МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

НИЖНЕВАРТОВСКИЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИКУМ (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования

«Югорский государственный университет»

МДК 04.01 «Теоретические основы разработки и моделирования несложных систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов»

Методические указания по курсовому проекту

для студентов образовательных учреждений

среднего профессионального образования

всех форм обучения (очная, заочная)

по специальности 15.02.07. Автоматизация технологических процессов и производств

Нижневартовск 2016

Рассмотрено

На заседании ПЦК ЭТД

Протокол № 5 от 24.05.2016г.

Председатель ПЦК

М. Б. Тен

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по УВР

ННТ (филиал) ФГБОУ ВО «ЮГУ»

Р.И. Хайбулина

« » 2016г.

Соответствует:

1. Федеральному государственному стандарту (ФГОС) по специальности 15.02.07. Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям) утвержденному 18.04.2014 (приказ № 349)

Разработчик:

Тен Марина Борисовна, высшая квалификационная категория, преподаватель Нижневартовского нефтяного техникума (филиал) ФГБОУ ВО «ЮГУ».

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания по курсовому проекту по МДК 04.01 «Теоретические основы разработки и моделирования несложных систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов» для студентов очной и заочной форм обучения разработаны в соответствии с требованиями Федерального государственного стандарта (ФГОС) по специальности 15.02.07. Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям) , рабочей программе профессионального модуля ПМ 04 Разработка и моделирование несложных систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов

Курсовой проект имеет цель закрепить и систематизировать знания студентов, развить навыки в самостоятельной работе и научить их практически применять полученные ими теоретические знания при решении вопросов производственно- технического характера.

Дидактическими целями курсового проектирования являются: обучение студентов профессиональным умениям; углубление, обобщение, систематизация и закрепление знаний по МДК; формирование умений и навыков самостоятельного умственного труда; комплексная проверка освоения профессиональных и общих кометенций.

Данное пособие ставит своей целью оказание помощи студентам при выполнении курсового проекта по МДК 04.01 «Теоретические основы разработки и моделирования несложных систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов»

Курсовой проект выполняется после изучения теоретической части МДК 04.01 «Теоретические основы разработки и моделирования несложных систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов»

Целью курсового проекта является освоение методик разработки и моделирования систем автоматического регулирования, построения графиков временных и частотных характеристик и исследования систем автоматического регулирования, а также приобретения навыков в пользовании технической литературой, справочниками, нормативными документами. Работа над курсовым проектом способствует систематизации, закреплению, углублению знаний, полученных студентами в ходе теоретического обучения, применению этих знаний для комплексного решения поставленных задач. В результате выполнения курсового проекта студенты должны освоить профессиональные компетенции:

ПК 4.1Проводить анализ систем автоматического управления с учетом специфики технологических процессов.

ПК 4.2 Выбирать приборы и средства автоматизации с учетом специфики технологических процессов.

ПК4.3 Составлять схемы специализированных узлов, блоков, устройств и систем автоматического управления.

ПК 4.4 Рассчитывать параметры типовых схем и устройств

Тематика курсового проекта выбирается в соотвествии с местом прохождения производственной практики

2 СТРУКТУРА курсового проекта

Курсовой проект состоит из двух частей: пояснительной записки и графической части.

Структура пояснительной записки:

титульный лист;

перечень листов графической части;

перечень условных обозначений и приятых сокращений;

введение;

глава 1;

глава 2;

глава 3;

заключение;

библиографический список;

приложения.

Графическая часть состоит из двух листов формата А1, при этом чертежи и схемы могут быть разработаны на формате А1 или А2, конкретный набор графической части определяется в индивидуальном задании и может включать следующие схемы и чертежи:

схему автоматизации функциональную;

схему соединений внешних проводок;

принципиальные электрические схемы;

схемы электрических подключений;

структурную схему контроллера.

