекс по перегрузке угля «Лавна» 98 Выводы по второй главе 100
Глава 3 Разработка координирующей информационной системы управления инфраструктурами транспортного узла 101
3.1 Современное состояние вопроса информационного обеспечения для решения задач оперативного управления грузопотоками морского порта 101
3.2 Решение задачи обеспечения информационной совместимости и интеграции участников процессов обработки грузопотоков в транспортном узле 103
3.3 Решение задачи информационного взаимодействия с использованием методов имитационного моделирования
3.4 Разработка информационной системы управления перегрузочными процессами ММТП
3.5 Аппаратно-программная реализация координирующей системы управления
Выводы по третьей главе 119
Глава 4 Моделирование процессов выполнения погрузочных работ с сыпучими грузами 121
4.1 Разработка математической модели перегрузочных процессов минеральных удобрений
4.1.1 Разработка матрицы 121
4.1.2 Разработка графов систем 123
124
4.2 Разработка граф - модели перегрузочных процессов минеральных удобрений 124
4.2.1 Разработка сигнального графа системы перегрузки минеральных удобрений .
4.3 Моделирование процессов погрузки минеральных удобрений в Simulink
4.4 Решение задачи ситуационного моделирования процессов перегрузки минеральных удобрений
4.5 Разработка алгоритмов функционирования системы управления процессами перегрузки минеральных удобрений .
Выводы по четвёртой главе 144
Глава 5 Оптимизация режимов работы комплексов перегрузки сыпучих грузов в портовых терминалах мурманского транспортного узла 145
5.1 Граф-модель оптимизации управления перегрузочными процессами транспортного узла
5.2 Моделирование системы управления перегрузочными процессами транспортного узла в среде Мatlab
5.3 Разработка структуры виртуального транспортного предприятия 162
5.4 Разработка системы управления базами данных виртуального
166 предприятия
5.5 Реализация системы управления транспортным предприятием 168
Выводы по пятой главе. 171
Заключение 172
Список использованных источников 173
- Статистический анализ характеристик процессов обработки грузов в Мурманском морском торговом порту
- Математическое описание деятельности грузовых терминалов
- Решение задачи информационного взаимодействия с использованием методов имитационного моделирования
- Разработка сигнального графа системы перегрузки минеральных удобрений
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время морские порты России играют важную роль в формировании транспортной системы страны и способствуют развитию как экономики регионов, так и внешнеэкономических связей, обеспечивая более пятидесяти процентов объёма внешней торговли. Важнейшим фактором конкурентоспособности портов является наличие современных средств обработки грузов и аппаратно-программных средств управления оборудованием технологических процессов терминалов грузовых районов, а также эффективного и оптимального взаимодействия различных видов транспорта, участвующих в выполнении перегрузочных операций.
В диссертационной работе исследованы методы создания систем для
реализации интеллектуального управления процессами транспортировки грузов
и перегрузочными процессами в морском порту. Движение грузопотоков
требует постоянного решения единичных ситуационных транспортных задач
оперативного планирования и управления. Построение дорогих логистических
систем для решения этих задач экономически неэффективно. Поэтому,
основными требованиями для создания таких систем является быстрое
создание и безболезненная их ликвидация по выполнению задачи, низкие
издержки на создание и эксплуатацию. Показано, что использование методов
виртуальных технологий позволяет разработать и реализовать структуру
виртуального транспортного предприятия. Применение методов виртуальных
предприятий необходимо для оперативного поиска технологии нерегулярных
промышленных грузопотоков с построением логистической системы доставки
грузов от промышленного предприятия (поставщика) к потребителю.
Функционирование инфраструктур, входящих в состав морского порта, а также
их информационное взаимодействие с поставщиками грузов и
грузополучателями, входящими в состав транспортной системы, математически
описать невозможно. Это связано со сложным видом алгоритмического
описания функционирования оборудования, входящего в состав
технологических процессов обработки различных видов грузов. В
диссертационной работе показано, как полученные математические модели управления процессами перемещения грузопотока позволяют с помощью
4
пакета MATLAB решать задачу оптимизации различных по содержанию
вариантов перемещения сыпучих грузов в пределах перегрузочного комплекса.
