Автоматизоване керування випарною установкою на основі інтелектуальних регуляторів

Abstract

Дисертація присвячена підвищенню ефективності функціонування випарної установки для забезпечення якісних показників процесу випарювання шляхом удосконалення системи автоматизованого управління процесом випарювання за рахунок розробки і включення до її складу інтелектуальних регуляторів та підсистем прогнозування та підтримки прийняття рішень. У дослідженні проведено аналіз процесу випарювання вологи з бурякового соку як об’єкта автоматизації. Для того щоб підвищити ефективність функціонування системи автоматизації у даній роботі досліджується використання інтелектуальних регуляторів в системі керування випарною установкою, що покращує показники якості процесу регулювання. Розроблена модель випарної установки цукрового заводу, у якій використано інтелектуальне керування. У даній роботі широко застосовуються інтелектуальні регулятори. Серед таких регуляторів є нечіткий та нейромережевий регулятори. Розроблено модель прогнозування для системи нечіткого та нейромережевого регулювання. Використання інтелектуальних систем в автоматизації процесу випарювання бурякового соку передбачає виникнення великої кількості варіантів розвитку подій, частина яких може призводити до виникнення позаштатних та аварійних ситуацій. Саме тому дуже важливо завчасно запобігти їх появі. Для цього у даній роботі застосовано прогнозування стану даної системи. Також відбувається прогнозування технічного стану випарної установки на короткий час. Задача прогнозування технічного стану полягає у діагностиці сукупності показників стану системи. Прогнозування роботи випарної установки за методом нечітких локальних тенденцій відбувається за допомогою нечітких моделей часових рядів. Розроблено алгоритми та структури системи нечіткого та нейромережевого регулювання. Для того, щоб на основі прогнозованих даних користувач швидко міг приймати рішення розроблено людино-машинний інтерфейс таким чином, щоб він міг надати об’єктивно вірні підказки користувачу. З цією метою було використано підсистему прийняття рішень. У даній роботі було обрано метод розрахунку і прогнозування пріоритетів користувачів для розробки підсистеми прийняття рішень. Розроблено людино-машинний інтерфейс системи. Для реалізації системи використовувалось сучасне програмне та технічне забезпечення. У даному проекті використовується ПЛК фірми Schneider Electric Modicon M340. Одержані результати можуть бути використані при проектуванні, розробці та впровадженні нових, або при вдосконаленні існуючих систем автоматизації випарних установок цукрового заводу. Результати роботи пройшли дослідну перевірку на цукрових заводах ВАТ «Шамраївський цукровий завод» та Філія «Жданівський цукровий завод» ТОВ «Цукорагропром», що підтверджено відповідними довідками. The dissertation is devoted to increasing the efficiency of the evaporation plant to ensure quality indicators of the evaporation process by improving the system of automated control of the evaporation process by developing and including in its composition intelligent regulators and subsystems of forecasting and decision-making support. The study analyzed the process of moisture evaporation from beet juice as an object of automation. In order to increase the efficiency of the automation system, this paper investigates the use of intelligent regulators in the control system of the evaporation plant, which improves the quality indicators of the regulation process. A model of the evaporation plant of a sugar factory was developed, in which intelligent control was used. Intelligent regulators are widely used in this work. Among such regulators are fuzzy and neural network regulators. A prediction model for the system of fuzzy and neural network regulation has been developed. The use of intelligent systems in the automation of the beet juice evaporation process involves the emergence of a large number of options for the development of events, some of which may lead to the emergence of emergency and emergency situations. That is why it is very important to prevent their appearance in advance. For this purpose, this work uses forecasting of the state of this system. The technical condition of the evaporation plant is also predicted for a short time. The task of forecasting the technical condition consists in diagnosing a set of indicators of the system condition. Forecasting of the operation of the evaporation plant by the method of fuzzy local trends is carried out with the help of fuzzy time series models. Algorithms and structures of the system of fuzzy and neural network regulation have been developed. In order for the user to quickly make decisions based on the predicted data, the human-machine interface was developed in such a way that it could provide objectively correct hints to the user. For this purpose, the decision-making subsystem was used. In this work, a method of calculating and forecasting user priorities was chosen for the development of a decision-making subsystem. The human-machine interface of the system has been developed. Modern software and hardware were used to implement the system. This project uses a Schneider Electric Modicon M340 PLC. The obtained results can be used in the design, development and implementation of new or in the improvement of the existing systems of automation of sugar factory evaporation plants. The results of the work were tested at the sugar factories of JSC "Shamrayivskyi Sugar Factory" and Branch "Zhdanivskyi Sugar Factory" LLC "Tsukoragroprom", which was confirmed by relevant certificates.