3 СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Введение

Введение содержит следующие разделы:

а. Актуальность темы проекта (обоснование необходимости исследования вопросов, связанных с предметом исследования), например Актуальность создания автоматизированных систем управления значительно возросла, в связи c затратами на содержание обслуживающего персонала и поддержания экологии окружающей среды ;

б. Объект – (совокупность связей и отношений свойств, которая существует объективно в теории и практике и служит источником необходимой для исследователя информации). Объектом исследования определяют явление или процесс объективной реальности, на который направлена исследовательская деятельность субъекта, например для темы «Разработка системы а втоматизации скважин ЭЦН, ШГН и АГЗУ на кусту скважин», объектом будет куст скважин ;

в. Предмет исследования (более конкретен и включает только те связи и отношения, которые подлежат непосредственному изучению в данном проекте, устанавливает границы научного поиска). В каждом объекте можно выделить несколько предметов исследования, но в работе должен быть указан один предмет исследования. Предметом исследования определяют конкретные свойства объекта, например для темы «Разработка системы а втоматизации скважин ЭЦН, ШГН и АГЗУ на кусту скважин», предметом будет скважины ЭЦН, ШГН и АГЗУ ;

Из предмета исследования вытекают его цель и задачи.

г. Цель ( формулируется кратко и предельно точно, в смысловом отношении выражая то основное, что намеревается сделать исследователь).

Примеры: 1. Цель проекта разработка системы автоматизации на базе оптимально подходящих средств автоматизации. Моделирование устойчивой и качественной системы автоматического регулирования

Цель конкретизирует и развивается в задачах исследования.

Задача должна быть сформулирована с использованием глагола в форме инфинитива, например: разработать, проанализировать, выявить и т.д.

Первая задача , как правило, связана с выявлением, уточнением, углублением, методологическим обоснованием сущности, природы, структуры изучаемого объекта. Например, проанализировать назначение объектов и разработать структурную схему куста скважин

Вторая – с анализом реального состояния предмета исследования, динамики, внутренних противоречий развития. Например, проанализировать технологию работы и основные технические характеристики АГЗУ, определить параметры автоматизации и условия эксплуатации средств автоматизации.

Третья и четвертая – со способами преобразования, моделирования, проверки либо с выявлением путей и средств повышения эффективности совершенствования исследуемого явления, процесса, т.е. с практическими аспектами работы, с проблемой управления исследуемым объектом. Например, разработать схему автоматизации, определить способы внешних соединений средств автоматизации, исследовать способы монтажа, ремонта, поверки средств автоматизации, определить экономическую эффективность

Методы исследования включают использование конкретных теоретических и эмпирических методов исследования, например: анализ научно-методической литературы, документальных источников и др.

Структура и объем работы (указывается, из каких структурных

элементов состоит работа: введение, количество глав, параграфов, заключение, библиографический список, с указанием количества наименований, а также объем работы в страницах и др.).

Объем введения составляет 2-3 страницы.

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (САР)

2.1 Технологическая характеристика объекта регулирования

В этом подразделе курсового проекта необходимо коротко изложить технологию и основные технологические характеристики рассматриваемого объекта регулирования.

2.2 Математическая модель объекта регулирования

Необходимо начертить переходную характеристику объекта регулирования согласно варианта в заданном масштабе.

По виду переходной характеристики, необходимо определить каким типовым динамическим звеньям соответствует объект регулирования по динамическим свойствам. Записать передаточную функцию этих звеньев и по графику определить численные значения коэффициентов.

Например:

По экспериментально снятой переходной характеристике (рисунок 2.1) определяем передаточную функцию объекта регулирования.

Объект регулирования соответствует последовательному соединению нескольких апериодических звеньев и звена запаздывания, поэтому его передаточная функция

Рτ , (2.1)

Для определения численных значений коэффициентов K 1 , Т 1 , τ 1 по графику находим установившееся значение регулируемого параметра h уст , h уст = 14. Перейдём в относительные единицы, приняв значение h уст за 1, разделим полученный отрезок на десять равных частей, отметим точки а=0,7, i =0,3. Определим по графику время соответствующее этим точкам t i =9,8 и t а =11,8. Принимаем значение m =3.

По таблице 7.8 определяем значение постоянных коэффициентов Т а *, А ia , В ia , для а=0,7 и i =0,3 в зависимости от степени m передаточной функции

m = 3,

Т 7 * = 0,277,

А 37 = 1,125,

В 37 = 1,889.

Определяем время запаздывания объекта регулирования

, (2.2)

Определяем постоянную времени объекта регулирования

(2.3)

Т 1 = 0,277 (11,8 – 9,8) = 1,19

Определяем коэффициент усиления объекта регулирования

вх
(2.4)

где h уст – установившееся значение регулируемой величины.

