Дипломдық жоба ТҮсіндірме жазба тақырыбы: " Конверттердің газ құбырлар желісін автоматтандыру "

• 
  Таза емес мысты конвертерлеудің бірінші периодында конвертерлерден газдарды алу үрдісі үзілісті, ал екінші периодында, мысты үрлеу кезінде - үзіліссіз болып келеді.
  
• 
  Қалдық газдардың мөлшері мен сапасы конвертерлеу периоды мен аралас бөлімшелердің жұмысынан тәуелді.
  
• 
  Үрдіске баяу өзгерілетін, бақыланбайтын факторлар қатары әсер етеді: газарнаның шоғырлануы, шоғырмақтардың пайда болуы, оттегінің қышқылдануының дәрежесі, штейннің химиялық құрамының дрейфі, яғни объект стационарлы емес болып келеді.
  
• 
  Үрдістің өтуін анықтайтын және сипаттайтын көрсеткіштерде әртүрлі физикалық табиғат бар: газдарды жұмсау, газдардың температурасы, сирету, газарналардағы қысым.
  
• 
  Бақыланбайтын айнымалылардың бар болуы, оның кейбіреулерін бақылауының үзілісті сипаты, бақылау каналына кедергінің жоғары дәрежесі, ауытқушы әсердің кең диапазоны ақпараттың толық еместігін көрсетеді.
  
• 
  Таза емес мысты конвертерлеу үрдісіне байланысты үрлеудің кездейсоқ тербелуі, реттеудегі әрекеттердің келіспеушілігі үрдістің негізгі айнымалылардың өзгеруінің кездейсоқ сипатын анықтайды.
  

1. Конвертердің ваннасында үрлеу оттегісін пайдалану дәрежесі "К" коэффициентімен анықталады.

2. Елеулі заттар арасындағы химиялық реакциялар үрдістің есептелуінің "і" интервалында толығымен тоқтатылады.

Бұл жорамалдарды есепке алып келесі теңдеулер жүйесі түрінде дискретті моделін көрсетеміз:

мұндағы және - келесі шектеулердегі салмақты коэффициенттер:

Есеп айыпты функцияларын қолдануымен градиентті әдіспен шешілген. Шектеулерді бұзған үшін айып пен шектеулерді қосатын функция келесі түрде болады:

мұндағы φ - шектеулер

bj - тұрақты коэффициенттер

а – айып:

Реттегішті таңдаған кезде ең басты шарты технологиялық режимінің автоматикасымен қуаттау дәлдігін анықтайтын реттеу сапасы болып келеді.

Таңдау деп мұнда реттеу заңын таңдауын ұғады, реттеу үрдісінің, қажетті сипатын алу үшін реттеу жүйесінің тиісті динамикалық қасиеттерін қамтамасыз ету керек. Реттеу жүйесінің керекті динамикалық қасиеттерін тиісті реттеу заңын таңдауымен ғана алуға болады. Әрбір айнымалы объект үшін құру мүмкін емес.

Арнайы бірнеше реттеу заңдарымен стандартты реттегіштер шығарылады. Автоматты реттеу жүйелерін жобалағанда осы реттегіш айнымалыларының арасынан жай реттеу заңымен әрекет жасайтын біреуін таңдайды, демек бұл пайдалануда әрі қарапайым және арзан.

Реттегіш типін кешігу уақытының уақыт тұрақтысына қатынасының шамасына сай таңдайды. болғанда, үзіліссіз реттегішті таңдайды.

Берілген есепте . (П, ПИ, ПИД) типті реттегішті қабылдаймыз, үзіліссіз әрекетті реттегішті таңдау үшін, келесіні білу керек:

1. Объекттің динамикалық сипаттамаларын

2. Жүктеме бойынша максималды ауытқуын

3. Реттеу сапасының қажетті көрсеткіштерін

4. Реттеу бірлігінің х максималды динамикалық қатынасын.

Объекттің динамикалық параметрлері:

Жүктеме бойынша максималды ауытқуы:

Реттеу мүшесі жүрісінің У_н = 20 %

Максималды динамикалық ауытқуы

х₁ = 277

Бұл берілгендерді қолданып динамикалық коэффициентін есептейміз, ол кезде келесі динамикалық қатынасқа талабы қанағат болуы мүмкін:

Қабылданған типті оптималды үрдіс үшін ПИ типті реттегішті таңдаймыз. ПИ-реттегіштің беріліс функциясы келесі теңдеумен анықталады:

Басқару және автоматты бақылау жүйесінің есептерін шешу технологиялық ақпараттардың қажетті көлемін өз уақытында алуында негізделген және үрдістің бөлем фазасының бастапқы және соңғы уақыты жөнінде ақпараттар, технологиялық жағдайы, басқарылатын әсерлердің орындалуында негізделген.