Моделирование различных вариантов перемещения сыпучих грузов
необходимо для обеспечения заданной интенсивности погрузки судна, с учётом различных факторов, в том числе и погодных. Разработанные модели позволяют решать задачи планирования выполнения работ по обработке грузов на терминалах морских портов. В этой связи, тема диссертационной работы, посвящённая исследованию методов создания систем для реализации интеллектуального управления процессами транспортировки грузов и перегрузочными процессами в морском порту, с целью повышения эффективности работы портовых терминалов, является актуальной.
Степень разработанности темы. Теоретические и методические основы построения и совершенствования систем управления на транспорте, а также управления процессами обработки грузов в морских портах и повышению эффективности их работы освещены в трудах отечественных и зарубежных учёных. Особый вклад в решение отмеченных проблем внесли российские учёные: В.З. Ананьина, Н.Ф. Афанасьева, А.С. Бутов, Л.Д. Ветренко, Е.Н. Воевудский, Э.А. Гагарский, В.В. Звонков, А.В. Кириченко, Н.Ф. Лазарев, С.Б. Лебедев, В.С. Лукинский, И.А. Рагулин, С.М. Резер, А.Л. Степанов, А.Е. Сазонов, В.И. Сергеев, А.В. Степанец, И.И. Сидоров, О.А. Терехов, А.А. Чеботаев, И.В. Черепанов, и др. Несмотря на широкое освещение проблем управления на транспорте и в морских портах, вопросам исследования функционирования транспортных систем как единого транспортного объекта, осуществляющего управление взаимодействием предприятий – поставщиков продукции, железнодорожного транспорта, терминалов перегрузки грузов в морском порту, морского транспорта и получателя грузов, а также вопросы интеллектуализации этих процессов изучены ещё недостаточно, что и определило выбор направления исследований и темы диссертационной работы.
Целью исследования является совершенствование организации
транспортировки грузов и повышение эффективности работы портовых терминалов Мурманского транспортного узла путём решения задач оптимального управления процессами перегрузки сыпучих грузов с
5 использование методов математического моделирования и виртуальных технологий.
Задачами исследования являются:
- анализ процессов взаимодействия и функционирования смежных видов
транспорта с процессами перегрузки грузов в терминалах морского порта;
- разработка математических моделей процессов выполнения
перегрузочных работ с сыпучими грузами в терминалах транспортного узла;
- решение задачи обеспечения информационной совместимости и
интеграции участников процессов обработки грузопотоков в транспортном
узле;
- решение задачи информационного взаимодействия участников процессов
обработки грузопотоков в транспортном узле с использованием методов
имитационного моделирования;
решение задач ситуационного моделирования процессов перегрузки сыпучих грузов в терминалах морского порта;
разработка граф-моделей оптимизации управления перегрузочными процессами транспортного узла;
- разработка методов обеспечения совместимости и интеграции элементов
транспортно - логистической системы;
- разработка структуры виртуального транспортного предприятия.
Объектами исследования являются: технология, организация и
управление перегрузочными процессами в портах (паспорт специальности 05.22.19, п.2).
Предметом исследования являются процессы обработки грузопотоков в терминалах морского порта, а также методы логистического управления транспортными системами на этапах доставки грузов от промышленного предприятия (поставщика) к потребителю с использованием методов виртуальных технологий.
Базовыми методологическими основами диссертационного
исследования являются методы системмного анализа и многокритериальной
оптимизации, теории вероятностей и математической статистики, теории графов,
теории алгоритмов и принятия решений, методы математического
6 моделирования, в том числе имитационного, а также методы логистики и виртуальных технологий. Диссертационная работа основывается на трудах ведущих учёных и специалистов в области управления различными видами транспорта и работы морских портов, а также отраслевых научно-исследовательских организаций и ВУЗов: ЦНИИМФа, СоюзморНИИпроекта, ЦНИИ «Курс». СПбУВК, МГАВТ, ГУМ и РФ им. адм. С.О. Макарова, МГУ им. Невельского, АстрГТУ, МГТУ и др.