Так как нам дана переходная характеристика, то Х вх =1, значит

K 1 = h уст , (2.5)

K 1 =14

В результате получаем передаточную функцию ОР в виде

-7,5р

2.3 Определение оптимальных параметров настройки регулятора

В соответствии с заданным законом регулирования (исходные данные) необходимо определить передаточную функцию автоматического регулятора и рассчитать параметры настройки.

Например:

Согласно исходных данных закон регулирования пропорциональный.

Уравнение закона регулирования имеет вид:

y = Kε (2.6)

где y - выходная величина;

K – коэффициент усиления;

ε – рассогласование.

Запишем закон регулирования в общем виде:

Х вых = K 2 Х вх (2.7)

Определим передаточную функции автоматического регулятора W 2 (p )

Х вых (р) = К 2 Х вх (р)

W 2 (р) = К 2 (2.8)

Определяем параметры настройки регулятора по формулам ВТИ (таблица 7.13 ):

Характеристика объекта:

(2.9)

Определяем предел пропорциональности:

δ = 2 K 1 , (2.10)

δ = 2*14 =28

Определяем коэффициент усиления автоматического регулятора K 2 :

(2.11)

В результате получаем передаточную функцию АР в виде

W 2 (p )=0,035

2.4 Математическая модель исполнительного механизма и измерительного преобразователя

В качестве исполнительных механизмов в САР широкое применение находят электрические двигатели переменного тока. В системах, где требуется регулирование скорости исполнительного механизма применяют трёхфазные асинхронные электродвигатели с фазным ротором. Если регулирование скорости не требуется, то применяют электродвигатели с короткозамкнутым ротором. В качестве исполнительных механизмов небольшой мощности широко применяют двухфазные асинхронные двигатели. Динамические свойства асинхронных электродвигателей определятся дифференциальным уравнением

(2.12)

где Т м – электромеханическая постоянная времени электродвигателя, с;

К р – коэффициент передачи электродвигателя;

U р – напряжение на роторе, В;

Q – угловая скорость ротора, рад/с.

Электромеханическая постоянная времени Т м в зависимости от инерционности ОР может быть в пределах Т м =0,006÷2 с. В курсовом проекте, например, принимаем Т м =2с.

Согласно исходных данных, например, К р =4, таким образом передаточная функция ИМ:

(2.13)

Измерительный преобразователь по динамическим свойствам соответствует усилительному звену. Его уравнение:

Х вых =КХ вх (2.14)

Коэффициент усиления К=1, следовательно передаточная функция ИП:

W 5 (p )=1 (2.15)

3 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

3.1 Регулирование технологического процесса

Необходимо выбрать типы элементов САР, привести описание их принципа действия, технических характеристик. Описать работу системы автоматического регулирования.

3.2 Структурная схема разомкнутой САР по задающему и возмущающему воздействию

Необходимо разработать структурную схему системы автоматического регулирования по задающему и возмущающему воздействиям. Определить передаточную функцию разомкнутой системы.

Например.

Рисунок 3.1 – Структурная схема

Рассчитываем передаточную функцию последовательно соединённых элементов

Передаточная функция разомкнутой САР по задающему воздействию

(3.1)

Передаточная функция разомкнутой САР по возмущающему воздействию

(3.2)

3.3 Структурная схема замкнутой системы автоматического регулирования по задающему и возмущающему воздействиям

Определим передаточную функцию замкнутой САР по задающему воздействию (рисунок 3.1):

(3.3)

Определим передаточную функцию замкнутой САР по возмущающему воздействию (рисунок 3.1):

(3.4)

4 УСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

4.1 Устойчивость по критерию Гурвица. Критический коэффициент усиления

По критерию Гурвица система устойчива, если при а 0 >0 определители Гурвица положительны. Пусть характеристическое уравнение рассматриваемой системы

3,36р 4 +10,14р 3 +11,37р 2 +5,57р+2,17=0

Рассчитываем определители Гурвица

Δ 1 =10,14

Вывод: Система устойчива.

Определяем граничный коэффициент усиления по критерию Гурвица.

Заменяем коэффициенты усиления буквенными обозначениями.

W 2 (p )= K 2

W 3 (p )= K 3

W 5 (p )= K 5

Рассчитываем передаточную функцию САР.

Таким образом характеристическое уравнение системы имеет вид:

K 2 K 1-5 =0

Внесём замену K 2 K 1-5 = K гр.