Кіріс ақпараттарда келесі топтар бөлінеді:

• 
  шикі заттардың салмақтық сипаттамалары: тиелетін қатты және сұйық мыстың, анодтық қалдықтардың, флюстің массасы - мәліметтер базасынан келіп түседі;
  
• 
  пештен құйылған штейннің массасы және ақпараттық жүйенің подсистемасынан түрлері бойынша өнімнің мөлшері;
  
• 
  қорытудың құрамы бөліп құю және қалпына келтіру, тотығу фазасында кезеңді басқару бақылау жүйесінен түседі;
  
• 
  отынның құрамы - отпен тазалауды басқару және автоматты бақылау жүйесінің сауалы бойьтнша бақылау жүйесінен келіп түседі;
  
• 
  үрдістің технологиялық параметрлердің ағымды мәндері (шығын газдардың, тотықтырғыштың, отынның температурасы және қысымы) датчиктерден келіп түседі, және ол 15-60 минуттан кейін мезгіл-мезгіл объекте орнатылған;
  
• 
  жоспарлы көрсеткіштер (балқытудың басы және аяғы, жоспар бойынша бөліп құюдың басы), жоспарлы тиеу, отпен тазалауды басқару жүйесінің сауалы бойынша, оперативті ақпаратты орталық подсистемасынан келіп түседі;
  
• 
  үрдістің бастапқы және соңғы фазасының моменті белгілейтін сигналдар, үрдіспен басқару пультінен бөлімше операторымен жіберіледі;
  
• 
  анализдің дайындығын және анализге сынаманы таңдап алу моменті белгілейтін сигналдар, анализдің нәтижесін алу кезінде және анализге жіберу кезінде автоматты түрде жасалады.
  

• 
  үрдісті жүргізу бойынша кеңестер (үрдістің фаза соңының моментін болжайтын, қалпына келтіру және тотықтырғыш, отынның шығыны бойынша) үрдіспен басқару пультіне және мөрге шығарылады;
  
• 
  орнатылған нормалардан технологиялық параметрлердің ауытқуы экранға шығарылады;
  
• 
  балқыту туралы рапорт - балқытуды жүргізу туралы есепті құжат -технологиялық режимінің орындалуы, бастапқы шикізаттың түрі және мөлшері бойынша мағлұматтардан тұратын, дайын болған өнімнің сапасы мен саны оператордың сауалы бойынша экранға шығарылады.
  

Бастапқы ақпараттардың және ұсыну формаларының тізімі 4-ші кестеде келтірілген.

Сурет 1. ТҮАБЖ техникалық құралдар кешеніyің структуралық схемасы

үрдістің технологиялық параметрлердің мәндері жөнінде ақпараттарды алуын, технологиялық жабдықтың күйі және жүйеге кіретін техникалық құралдарының күйін;

• 
  локальды реттеу және басқаруын:
  
• 
  оперативті персоналға ақпараттарды ұсынуды;
  
• 
  орындауыш құрылғысын;
  
• 
  аралас жүйелермен байланысын.
  

Сурет 1-де ТҮАБЖ-ға кіретін техникалық құралдар кешені жалпы түрде көрсетілген. БЕМ 5 кірісіне басқару объектісін сипаттайтын 1 және 2 бастапқы аналогты және дискретті түрлендіргіштерден ақпарат келіп түседі. Бұл акпарат қажетті кезде бірақ әдетте толық көлемде емес ал үрдістің аса маңызды параметрлері жайлы технолог-оператордың пультінде орнатылған аналог құралдарына 3 келіп түседі. Мнемосхема 4 түрінде іске асырылатын сол пульттен дискретті ақпараттың сигналдары шығарылады. Технолог-операторға керекті ақпарат әртүрлі құрылымдарда 7 құрастырылады. Оларға басу құрылғысы, экранды пульттер және т. б. жатады.

Технолог-оператор технологиялық үрдістің параметрлерінің мәндері жөнінде мағлұматтар ала және сұрастыра отырып, үзіліссіз түрде БЕМ-н байланысады және де арнайы құрылғылары 6 көмегі арқылы БЕМ-ға жаңа тапсырма мәні енгізеді, әртүрлі себептері бойынша автоматты аспаптармен бақыланбайды (мысалы, химиялық лабораторияның «қолмен» бастапқы анализі). Басқару объектісі жөнінде алынған ақпаратты жинап және өңдегеннен кейін, БЕМ тапсырылған және оның жадында сақталатын алгоритмдермен сәйкес керекті есептеулер жүргізіледі, 8 және 9 дискретті немесе аналогты орындаушы құрылғыларына басқару әрекеттерді береді.
2.7 Бағдарламалық қамтамасыздандыру

Бағдарламалық қамтамасыздандыру ТҮАБЖ функциясын іске асыртаын және ТҚК берілген функцияларын қамтамасыздандыратын бағдарламалардың жиынтығын ұсынады. Оған жалпы және арнайы бағдарламалық қамтамасыздандыруын жатқызамыз.