Достоверность и обоснованность научных результатов работы обусловлена корректным применением использованных в работе методов и подтверждается сравнением полученных результатов в процессе проведённых экспериментов на базе разработанных имитационных моделей перегрузочных процессов с фактическими показателями работы терминалов морского порта.
Научная новизна работы. В процессе выполненных диссертационных исследований были получены следующие новые результаты:
– в результате проведённого анализа взаимодействия смежных видов транспорта с технологическим оборудованием терминалов ММТП были получены результаты, которые позволили сделать выводы о том, что функционирование морского порта не подчиняется нормальным законам распределения, а процессы выполнения погрузочно-разгрузочных работ носят случайный, нестационарный характер;
- разработаны математические модели управления процессами
перемещения грузопотоков в терминалах морского порта;
- разработана математическая модель транспортного узла в виде граф -
модели и её аналога - матричной модели, которые позволяют решать задачу
оптимизации различных по содержанию вариантов перегрузки грузов в
транспортном узле. Используя разработанную в пакете Simulink модель, можно
оценить затраты на перегрузочные процессы различными транспортными
средствами и методами. С этой точки зрения можно оптимизировать процесс
перегрузки грузов по экономическому критерию - суммарному комплексному
расходу перемещения грузопотока в транспортном узле;
- разработана структура и аппаратно-программные средства
координирующей информационной системы управления инфраструктурами
7 транспортного узла, которая предназначена для оперативного сбора, автоматизированной обработки и хранения информации;
- разработана теоретико-множественная модель процессов в портовых
терминалах Мурманского транспортного узла;
- разработаны методы обеспечения совместимости и интеграции элементов
транспортно - логистической системы МТУ;
- разработана структура и система управления базами данных
виртуального транспортного предприятия.
Практическая значимость работы состоит в:
- разработке структуры и аппаратно-программных средств
координирующей информационной системы управления инфраструктурами
транспортного узла, которые позволяют руководству ММТП, МТУ и
стивидорских компаний решать задачи ситуационного моделирования и
управления на разработанных математических моделях процессов перемещения
грузопотоков в терминалах морского порта и МТУ;
- разработке математических моделей, которые позволяют с помощью
пакета MATLAB решать задачи оптимизации различных по содержанию
вариантов перемещения грузов в пределах терминалов перегрузочного
комплекса. Моделирование различных вариантов перемещения грузов
необходимо для обеспечения заданной интенсивности погрузки судна, с учётом
различных факторов, в том числе и погодных. Разработанные модели позволят
решать задачи планирования выполнения работ по обработке грузов в
терминалах морских портов, а также разрабатывать логистическую стратегию
для принятия научно обоснованных управленческих решений с учётов
различных факторов;
- разработке методики оптимизации процессов управления транспортным
предприятием (ТрПр). Методика предусматривает формализацию деятельности
ТрПр с последующими мероприятиями по уменьшению затрат на выполнение
этапов управления процессами транспортировки грузов и перегрузочными
процессами в морском порту при реализации интеллектуального управления
базами данных, с использованием методов виртуальных технологий.
Реализация работы. Разработанные методики оптимизации процессов
8 управления транспортным предприятием, внедрены в учебный процесс МГТУ, а также в производственный процесс ЗАО «Агросфера» и УПК «Лавна».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной
работы были представлены в виде докладов на следующих конференциях:
Международная научно-техническая конференция (МНТК) "Датчики, приборы
и системы – 2010, 2011, 2012, 2013", (Украина, Ялта). МНТК "Наука и
образование – 2011, 2012, 2013, 2014", Мурманск, МГТУ. Международная
Конференция "Интеллектуальные системы сбора данных и расширенные
вычислительные системы. Технология и Приложения (IDAACS’2011 – Прага,
Республика Чехия), (IDAACS’2013 - Берлин, Германия)". Международная
научно-практическая конференция "Наука. Технологии и высшее образование -
2012", Институт стратегических исследований, Вествуд, Канада. Третья
Российская конференция с международным участием "Технические и
программные средства систем управления, контроля и измерения" УКИ,12.