3,36р 4 +10,14р 3 +11,37р 2 +5,57р+1+ K гр =0

Составляем определитель Гурвица:

Система находится на границе устойчивости, если один из определителей Гурвица равен 0.

Из полученного выражения определяем K гр.

642,17-102,81-102,81 K гр -104,24=0

102,81 K гр =-435,12

K гр =4,23

Таким образом критический коэффициент усиления K гр =4,23.

4.2 Устойчивость по критерию Михайлова. Критический коэффициент усиления

Согласно критерию Михайлова система устойчива, если годограф Михайлова проходит последовательно против часовой стрелки n -четвертей комплексной плоскости при изменении ω=0 ÷ +
. Пусть характеристическое уравнение системы:

3,36р 4 +10,14р 3 +11,37р 2 +5,57р+2,176=0

Полином Михайлова:

Задаваясь значениями ω=0 ÷ +
строим годограф Михайлова.

Расчет необходимо выполнить программным путем. Например с использованием EXEL . Составляем программу для данного примера.

В2=3,36*B1^4-11,37*B1^2+2,176

В3=-10,14*B1^3+5,57*B1

Таблица 4.1 – Результаты расчета

Годограф необходимо построить с использованием программной среды.

Рисунок 4.1 – Годограф Михайлова

Вывод: система устойчива.

Определяем граничный коэффициент по критерию Михайлова.

Характеристическое уравнение при неизвестных коэффициентах усиления имеет вид:

3,36р 4 +10,14р 3 +11,37р 2 +5,57р+1+ K гр =0

Полином Михайлова равен:

F (jω )

Система находится на границе устойчивости, если годограф Михайлова проходит через начало координат при частоте ω≠0. Следовательно, система находится на границе устойчивости, если действительная и мнимая части равны 0.

4.3 Устойчивость по критерии Найквиста. Запас устойчивости по амплитуде и фазе

Для того чтобы система была устойчива в замкнутом виде необходимо и достаточно чтобы годограф АФХ устойчивой разомкнутой системы не охватывал точку на комплексной плоскости с координатами

(-1;0) при изменении ω=0 ÷ +0. Разомкнутая система считается устойчивой, если состоит из устойчивых типовых звеньев.

Пусть передаточная функция разомкнутой системы.

Определяем АФХ:

Задаваясь значениями
строим АФХ разомкнутой системы с использованием Excel :

Таблица 4.2 – Результаты расчёта

Рисунок 4.3 – Годограф АФХ

Вывод: система устойчива

Запас устойчивости по амплитуде и фазе определяем по годографу АФХ разомкнутой системы

Запас устойчивости по амплитуде ΔА=0,74

Запас устойчивости по фазе Δφ=130 0

5 КАЧЕСТВО САУ

5.1 График переходного процесса

График переходного процесса можно построить методом трапеций. Для этого необходимо определить АФХ замкнутой системы, выделить действительную частотную характеристику, построить график ДЧХ. Затем выполнить операции в следующей последовательности.

Рассмотрим построение графика переходного процесса на примере.

Определяем АФХ замкнутой системы:

Строим график ДЧХ

Таблица 5.1 – Результаты расчёта ДЧХ

Разбиваем ДЧХ на трапеции, так чтобы две стороны каждой трапеции были параллельны оси ω, третья совпадала с осью Р.

Рисунок 5.1 –Действительная частотная характеристика

Определяем для каждой трапеции ω 0 , ω d , h 0.

Например, 1 трапеция: ω 0 =0,54.

ω d =0 ,31

h 0 =45,5

Вычисляем для каждой трапеции значение Х:

По значении Х находим по таблице значения h x функции, задаваясь значениями τ, для каждой трапеции.

Автоматизация и моделирование технологического процесса

быть экономичным;

иметь малую массу;

обеспечивать простое согласование с нагрузкой.

По виду используемой силовой энергии различают приводы: электрический, пневматический, гидравлический механический, электромеханический, комбинированный.

В пневматических приводах используется энергия сжатого воздуха с давлением около 0,4 МПа, получаемого от цеховой пневмосети, через устройство подготовки воздуха.

