Разработка функциональной схемы лингвистической составляющей технологического процесса ректификации культуральной спиртосодержащей жидкости

Размещено на http://allbest.ru

Орловский государственный технический университет

Разработка функциональной схемы лингвистической составляющей технологического процесса ректификации культуральной спиртосодержащей жидкости

Аспирант Лунёв Р. А.

Россия, г. Орел

Лингвистическая составляющая автоматизированной системы управления технологическим процессом ректификации культуральной спиртосодержащей жидкости, (в дальнейшем - ЛС АСУ ТП ректификации КССЖ) построена по иерархическому принципу и представляет собой трехуровневую структуру как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 - Функциональная схема ЛС АСУ ТП ректификации КССЖ.

Каждый уровень может работать как самостоятельно, так и совместно с остальными. Вынесенная за непосредственный контур АСУ ТП ректификации КССЖ, система лингвистического прогнозирования работает в режиме советчика. Внешнее, по отношению к общему контуру управления, корректирующее воздействие, формируемое оператором технологического процесса, на основании информации лингвистического прогноза является приоритетным по отношению к воздействию АСУ ТП ректификации КССЖ /1/. Основные решения по правильности формирования системой технологических режимов оценивает оператор и при необходимости принимает решения о соответствующей коррекции, опираясь на «советы» ЛС АСУ ТП ректификации КССЖ. /2/.

Разбиение всей системы на уровни обработки входных данных, позволяет нам более экономно обращаться с «процессорным временем», выделяемым на обработку входных данных, также значительно снизить требования к быстродействию ЭВМ.

Блок штатного контроля состояния ТП представляет собой простейший модуль, реализующий анализ данных о состоянии системы на предварительном этапе. Здесь информация, собираемая с датчиков, в первоочередном порядке проверяется на допустимость в данный момент времени тех или иных показаний в соответствии с требованиями технологического процесса ректификации КССЖ /3/. Этот блок отвечает за выявление отклонений от нормальных значений отслеживаемых величин, которые по своей сути в стандартном режиме работы системы, должны быть единичны. В случае обнаружения системой отклонений, на экран оператора будет выведено сообщение о необходимости регулировки указанного регулятора, дабы вернуть системе стабильность, на том или ином этапе технологического процесса ректификации КССЖ.

После того, как было выведено сообщение на экран, система переходит в режим «постоянного слежения», когда показания с датчиков снимаются системой постоянно, с интервалом в 15 секунд, в то время как в режиме «стандартного слежения» показания с датчиков снимаются с интервалом в 60 секунд. Снимая показания с датчиков в режиме «постоянного слежения», система тщательно отслеживает изменения показаний, как датчика, по которому происходит в данный момент регулирование, так и со всех остальных датчиков, на случай перерегулирования. В случае, когда регулировка не даст необходимого результата, или показания других датчиков после регулировки выйдут за пределы допустимых технологическими нормами значений, система немедленно обратится к базе знаний за необходимыми рекомендациями. База знаний второго уровня ЛС АСУ ТП включает в себя базу данных с возможностью не только получения хранящихся в ней данных напрямую, но также и занесения в нее необходимой информации, дабы в дальнейшем эту информацию, можно было бы использовать, не обращаясь к блоку лингвистического прогнозирования /4/. Здесь же хранится информация о различных состояниях системы, а также рекомендации оператору технологического процесса, выполнение которых необходимо для достижения системой состояния стабильности.

После того, как по каким-либо причинам, блок штатного контроля состояния ТП не «распознал» ситуацию, информация о текущем состоянии системы, попадает в базу знаний. База знаний в соответствии с имеющимися правилами определяет состояние системы и рекомендации оператору, выполнение которых приведет к стабилизации системы. Возможно всего два вида отклика на результат работы:

Данная ситуация была описана ранее, и необходимая информация о ней в базе знаний найдена. Данная ситуация ранее описана не была, и необходимая информация в базе знаний о ней отсутствует.

Рассмотрим первый случай. Если данная ситуация имеется базе знаний, система выдаст рекомендации по регулировке отдельных контуров АСУ ТП ректификации КССЖ на монитор оператора для проведения регулирования. В этот момент ЛС перейдет в режим «постоянного слежения». Если система стабилизировалась, то управление опять передается блоку штатного контроля состояния ТП, в противном случае данные о состоянии технологического процесса, передаются в блок прогнозирования, который, опираясь на инструмент лингвистического прогнозирования, проанализировав переданные в него данные, выдаст необходимые рекомендации оператору. Также необходимо уточнить два момента. Во-первых, в блок прогнозирования передаются данные, снимаемые с датчиков и действительные на текущий момент. Во-вторых, если регулирование по данным из базы знаний не дало положительного результата, то можно сделать вывод, что данные в базе знаний либо по каким-то причинам устарели, либо не соответствуют действительности, и требуют, после предварительной, дополнительной проверки процесса регулирования, изменений. Предварительная проверка процесса регулирования, требуется, в первую очередь для того, чтобы учесть «человеческий фактор». Необходимо исключить возможность изменений в базе знаний «действительной» информации на «ложную», по причине того, что оператор допустил ошибку в процессе регулирования. Изменения в базу знаний необходимо вносить, только после того, как будут проверены журналы учета (логи) процесса регулирования. Если в результате этой проверки будет установлено, что все действия по регулированию были выполнены в точности с предписаниями блока прогнозирования, то необходимые изменения в записях базы знаний должны быть произведены. Причем, прежде чем изменения будут внесены, необходимо предварительно уведомить человека, занимающегося обслуживанием ЛС АСУ ТП ректификации КССЖ, и получить от него разрешение на внесение соответствующих изменений.