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, Москва-2012.
Международная научно-практическая конференция "Современные проблемы и
пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2011",
Одесса, Украина. Международная научно-практическая конференция
"Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте, 2012", Одесса, Украина. Международная научно-практическая конференция "Современные направления теоретических и прикладных исследований , 2013", Одесса, Украина.
Публикации. Основные научные результаты диссертационной работы опубликованы в 24 печатных работах, 4 из которых опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для опубликования основных научных результатов на соискание учёной степени кандидата наук. Вклад соискателя в работы, опубликованные в соавторстве, составляет пятьдесят процентов.
Основные научные положения и результаты, выносимые на защиту.
Работа выполнена в рамках паспорта специальности 05.22.19 "Эксплуатация
водного транспорта, судовождение". Содержанием специальности
"Эксплуатация водного транспорта, судовождение" является разработка
9 научных проблем эффективного функционирования и развития водного транспорта. Область исследования в части п.2 паспорта специальности -организация морских и речных сообщений и системы управления транспортным процессом, транспортная логистика на водном транспорте. На защиту выносятся следующие результаты работы:
- математические модели управления процессами перемещения
грузопотоков в терминалах морского порта;
- математическая модель транспортного узла в виде граф - модели и её
аналога - матричной модели;
- структура и аппаратно-программные средства координирующей
информационной системы управления инфраструктурами транспортного узла;
- теоретико-множественная модель процессов в портовых терминалах
Мурманского транспортного узла;
- методы обеспечения совместимости и интеграции элементов транспортно
- логистической системы МТУ;
- структура и система управления базами данных виртуального
транспортного предприятия.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем 196 стр., основного текста 171 стр., 74 рисунков, 35 таблиц, приложений на 4 стр. список литературы из 131 наименований. В приложение включены акты внедрения и использования результатов работы на предприятиях.
Статистический анализ характеристик процессов обработки грузов в Мурманском морском торговом порту
Современный этап развития транспортных перевозок характеризуется ростом требований к срокам доставки грузов, качеству перевозок, сокращению затрат на транспортно-складские операции [1]. В системе транспортных перевозок транспортные узлы являются центральным звеном. В них начинается и заканчивается доставка грузов, происходят процессы перевалки груза с одного вида транспорта на другой. Несмотря на ввод в эксплуатацию новых портовых перегрузочных комплексов, потребность России в перегрузочных мощностях удовлетворяется отечественными портами не полностью, а по переработке внешнеторговых грузов, - менее семидесяти процентов [3]. В этой связи, реальным направлением повышения эффективности работы транспортных узлов является оптимизация управления перегрузочными процессами порта, его инфраструктурой на основе применения современных информационных и компьютерных технологий.
Для обеспечения эффективного функционирования перегрузочного комплекса, имеющего многоцелевой характер, требуется выполнение значительного количества ограничений технических, экономических и социальных показателей, которые взаимосвязаны между собой и подвержены влиянию многочисленных факторов.
Другой особенностью перегрузочных процессов в порту является их непрерывное развитие, обусловленное как изменением потребностей в переработке тех или иных грузов, так и постоянно изменяющейся обстановкой внутри порта и в обслуживаемых им регионах. Это вызывает необходимость максимальной формализации способов принятия решений как по оперативному – диспетчерскому управлению перегрузочными процессами, так и при их модернизации и реорганизации. Разработка эффективной координирующей системы управления технологическими процессами в транспортных узлах является одним из резервов снижения затрат на развитие перегрузочных мощностей и улучшение эксплуатационных и технико-экономических показателей их работы. В работе перегрузочные процессы в транспортном узле рассматриваются как объекты моделирования, позволяющие решать задачи оптимального управления различными вариантами перегрузки грузов [41-44, 48] Случайный характер процессов, протекающий в инфраструктурах транспортного узла, позволяет рассматривать их модели как вероятностные и относить их к моделям массового обслуживания [19, 23, 25].