1.2.1 Техническое задание на проектирование устройства

На стадии технического задания определяется оптимальное структурно-компоновочное решение и составляются технические требования к оснастке:

наименование и область применения – приспособление для установки ЭРЭ на печатную плату;

основание для разработки – задание на ККП;

цель и назначение оснастки – повысить уровень механизации и автоматизации технологической операции;

источники разработки – использование опыта внедрения средств технологического оснащения в отрасли;

технические требования:

количество ступеней подвижности не менее 5;

наибольшая грузоподъемность, Н 2,2;

статическое усилие в рабочей точке оснащения, Н не более 50;

наработка на отказ, ч, не менее 100;

абсолютная погрешность позиционирования, мм +0,1;

скорость движения с максимальной нагрузкой, м/с: - по свободной траектории не более 1; - по прямолинейной траектории не более 0,5;

Калибровка положения звеньев манипулятора.

На нижнем уровне управления решаются задачи обработки звеньями манипулятора заданных движений, которые формируются на верхнем уровне. Отработка программных положений осуществляется при заданных параметрах (скорость, ускорение) с помощью цифровых электромеханических модулей, которые приводят в движение звенья манипулятора. Система управления состоит с таких приборов: модуля центрального процессора (МЦП); ОЗУ; ПЗУ; модуля аналогового введения (МАВ), куда подаются сигналы от потенциометрических датчиков грубого вычислительного положения; модуля последовательного интерфейса (МПИ); модуля ввода-вывода (МВВ); модуля связи (МС).

Обмен информацией между модулями верхнего уровня выполняется с помощью системной магистрали.

Нижний уровень управления имеет:

Модули процессора привода (МПП);

Модули управления приводом (МУП).

Количество модулей МПП и МУП соответствует количеству звеньев манипулятора и равно 6. МПП соединяется с модулем связи с помощью системных магистралей. Управление электродвигателями звеньев манипулятора выполняется с помощью транзисторных широтно-импульсных преобразователей (ШИП), которые входят в состав блока питания (БП). МЦП выполнен на базе микропроцессора К1801 и имеет:

Однокристальный процессор;

Регистр начального запуска;

Системную ОЗУ, ёмкостью 3216 – разрядных слова; системную ПЗУ, ёмкостью 2х16 – разрядных слова;

Резидентную ПЗУ, ёмкостью 4х16 – разрядных слова;

Программируемый таймер.

Быстродействие МЦП характеризуется такими данными:

Суммирование при регистровом средстве адресации – 2.0 мкс;

Суммирование при посредственно-регистровом средстве адресации – 5.0 мкс;

Умножение с фиксированной запятой – 65 мкс.

Панель оператора предназначена для выполнения операций включения и отключение ПР, для выбора режимов его работы.

Основными элементами панели есть:

переключатель сетевого питания (СЕТЬ);

кнопка аварийного отключения (.АВАРИЯ). Сетевое питание выключается при нажатии кнопки. Возвращение кнопки в начальное положение осуществляется поворотом ее за часовой стрелкой;

кнопка включения питания системы управления (СК1);

кнопка отключения питания системы управления (СК0);

Кнопка включения питания привода (ПРИВОД 1). Нажимом кнопки
включается питание привода, одновременно с этим разблокируется электромагнитные тормоза двигателей;

Кнопка отключения питания приводов (ПРИВОД 0);

Переключатель выбора режима. Имеет три положения РОБОТА, ОСТАНОВКА, РЕСТАРТ. В режиме РОБОТА система работает нормально. В режиме ОСТАНОВКА выполнение программы остановится в конце поточного шага.

Переведение переключателя к режиму РОБОТА приведет к продолжению выполнения программы к началу следующего шага. Режим РЕСТАРТ используется для повторного запуска выполнения программы пользователя с первого ее шага;

Кнопка автоматического запуска (АВТОСТАРТ). Нажатие кнопки приводит к запуску системы так, что робот начинает выполнять программу без задачи команд из клавиатуры. Нажатие кнопки выполняется после включения питания СК. Активизация режима осуществляется после включения ПРИВОД 1.

Пульт ручного управления используется для позиционирования манипулятора при обучении и программировании. Пульт обеспечивает 5 режимов работы:

управление манипулятором от ЭВМ (СОМР);

ручное управление в основной системе координат (WORLD );

ручное управление за степенями подвижности (JOINT );

ручное управление в системе координат инструмента (ТООL );

Отключение приводов мер подвижности (FREE ).

Выбранный режим идентифицируется сигнальной лампочкой.

Скорость движения манипулятора регулируется с помощью кнопок «SPEED », «+», «-».Для сжатия и разжатия захватывающего устройства манипулятора используются кнопки «CLOSE » и «ОРЕN ».