Если же в действиях оператора были обнаружены определенные неточности, т.е. если в процессе регулирования оператор действовал не в соответствии с предписаниями, выведенными на монитор, то в базу знаний никаких изменений вноситься автоматически не будет. Эта ситуация требует дополнительных проверок, и изменения, если в их внесении будет необходимость, будут сделаны после всех соответствующих проверок - вручную, но такой вариант маловероятен.

Теперь перейдем ко второму случаю - данная ситуация ранее описана не была, и необходимая информация, именно в том виде в котором она на «входе», в базе знаний отсутствует. В этом случае, показания с датчиков, действительные на текущий момент времени, передаются в блок прогнозирования. В этом блоке анализируются полученные данные, и делается вывод, основываясь на данных полученных ранее и используя «историю» показаний датчиков. После того, как по результатам работы блока прогнозирования было произведено регулирование, и система стабилизировалась, в базу знаний необходимо занести информацию о показаниях датчиков, и предписаниях оператору АСУ ТП ректификации КССЖ. Прежде чем сделать подобную запись в базе знаний необходимо запросить об этом разрешение у человека, занимающегося обслуживанием ЛС АСУ ТП ректификации КССЖ. После того, как эксперт (это может быть технолог) утвердит данные изменения, т.е. подтвердит вывод блока прогнозирования, эти данные могут быть внесены в базу знаний. Важным моментом здесь является именно то, что дополнения, в отличие от изменений, требующих всего лишь проверки на отсутствие «человеческого фактора», могут вноситься в базу знаний только после того, как будет получено разрешение от «эксперта». Это делается, в целях исключения возможности занесения в базу знаний информации, несоответствующей действительности. ректификация спирт лингвистический прогнозирование

Необходимо, также сказать о том, что вся информация по изменениям и дополнениям, которая еще не получила подтверждения на занесение в базу знаний, хранится в блоке хранения записей. Он представляет собой «миникопию» базы знаний. Этот блок выполняет функции «буфера» между базой знаний и записями, которые ждут очереди на занесение. Необходимость в блоке хранения записей продиктована тем, что хранение «не утвержденных» записей в базе знаний сильно увеличивает объем хранящейся в ней информации. В свою очередь, большие объемы информации в базе знаний значительно «снижают» скорость ее работы, и не позволяют «быстро» находить необходимую нам информацию при очередном обращении ЛС АСУ ТП ректификации КССЖ. Блок хранения записей содержит в себе записи, требующие подтверждения на занесение в базу знаний (в не зависимости от того, изменяем ли мы или дополняем базу знаний). Пока блок хранения записей содержит в себе записи, один раз в 600 секунд человеку, занимающемуся обслуживанием ЛС АСУ ТП ректификации КССЖ, на экран выводится сообщение об этом, с перечнем записей требующих занесения в базу знаний. Предусмотрена возможность выставления «флага о прочтении» данного сообщения. В этом случае сообщение о том, что в блоке хранения записей содержится информация, требующая подтверждения на занесение (т.е. предварительной проверки), выводится один раз в 12 часов. После того, как информация внесена в базу знаний, она автоматически удаляется из блока хранения записей.

Третий уровень нашей ЛС АСУ ТП ректификации КССЖ содержит в себе блок прогнозирования, который по своей сути, являясь третьим уровнем нашей системы, является основной частью рассматриваемой лингвистической составляющей. В своей работе блок прогнозирования опирается на данные, хранящиеся в базе знаний, и на глубину ретроспекции полученных показаний с датчиков. Здесь на основании поступающей информации с датчиков и хранящихся ранее занесенных в базу знаний записей, делаются выводы, о необходимых для стабилизации локального контура АСУ ТП КССЖ, действиях. После того как сделан вывод, он выводится на монитор оператору технологического процесса ректификации КССЖ. Этот блок вынесен в третий уровень ЛС АСУ ТП ректификации КССЖ потому как работа этого блока требует значительных затрат процессорного времени. Блок прогнозирования требует расчета и проверки огромного количества вариантов, что допустимо только в том случае, если не найдено решения на первых двух уровнях.

Наша система должна находить правильное решение исходя из принципа - «чем быстрее, тем лучше», а это невозможно, если будут отсутствовать первые два уровня ЛС АСУ ТП ректификации КССЖ - блок штатного контроля состояния ТП, и база знаний, которая работает совместно с блоком хранения записей. Таким образом, можно сделать вывод, что данная структура ЛС АСУ ТП КССЖ является наиболее приемлемой в данной ситуации, и отвечает всем требованиям технологического процесса ректификации КССЖ /5/.

Литература

1. Касьянов Ю. В. Автоматизация и управление технологическим процессом ректификации КССЖ в производстве спирта. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук.

2. Константинов И.С. Лингвистический подход в ситуационном управлении технологическими процессами. Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук.

3. Стабников В.Н., Николаев А.П., Мандельштейн М.Л. Ректификация в пищевой промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. -232 с.

4. http://sapr.mgsu.ru

5. Стабников В.Н. Новое в теории и практике перегонки //Ферментная и спиртовая промышленность, 1980. - № 4. - С. 13-18.

Annotation

Development of a functional diagram of the linguistic component of the technological process of rectification of a cultural alcohol-containing liquid. Post-graduate student R. A. Lunev, Oryol State Technical University, Russia, Orel

In clause the structure of the linguistic making automated control system by technological process of rectification of home-brewed beer is considered. The function chart of linguistic making automated control system by technological process of rectification of home-brewed beer, interaction of separate blocks of system, their operating modes and behaviour in supernumerary situations is submitted.

Размещено на Allbest.ru