Один из приоритетов новой Транспортной стратегии России - Северный морской путь. Севморпуть, в соответствии с федеральным законом РФ «О внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации», определяется законодателем как «исторически сложившаяся национальная транспортная коммуникация Российской Федерации в Арктике». Северный морской путь выступает важнейшей частью инфраструктуры хозяйственных комплексов Крайнего Севера и Дальнего Востока, связывает их между собой и с западными районами России [1-3].
Современная Арктическая Россия относится к стратегическим районам страны с колоссальным природно-ресурсным потенциалом, включающим минерально-сырьевые, топливно-энергетические, лесные и биологические ресурсы. Морской транспорт в Заполярье является практически безальтернативным и наиболее эффективным способом завоза техники и технологического оборудования, энергоносителей, промышленных товаров, продовольствия, необходимых для функционирования территориально производственных комплексов, расположенных в прибрежной зоне арктических морей, и жизнеобеспечения проживающих в этой зоне людей [50, 52].
К Северному морскому пути в транспортном отношении тяготеют крупные экономические районы Крайнего Севера страны, занимающие территорию в 11 млн. кв. км (2/3 территории России) с численностью постоянно проживающего населения около 10,7 млн. человек (при плотности населения 97 человек на 100 кв. км). Особое значение СМП как транспортная магистраль имеет для обеспечения жизнедеятельности Арктической зоны России площадью четыре миллиона квадратных километров и населением свыше одного миллиона человек. Северный морской путь стал главной жизненной артерией Арктической России, частью ее экономики, истории, культуры и быта. Он и сегодня является важнейшей национальной транспортной магистралью, связующим звеном между европейской и азиатской частями России. В то же время Севморпуть не потерял значения как альтернативный и кратчайший водный путь между Европой и севером Азиатско-Тихоокеан ского региона с северо-западным побережьем США и Канады [45, 96].
Преимущества Северного морского пути - в сокращении расстояний морских перевозок на две - три тысячи миль по сравнению с расстоянием из портов Балтии через Суэцкий канал. При этом отпадают транспортные затраты, связанные с транзитом грузов через иностранные государства, с проходом судов через Суэцкий канал и затраты на обслуживание транспортов в иностранных портах. Северный морской путь сокращает расстояние перевозки грузов от Мурманска до Владивостока по сравнению с путем через южные моря в два раза [3, 96].
Динамика развития экономических и транспортных процессов, жесткие ресурсные ограничения приводят к существенному возрастанию скорости материальных, транспортных, финансовых и информационных потоков при сокращении числа посредников в транспортных цепях. Одновременно предприятия - участники на основе единой информационной системы достигают преимуществ, связанных со снижением общих затрат, объединением независимых рисков и повышением качества функционирования всей системы. Информационная система увеличивает ресурсный потенциал отдельных предприятий за счет привлечения ресурсов и конкурентных возможностей других участников.
Математическое описание деятельности грузовых терминалов
Исследование стохастических характеристик стояночного времени судов позволяет оценить степень неопределенности его фактических значений и их разброс, а также характер и степень зависимости от показателей, оказывающих на него существенное влияние. Эта информация может быть использована при планировании работы порта, а также при его компьютерном (имитационном) моделировании.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что процессы описывающие количественную характеристику обработки грузов в ММТП являются низкочастотными случайными процессами, имеющими сложную корреляционную структуру и зависящую от четырёх основных групп факторов: - метеорологических (температура воздуха, скорость и направление ветра, вид и интенсивность осадков, влажность внешнего воздуха и др. [90]); - хронологических (время года, месяц, день недели, праздничные дни); - организационных (управление поставкой грузов от поставщиков: плановые/вне плановые; работы инфраструктур ММТП при обработке грузов [32]); - технологических (взаимовлияние различных участков порта [35] на выполнение работ, износ оборудования и т.п.). Изменения метеоусловий (температуры окружающей среды, вида и интенсивности осадков, а также скорости и направления ветра) приводят к появлению в производственных процессах порта полиномиальных трендов [86].
