Главная Контакты Добавить в избранное Авторы Вопросы и ответы
,

УДК 519.8

РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКОЙ В СИСТЕМЕ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

Богушевский В.С., Сухенко В.Ю., Сергеева Е.А., Жук С.В.

Введение. Для управления конвертерной плавкой в ОАО «Металлургический комбинат “Азовсталь” испытана модель, в основу которой положено управление по образцовой плавке [1]. Плавки разбиты на классы в зависимости от начальных и конечных параметров. Если начальные и заданные конечные параметры текущей плавки совпадали с одной из ранее проведенных плавок, хранящихся в базе (образцовой для данной плавки), то значения управляющих воздействий принимались такими же, как в найденной плавке . Методика разбиения образцовых плавок на классы приведена в [2], а классификация плавок в модели статического управления для 350-тонного конвертера в [3]. Диапазон изменения основных параметров при классификации выбран достаточно большим: чугун – по содержанию кремния и марганца – 0,3 %, фосфора и серы соответственно 0,05 и 0,005 %, температуре – 25 0С, массе – 5 т; сталь – по содержанию углерода – 0,01 %, фосфора и серы – 0,005 %, температуре металла 10 0С, основности шлака – 0,2, расходу дутья – 50 м3/мин, положению фурмы – 50 мм. Такие большие диапазоны выбраны для уменьшения количества классов – число диапазонов не превышает для каждого параметра 5 значений.

Модель является достаточно сложной для реализации в условиях действующего производства.

Постановка задачи. Целью настоящей работы является разработка  технического обеспечения АСУ ТП конвертерной плавки, реализующего модель.

Решение задачи. Спроектированная по децентрализованному принципу система управления конвертерами отличается от аналогов способами, моделями и средствами контроля и управления  параметрами, тесной взаимосвязью расчета шихтовых материалов с управлением дутьевым и температурным режимом, а также режимом шлакообразования, предусматривающим связанное регулирование в замкнутом режиме расхода дутья, положения продувочной фурмы, массы и ритма подачи сыпучих [4].

Техническая структура системы представлена на рис. 1. На этой схеме жирными линиями выделены предлагаемые новые источники информации, которые необходимы для контроля и управления плавкой. Система состоит из двух частей – подсистемы сбора и обработки информации и подсистемы реализации модели управления.

Подсистема сбора и обработки информации построена на УВК, на базе ПЭВМ IBM РС/AT. Она охватывает параметры конвертерного и миксерного отделений цеха. Используемая в качестве управляющей, ПЭВМ содержит  центральный процессор Intel 80286, математический процессор Intel 80287, видеоадаптер EGA и операционную систему DOS 4.01. Применение ПЭВМ позволяет использовать ее и как мощное инструментальное средство для создания рабочих программ и ведения базы данных. Устройство ввода-вывода (УВВ), встроенное непосредственно в машину, позволяет осуществить ввод (вывод) аналоговых и цифровых сигналов. УВВ состоит из двух плат цифрового ввода-вывода, одной платы цифрового ввода-вывода с АЦП и двух преобразователей уровня сигналов. Для ввода-вывода цифровых сигналов ТТL уровней использован интерфейс РС1-12. Связь с внешними устройствами осуществляется по 48 линиям, разбитым на 6 равных групп. УВВ позволяет ввести 24 аналоговых сигнала (0¼5 мА), 72 дискретных сигнала (0 - 0¼1,2 В; 1- минус 4,8¼7,2 В) и 16 типа “сухой контакт” и вывести 30 дискретных сигналов (коммутируемый ток - не более 150 мА, напряжение - минус 6¼ 10 В).

 

Рис. 1 АСУ ТП конвертерной плавки:

1¼3 - доля кремния, марганца и серы в чугуне; 4¼6 - доля углерода, марганца и серы в готовом металле; 7 - температура, 8 - масса чугуна,      9 - лома и 10 - сыпучих; 11 - акустическая характеристика продувки;    12 - электросопротивление футеровки; 13 - температура металла на повалке; 14 - параметры ванны, измеренные зондом; 15 - масса раскислителей; 16 - масса фурмы; 17 - давление, 18 - расход дутья; 19 - температура, 20 - давление, 21 - химсостав отходящих газов; 22 - разность температуры воды на входе и выходе фурмы; 23 - положение фурмы;    24 - регулирование расхода дутья; 25 - регулирование положения фурмы; 26 - регулирование массы и ритма подачи сыпучих материалов; 27 - марка стали; ЛС1, ЛС2, ЛС3 - локальные системы управления расходом дутья, положением фурмы и вводом сыпучих материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Входная информация подсистемы формируется аналоговыми сигналами, поступающими от преобразователей, и позиционными - из схем электро-автоматики и локальных систем автоматического управления (ЛС). Выходная информация представлена на экране монитора ПЭВМ и печатающем устройстве (ПЧ).

Вся обрабатываемая информация проходит проверку на достоверность по пределам сигналов, длительности и возможному порядку следования событий. Основная технологическая информация поступает в УВК автоматически. Часть информации, необходимой для формирования протокола и паспорта плавки, а также для запуска и корректировки работы системы, вводится вручную.

Сигналы, обрабатываемые подсистемой контроля, условно могут быть разбиты на следующие группы:

- ключевые сигналы цикла плавки (открытие кислородного клапана, опускание фурмы, слив стали);

- позиционные из схем электро-автоматики (открытие промбункеров (ПБ), открытие бункеров весового дозирования);

- цифровые (масса шлакообразующих и ферросплавов, выгружаемых из расходных бункеров);

- токовые сигналы (расход, давление, температура и чистота кислорода, положение фурмы, температура чугуна и стали, масса чугуна).

Программный модуль ПЭВМ-УВВ, написанный на языке Visual Basic и работающий в среде MS-DOS, позволяет:

- формировать протокол плавки в автоматическом режиме с событиями в конвертерном и миксерном отделении и осуществлять выдачу на монитор и ПЧ;

- просматривать массив протоколов плавок;

- осуществлять мониторинг работы системы и вносить требуемые корректировки;

- выдавать сформированный за сутки файл протокола на внешний носитель. В протоколе отражается также функционирование АСУ в наладочном режиме.

Программный модуль паспорта плавки позволяет:

- формировать паспорта плавок по протоколам текущих суток; осуществлять ручной ввод информации (химический состав чугуна, стали и шлака, заданная марка стали и т.д.);

- производить запись паспортов в базу данных;

- осуществлять трансляцию паспортов в текстовый файл;

- просмотр и корректировку их в базе данных, а также печать.

Программный модуль базы данных и учета шихтовых материалов, реализованный в среде реляционной базы данных Раradox, позволяет:

- производить импорт текстовых файлов на основе паспорта плавки;

- формировать суточные и месячные отчеты по сыпучим материалам и чугуну, а также выборочные отчеты;

- осуществлять редактирование необходимой информации (дата плавки, код материала и пр.);

- производить выборочное удаление данных из таблиц базы.

При создании информационной подсистемы принято программное решение по опросу входов и обновлению состояния выходов, которое осуществляется по прерыванию таймера с частотой 18,2 Гц (соответствует частоте аппаратного прерывания внутренних часов реального времени IBM PC/AT) в режиме последовательного скана мелких, нересурсоемких подзадач в следующем порядке:

- опрос дискретных входов и формирование двух битовых массивов по конвертерам;

- сравнение по модулю 2 вновь сформированного массива с созданным в предыдущем скане программы (в случае расхождения определяется бит несовпадения и направление изменения, т.е. из 0 в 1 и наоборот);

- копирование обновленного массива как обработанного для последующего скана;

- опрос по сигналу “Открытие кислородного клапана” аналоговых входов соответствующего конвертера с получением значений “Давление кислорода”, “Перепад давления кислорода”, “Температура кислорода”, “Расход кислорода” и “Объем кислорода” с начала продувки или додувки с занесением данных в суточный протокол;

- протоколирование через 1 мин значений “Давление кислорода”, “Расход кислорода”,  “Положение фурмы”, если открытие кислородного клапана идентифицировано как “Начало продувки”. В случае отклонения средних значений этих параметров за заданный интервал времени на регламентированную величину информация выдается на печать и на диске сохраняется соответствующее сообщение;

- протоколирование через 15 с значений “Положение фурмы”, “Давление кислорода” и “Расход кислорода”, если открытие клапана идентифицировано как “Додувка”;

- включение в скан подзадачи поиска “площадки” по температуре металла в заданных пределах значений температуры, длины и разброса показаний, если закрытие кислородного клапана идентифицировано как “Конец продувки” (время продувки составляет более 11 мин) или “Конец додувки”, но не как “Прерывание продувки”;

- включение по инициативному сигналу в скан программы подзадачи поиска “площадки” по температуре чугуна;

- ввод в систему в виде аналогового сигнала “Масса чугуна” и его считывание по инициативе с платформенных весов;

- передача в коде Айкена по инициативе и подтверждение о готовности к считыванию массы сыпучих и ферросплавов с весов дозаторов;

- выбор из массива и занесение в протокол со своим кодом, номером бункера и временем считывания массы соответствующего материала по приходу сигналов открытия ПБ (в случае открытия считается, что материал прямо попадает в конвертер или сталеразливочный ковш, в противном случае масса запоминается либо суммируется нарастающим итогом).

В настоящее время внедрена локальная сеть на базе ПЭВМ типа 486 SX и двух рабочих станций сбора информации: для подсистемы контроля параметров конвертерной плавки и подсистемы обработки информации спектральных и рентгеновских квантометров экспресс-лаборатории. Кроме того, осуществлена передача в АСУТП информации о химическом составе чугуна, металла и конвертерного шлака с присвоением даты, номера плавки, вида продукта и стадии передела.

Для реализации модели применена структура средств вычислительной техники (ВТ), представленная на рис. 2.

 

Рис. 2 Структурная схема средств вычислительной техники для реализации компьютерной  модели расчета шихтовки и продувки конвертерной плавки

В состав средств ВТ входят [3]:

- автоматические рабочие места (АРМ) - рабочие станции конвертеров № 1 и № 2, расположенные в главных постах управления;

- АРМ мастера конвертерного отделения - рабочая станция площадки;

- АРМ системы управления положением фурмы конвертеров № 1 и № 2;

- сетевой концентратор - ОРС-сервер. 

На АРМ конвертеров производится расчет рекомендованного суммарного количества дутья, массы извести, известняка и плавикового шпата на плавку, заданного дутьевого режима, определение массы и моментов ввода отдельных добавок сыпучих материалов, изменения расхода дутья и положения фурмы с передачей соответствующих уставок в локальные системы, в том числе и по результатам промежуточного измерения параметров ванны без прекращения продувки.

На АРМ мастера производится расчет шихтовок плавок для каждого конвертера - рекомендуемых масс чугуна и лома на плавку по заданию марки стали, определение массы и последовательности ввода ферросплавов с передачей соответствующих уставок в локальную систему подачи ферросплавов.

На сетевом концентраторе обеспечивается взаимодействие отдельных АРМов системы, связь с цеховыми АРМами шихтового отделения, экспресс-лаборатории, с подсистемой сбора информации и локальными системами регулирования расхода кислорода, сыпучих материалов и раскислителей.

Алгоритмическое и программное обеспечение системы разработано с учетом возможности его использования как в цехах с развитым информационным обеспечением, позволяющим автоматически вводить параметры в систему (за исключением марки стали), так и в цехах, где оператор вводит необходимые для расчета параметры вручную. 

Выводы. Разработана техническая структура системы, состоящая из двух частей – подсистемы сбора и обработки информации и подсистемы реализации модели управления. В состав системы входят АРМ операторов управления плавкой и мастера конвертерного отделения. Взаимодействие отдельных АРМов системы обеспечивается сетевым концентратором.

ЛИТЕРАТУРА

1.                  Компьютерная модель расчета шихтовки и продувки конвертерной плавки / В.С.Богушевский, Г.Г.Грабовский, В.М.Михайлов и др // Сталь. - 2006. - № 1. - С. 18 - 21. 

2.                  Богушевский В.С., Сухенко В.Ю. Модель управления конвертерной плавкой в системе принятия решений//Збірка наукових праць конференції Інтелектуальні системи прийняття рішень та проблеми обчислювального інтелекту. – 19 – 23 травня 2008, Євпаторія. – Т. 1. – С. 21 – 24.

3.                  Система управления конвертерной плавкой /В.С.Богушевский, Г.Г.Грабовский, Н.С.Церковницкий, В.А.Ушаков // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2007. – С. 232 – 235.

4.                  Математические модели и системы управления конвертерной плавкой / В.С.Богушевский, Л.Ф.Литвинов, Н.А.Рюмшин, В.В.Сорокин. - К.: НПК “Киевский институт автоматики”, 1998. - 304 с.

 

 





Ответы на вопросы [_Задать вопроос_]

Информационно-управляющие комплексы и системы

Теленик С.Ф., Ролік О.І., Букасов М.М., Андросов С.А. Генетичні алгоритми вирішення задач управління ресурсами і навантаженням центрів оброблення даних

Бень А.П., Терещенкова О.В. Применение комбинированных сетевых методов планирования в судоремонтной отрасли

Цмоць І. Г., Демида Б.А., Подольський М.Р. Методи проектування спеціалізованих комп’ютерних систем управління та обробки сигналів у реально-му час

Теленик С.Ф., РолікО.І., Букасов М.М., РимарР.В., Ролік К.О. Управління навантаженням і ресурсами центрів оброблення даних при виділених серверах

Селякова С. М. Структура інтелектуальної системи управління збиральною кампанією

Еременко А.П., Передерий В.И. Принятие решений в автоматизированных системах с учетом психофункциональных характеристик оператора на основе генетических алгоритмов

Львов М.С. Алгоритм перевірки правильності границь змінення змінних у послідовних програмах

Ляшенко Е.Н. Анализ пожарной опасности сосновых насаждений в зоне Нижне-днепровских песков – самой большой пустыни в Европе

Кучеров Д.П., Копылова З.Н. Принципы построения интеллектуального автору-левого

Касаткина Н.В., Танянский С.С., Филатов В.А. Методы хранения и обработки нечетких данных в среде реляционных систем

Ходаков В.Е., Жарикова М.В., Ляшенко Е.Н. Применение когнитивного подхода для решения задачи поддержки принятия управленческих решений при ликвидации лесных пожаров

Гончаренко А.В. Моделювання впливу ентропії суб’єктивних переваг на прийняття рішень стосовно ремонту суднової енергетичної установки

Фарионова Н.А. Системный подход построения алгоритмов и моделей систем поддержки принятия решений при возникновении нештатных ситуаций

Биленко М.С., Серов А.В., Рожков С.А., Буглов О.А. Многоканальная система контроля качества текстильных материалов

Мотылев K.И., Михайлов M.В., Паслен В.В. Обработка избыточной траекторной информации в измерительно-вычислительных системах

Гончаренко А.В. Вплив суб’єктивних переваг на показники роботи суднової енергетичної установки

Гульовата Х.Г., Цмоць І.Г., Пелешко Д.Д. Архітектура автоматизованої системи моніторингу і дослідження характеристик мінеральних вод

Соломаха А.В. Разработка метода упреждающей компенсации искажений статорного напряжения ад, вносимых выходными силовыми фильтрами

ПотапенкоЕ.М., Казурова А.Е. Высокоточное управление упругой электромеханической системой с нелинейным трением.

Кузьменко А.С., Коломіц Г.В., Сушенцев О.О. Результати розробки методу еквівалентування функціональних особливостей fuzzy-контролерів

Кравчук А. Ф., Ладанюк А.П., Прокопенко Ю.В. Алгоритм ситуационного управления процессом кристаллизации сахара в вакуум-аппарате периодического действия с механическим циркулятором

Абрамов Г.С., Иванов П.И., Купавский И.С., Павленко И.Г. Разработка навигационного комплекса для автоматического наведения на цель системы груз-управляемый парашют

Литвиненко В.И., Четырин С.П. Компенсация ошибок оператора в контуре управления следящей системы на основе синтезируемых вейвелет-сетей

Бардачев Ю.Н., Дидык А.А. Использование положений теории опасности в искусственных иммунных системах

Рожков С.О., Кузьміна Т.О., Валько П.М. Інформаційна база як основа для створення асортименту лляних виробів.

