Интенсификация промышленных производств, повышение производительности труда, экономное использование сырья, материалов, энергоресурсов, внедрение малоотходных технологий — все это, вместе взятое, определяет новые задачи и цели в области совершенствования управления на основе комплексной автоматизации всех процессов: от организационно-экономических и технологических до реализации технологии производства продукции и ее реализации.
В интегрированной системе управления предприятиями, функциональная подсистема оперативно-диспетчерского управления производством занимает центральное место, оказывает наибольшее влияние на эффективность деятельности предприятия и служит связующим звеном между всеми другими подсистемами. Оперативно-диспетчерское управление представляет собой сочетание централизованного непрерывного контроля и оперативного регулирования хода производства с целью обеспечения равномерного и комплектного выполнения номенклатурного плана [1].
Одной из основных задач пищевой и перерабатывающей промышленности, в частности, мукомольных предприятий, является разработка методов и алгоритмов оперативно-диспетчерского управления производством продуктов переработки зерна на основе математического моделирования и оптимизации в условиях неопределенности исходных данных, а также стохастичности технологических процессов.
В мукомольном производстве основное место занимают процессы помола и размола зерна, соответственно, в драных и размольных системах [2].
Качественное регулирование процессов дробления и размола зерна с целью получения целевых продуктов заданного состава является сложной задачей по следующим причинам: агрегаты, станки, ситовеечные машины драных и размольных систем являются объектами управления со сложной динамической структурой, обладающими некоторой инерцией и частым запаздыванием, обусловленными большим числом последовательно и параллельно работающих элементов; имеют место значительные и частые возмущения, связанные с изменением качества и параметров исходного сырья, имеющим место в практике зерновых хозяйств. К составу целевых продуктов мукомольного производства часто предъявляются требования повышенной точности поддержания их на заданном уровне.
Для мукомольного предприятия с комплектным оборудованием нами предлагается система оперативно-диспетчерского управления технологическими процессами (ОДУ ТП). Система включает в себя подсистемы верхнего уровня: централизованного контроля режимных параметров производства и работы основного технологического оборудования мукомольного предприятия; оперативного расчета технико-экономических показателей (ТЭП) и режимных параметров производства; централизованная система управления мукомольным предприятием (ЦСУП).
При постановке задач системы оперативно-диспетчерского управления технологическими процессами производства муки и разработке ЦСУП учитывалась сложность объекта, обусловленная рядом особенностей, в том числе сочетанием последовательных и параллельных потоков продуктов зерна и соответствующего технологического оборудования. Кроме того, бралась в учет сложность физико-механических процессов с большим числом прямых и обратных связей.
Также учитывались существенные возмущения в виде изменения характеристик сырья, параметров рабочих органов агрегатов, энергоносителей, длительности цикла производства, а также инерционность и запаздывание отдельных процессов. На принятые решения влияло отсутствие целого ряда автоматических датчиков качества промежуточных продуктов и готовой продукции, а также жесткое регламентирование качества конечной продукции (мука высшего, первого, второго сорта, крупки, отходы).
Другая существенная особенность данного производства — вероятностный характер технологических процессов [3]. Все измеряемые входные переменные однозначно не определяют выхода объекта.
Степень идентичности модели для разных объектов различна, что является следствием, во-первых, недостаточной изученности процесса и отсутствием точного математического описания. Во-вторых, объекты обладают некоторой принципиальной неопределенностью. Наконец, ряд физических величин, влияющих на процесс (зазоры между вальцами драной и размольной систем), не удается измерять из-за отсутствия датчиков. Так или иначе, точное предсказание результатов работы объекта обычно затруднено.
Немаловажной является следующая особенность — высокая степень автоматизации пневмотранспортных операций. На всех этапах производственные процессы воздействия на продукты перемещения исходного сырья-зерна, промежуточных продуктов (дунсты, крупки) или конечных продуктов (разновидности муки) происходят автоматически.
Важная особенность промышленных комплексов (в частности, мукомольных предприятий) состоит в отработанности технологии. Агрегаты работают десятилетиями и вследствие этого режимы их работы достаточно изучены и близки к оптимальным. Основной вклад в разброс параметров выходного продукта, модификации муки, вносят быстрые изменения наблюдаемых технологических параметров (шероховатости, рифлей, гладкости вальцов и др.)
Из перечисленных выше особенностей вытекает, что в таких условиях мукомольного производства нельзя без АСУ ТП обеспечить достаточно высокую ритмичность производства и, следовательно, его эффективность.
Ханкинский мукомольный завод — крупное предприятие отрасли, перерабатывающее до 500 т. зерна в сутки. Ясно, что повышение ритмичности его работы — задача весьма важная.
Технологическая схема мукомольного предприятия на комплектном оборудовании достаточно сложна. Типовая структура мукомольного завода включает элеватор, зерноочистительное и размольное отделения.
По результатам проведенного предпроектного обследования Ханкинского мукомольного предприятия как объекта автоматизированного управления, предложена структурная схема ЦСУП (см. рис.).
Рис. Централизованная система управления мукомольным производством.