Влияние хронологических факторов на процессы выполнения погрузочно– разгрузочных работ на площадях терминалов приводят к появлению в них полигармонических трендов, природа которых определяется цикличностью технологических процессов [110]. Недельные графики работы причалов порта также имеют циклический характер, но могут значительно искажаться за счет влияния метеоусловий. Влияние организационных факторов на погрузочно– разгрузочные процессы порта, приводят к нарушению однородности этих процессов и резкому изменению их динамических свойств. Важнейшим показателем, характеризующим возможности порта, является его пропускная способность, - под которым принято понимать максимальное количество тонн груза, которое порт может в соответствии со своими производственными возможностями погрузить на суда и выгрузить с судов за определенный период времени [16, 18]. Пропускная способность всегда выше грузооборота или, в крайнем случае, должна быть равна ему. В последнем случае порт работает на пределе своих возможностей. На пропускную способность порта оказывают влияние следующие факторы: - параметры акватории Кольского залива, обеспечивающих ввод и вывод судов из порта; - количество, конструкция, техническое состояние и глубины действующих причалов; - степень технического оснащения (количество, типы, грузоподъемность кранов, перегрузочных машин и устройств); - количество, вместимость, конструкция и расположение складов; - развитие железнодорожных путей в порту и на предпортовой железнодорожной станции и автомобильных дорог; - род грузов, проходящих через порт; - технология перегрузочных работ; - обеспечение плавсредствами служебно-вспомогательного флота; - количество, состояние, конструкция и грузоподъемность средств внутрипортового транспорта; - состояние электрохозяйства, связи, водоснабжения и т. д.; - типы судов, посещающих порт (главные размерения судна, количество люков, наличие палуб, раскрытие трюмов, расположение машинного отделения и т. д.); - организация перегрузочных работ в порту.
Пропускная способность порта в целом зависит от пропускной способности отдельных его элементов, входящих в состав технологических перегрузочных комплексов. Поэтому пропускную способность порта обычно оценивают по суммарной пропускной способности его перегрузочных комплексов, состоящих из причалов, складов, железнодорожных путей и т. д. [18]. Суточная пропускная способность причала определяется как: Псут = 24Dч aз/(tгр + tвсп), (1.4) где Dч - грузоподъемность судна расчетного типа при перевозке соответствующих грузов, т; aз - коэффициент использования части грузоподъемности при обработке судна на данном причале или коэффициент загрузки, если судно полностью обработано на данном причале; tгр - время занятости причала под грузовыми операциями, ч; tвсп - время, планируемое на выполнение вспомогательных операций, несовместимых с перегрузочными работами, ч. Время занятости причала под грузовыми операциями: tгр = Dч aз/SРл , (1.5) где: SРл - суммарная средневзвешенная производительность технологических линий причала, т/ч. Время занятости причала под вспомогательными операциями устанавливают по действующим нормам обработки судов в портах. Продолжительность грузовых операций зависит также от множества факторов, которые оказывают на нее различное по силе и регулярности воздействие. К ним относятся, например, наличие бригад портовых рабочих и перегрузочного оборудования, характеристики подъемно-транспортных машин и судов, погодные условия, а также количество груза (фактическая загрузка судна). Пропускной способности причала должна соответствовать пропускная способность его складов и железнодорожных путей, что в целом определит пропускную способность перегрузочного комплекса.
Решение задачи информационного взаимодействия с использованием методов имитационного моделирования
Укладка груза осуществляется в просвете люка трюма от борта до борта судна на расстоянии 19 м от кромки причала (технические данные погрузочной машины). Максимальная интенсивность погрузки - 1050 тонн/час.
