Вы здесь

Структурно-функціональні моделі та методи інформаційної технології адаптивного управління технологічними процесами фасування

Автор: 
Шувалова Людмила Аркадіївна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2008
Артикул:
3408U003485
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ 2
РОЗРОБКА МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ФАСУВАННЯ ТА ПАКУВАННЯ ПРОДУКЦІЇ
2.1. Методика вибору принципу управління системи автоматизованого фасування та пакування продукції

Головними принципами автоматизованого управління є принцип управління за збуреннями (Понселе - Чикольова) і принцип управління за відхиленнями вихідної величини (Ползунова - Уатта) [27, 28].
Принцип управління за збуреннями іноді називають компенсаційним. Він був запропонований французом Ж. Понселе і вперше широко використаний в регуляторах дугових ламп освітлення російським електротехніком В.Н. Чикольовим в другій половині XIX сторіччя. Особливістю принципу управління за збуреннями є використання розімкнених систем управління, у яких немає автоматичного контролю вихідної величини об'єкту.
У таких системах команди формуються лише залежно від зміни збурення. Перевагою управління за збуреннями є простота і надійність систем при використанні тільки головного збуреннях, якщо рештою збурень можна нехтувати. До недоліків даного принципу управління слід віднести труднощі контролю дій, що збурюють, в деяких технологічних об'єктах і іноді меншу точність.
Принцип управління за відхиленнями використовується в замкнутих системах автоматичного управління і його основна особливість і перевага полягає в тому, що система реагує на відхилення діючого значення регульованої величини від заданого незалежно від причин, які зумовили це відхилення. Отже, системи автоматичного управління, побудовані за даним принципом, враховують кінцевий результат і тому мають високу точність управління. Проте також системи вимагають застосування складних методів їх розрахунку, дослідження і налагодження.
Принцип управління за відхиленнями діючого значення вихідної величини об'єкту від його заданого значення був запропонований російським винахідником І.І. Ползуновим і вперше реалізований в 1765 р. в його паровій машині для підтримки постійного рівня води в казані.
Для побудови системи автоматизованого фасування і пакування продукції використаємо систему з комбінованим принципом управління, яка володіє перевагами обох принципів, тобто володіє простотою та надійністю, а також забезпечує високу точність управління.
Позначимо об'єкт управління ОУ, збурення, які діють на нього, - f(t) = {?1(t), ?2(t), ? n(t)}, чутливі елементи першої групи - Ве1 = { Ве1.1, Ве1.2,..., Ве1,k}, другої групи - Ве2 = {Ве2.1, Ве2.2,..., Ве2.l}, виконавчі елементи - Uе = {Uе1, Uе2,., Uеp} і побудуємо відповідну структурну схему системи управління, приведену на рис. 2.1.

Дана система має два контури управління: замкнений (Ве1 - ПК - Uе - ОУ) і розімкнений (Ве2 - ПК - Uе - ОУ). У першому контурі використовується принцип управління за відхиленнями вихідної величини Хвих від заданого значення, що встановлюється за програмою Пр(t) мікроконтролера ПК, а в другому - принцип управління за збуреннями.
У першому контурі управління контролюються:
- відхилення тиску повітря в пневмосистемі від заданого значення, встановленого контролером (не менше 0,4 Мпа);
- відхилення температури термозварювання регулятором значення, рівного 400оС;
- відсутність початкового продукту, мінімальний об'єм якого в дозаторі встановлюється регулятором рівня продукту;
- відсутність стаканчиків/коробок на позиції дозування основного продукту (для цієї операції використовуються сигнали світлодатчика).
У другому контурі управління діями, що збурюють, є:
- команди пуску і зупинки машини;
- команди зміни активності дозаторів;
- команди вказування в'язкості продукції;
- команди зміни типорозмірів тари;
- команди зміни типу і послідовності виконуваних технологічних операцій.
Як робоча інформація, що формується в процесі фасування і пакування продукції, використовуються сигнали від датчиків, які контролюють початкові і кінцеві положення виконавчих механізмів. Якщо в задані моменти часу виконавчі механізми не займуть встановлені по циклограмі положення, то відбудеться блокування технологічних процесів і аварійна зупинка машини [31,83].
Узгоджене функціонування двох контурів управління забезпечує ефективну роботу фасувально-пакувальних машин. Наприклад, за другим контуром відбувається запуск машини і вмикається компресорна станція, тоді за першим контуром відбувається контроль відхилення тиску повітря в пневмосистемі від встановленого ПК значення. Поки робочий тиск не досягне значення 0,4 Мпа, виконуватиметься технологічний цикл підготовки машини до роботи.
Аналогічним чином після активізації механізму термозварювання за сигналом другого контуру управління в першому контурі відбувається контроль відхилення температури зварювання від мінімального допустимого значення і запуск виконавчих механізмів стане можливим після дотримання виконання даного обмеження [81,96].
Основною перевагою комбінованого управління є можливість досягти високої точності при кращих динамічних характеристиках, ніж у відповідної системи, побудованої за принципом управління за відхиленнями.

2.2. Вибір методології виконання наукового дослідження

Можна провести декомпозицію проекту комп'ютерної системи управління (КСУ) на дві складові: продукт, тобто матеріальний результат проекту та процес, тобто систему організаційних заходів, інструментальних засобів і послідовності дій, які направлені на створення продукту із заданими властивостями надійності та безпеки. Під надійністю продукту розуміється властивість зберігати в часі та у встановлених межах значення всіх параметрів, які визначають його здібності виконувати задані функції в заданих умовах експлуатації, технічного обслуговування та ремонту [67,83,89].
Безпека продуктів проектування класифікується як їх властивість виключати чи мінімізувати імовірність ситуації, яка призводить до небезпечного впливу на оточуюче середовище, персонал чи інші системи.
Такий розподіл