ЦСУП в составе верхнего уровня АСУ ТП решает две основные задачи, а именно: расчет помольной партии зерна по модификациям исходного продукта и выдачу режимного задания (РЗ) для управления и контроль исполнения режимного задания (КПП3).
Структурно ЦСУП по модификациям конечных продуктов построена следующим образом. В управляющий вычислительный комплекс (УВК) вводится исходная информация Wj — плановое задание на выпуск j–ого конечного продукта. Эта информация является решением задачи оперативно-календарного планирования на нижнем уровне АСУ. Wj={ Wj1, Wj2, Wj3, Wj4, Wj5, Wj6, Wj7 }, где Wj1,Wj2,Wj3,Wj4 — плановое задание по выпуску муки высшего, первого, второго и третьего сортов соответственно; Wj5 — плановое задание по выпуску манной крупы; Wj6 — плановое задание по выпуску макаронной муки;Wj7 — плановые отходы производства. Эти задания чаще всего выдаются на смену. В управляющем вычислительном комплексе, согласно разработанному алгоритму, с помощью соответствующего пакета программных модулей (ППМ) осуществляется расчет помольной партии зерна (ПП3) по модификациям исходного продукта.
Получив ПП3 в виде совета, диспетчер (при необходимости) вносит в него свои коррективы Wk, а затем использует скорректированный ПП3 для реализации планового задания. Диспетчер задает различные значения режимных параметров для участков с непрерывно и дискретно действующим оборудованием, т. е. для непрерывно действующей (НДО) и периодически действующей (ПДО) частей объекта.
Для НДО диспетчер, с пульта управления, находящегося в центральном диспетчерском пункте (ЦДП), задает задания Zp регуляторам расхода автоматизированной системы стабилизации подачи зерна на первую драную систему (АСС П31). АСС П31 осуществляет стабилизацию расхода зерна перед I драной системы (ДС). Он определяет производительность мельницы, колебания которой сказываются на всех технологических машинах, а в конечном итоге отражаются на выходе продукции. Таким образам, автоматизированная система стабилизации подачи зерна на I ДС должна быть первым шагом в автоматизации размольного отделения, поскольку она служит фундаментом использования всего комплекса средств автоматического регулирования.
Таким образом, Zp={Zp1,Zp2}, где Zp1 — задания регуляторов расхода зерна, используемые для управления, а Zp2 — задания расхода зерна, используемые для контроля.
Для ПДО задания Zоп выдаются диспетчером — оператором участков в виде чисел, характеризующих производительность отдельных участков ПДО. Эти задания реализуются с помощью системы дистанционного управления (СДУ).
На основании Zp и Zоп АСС П31 и СДУ вырабатывают необходимые управляющие воздействия U1 и U2, соответственно — в виде сигналов на регулирующие зазоры вальцового станка, а также в виде рассчитанных значений — с помощью программы, которая необходима оператору для автономного управления.
Эти воздействия должны обеспечивать полное выполнение ПП3, что проверяется с помощью ежечасно печатаемой сводки КПП3, которая рассчитывается УВК на основании исполнительной информации If двух видов — If1 и If2. В состав If1 входят мгновенные значения расходов зерна, получаемые от датчиков индукционных расходомеров. Сигналы группы If2 является число–импульсными сигналами, характеризующими число включений агрегатов периодического действия.
При возникновении и действии возмущений 
, носящих как ступенчатый, так и стохастический характер, КПП3 определяет значения отклонений от задания в ПП3 ∆Zp и∆Zon, которые выдаются диспетчеру для корректировки отдельных режимных показателей. Часть этих отклонений может быть использована для анализа создавшейся ситуации, другая часть — для коррекции заданных значений в ближайший промежуток времени. Расчет ПП3 производится на базе уравнений материального баланса, связывающих задание по производительности с расходами зерна. При этом интенсивность подачи зерна Wj по модификациям исходного продукта определяется подсистемой технико–экономического планирования работы основного производства. Оптимальное значение интенсивностей зерна Wj согласуется во времени с рассчитываемой ПП3.
При расчете ПП3 также используется ряд величин [4], характеризующих производительность оборудования мукомольного производства (драных станков, вальцовых станков, рассевов, центрифуг, триеров и т. д.).
Разработанная система оперативно-диспетчерского управления ТП мукомольного предприятия представляет собой сочетание централизованного непрерывного контроля и оперативного регулирования хода производства, которые способствуют обеспечению равномерного и комплектного выполнения номенклатурного плана.
Литература:
1. Оксанич И. Г., Кашуба С. В. Математическая модель функционирования производственного участка/Системные технологии, 2009, 2(61). — 3–9 с.
2. Бутковский В. А., Мериётко А. И., Мельников Е. М. Технологии зерноперерабатывающих производств. — М., Интерграф сервис. 1999. — 472с.
3. Касымов С. С., Юсупов Ф., Шарипов М. С. Построение графовой модели производственного процесса переработки зерна//Ж.ДАН РУз. N 10–11, 2001. –с.43–44.
4. Практикум по технологии муки, крупы и комбикормов.-2-е изд., доп. И перераб.- Егоров Г. А., Линниченко В. Т., Мельников Е. М., Петренко Т. П. –М.: Агропромиздат, 2001.-208 с.