Погрузочная линия оборудована технологическими весами конвейерного типа марки Т 2820 шведской фирмы АО «Е. САРЛИН АБ» с погрешностью измерения до 1 %. Работа погрузочной машины во всех случаях запрещается при силе ветра свыше 20 м/сек. При силе ветра более 12 м/сек прекращается погрузка на судно Кировского апатитового концентрата, а при силе ветра более 15 м/сек -прекращается погрузка на судно Ковдорского апатитового концентрата и специального апатита. В каждом конкретном случае могут устанавливаться дополнительные ограничения в зависимости от характеристик груза и по согласованию с природоохранными органами. Работа погрузочной машины запрещается при температуре воздуха минус 30 С и ниже. При температуре воздуха от минус 25 С и ниже установлены дополнительные перерывы в работе для обогрева портовых рабочих.
В каждом помещении установлен свой контроллер, оснащённый необходимым набором модулей входов/выходов и станции распределённого ввода/вывода ET200M.
Контроллеры и станции ET200M между собой соединены по интерфейсу Industrial Ethernet. Для подключения ПЛК к сети Industrial Ethernet каждый контроллер имеет встроенный интерфейс Profinet, подключаемый к внешнему управляемому коммутатору SCALANCE X204-2 с 2-мя оптическими портами и 4-мя портами для подключения витой пары. Коммутаторы между собой соединяются с помощью многомодовых оптоволоконных кабелей Industrial Ethernet 50/125мкм фирмы Siemens. Рисунок 2.5 - Структурная схема системы управления АСУ ПК-18 Для подключения системы управления погрузочной машине Roxon поставляется точка доступа SCALANCE W786-1PRO для установки на галерею транспортера 21, вдоль которого движется погрузочная машина, и клиентский модуль подключения IWLAN/PB LINK, который подключает шину Profibus-DP машины Roxon по беспроводному Industrial Ethernet IEEE 802.11/g. Для работы беспроводных поставлены соответствующие антенны, соединительные кабели и блоки питания. Точка доступа SCALANCE W786-1PRO подключена по витой паре к коммутатору SCALANCE X204-2, установленному в 10ШУ1. Это позволяет получать всю информацию, доступную на панели оператора в кабине погрузочной машины Roxon, любому из устанавливаемых ПЛК и пересылать туда необходимую информацию без проводов, минуя кабельный барабан.
Всё оборудование оснащено внешними модулями памяти C-PLUG, которые позволяют менять активное коммутационное оборудование в случае отказа без переконфигурирования. Антенны, точки доступа и кабели, используемые для прокладки на открытом воздухе, имеют расширенный температурный диапазон и предназначены для наружной эксплуатации.
Для управления АСУ ПК-18 в здании АБК 3-го грузового района установлены АРМ Оператора и АРМ Электрика, построенные на базе SCADA системы WinCC фирмы Siemens. АРМ Оператора построена на базе WinCC Server (лицензия на 2048 тэгов), что позволяет в дальнейшем с минимальными затратами подключать при необходимости дополнительные рабочие места [46].
Каждый маршрут состоит из цепочки задействованных транспортёров, порядок работы которых зависит от выбора маршрута. Варианты маршрутов движения груза приведены в таблице 2.1.
Пуск транспортеров маршрута осуществляется последовательно от конца маршрута к началу. Автоматическая остановка транспортеров набранного маршрута происходит по одной команде оператора. Сначала происходит закрытие загрузочных устройств (затворы, заслонки), а затем остановка цепочки транспортеров от начала маршрута к концу. Таблица 2.1 – Маршруты транспортировки грузов
Остановка оператором любого работающего транспортера (транспортер в централизованном управлении). При остановке оператором любого работающего транспортера происходит одновременная автоматическая остановка всех загружающих транспортеров и закрытие всех загрузочных устройств [45].
