Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Лемешевский Денис Сергеевич. Разработка и исследование управляющего автомата электропривода технологического комплекса "Подъем" : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06.- Новокузнецк, 2001.- 185 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/1541-9

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 6

1 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА «ПОДЪЕМ» 10

1.1 Принципы построения электропривода как управляющего объекта автоматизированной системы 10

1.2 Характеристика систем логического управления технологическими процессами 14

1.3 Характеристика устройств управления и защиты технологического комплекса «Подъем» 1.3.1 Путевые программные аппараты., 18

1.3.2 Ограничители скорости 20

1.4 Основы построения управляющих автоматов в системах электроприводов 27

1.4.1 Общая характеристика управляющего автомата 27

1.4.2 Функциональная структура управляющего автомата в системе электропривода 30

1.4.3 Представление алгоритма управления в управляющем автомате 36

1.5 Выводы по главе

2 АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ 44

2.1 Структура потоков информации в управляющем автомате 45

2.2 Математическое описание управляющего автомата 2.2.1 Система технологической автоматики 48

2.2.2 Система технологических защит и контроля хода подъемной машины 62

2.2.3 Программное устройство управления 69

2.3 Выводы по главе 75

3 СИНТЕЗ УПРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ 76

3.1 Синтез закона управления 77

3.1.1 Фазовая траектория движения 78

3.1.2 Диаграмма движения в пространстве состояний 85

3.1.3 Реализация закона управления на языке регулярных событий... 91

3.1.4 Алгоритмическое представление закона управления формируемого управляющим автоматом 97

3.2 Способы повышения качественных характеристик алгоритмов функционирования управляющего автомата 104

3.2.1 Вычисление местоположения 104

3.2.2 Вычисление скорости и тока 106 3.2.3 Коррекция местоположения сосуда 108

3.2.4 Контроль исправности 108

3.2.5 Формирование программы движения 109

3.2.6 Защита от превышения скорости 110

3.2.7 Защита от пере подъема 112

3.2.8 Защита от обратного хода 1

3.3 Методика синтеза управляющего автомата 117

3.4 Выводы по главе 119

4 СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ 120

4.1 Модульная структура системы контроля движения 121

4.2 Аппаратное построение системы контроля движения 1

4.2.1 Выбор элементной базы 125

4.2.2 Техническая структура системы контроля движения 1

4.3 Алгоритмы работы системы контроля движения 135

4.4 Программное обеспечение системы контроля движения 143

4.5 Выводы по главе 145

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

146 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 148

ПРИЛОЖЕНИЯ 159

Приложение А Блок-схемы алгоритмов работы системы контроля

движения 160

Приложение Б Акты внедрения и дипломы выставок 176 

Введение к работе:

Актуальность работы. Неотъемлемой частью большинства промышленных агрегатов являются системы управления электроприводами, и именно они во многих случаях определяют эффективность производства. Вследствие этого непрерывное развитие технологических процессов, требование повышения их технико-экономических показателей и безопасности труда вызывают необходимость совершенствования данных систем. Существенную роль здесь приобретает создание систем логического управления (СЛУ), построенных с применением микропроцессорных средств, к классу которых относятся управляющие автоматы (УА).

При разработке УА сталкиваются со многими трудностями, обусловленными дискретным характером задач, которые часто не позволяют использовать традиционные методы исследования. Однако, наметившаяся тенденция более глубокого проникновения электропривода в технологический процесс, определенная успехами в развитии микроэлектроники, выдвигает в качестве актуальной и перспективной проблему создания УА, как базового элемента автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП).

В настоящее время для горно-металлургического производства разработаны и используются различные СЛУ, основное назначение которых состоит, прежде всего, в реализации требуемых параметров технологического процесса. Очевидно, что УА также обеспечивает оптимизацию и заданный уровень автоматизации производства (прокатные станы, подъемные установки и др.). Немаловажно и то, что практически вся применяемая аппаратура управления (наиболее яркий пример - шахтные подъемные установки) не просто морально, а технически устарела и отечественной промышленностью серийно не выпускается.

