Искусственный холод находит применение в химической, пищевой, текстильной промышленности, металлургии, транспорте, торговле, медицине, науке, других отраслях народного хозяйства, а также в быту [1−9]. Возникновение и развитие новейших технологий, производство новых продовольственных и промышленных товаров зачастую связано с созданием и использованием умеренно низких и криогенных температур.
Наиболее широкое применение искусственный холод находит в областях, связанных с производством, холодильной обработкой и хранением пищевой продукции — от получения сырья до появления продуктов в бытовых холодильниках [1,2,4,5]. Мясо, рыбу, птицу охлаждают, замораживают, подмораживают, размораживают на различных стадиях производства, транспортировки и хранения. Холод используется для приготовления, охлаждения и хранения колбас, консервов из животного и растительного сырья, кондитерских изделий. В молочной промышленности охлаждают пастеризованное молоко и творог", замораживают сливки и масло, строгое соблюдение температурного режима необходимо при производстве сливок, сыра, масла. Мороженое производят замораживанием смеси молочных продуктов, сахарозы и других ингредиентов (красителей, ароматизаторов, стабилизаторов, наполнителей). Концентрированные соки получают вымораживанием воды. Замораживают также фрукты, овощи и ягоды. Холод находит применение в пивоваренной и винодельческой промышленности.
Не менее важно использование холода в медицине — для производства и хранения лекарственных препаратов (в т.ч. плазмы крови) [6,7]. Широко используется холод и в науке — для получения новых материалов и веществ, а также исследования их свойств (например, сверхпроводимость) при криогенных температурах.
Способы и технические средства получения умеренно низких и криогенных температур довольно многообразны. Наибольшее распространение при производстве холода получили компрессорные паровые холодильные установки, в основе принципа действия которых лежит теоретический цикл Карно [1,3,4,7−12].
Объектом исследований данной' работы являются многокамерные компрессорные холодильные установки, работающие на несколько температур кипения.
Управление технологическими процессами производства холода в основном базируется на поддержании теплового баланса между элементами холодильной установки [1,3/1,7,13−15]. Следует отметин, что технологические процессы выделенного класса характеризуются повышенной энергоемкостью, потенциально опасны и подвержены сильным возмущениям, связанным с суточными и сезонными изменениями температуры и давления окружающей среды, энергетическими потерями на магистралях и в оборудовании установок, а также с изменением состава и свойств холодильных агентов, загрязнением и коррозией теплопередающих поверхностей [ 16|.
Сложность технологических схем процессов и основного технологического оборудования (холодильно-компрессорных агрегатов), многочисленность и взаимосвязанноегь параметров, необходимых для ведения процесса, а также постоянно меняющаяся под влиянием возмущений обстановка, — все эти факторы приводят к возникновению множества нештатных ситуаций и обуславливают необходимость непрерывного оперативного контроля за ходом процесса. Перечисленные факторы являются причиной того, что управление компрессорными холодильными установками во многом осуществляется эмпирическими методами, то есть исходя из опыта операторов. Следует также отметить, что различные нештатные ситуации, особенно связанные с режимами работы оборудования, часто имеют схожие наборы симптомов. Условия информационной перегрузки способствуют несвоевременному обнаружению симптомов аварий обслуживающим персоналом и принятию ошибочных решений по управлению процессом.
Поэтому создание автоматизированной системы управления на основе диагностики режимов работы оборудования, способной по результатам непрерывного контроля объекта выявлять возникающие симптомы и соответствующие неисправности, а главйое, выдавать рекомендации по их устранению оператору до возникновения нештатных ситуаций, является важной и актуальной.
Система управления на основе диагностики режимов работы оборудования должна базироваться на комбинации принципов ситуационного управления и диагностики оборудования. Диагностическая модель режимов работы компрессорной холодильной установки строится на основе сбора и обработки знаний о процессепричем должны бы ть использованы теоретические знания о предметной области и экспертные знания о конкретном технологическом к процессе.
Таким образом, целью диссертационной работы является повышение качества управления компрессорными холодильными установками и надежности функционирования оборудования за счет разработки и реализации автоматизированной системы управления на основе диагностики режимов работы оборудования.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:
• разработка принципов построения и структуры системы управления компрессорной холодильной установкой на основе диагностики режимов работы оборудования, а также разработка алгоритма управления;
• исследование конкретного технологического процесса производства холода, сбор знаний о методах управления и диагностики;
• обработка и формализация знаний, формирование диагностической модели процесса, разработка алгоритма диагностики;
• практическая реализация результатов исследований.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка использованной литературы, приложений.
5.5. Выводы ic главе 5
1.АСУТП компрессорного цеха реализована на НТК (рис.29), состоящего из программируемого микроконтроллера и трех ПЭВМ, объединенных в ЛВС, способную к развитию. Программное обеспечение системы базируется на современной SCADA-оболочке. Таким образом, программное и техническое обеспечение отвечает современным требованиям, предъявляемым к АСУТП.
2.Функционально АСУТП КЦ состоит из подсистем контроля технологических параметров, учета моторесурса (СУМР), учета электроэнергии (АСУЭ), сигнализации, защиты и дистанционного управления (АСЗУ), управления на основе диагностики режимов оборудования (АЭСУД). Возможно дальнейшее наращивание системы за счет ввода в эксплуатацию новых подсистем. Перечисленные подсистемы функционируют как единое целое, так и в автономном режиме. Переход от одной подсистемы к другой осуществляется по дереву панелей, основные из которых представлены на рис. 17−20 и в приложении 1.
3.Ьаза данных системы организована по паспортному принципу. В результате исследований определены структура (рис.30) и состав (приложение 2) базы данных, разработаны паспорта параметров. Суточный архив позволяет с заданным интервалом воспроизводить значения всех входных и выходных контролируемых и вычисляемых параметров. База данных АСУ П I КЦ способна к дальнейшему парамет рическому расширению.
4.Диагностическая модель процесса была построена па основе принципов, структуры и алгоритмов, разработанных в данной работе. Разработаны фреймы всех трех уровней (единица оборудования — ситуация — неисправност ь) для всех функциональных групп оборудования (приложение 3). Синтез диагностических моделей единиц оборудования в диагностическую модель процесса осущест влен в соответствии с декомпозицией объекта, описанной в п. 3.1.
5.Разработаны алгоблоки (программы), реализующие функции контроля, вычислений, диагностики, защиты и управления (приложение 4).
6.Подсистемы АСУТП, реализующие функции контроля, на данный момент внедрены и функционируют. Подсистемы управления, сигнализации, защиты и диагностики прошли стендовые испытания и приняты к внедрению.
7.Опытные испытания подсистемы диагностики показали, что она адекватно реагирует па изменение состояния объекта, надежна в функционировании и может быть использована как система поддержки принятия решений для оперативного управления технологическим процессом КЦ. Подсистема принята к внедрению.