Жалпы бағдарламалық қамтамасыздандыру тапсырыс берушіге есептеуіш техника құралдарымен бірге бір уақытта жеткізіледі. Оған бағдарламалық қамтамасыздандыру құралының бағдарламалар есептеуіш кешендерінің функционалдау ұйымдары, трансляцияланатын бағдарламалар, стандартты бағдарламалардың кітапханалары, басқа қызметтік және стандартты бағдарламалар. Жалпы бағдарламалық қамтамасыздандыру басқарудың және бақылаудың нақты есептерін шығаруға ешқандай қатысы жоқ, сондықтан олар нақты БЕМ-ң сипаттамасы мен құрамымен анықталады және де оның құрамы мен функционалды қолдануымен анықталады. Жалпы бағдарламалық қамтамасыздандыру ажырамайтын бөлігі болып тестілік жүйе - БЕМ-ң техникалық эксплуатациясы және наладкасын, жұмыс қабілеттігін тексеру үшін бағдарламалар жиынтығы.

Жалпы бағдарламалық қамтамасыздандыру құрамына SIMATIC - S7 конфигурациялауы үшін STEP 7 пакеті кіреді және де суреттеп көрсету және бейнелеу жүйесі үшін WinCC пакеті кіреді.

Арнайы бағдарламалық қамтамасыздандыру нақты ТҮАБЖ-ны құру кезінде жасалатын бағдарламалардың жиынтығын көрсетеді, ол ТҮАБЖ техникалық құралдарының жұмысын және функциясын іске асыратын бағдарламалар. Басқаша айтқанда, арнайы бағдарламалық қамтамасыздан-дыру объектегі әртүрлі жағдайдағы басқару тәртібін анықтайды.

ТҮАБЖ-ы функционалдау үшін қажетті бағдарламалардың жиынтығы жүйенің бағдарламалық қамтамасыздандыруын пайда қылады, соған ұқсас техника құралдарының жиынтығы сияқты аспаптық қамтамасыздандыру пайда қылады. Кейде «бағдарламалық қамтамасыздандыру» орнына «математикалық қамтамасыздандыру» деп айтады.

АБЖ өзінің басқару және бақылау функцияларын орындаған кезде уақыттың әрбір интервалына барлық бағдарламаны пайдалана бермейді. Кейбір бағдарламаларды басқа бағдарламаларға қарағанда көбірек қолдануға тура келеді. Сондықтан, кейбір бағдарламалар машинаның оперативті жадында қарастырылатын уақытында табылады, басқалары - оның сыртқы жадында, ал үшіншілері - магнитті таспаларда. Кез келген бағдарлама өзінің «жұмыс істеу» кезегі келгенде, машинаның оперативті жадысына еңгізілуі керек.

Жүйенің математикалық моделін (яғни, қолданылатын бағдарламалар жиынтығы) әдетте екі топқа бөледі: сыртқы математикалық қамтамасыздандыру және ішкі математикалық қамтамасыздандыру.

Бірінші топқа жоғарыда ескертілген басқару жүйесінің функциясын іске асыратын бағдарламалар. Оларға, мысалы мына бағдарламалар қатысады:

• 
  шекті жіберілетіндерге параметрлердің шығысын табу;
  
• 
  датчиктердің көрсетілуін фильтрациялау;
  
• 
  технологиялық агрегаттардың жұмыстарының көрсеткіштерін технико-экономикалық есептеуі;
  
• 
  басқару объектісінде қауіпті (авариялық), алдын ала авария жағдайларды анықтау;
  
• 
  реттеу заңдарын іске асыратын басқару әрекеттерін есептеу (мысалы, пропорционалды - интегралды);
  
• 
  технологиялық үрдістің оптимизациясы (мысалы, «отын-ауа» оптималды қатынасын анықтау);
  
• 
  өндіріс жоспарының оперативті түзетуі;
  
• 
  басқару әрекеттерді ұсынылатын кездегі технологиялық үрдістің ағуын болжамды есептелуі.
  

