Файл: Группа Дипломная работа Автоматизированная система управления процессом конвертирования в цветной металлургии Пояснительная записка Зав кафедрой.doc

Совершенствование технической системы (в данном случае технологического процесса) возможно при создании компьютерных систем управления, основанных как на традиционных методах алгоритмической обработки данных, так и на методах создания и использования баз знаний. Одной из наиболее плодотворных методологий при создании таких систем является разработка систем поддержки принятия решений.

СППР выступают в роли помощника, который позволяет расширить способности человека, но не заменяет мнение или систему предпочтений. СППР используются в ситуациях, когда процесс принятия решений ввиду необходимости учета субъективного мнения не может быть полностью формализован и реализован на ЭВМ.

Таким образом, СППР можно определить как человеко-машинную информационную систему, используемую для поддержки действий оператора в ситуациях выбора, когда невозможно или нежелательно иметь автоматическую систему представления и реализации всего процесса оценки и выбора альтернатив. СППР призваны помочь человеку в решении стоящей перед ним проблемы реализации управления.

В составе СППР, как правило, имеются база данных, средства общения с пользователем и широкий набор методов и моделей математического программирования, статистического анализа, теории игр, теории принятия решений, а также эвристических методов, обеспечивающих адаптивность системы и обучение.

Большинство СППР работает с числовыми данными, аналитическими моделями и решает проблемы, которые предварительно дописываются на языке таких моделей. Однако СППР могут демонстрировать и некоторые «интеллектуальные» черты, если в их структуру включить базу знаний и использовать механизм логического вывода. В этом случае СППР становится способной работать в условиях неполноты исходной информации, использовать вероятностные выводы, вырабатывать суждения и объяснения, которые выдаются в качестве советов.

Центральной частью системы поддержки принятия решений является модуль обучения и тренинга – компьютерный тренажер (КТ), используемый для реализации режима обучения персонала, исследования функционирования технологического процесса конвертирования штейнов, а также выдачи советов оператору по принятию тех или иных действий и решений. Компьютерный тренажер включает в себя:

---

• 
  системный блок ЭВМ, предназначенный для хранения исходных данных, разработанного программно реализованного математического обеспечения, а также для обработки вводимой информации;
  
• 
  устройство отображение информации (УОИ) – монитор;
  
• 
  устройство управления тренажером (УУТр) – клавиатура и мышь.
  

Применение компьютерного тренажера дает возможность значительно улучшить качество обучения за счет наглядности и имитации реальных технологических ситуаций и режимов, что нельзя сделать на промышленных агрегатах в условиях действующего производства.

ИИС предназначена для получения информации о ТП и представления ее КТ и оператору. ИИС позволяет измерять следующие параметры: содержание меди и цинка в штейне, расход воздуха, количество штейна и кварцевого флюса, продолжительность цикла, температуру процесса, рассчитывать извлечение меди в черновую медь, содержание SO₂ в отходящих газах. Оператор, имея информацию от ИИС и МОиТр, имитирует различные управляющие воздействия.

Таким образом, модель функционирования модуля контроля и управления процессом конвертирования медных штейнов можно представить в следующем виде (рисунок 2.2).

МИП – модуль интерфейса пользователя; БФУВ – блок формирования управляющего воздействия; СППР – система поддержки принятия решений; ИИС – информационно-измерительная система; ЭМ – модель функционирования объекта управления; МОиТр – модуль обучения и тренинга Рисунок 2.2 – Функциональная схема модуля контроля и управления

Существует следующие режимы работы МКУ:

• 
  режим операторного контроля;
  
• 
  режим автоматизированного управления;
  
• 
  режим сбора, обработки и просмотра;
  
• 
  режим тренажера;
  
• 
  режим «советчика»;
  
• 
  режим супервизорного управления.
  

В режиме операторного контроля (ИИСМИП) – информационно-измерительная система собирает информацию о процессе и производит ее первичную обработку. Затем модуль интерфейса пользователя преобразует ее в вид, удобный для восприятия оператором.

В режиме операторного управления (ИИСМИПБФУВ) – на основании полученной о процессе информации оператор принимает те или иные управленческие решения. Воздействия оператора на мнемоорганы управления преобразуются модулем интерфейса пользователя в набор входных сигналов для блока формирования управляющего воздействия. Далее этот блок формирует вектор управляющих воздействий для исполнительных механизмов и систем.

---

В режиме сбора, обработки и просмотра (ОУИИСМОиТрМИП) – собранные информационно-измерительной системой данные поступают в модуль обучения и тренинга, сохраняются в базе данных, обрабатываются прикладным программным обеспечением модуля и отображаются на терминале оператора средствами модуля интерфейса пользователя.

В режиме тренажера ([ИИС]МОиТрЭМСППРМИП) может использоваться как информация, накопленная в базах данных, так и информация, введенная самим пользователем тренажера.

В ходе процесса обучения пользователь может вводить исходную информацию и «управляющие воздействия», которые являются входными данными для моделей, на основе которых функционирует модуль обучения и тренинга. Выходные данные моделей характеризуют действия обучаемого, фиксируются, и после окончания сеанса обучения анализируются на предмет количества и содержания допущенных ошибок.

В этом режиме на терминал пользователя выводятся подсказки и рекомендации по управлению процессом;

В режиме «советчика» (ИИСЭМСППРМИПБФУВ) информация о ходе реального процесса через информационно-измерительную систему поступает в систему поддержки принятия решений. Ее программное обеспечение, реализованное на основе математических моделей, обрабатывает полученную информацию и выдает оператору рекомендации по принятию того или иного управленческого решения. Приняв решение, оператор воздействует на мнемоорганы управления процессом конвертирования.

Режим супервизорного управления (ИИСЭМСППРБФУВ) отличается от режима «советчика» тем, что сгенерированная системой поддержки принятия решений рекомендация реализуется автоматически без участия оператора.

---

2.3 Функции и алгоритмы работы модуля контроля и управления
процессом конвертирования медных штейнов

Схема алгоритма работы МКУ представлена в приложении А. Алгоритм предусматривает ввод исходных данных (состав штейна, расход воздуха и флюса), после которого осуществляется выбор режима работы модуля между четырьмя подсистемами: информационно-измерительной системой, модулем обучения и тренинга, который может работать с ИИС и без нее, системой поддержки принятия решений и системой, работающей в режиме супервизорного управления. После выполнения работы системы производится вывод результатов или рекомендаций по управлению и выбору управляющих воздействий.

ИИС работает согласно алгоритму контроля (алгоритму сбора и первичной обработки информации), представленному на рисунке 2.3.

Алгоритм заключается в следующем: производится периодическое обращение к датчикам, сглаживание полученных текущих значений параметров и их сравнение с нормальными и аварийными уставками, которые задают нижние и верхние границы сравнения [17]. В случае выхода параметра за нормальные уставки производится печать значений параметра, его отклонения от нормы, номер датчика и текущее значение времени. Если параметр выходит за аварийные пределы, то выдается сигнал оператору.

Рисунок 2.3 – Алгоритм контроля

Таким образом, ИИС позволяет контролировать работу и текущее состояние технологического оборудования. В случае необходимости управления процессом полученная информация поступает в СППР и систему, работающую в супервизорном режиме.

Информация в СППР обрабатывается, выбираются и рассчитываются управляющие воздействия и выдаются рекомендации по управлению оператору. Окончательный выбор и реализация управляющих воздействий остается за оператором. Параметры, которые не контролируются автоматически,

---

рассчитываются по математической модели, программно реализованной в модуле обучения и тренинга, который является частью СППР.

При разработке системы, работающей в супервизорном режиме, в замкнутый контур автоматического управления включается ЭВМ с целью анализа информации с ИИС и выработки управляющих воздействий, поступающих как сигналы заданий непосредственно на входы к системам автоматического регулирования.

Данные об объекте, полученные с помощью ЭВМ, кроме вывода на централизованные средства отображения информации, могут выводиться для дальнейшей обработки на внешние накопители.

В результате накапливается информация, позволяющая построить и (или) уточнить математическую модель процесса, которым нужно управлять.

Через заданные промежутки времени полученные в ЭВМ данные о состоянии объекта и технико-экономические показатели анализируют с помощью математической модели управляемого процесса. Путем вычислений по модели определяют воздействия, необходимые для приближения процесса к оптимуму; результаты преобразуют в форму, пригодную для изменения задания настроек регуляторов. Так, например, если регуляторы воспринимают сигналы в форме постоянного тока, то управляющее воздействие, вырабатываемое вычислительным комплексом, преобразуется в ток соответствующего уровня и знака.

В таких системах функции оператора сводятся к общему наблюдению за ходом процесса. Вмешательство человека требуется лишь при возникновении каких-то редких, непредвиденных (например, аварийных) ситуаций.

В системах супервизорного управления вычислительный комплекс не только непрерывно контролирует процесс, но и автоматически управляет им вблизи оптимальной точки [16].

Выводы

1. 
   Разработаны структура и алгоритм работы модуля контроля и управления процессом конвертирования медных штейнов, который позволяет проанализировать влияние основных входных параметров и управляющих воздействий на показатели качества процесса и осуществлять управление процессом конвертирования в режиме «советчика».
   
2. 
   Дальнейшая задача состоит в реализации элементов МКУ:
   

---