Кнопка "S ТЕР" служит для записи координат точек при задаче траектории перемещения. Кнопка "ОСТАНОВ", расположенная на торце пульта ручного управления, предназначена для прерывания выполнения программы с отключением питания приводов. Используется для остановки движения в нормальной ситуации. Кнопка "ОFF " имеет аналогичное назначение, как и "ОСТАНОВ". Разность заключается в том, что питание приводов манипулятора не выключается.

Перемещение суставов манипулятора с помощью пульта ручного управления осуществляется в трех режимах: JOINT , WORLD и ТООL .

В режиме JOINT (выбирается соответствующей кнопкой на пульте управления) пользователь может руководить непосредственно перемещением отдельных звеньев манипулятора. Этим перемещением отвечают пары кнопок «-» и «+» соответственно каждому звену манипулятора (т.е. колона, плечо, локоть, и три движений захвата).

В режиме WORLD осуществляется фактически фиксация относительно основной системы координат и перемещение в отдельных направлениях этой системы (соответственно Х,Y ,Z ).

Следует отметить, что работа в режиме WORLD может осуществляться на малых скоростях, чтобы исключить попадание в границе руки пространства робота. Также укажем, что перемещение обеспечивается автоматически с помощью одновременно всех звеньев манипулятора.

Режим ТООL обеспечивает перемещение в активной системе координат.

12-разрядный строчный индикатор предназначен для вывода информации о режимах работы и ошибки:

-N ОКІА АОХ - высвечивается краткосрочное при запуске;

-ARM PWR OFF - питание приводов манипулятора отключено;

-MANUAL MODE - разрешено управления роботом из пульта управления;

СОМР МОD Е - манипулятор руководствуется от ЭВМ;

-L ІМІТ S ТОР - сустав перемещен к крайнему положению;

ТОО CLOSE - заданная точка находится весьма близко к манипулятору;

ТОО FAR - заданная точка находится вне рабочей зоны робота;

ТЕАСН МООЕ - активизирован режим ТЕАСН, манипулятор перемещается за произвольными траекториями;

-S ТЕАСН МОD Е - активизирован режим ТЕАСН-S , манипулятор перемещается за прямолинейными траекториями;

-ERROR - на пульте ручного управления одновременно нажаты кнопки, которые образовывают недопустимую операцию и т.п..

3 Технология и автоматизация производства РЭА: Учебник для вузов/Под ред. А.П.Достанко.-М.:Радио и связь, 2009.

4 Технология производства ЭВМ – Достанко А.П. и др.:Учеб.-Мн.:Высшая школа , 2004.

5 Технологічне оснащення виробництва електронних обчислювальних засобів: Навч. Посібник/М.С.Макурін.-Харків: ХТУРЕ,1996.

Автоматизация и моделирование технологического процесса

1 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА

Автоматизация – направление развития производства, характеризуемое освобождением человека не только от мускульных усилий для выполнения тех или иных движений, но и от оперативного управления механизмами, выполняющими эти движения. Автоматизация может быть частичной и комплексной.

Комплексная автоматизация характеризуется автоматическим выполнением всех функций для осуществления производственного процесса без непосредственного вмешательства человека в работу оборудования. В обязанности человека входит настройка машины или группы машин, включение и контроль. Автоматизация – это высшая форма механизации, но вместе с этим это новая форма производства, а не простая замена ручного труда механическим.

С развитием автоматизации все более широкое применение находят промышленные роботы (ПР), заменяя человека (или помогая ему) на участках с опасными, вредными для здоровья, тяжелыми или монотонными условиям труда.

Промышленный робот – перепрограммируемый автоматический манипулятор промышленного применения. Характерными признаками ПР являются автоматическое управление; способность к быстрому и относительно легкому перепрограммированию, способность к выполнению трудовых действий.

Особенно важно то, что ПР можно применять для выполнения работ, которые не могут быть механизированы или автоматизированы традиционными средствами. Однако ПР – всего лишь одно из многих возможных средств автоматизации и упрощения производственных процессов. Они создают предпосылки для перехода к качественно новому уровню автоматизации – созданию автоматических производственных систем, работающих с минимальным участием человека.