Ішкі математикалық қамтамасыздандыруға есептеуіш кешенінің функционалдауын іске асыратын, АБЖ ерекшелігіне ешбір қатыссыз берілген машинаның типімен бірге жеткізілетін және оның функциясының орындалуының нақты жиналуынан бағдарламаларды жатқызамыз. Бұл топқа келесі бағдарламалар жатады:

• 
  құрылғының және әртүрлі бағдарламалардың «кезегін» ұйымдастыратын, түрлі есептер үшін жадының зонасын бөліп тастайтын және есептеуіш кешенінің бөлек құрылғыларының жұмысын оперативті түрде байланыстыратын диспетчер;
  
• 
  трансляторлар;
  
• 
  есептеуіш кешенінің бөлек құрылғыларын басқару;
  
• 
  қызметтік, мысалы, есептеу нәтижелерін теру кезінде, кестені түзету үшін;
  
• 
  стандартты, жиі кездесетін функцияларды есептеу үшін подпрограммалар;
  
• 
  бүлінген жерлердің локализациясын және есептеуіш кешен құрылғысының түзетуін тексеру үшін тесттер.
  

Конвертерлеу үрдісінің мөлшерлік және сапалық жақтарын бейнелейтін негізгі көрсеткіштерді басқару стабилизация жүйесі немесе сәйкес кіріс айнымалыларына қолмен дистанционды әсер ету көмегімен жүзеге асырылады. Сонымен қатар автоматты бақылау мен реттеу жүйелерінің барлық элементтерінің сенімді және нақтылы жұмыс істеуін қамтамасыз ететін автоматтандыру құралдарын дұрыс таңдауында көп мәні бар. Берілген жобада принципті сүлбенің ішіне бөлек жағдайларда коррекцияның енгізуімен үрдістің негізгі параметрлерінің бақылау мен стабилизацияның локальды жүйелері кіреді. Бақылау мен реттеу аспаптарын тандаған кезде бақыланатын және қоршаған ортаның параметрлері есепке алынады. Осы барлық талаптарды мемлекеттік аспаптар жүйесіне кіретін таңдалған жиілікті-ферродинамикалық аспаптар жүйесі қанағаттандырады.

Концентрация, сирету датчиктерін таңдағанда метрологиялық және режимдік сипатты факторлар қатары еске алынады, және де белгілі типі мен көлемі. Бақылау, тіркеу және сигнализацияның екіншілік аспаптарын таңдағанда бірлік жүйелер аспаптары қолданылады.

Түрлендіргіштерді тандаған кезде оның бар құрылғыларға кіріс және шығыс сигналдары ескерілген. Автоматтандырудың принципті сүлбесін құрған кезде келесіні ескеру қажет:

• 
  технологиялық үрдістің түрі мен сипаты;
  
• 
  өрт және жарылыс қауіптілігі;
  
• 
  қоршаған ортаның параметрлері (қысым, температура);
  
• 
  ортаның физико-химиялық қасиеттері;
  
• 
  бақыланатын және реттелінетін аспаптарының дәлділігі мен жылдамдылығы;
  

- үрлеумен берілетін қысылған ауаның шығыны;

Конвертерге берілетін үрлеу шығынын реттеу мен бақылау келесі аспаптармен жүзеге асырылады:

Бақылау - камерасыз диафрагма ДБ6-600, мембраналы дифманометр ДМ - 9Р1, күшейткіш УП-20, миллиамперметр Ml730А, электронды миллиамперметр КСУ3-2000, реттеуші релейлі блок Р-21, тапсырыс жабдығы ЗУ05, реттеуші блок Р-21, механизм МЭО-63/25 және бұрылмалы-реттелінетін тосқауылмен басқарады;

• 
  aya өткізгіштегі жапқын ахуалымен басқару оператор немесе конвертер пультынан КН-1-1 кнопкасымен қолмен немесе конвертер бұрылған кезде автоматты жүзеге асырылады;
  
• 
  қысымды бақылау, конвертер алдында үрлеудің құлау шығынының сигнализациясы келесі аспаптармен жүзеге асырылады:
  

• 
  конвертердегі температура РАПИР пирометрімен бақыланады, туынды аспап электронды автоматты потенциометр КСПЗ-П2000;
  

• 
  бақылау - дифманометр ДМ Э1, күшейткіш УП-20, миллиамперметр КСУ3-2000, миллиамперметр Ml730A,
  

• 
  конвертерлі газдардың температурасы келесі аспаптармен жүзеге асырылады:
  

• 
  утилизатор қазаны алдындағы сиретуді бақылау:
  

• 
  түтінсорғыш алдындағы сиретуді бақылау:
  

миллиамперметр М1730А.