Главная Контакты Добавить в избранное Авторы Вопросы и ответы
,

УДК 004.942

СОВРЕМЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В АСУ НА ХЛЕБОПРИЁМНОМ ПРЕДПРИЯТИИ

Поливода В.В.

Введение. Хлебоприёмное предприятие (далее – ХПП) является важным звеном в структуре заготовительной и перерабатывающей отрасли народного хозяйства Украины. Данная отрасль народного хозяйства  занимает весомую долю в национальном валовом продукте. Эффективное управление предприятием базируется на системе оптимального управления технологическими процессами [1]. На современном этапе хранение зернопродуктов в силосах имеет большое значение, однако сложность обнаружения очагов самосогревания, связанных с порчей зерномассы, создало проблему повышения эффективности управления системой хранения зерна [2].

Анализ последних достижений и публикаций. Существуют системы управления хранением зерна на ХПП [3]. Составными частями АСУ ХПП являются подсистемы – локальные системы автоматизации процессов хранения и переработки зерна [4]. Одной из основной систем АСУ является система управления  хранением зерновой массы в силосах элеватора. В практике работы элеваторов управление процессом хранения зерна осуществляется путем периодического измерения температуры в различных слоях зерновой насыпи при закладке и в процессе хранения [5]. Для эффективного управления ХПП внедряются специализированные АСУ. Возникает проблема усовершенствования методов, используемых при построении данных АСУ.

Постановка задачи. Повышение эффективности системы управления за счёт внедрения новых методов управления и использования современных компьютерных технологий при построении АСУ ХПП.

Основная часть. Технологические участки ХПП представляет собой сложную систему [6]. Многостадийность, наличие параллельных участков и рециклов, большие объёмы информации обуславливают необходимость применения современных средств вычислительной техники для оперативного управления данным предприятием. Однако макросостояние системы однозначно определяется заданием входных переменных технологического процесса, с которым связаны его выходные координаты. Сформулируем задачу управления следующим образом: найти и постоянно поддерживать такие управляющие воздействия, которые бы обеспечивали достижение максимального (или минимального) значения целевой функции, зависящего от вектора управляющих и возмущающих воздействий. Целевой функцией при ведении процесса может быть один из ряда технико-экономических показателей, а именно прибыль, количество производимой товарной продукции, затраты на производство, себестоимость и т.д. Математическая формулировка задачи оптимального управления следующая. Нужно найти

(1)

где – область допустимых значений вектора , а звёздочкой отмечены оптимальные значения переменных технологических процессов.

Силосы принадлежат к основному обору­дованию технологического процесса на ХПП. Силос предназначен для хранения зерновой массы. Зерновая масса помещается в силос пар­тиями по мере поступления на ХПП; период хранения определяется необходимостью отгрузки зерновой массы либо её состоянием, определяемой в процессе хранения. Сложность проблемы определяется тем, что зерновая масса поступает в силос неоднородной по качественному составу, с различной исходной температурой, провести измерение температуры возможно только в ограниченном объёме, т.к. тепло- и температуропроводности зерновой массы очень невелики, что не даёт полноты картины распределения температурного поля в зерновой массе. Такая неполнота измерительной информации о ходе процесса затрудняет регулирование продолжительности нахождения зерновой массы в силосе и определение момента применения оздоровительных мероприятий (подработка, активное вентилирование, перемещение). Снижение периода хранения вследствие активных оздоровительных мероприятий приводит к увеличению издержек производства, возможна порча сырья вследствие дробления зерна при частом перемещении. Слишком длительное хранение может привести к порче сырья вследствие негативных медленно идущих процессов самосогревания зерновой массы, что может привести к прямым убыткам. В настоящее время температуру зерновой массы определяют системами термометрии, а момент начала оздоровительных мероприятий устанавливается оператором в основном по данным термометрии, при этом используются некоторые эвристические правила и приемы. Однако практика показывает, что такое управление процессом недостаточно эффективно.