Одно из основных преимуществ ПР – возможность быстрой переналадки для выполнения задач, различающихся последовательностью и характером манипуляционных действий. Поэтому применение ПР наиболее эффективно в условиях частой смены объектов производства, а также для автоматизации ручного низкоквалифицированного труда. Не менее важным является и обеспечение быстрой переналадки автоматических линий, а также комплектация и пуск их в сжатые сроки.

Промышленные роботы дают возможность автоматизировать не только основные, но и вспомогательные операции, чем и объясняется постоянно растущий интерес к ним.

Основные предпосылки расширения применения ПР следующие:

повышение качества продукции и объемов ее выпуска при неизменном числе работающих благодаря снижению времени выполнения операций и обеспечению постоянного режима «без усталости», росту коэффициента сменности работы оборудования, интенсификации существующих и стимулированию создания новых высокоскоростных процессов и оборудования;

изменение условий труда работающих путем освобождения от неквалифицированного, монотонного, тяжелого и вредного труда, улучшения условий безопасности, снижения потерь рабочего времени от производственного травматизма и профессионально-технических заболеваний;

экономия рабочей силы и высвобождение трудящихся для решения народнохозяйственных задач.

1.1 Построение и расчет схемы модели «жесткий вывод – отверстие печатной платы»

Существенным фактором в реализации сборочного процесса является обеспечение собираемости электронного модуля. Собираемость зависит в большинстве случаев от точности позиционирования и усилий, необходимых для сборки элементов конструкции модуля, конструктивно-технологических параметров сопрягаемых поверхностей.

В варианте, когда в отверстие платы вводится жесткий вывод, можно выделить следующие характерные виды контакта сопрягаемых элементов:

бесконтактный проход вывода через отверстие;

контакт нулевого вида, когда конец вывода касается образующей фаски отверстия;

контакт первого вида, когда конец вывода касается боковой поверхности отверстия;

контакт второго вида, когда боковая поверхность вывода касается кромки фаски отверстия;

контакт третьего вида, когда конец вывода касается боковой поверхности отверстия, а поверхность вывода – кромки фаски отверстия.

В качестве классификационных признаков выделения видов контактов приняты: изменение нормальной реакции в точке контакта; сила трения; форма упругой линии стержня.

На надежную работу установочной головки значительное влияние оказывают допуски отдельных элементов. В процессах позиционирования и перемещения возникает цепочка допусков, которая в неблагоприятных случаях может привести к ошибке при установке ЭРЭ, приводя к некачественной сборке.

Собираемость изделия зависит, таким образом, от трех факторов:

размерных и точностных параметров сопрягаемых поверхностей компонентов изделия;

размерных и точностных параметров сопрягаемых поверхностей базового элемента изделия;

размерных и точтностных параметров позиционирования исполнительного органа с расположенным в нем компонентом.

Рассмотрим случай контакта нулевого вида, схема которого изображена на рисунке 1.1.

M г
R г

R F l

Q
j

Рисунок 1.1 – Расчетная схема контакта нулевого вида.

Исходные данные:

F – сборочное усилие, направленное по ходу головки;

f – коэффициент трения;

Rг – реакция сборочной головки, перпендикулярная ее ходу;

N – нормальная к образующей фаски реакции;

.

Мг – изгибающий момент относительно сборочной головки;

1.2 Конструирование захватного устройства

Захватные устройства (ЗУ) промышленных роботов служат для захватывания и удержания в определенном положении объектов манипулирования. При конструировании захватных устройств учитывают форму и свойства захватываемого объекта, условия протекания технологического процесса и особенности применяемой технологической оснастки, чем и обусловлено многообразие существующих захватных органов ПР. наиболее важными критериями при оценке выбора захватных органов являются приспосабливаемость к форме захватываемого объекта, точность захвата и сила захвата.

В классификации захватных устройств ЗУ в качестве классификационных выбраны признаки, характеризующие объект захвата, процесс захвата и удержания объекта, обслуживаемый технологический процесс, а также признаки, отражающие структурно-функциональную характеристику и конструктивную базу ЗУ.

К факторам, связанным с объектом захвата, относятся форма объекта, его масса, механические свойства, соотношение размеров, физико-механические свойства материалов объекта, а также состояние поверхности. Масса объекта определяет требуемое усилие захвата, т.е. грузоподъемность ПР, и позволяет выбрать тип привода и конструктивную базу ЗУ; состояние поверхности объекта предопределяет материал губок, которыми должно быть снабжено ЗУ; форма объекта и соотношение его размеров также влияют на выбор конструкции ