АСУТП ректификации КССЖ с системой лингвистического прогнозирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

АСУТП РЕКТИФИКАЦИИ КССЖ С СИСТЕМОЙ ЛИНГВИСТИЧЕСКОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

Лунёв Р.А.

Annotation

In given clause the structure of management of technological process of rectification with system of linguistic forecasting born for a direct contour of management is investigated. Actions for improvement of quality of management by installation of rectification are considered.

Основная часть

Структурная схема автоматизированной системы управления технологическим процессом ректификации культуральной спиртосодержащей жидкости (ЛС АСУТП ректификации КССЖ), реализующей способ автоматизированного управления с локальными контурами регулирования и применением внешней, вынесенной за непосредственный контур управления, системы лингвистического прогнозирования, использующей методы лингвистического прогнозирования и работающей в режиме советчика, представлена на рисунке 1.

Система предусматривает измерение основных возмущающих воздействий - F - расход бражки, Х_f - крепость бражки и А - содержание в КССЖ примесей: эфироальдегидной фракции и сивушных масел, прогнозирование будущего характера изменения крепости бражки и введение корректирующего воздействия на регуляторы отбора спирта-ректификата, эфироальдегидной фракции и сивушного масла [1]. Кроме того, может быть осуществлено корректирующее воздействие, величина которого определяется отклонением прогнозируемых значений выходных параметров от ранее заданных. С целью получения замкнутой системы автоматизированного управления со значительным уменьшением инерционности, в контур управления вводится система лингвистического прогнозирования.

Полученная автоматизированная система состоит из трех частей:

§ ОУ - объект управления;

§ УС - управляющей части системы;

§ ЛС - системы лингвистического прогнозирования.

В объект управления входят четыре колонны: бражная, эпюрационная, концентрационная и колонна ректификации, связанные между собой прямыми и обратными технологическими потоками.

Управляющая система является системой с распределенными параметрами: часть управляющих функций осуществляется непосредственно независимыми локальными регуляторами, установленными на каждой колонне УР КССЖ, причем каждая колонна имеет два идентичных регулятора: регулятор давления низа колонны и регулятор расхода продукта, отбираемого в верхней части колонны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 Структурная схема АСУТП ректификации КССЖ с внешней ЛС

Другая, более интеллектуальная часть - управляющая система. Она осуществляет анализ параметров технологического процесса, отвечает за построение адаптивной математической модели, анализирует характер случайного процесса, осуществляет выработку на основе математической модели основного управляющего и корректирующего воздействий, а также формирует задания регуляторам.

Третья часть - система лингвистического прогнозирования. Эта часть вынесена за непосредственный контур управления и работает в режиме советчика. Внешнее, по отношению к общему контуру, корректирующее воздействие, формируемое оператором технологического процесса на основании информации лингвистического прогноза, является приоритетным по отношению к воздействию корректирующего блока и влечет за собой адаптацию математической модели в блоке её построения. Таким образом, основные решения по правильности формирования системой технологических режимов принимает оператор технологического процесса. Он руководствуется «рекомендациями», которые выдает система лингвистического прогнозирования, опирающаяся на ранее занесенные «описания» различных технологических режимов в базу знаний системы.

Система автоматизированного управления работает следующим образом.

В блок определения внутренних параметров объекта и блок штатного контроля системы лингвистического прогнозирования АСУТП ректификации КССЖ поступают данные, полученные в лаборатории завода по качеству исходного сырья (КССЖ) и получаемых продуктов (спирта, концентрата эфироальдегидной фракции и сивушных масел). Одновременно в эти блоки передаются данные о расходе сырья и о количестве полученного спирта-ректификата, концентрата эфироальдегидной фракции и сивушных масел. Далее данные из блока определения внутренних параметров объекта поступают в блок построения математической модели. Этот блок осуществляет построение математической модели, необходимой для формирования заданий регуляторам.

В свою очередь блок штатного контроля АСУТП ректификации КССЖ анализирует полученные данные и в случае необходимости запрашивает рекомендации в базе знаний [2]. После чего может либо выдать «рекомендацию», если она была «описана» ранее, оператору технологического процесса, либо сохранить «неопределенную ситуацию» в блоке хранения записей, чтобы в дальнейшем оператор мог проанализировать эту ситуацию и, описав ее, сохранить в базе знаний.

В блок анализа и прогнозирования поступают данные об изменении крепости КССЖ. Они анализируются с целью определения характера случайного процесса (стационарный или нестационарный) и определения параметров тренда для случайного нестационарного процесса. Параметры тренда передаются в блок выработки корректирующего воздействия. Блок задания коррекции анализирует тенденцию изменения крепости КССЖ во времени и осуществляет формирование сигнала предварения за счет введения коррекции в блок формирования заданий регуляторам. Введение коррекции позволяет уменьшить отрицательное влияние инерционности объекта на качество управления.

Блок формирования заданий получает расчетные данные, определенные на основе математической модели, учитывает коррекцию, поступившую от блока задания коррекции и оператора технологического процесса, и формирует задания для локальных контуров регулирования.

Локальные контуры регулирования давлений в низу каждой колонны осуществляют измерение давления, сравнение его с заданным значением и поддержание его на заданном уровне за счет изменения расхода пара на кипятильники. Локальные контуры регулирования расхода включают в себя блок измерения расхода продукта в верхней части колонны, регулятор и непосредственно сам исполнительный механизм, который изменяет расход охлаждающей воды, подаваемой в дефлегматор, чтобы поддерживать на заданном уровне значение расхода продукта, отбираемого из верхней части колонны. ректификация автоматизированный система жидкость

Для повышения качества управления установкой ректификации КССЖ в системе предусмотрены два дополнительных контура управления:

- контур стабилизации давления пара в общем коллекторе завода;

- контур стабилизации на заданном уровне расхода поступающей в УР КССЖ.

Математическая модель, связывающая изменение входных параметров: расхода КССЖ, крепости КССЖ и содержания в ней примесей: эфироальдегидной фракции и сивушных масел, выходных параметров, количества получаемого спирта-ректификата и его качества, строится специальным блоком построения математической модели. Параметры математической модели рассчитываются непрерывно. При изменении характеристик аппаратов установки ректификации КССЖ или специфических свойств поступающего в УР КССЖ сырья их влияние автоматически учитывается новыми соответствующими им значениями параметров модели.

Лингвистическая составляющая АСУТП ректификации КССЖ непрерывно отслеживает состояние системы, с целью своевременного вмешательства в процесс регулирования путем выдачи «рекомендации» по регулированию технологического процесса, в случае необходимости [3]. База знаний лингвистической составляющей может пополняться по мере появлений новых, ранее не «определенных» ситуаций, что позволит заносить в базу знаний ситуации, полностью учитывающие специфику отдельного оборудования и особенностей колонн, принимающих участие в процессе брагоректификации.

Таким образом, данная система автоматизированного управления может быть отнесена к классу адаптивных, поскольку она учитывает изменения реальных характеристик аппаратов и конкретного оборудования и автоматически приспосабливается к изменениям, происходящим в объекте управления и внешней среде.

Литература

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

2. Лунёв Р.А. Разработка функциональной схемы лингвистической составляющей технологического процесса ректификации культуральной спиртосодержащей жидкости / Р.А. Лунёв // «Информационные технологии в науке, образовании и производстве». Материалы международной научно-технической конференции. Орел: ОрелГТУ, 2004, Т3. С. 34-39.

3. Константинов И.С. Использование методов лингвистического прогнозирования в автоматизации технологического процесса ректификации культуральной спиртосодержащей жидкости / И.С. Константинов, Р.А. Лунёв, С.В. Новиков, А.И. Фролов, // «Информационные технологии в науке, образовании и производстве». Материалы международной научно-технической конференции. Орел: ОрелГТУ, 2004, Т3. С. 118-122.

Размещено на Allbest.ru