Разработка сигнального графа системы перегрузки минеральных удобрений
Радиосвязь морской подвижной службы с судами на подходе организуется на базе существующей радиостанции. Передача информации от переговорных устройств технологической связи, видеосигнала с телекамер видеонаблюдения на видеоконтрольные устройства осуществляется на базе радиомодемов.
Подключение сетей связи, сигнализации и передачи данных на всех терминалах к сетям связи координирующей системы управления можно реализовать телефонным и волоконно-оптическим кабелем.
Состав аппаратно-программных средств, необходимых для построения координирующей информационной системы управления МТУ представлен на рисунке 3.4. Особенностью построения координирующей информационной системы является то, что в каждом терминале МТУ должна использоваться своя аппаратура, состоящая из контроллеров, оснащённых необходимым набором модулей входов/выходов и станции распределённого ввода/вывода, которая реализует алгоритмы функционирования конкретных технологических процессов [55, 66]. К примеру, на перегрузочных терминалах сыпучих грузов конвейерного типа используются контроллеры и станции, которые соединены между собой по интерфейсу Industrial Ethernet. Процессорные модули и интерфейсные модули подключаются к коммутаторам с помощью патч-кордов. Для подключения системы управления погрузочными машинами поставляется точка доступа для установки на галерею транспортеров, вдоль которых движется погрузочная машина, и клиентский модуль подключения, который подключает шину погрузочной машины по беспроводному каналу Industrial Ethernet IEEE 802.11/g.
Для работы беспроводных связей поставлены соответствующие антенны, соединительные кабели и блоки питания. Если подключить точку доступа по витой паре к коммутатору, то это позволит получать всю информацию, доступную на панели оператора в кабине погрузочной машины, любому из устанавливаемых ПЛК и пересылать туда необходимую информацию без проводов, минуя кабельный барабан [53, 56].
Всё оборудование должно быть оснащено внешними модулями памяти, которые позволяют менять активное коммутационное оборудование в случае отказа без переконфигурирования. Антенны, точки доступа и кабели, используемые для прокладки на открытом воздухе, имеют расширенный температурный диапазон и предназначены для наружной эксплуатации.
Для контроля количества груза, отгружаемого на склад, на транспортёрах установлены конвейерные весы с точностью измерения ±1%. Весы состоят из двух роликовых опор, датчика скорости и блока измерения веса в отдельном подвесном шкафу, устанавливаемом в непосредственной близости от измерительных опор. Блок измерения подключен к микропроцессорной системе по протоколу RS-485, что позволяет оперативно передавать информацию в разрабатываемую координирующую ИС.
Выводы по третьей главе 1. Осуществлён анализ современного состояние вопроса информационного обеспечения для решения задач оперативного управления грузопотоками морского порта. 2. Решены задачи обеспечения информационной совместимости и интеграции участников процессов обработки грузопотоков в транспортном узле. 3. Выполныно решение задачи информационного взаимодействия с использованием методов имитационного моделирования 4. Показано, что использование методов имитационного моделирования делает возможным рассматривать их как элементы структур разнотипных компонентов технологических процессов, функционирование которых определено в пространстве состояний на некотором общем интервале времени. 121 5. Доказано, что компоненты дискретной системы могут осуществлять взаимодействие с другими компонентами дискретных систем путём обмена информации в виде сообщений соответствующего формата. 6. Разработана информационная система управления перегрузочными процессами Мурманского морского торгового порта. 7. Представлена структура и аппаратно-программная реализация координирующей системы управления. 8. Доказано, что наличие моделей и информационного сопровождения делают возможным разработку интеллектуальных систем, приложения которых позволяют пользователям создавать виртуальные транспортные предприятия, 122
Разработка математической модели перегрузочных процессов минеральных удобрений Применительно к перегрузочным процессам в морском торговом порту, входящим в состав Мурманского транспортного узла, представление модели объекта исследования в виде графа и аналог его, - матричной модели, позволяет с различных сторон взглянуть на задачу оптимизации различных по содержанию вариантов перегрузки грузов в транспортном узле [44,48, 105].