Предложен метод определения очагов самосогревания с помощь анализа состава газовой среды межзернового пространства [7]. В зерновую массу помещают вертикальные перфорированные трубки. Анализируют состав воздуха в трубках. Определяют положение очага самосогревания по наличию критического уровня концентрации характеристических газов, образующихся при хранении. Определяют силоса, в котором выявлены очаги самосогревания. Для остановки процесса самосогревания подают инертный газ в те трубки силосов, в которых выявлены очаги самосогревания. При этом определяются координаты очага, что позволяет резко снизить затраты на управление, подавая инертный газ в ближайший канал.

 

 

Рис. 1 Продольное сечение силоса

 

Исследование проводилось на металлическом силосе высотой L=21 м  и радиусом R=7 м.  По внутренней поверхности силоса в зерновую массу помещены вертикальные перфорированные трубки (рис. 1). Анализировали состав воздуха в трубках. Определяли положение очага самосогревания по наличию критического уровня концентрации характеристических газов, образующихся при хранении. Для остановки процесса самосогревания подавали инертный газ в те трубки силосов, в которых выявлены очаги самосогревания. Фактическое распределение концентрации определялось в 28 точках, расположенных в семи поперечных сечениях силоса при  и в четырех точках по радиусу каждого из сечений . Алгоритмы оце­нивания и управления соответствовали реальным промышлен­ным условиям. Измерения концентрации производили с помощью газоанализатора.

При построении математической модели предполагалось, что потерями характеристических газов через основания силоса можно пренебречь, а через его стенки отсутствуют.

В этих предположениях моделью является уравнение в част­ных производных

(2)

С краевыми условиями

(3)

(4)

(5)

(6)

где       – концентрация диффундирующего газа в зерновой массе, ;

– концентрация диффундирующего газа в окружающей среде (воздухе), ;

– коэффициент диффузии, ;

– коэффициент массоотдачи, ;

– плотность потока массы, .

Введём относительные переменные

(7)

где        – пространственное распределение потока массы в i-зоне;

 – скорость выделения газа в i-зоне силоса.

Подставляя (2)–(7) и перенося управляющее воздействие  из краевого условия в уравнение, получим:

(8)

(9)

Тогда измерительная система описывается выражениями

(10)

где  – ошибки измерений.

Решенная задача интегрируется в АСУ ХПП на нижнем уровне – уровне управления технологическими процессами. Существуют разные АСУ хранения зерна на ХПП [6]. Однако в существующих АСУ подсистемы автоматизации управления являются локальными, не связанными между собой. На Херсонском комбинате хлебопродуктов (ХКХП) разрабатывается интегрированная система, которая включает в себя новую подсистему для эффективного управления производственными задачами – управление хранением зерновой массы на основе анализа газов межзернового пространства [8].

АСУ построена на базе структурированной кабельной системы (СКС), которая соответствует международному стандарту ISO. На рис. 2 представлена топология СКС АСУ ХКХП. На топологии видно, что основные технологические участки АСУ ХКХП соединены оптоволоконным кабелем.

 

Рис. 2  Топология СКС АСУ ХКХП

Обозначение зданий – согласно генерального плана. 7 – Диспетчер; 50 – Верхняя лаборатория; 28 – Автолари; 20 – Серверная; 57 – Административное здание; 58 – Материальный склад; 61 – Мельница; 63 – Склад готовой продукции; 83 – Склад бестарного хранения муки; 104 – Экспедитор; АВ –  Автовесовая; ЭС – Энергетическая служба; К – Котельная; НЭ – Начальник элеватора; ГД – Главный диспетчер; М – магазин; ДА – диспетчер автоучастка; В – Здание военизированной охраны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислительная среда построена на базе доменной сети Microsoft Windows. В сети функционирует 4 сервера под управлением Windows 2008 Server/Advanced Server и 104 рабочих мест пользователей, включая рабочие места двух удалённых филиалов.