Бесспорно, что дальнейшее совершенствование СЛУ связано с научно-техническим прогрессом в области цифровой вычислительной техники и требует пересмотра подходов и методов их исследования. С этих позиций выделение в управляемом электроприводе устройств, объединяемых под понятием управляющий автомат, является предпосылкой для создания принципиально новых локальных АСУ технологическими комплексами.

Проблемами создания локальных АСУ занимались как отечественные, так и зарубежные ученые. Однако в последнее десятилетие в России этому вопросу уделялось недостаточно внимания, а сведения о теоретических принципах и существе разработок иностранных компаний в доступной печати отсутствуют. Вместе с этим необходимость перехода на более высокий уровень автоматизации на основе микропроцессорного управления, не достигнутая в полной мере отечественной практикой, очевидна, что делает проблему исследования актуальной.

Цель и задачи диссертации. Целью работы являются создание системы управления, обеспечивающей взаимодействие между электроприводом и технологическим процессом. При этом электропривод выполняет ряд дополнительных функций, которые способствуют повышению качественных характеристик и безопасности подъемного комплекса.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Сформулировать принципы построения управляющего автомата в электроприводе.

2. Осуществить алгоритмизацию технологического процесса при согласованном управлении механизмами производственных комплексов.

3. Разработать алгоритмические структуры и методики проектирования микропроцессорной системы логического управления и технологических защит шахтной подъемной установки.

4. Решить задачу синтеза закона управления электроприводом технологического комплекса.

5. Получить алгоритмы функционирования и техническую структуру системы контроля движения электропривода шахтного подъема.

Методы исследований. В работе в качестве базиса использована концепция построения автоматического электропривода и ее конкретизация применительно к управляющему автомату, основанная на анализе функций и структуры объекта управления посредством сочетания физического моделирования и промышленных испытаний. При решении поставленных задач предпочтение отдавалось общим методам теории автоматического управления, теории оптимизации процессов, теории дискретных устройств.

Научная новизна.

1. Расширено понятие управляющего автомата как устройства, формирующего режим работы электропривода и реализующего алгоритм функционирования систем автоматики, что позволило применить его при анализе и синтезе систем логического управления электроприводами в составе технологических комплексов.

2. Предложены принципы построения управляющего автомата, основанные на представлении его как интегрированной развивающейся структуры, определяющей роль электропривода в оптимизации технологического процесса.

3. Получены математические модели управляющего автомата и вскрыты основные закономерности, определяющие функционирование его модулей и взаимосвязь между ними, что позволило определить состав и характеристики микропроцессорных средств управления.

4. Определена область применения методик анализа и синтеза управляющих автоматов, охватывающая объекты горно-металлургического производства, в которых электропривод определяет основные параметры технологического процесса.

5. Предложена методика синтеза управляющего автомата, отражающая взаимодействие между системой автоматизированного электропривода и технологическим процессом. Практическая ценность. Принципы построения и методика синтеза управляющего автомата и его составных модулей могут быть использованы при разработке технических проектов новых и модернизации действующих автоматизированных систем управления подъемных установок и прокатных станов.

Реализация разработанных алгоритмов функционирования управляющего автомата, позволяет создать микропроцессорную систему контроля движения электропривода шахтной подъемной установки, обеспечивающую высокий уровень эксплуатационной надежности и безопасности.

Результаты работы в целом создают предпосылки для построения автоматизированного электропривода с более высокими технико-экономическими показателями. Кроме этого, возможно использование результатов работы при подготовке специалистов электротехнических специальностей.

Реализация результатов работы. Работа выполнялась в соответствии с темами комплексных и подотраслевых планов. Разработаны программируемый аппарат защиты и контроля хода (ПАЗК) скиповой подъемной машины типа ЦРбхЗ,2/0,75 ствола «Главный» и система контроля движения (СКД) подъемной машины типа ЦР4хЗ,2/0,6 ствола «Воздуховыдающий» Абаканского рудоуправления.