Ускач А.Ф., Становский А.Л., Носов П.С. Разработка модели автоматизированной системы управления учебным процессом

Мазурок Т.Л., Тодорцев Ю.К. Актуальные направления интеллектуализации системы управления процессом обучения.

Ускач А.Ф., Гогунский В.Д., Яковенко А.Е. Модели задачи распределения в теории расписания.

Сідлецький В.М., Ельперін І.В., Ладанюк А.П. Розробка алгоритмів підсистеми підтримки прийняття рішень для контролю якості роботи дифузійного відділення.

Пономаренко Л.А., Меликов А.З., Нагиев Ф.Н. Анализ системы обслуживания с различными уровнями пространственных и временных приоритетов.

Коршевнюк Л.О. Застосування комітетами експертів системи нечіткого логічного виводу із зваженою істинністю.. – С. 73 – 79.

Кирюшатова Т.Г., Григорова А.А Влияние направленности отдельных операторов и направленности всей группы на конечный результат выполнения поставленной задачи.

Петрушенко А.М., Хохлов В.А., Петрушенко І.А. Про підключення до мови САА/Д деяких засобів паралельного програмування пакету МРІСН.

Ходаков В.Е., Граб М.В., Ляшенко Е.Н. Структура и принципы функционирования системы поддержки принятия решений при ликвидации лесных пожаров на базе новых геоинформационных технологий.

Сидорук М.В., Сидорук В.В. Информационные системы управления корпорацией в решении задач разработки бюджета.

Нагорный Ю.И. Решение задачи автоматизированного расчета надежности иасуп с использованием модифицированного метода вероятностной логики

Козак Ю.А. Колчин Р.В. Модель информационного обмена в автоматизированной системе управления запасами материальных ресурсов в двухуровневой логистической системе

Гожий А.П., Коваленко И.И. Системные технологии генерации и анализа сценариев

Вайсман В.А., Гогунский В.Д., Руденко С.В. Формирование структур организационного управления проектами

Бараненко Р.В., Шаганян С.М., Дячук М.В. Аналіз алгоритмів взаємних виключень критичних інтервалів процесів у розподілених системах

Бабенко Н.И., Бабичев С.А. Яблуновская Ю.А. Автоматизированная информационная система управления учебным заведением

Яковенко А.Е. Проектирование автоматизированных систем принятия решений в условиях адаптивного обучения с учетом требований болонского процесса

Бараненко Р.В Лінеаризація шкали і збільшення діапазону вимірювання ємностей резонансних вимірювачів

Головащенко Н.В. Математичні характеристики шумоподібно кодованих сиг-налів.

Шерстюк В.Г. Формальная модель гибридной сценарно-прецедентной СППР.

Шекета В.І. Застосування процедури Append при аналізі абстрактних типів даних модифікаційних запитів.

Цмоць І.Г. Алгоритми та матричні НВІС-структури пристроїв ділення для комп'-ютерних систем реального часу.

Кухаренко С.В., Балтовский А.А. Решение задачи календарного планирования с использованием эвристических алгоритмов.

Бараненко Р.В., Козел В.Н., Дроздова Е.А., Плотников А.О. Оптимизация рабо-ты корпоративных компьютерных сетей.

Нестеренко С.А., Бадр Яароб, Шапорин Р.О. Метод расчета сетевых транзакций абонентов локальных компьютерных сетей.

Григорова А.А., Чёрный С. Г. Формирование современной информационно-аналитической системы для поддержки принятия решений.

Шаганян С.Н., Бараненко Р.В. Реализация взаимных исключений критических интервалов как одного из видов синхронизации доступа процессов к ресурсам в ЭВМ

Орлов В.В. Оценка мощности случайного сигнала на основе корреляционной пространственной обработки

Коджа Т.И., Гогунский В.Д. Эффективность применения методов нечеткой логики в тестировании.

Головащенко Н.В., Боярчук В.П. Аппаратурный состав для улучшения свойств трактов приёма – передачи информации в системах промышленной автоматики.