АСУ документирована с использованием регламентов, инструкций. Пользователи получают доступ к системе АСУ с использованием паролей. Для исключения человеческого фактора на учётные данные, значения переменных технологических процессов вводятся в систему через интерфейсы ввода-вывода (параллельные, последовательные порты ввода-вывода, специализированные платы управления).

Доступ к информации осуществляется как в обычном – сетевом режиме, так и в терминальном. В качестве терминального сервера используется Citrix MetaFrame 1.8. Терминальный режим доступа переносит вычисления с локального процессора на центральный процессор сервера приложений, ускоряя доступ к данным и выполнение вычислений. В АСУ ХКХП используется несколько серверов, объединённых в «ферму» – набор серверов для терминального доступа к данным через опубликованные приложения – заранее настроенные программы, которые должны выполняться в АСУ. Опубликованные приложения работают в локальных окнах прозрачно для пользователя, т.е. нет внешних определителей того, выполняется ли приложение на локальном процессоре или на процессоре сервера приложений. Там, где это возможно, выполнено отображение локальных портов ввода-вывода, к которым подключены внешние устройства, на порты ввода-вывода сервера приложений так, что приложения, выполняющиеся на процессоре сервера, получают доступ к устройствам, подключенных локально.

Выводы. Предложен метод и построена математическая модель системы управления хранением зерна на ХПП с помощью анализа газовой среды межзернового пространства. Система интегрируется в разрабатываемую АСУ ХПП. В АСУ ХПП применяется терминальный режим доступа к информации и вычислениям. Совокупность рассмотренных методов и компьютерных технологий сокращает не только время на принятие решений при управлении ХПП, но и повышает их эффективность. Дополнительными преимуществами метода являются возможность формирования локализованных управлений с использованием каналов системы анализа газовой среды в силосах и минимизация затрат на управление в системе, отказываясь от общей аэрации силоса.

 

In article the question of use of modern computer technologies in Information Management System (IMS) of grain storage enterprise (GSE).GSE is the important link in structure of procuring and processing branch of economy of Ukraine. The given branch of economy occupies a powerful share in a national total product. The enterprise overall performance depends on the qualitative decision of following problems - management and the control over technological process; the weight account and the raw materials and production control; the control over a process equipment condition. There is a problem of improvement of the methods used at construction of GSE IMS. The system macrocondition is unequivocally defined by the task of entrance variables of technological process with which its target co-ordinates are connected. The management task is formulated. The IMS is constructed on the basis of the structured cable system which corresponds to international standard ISO. To remove of the human factor the value of parametres of technological processes are entered into system through input-output interfaces. The terminal mode of access to IMS allows to accelerate access to data and performance of calculations.

 

1.                  Боуманс Г. Эффективная обработка и хранение зерна/Пер. с англ. В.И. Дашевского. – М.: Агропромиздат, 1991.

2.                  Вальков В.М., Вершин В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. – Л.: "Политехника", 1991.

3.                  Соколов В.А. Автоматизация технологический процессов пищевой промышленности. – М.: Агропромиздат, 1991.

4.                  Просяник  А.В., Соснин  К.В., Клабуков В.Ф., Мельниченко П.И. От локальных задач автоматизации к интегрированной АСУ комбината хлебопродуктов. // Хранение и переработка зерна, № 4, 2002 г.

5.                  Сергунов В.С. Дистанционный контроль температуры зерна при хранении. – М.: Агропромиздат, 1987.

6.                  Поливода В.В. Повышение эффективности управления в задаче хранения зерновой массы на ОАО «Херсонский комбинат хлебопродуктов» // ХІІІ Міжнародна конференція з автоматичного управління (Автоматика–2006). Тези доповідей. УНІВЕРСУМ–Вінниця, 2006.

7.                  Патент України №22769 на корисну модель. Спосіб контролю зернової маси при зберіганні/Винахідник: Поливода Владислав Володимирович; власник: Херсонський національний технічний університет. – № заявки u 206 13618, дата подання заявки 22.12.2006; дата публікації 25.04.2007, Бюл. №5. 

8.                  Поливода В.В. Разработка системы управления технологическими процессами хранения зерна // Проблеми інформаційних технологій. – 2008. – №1 (003).

 





Ответы на вопросы [_Задать вопроос_]

Современные технические средства, комплексы и системы

Краснов В.А., Прохорович А.В., Шутов С.В., Деменский А.Н. Анализ флуктуаций размера растущего кристалла (на примере легированных монокристаллов кремния, вытягиваемых из расплава по методу Чохральского)

Завальнюк И.П. Управление высокопроизводительной экструзией неоднородных материалов

Долина В.Г., Писаренко А.В. Синтез складної багатовимірної системи управління випарною станцією на основі рефрактометричних вимірювань

Стопакевич А.А., Тодорцев Ю.К. Анализ современного состояния систем управления брагоректификационными установками спиртового производства

Ладанюк А.П., Українець А.І., Кишенько В.Д. Управління автоматизованими технологічними комплексами харчових виробництв на основі сценарного підходу

Ковриго Ю.М., Фоменко Б.В. Врахування обмежень для підвищення якості функціонування систем регулювання енергоблоків ТЕС і АЕС

Евдокимов А.В., Китаев А.В., Агбомассу В.Л. Исследование причин, определяющих вращение рамки с током в магнитном поле после воздействия на нее внешнего импульса

Аппазов Э.С. Применение твердых растворов InGaN в фотовольтаике

Кузнєцов Ю.М., Дмитрієв Д.О. Програмно математичний апарат керування виконавчим органом багатокоординатних верстатів нових компоновок

Черевко О.И., Ефремов Ю.И., Одарченко А.М., Одарченко Д.М, Агафонова Ю.Ю. Теоретическое обоснование перспективного биконического резонатора для СВЧ-устройств при переработке растительного сырья

Хобин В.А. Бабиков А.Ю. Системы экстремального управления молотковыми дробилками с функцией гарантированного соблюдения тепловых режимов их электродвигателей.

Стадниченко В.Н. Исследование влияния изменения эксплуатационных нагрузок на свойства металлокерамических слоёв полученных с использованием трибовосстанавливающих составов

Ісаєв Е.А., Наговський Д.А., Чернецька І.Е. До вибору факторів, що характеризують окомкування тонкоподрібнених залізорудних матеріалів

Федоровский К.Ю., Лунев А.А. Теплоотдача погружного пластинчатого теплообменника системы охлаждения энергоустановок морских технических средств

Федоровский К.Ю., Владецкий Д.О. Интенсификация теплоотвода замкнутых систем охлаждения энергоустановок морских технических средств.

Пономарьов Я.Ю., Ладанюк А.П., Іващук В.В. Досвід використання нечітких регуляторів в системі атоматизації випарної установки.

Левченко А.А., Кравчук О.И. Эквивалентный макромодуль процесса технического обслуживания радиотехнических средств.

Іволгіна Т.О. Енергетичний підхід до аналізу стійкості руху вимірювальної головки координатно-вимірювальної машини

Ладанюк А.П., Кишенько В.Д., Ладанюк О.А. Системна задача управління біотехнологічними процесами.

Тернова Т.І. Алгоритм оцінювання деформацій рапорту періодичних об'єктів

Рожков С.А., Федотова О.Н. Алгоритм обучения системы распознавания автоматической системы разбраковки тканей

Пупена О.М, Ельперін І.В, Ладанюк А.П. Особливості проектування комп’ютерно-інтегрованих систем управління

Квасніков В.П., Кочеткова О.В. Проектування координатно–вимірювальної машини на нейронних мережах

Водічев В.А., Мухаммед М.А. Дослідження системи стабілізації потужності різання металообробного верстата з фази-регулятором

Шутов С.В., Аппазов Э.С., Марончук А.И., Самойлов Н.А. Методика испытания термофотовольтаических преобразователей

Хобин В.А. Повышение качества формирования смесей средствами интеллектуализации алгоритмов управления порционным дозированием

Терновая Т.И. Автоматическая система разбраковки тканей с печатным рисунком методом компенсации информационных потоков

Рожков С.А., Бражник Д.А. Использование нейросетевых структур для построения систем распознавания образов

Місюра М.Д., Кишенько В.Д. Математичні моделі технологічних процесів пивоварного виробництва як об’єктів автоматизації

Ладанюк А.П., Власенко Л.О. Автоматизоване управління бізнес-процесами в комп’ютерно-інтегрованих структурах підприємства

Жукова Н.В., Литвинов В.І. Вирішення проблеми погодженого руху валків з неоднаковими катаючими діаметрами профілезгинальних станів

Денисова А.Е., Тодорцев Ю.К., Максименко И.Н. К вопросу об автоматизации интегрированной установки теплоснабжения с возобновляемыми источниками энергии

Бессараб В.И. Компьютеризированная система управления водоотливным хозяйством угольных шахт по критерию минимума энергозатрат

Хобин В.А. Регулятор переменной структуры для объектов технологического типа

Тонконогий В.М. Трехконтурная АСУ нанесением ионно-плазменного покрытия на режущий инструмент.

Колесникова Е.В., Кострова Г.В. Формирование базы данных АСУТП дуговой сталеплавильной печи.

Водічев В.А. Автоматизована система керування швидкостями робочих рухів то-карного верстата для підвищення ефективності обробки торцевих поверхонь.

Бергер Е.Г., Дмитрієв Д.О., Бергер Є.Е., Діневич Г.Ю. Синтез строфоїдографів за методом параметричних сімей.

Бабак В.П., В.Н. Стадніченко, О.Г. Приймаков Прогнозування надійності, дов-говічності та витривалості авіаційних матеріалів

Бабак В.П., Стадниченко В.Н., Приймаков О.Г., Токарчук В.В. Прогнозування витривалості авіаційних матеріалів .

Куцак Р.С. Використання методу координатного еталону в задачах автоматизації контролю якості тканини.

Попруга А.Г. Усовершенствование электрических нагревателей по критерию экономии энергии.

Пашковский А.А., Далечин А.Ю. Система регистрации спектров фотолюминес-ценции

Никольский В.В., Цюпко Ю.М. Применение пьезоэлектрических датчиков в сис-теме кондиционирования воздуха судовых систем микроклимата.

Крапивко Г.И., Хлопёнова И.А. Повышение коэффициента полезного действия кремниевых фотоэлектронных преобразователей методом лазерной гравировки.

Кихтенко Д.А. Управление шаговыми двигателями в микрошаговом режиме, оп-тимизация управления.

Горохов В.А. Автоматизированная транспортно-складская система в текстильной и легкой промышленности.

Водічев В.А. Система стабілізації потужності різання фрезерного верстата з взаємозв'язаним керуванням швидкостями робочих рухів.

Шутов С.В., Аппазов Э.С., Марончук А.И. Испытание фотоэлектрических преобразователей в условиях экстремальных температурных колебаний.

Худяев А.А. К проблеме повышения точности воспроизведенияв классе многоканальных воспроизводящих систем с эталонной настройкой каналов.

Тверезовський В.С., Бараненко Р.В. Принцип побудови елементів вимірювальних систем, представлених цифровими програмно керованими давачами.

Никольский В.В., Сандлер А.К. Моделирование процессов в вискозиметре с пьезоэлектрическим приводом.

Марончук И.Е., Андронова Е.В., Баганов Е.А., Курак В.В. Использование метода импульсного охлаждения насыщенного раствора-расплава для формирования наноразмерных структур InSb в матрице GaSb.

Водічев В.А. Аналого-цифровий регулятор режиму металообробки для верстатів з числовим програмним керуванням.

Блинов Э.И., Кравцов В.И., Кравцов А.В., Недбайло А.Н. Управление гибкими протяженными объектами направленными силовыми воздействиями.