Для проверки разработанных алгоритмов в реальном масштабе времени созданы физические модели системы контроля движения для электроприводов постоянного и переменного токов, на которых также происходит обучение оперативного персонала шахт и студентов старших курсов СибГИУ специальностей «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и «Промышленная электроника». В настоящее время внедрен в производство ПАЗК, который находится в эксплуатации с 1997 года, и ведется подготовка к пуску СКД. Результаты, полученные в работе, реализованы в 6 технических и рабочих проектах устройств управления и защиты подъемных комплексов для Абаканского, Казского, Таштагольского, и Шерегешского рудоуправлений.

Предмет защиты и личный вклад автора. На защиту вынесены:

1. Методики анализа и синтеза управляющего автомата автоматизированной системы управления электроприводом шахтной подъемной установки, которые обеспечивают переход от традиционных систем логического управления к интегрированным с более высоким уровнем автоматизации.

2. Формализация задач анализа и синтеза управляющего автомата, теоретические и инженерные разработки по его алгоритмическому и программно-техническому обеспечению.

3. Алгоритмы функционирования управляющего автомата электропривода технологического комплекса «Подъем».

4. Микропроцессорная система технологических защит и контроля движения шахтной подъемной машины.

Личный вклад автора заключается в формировании основных положений и разработке научных основ создания управляющего автомата автоматизированного электропривода; развитии принципиальных решений систем логического управления и защиты шахтной подъемной установки; разработке методик анализа и синтеза управляющего автомата электропривода технологического комплекса «Подъем»; теоретических и инженерных разработках по алгоритмическому и программному обеспечению задач формирования и контроля процессов управления электроприводом шахтного подъема.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Международной научно-технической конференции «Структурная перестройка металлургии: экономика, экология, управление, технология» (Новокузнецк, 1996), на V Международной научно-практической конференции «Перспективы развития горно-добывающей промышленности» (Новокузнецк, 1998), на Всероссийской научно-практической конференции «Системы и средства автоматизации» (Новокузнецк, 1998), на Всероссийском Электротехническом конгрессе с международным участием ВЭЛК-99 «На рубеже веков: итоги и перспективы» (Москва, 1999), на юбилейной региональной научно-практической конференции «Перспективы автоматизации в образовании, науке и производстве» (Новокузнецк, 1999), на II Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в моделировании и управлении» (Санкт-Петербург, 2000), на VIII Международной научно-практической конференции «Современные перспективные технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2001), а также на семинарах НИИ АИЭМ СибГИУ и кафедры «Автоматизированного электропривода и промышленной электроники». Система контроля движения и ее варианты удостоены дипломами за лучший экспонат на выставках-ярмарках «НОВОТЕХ-1998», «УГОЛЬ РОССИИ-1999», «УГОЛЬ РОССИИ И МАЙНИНГ-2000», «УГОЛЬ РОССИИ И МАЙНИНГ-2001».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 143 наименований и 2 приложений. Общий объём диссертации составляет 185 страниц, в том числе 158 страниц основного текста, 8 таблиц и 34 рисунка. 

Подобные работы
Ванин Александр Сергеевич
Разработка и исследование адаптивной системы вытяжки ленты на базе нейронного управления
Татарский Леонид Сергеевич
Исследование и разработка методов построения диалоговой системы телеобработки информации в ИВС ГА
Сиротюк Владимир Олегович
Разработка и исследование моделей и методов анализа и синтеза оптимальных структур баз данных иерархического и сетевого типов
Высотская Ольга Викторовна
Разработка и исследование алгоритма автоматической параметрической оптимизации для систем с широтно-импульсной модуляцией
Алексеев Денис Васильевич
Разработка и исследование автоматизированной электромеханической системы двухроторной вибрационной установки с управляемыми колебаниями платформы
Алексеев Владимир Александрович
Разработка и исследование методов и средств автоматизированного управления качеством продукции непрерывных производств
Васильев Артем Вячеславович
Исследование и разработка алгоритмов управления многостадийным процессом производства листового стекла
Томаков Максим Владимирович
Разработка и исследование методов и средств идентификации и контроля металлической ленты системы загрузки реактора
Яковлева Галина Леонтьевна
Исследование и разработка автоматизированных систем прогнозирования на основе методов теории нейронных сетей
Сонин Андрей Игоревич
Исследование и разработка метода семантического информирования

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net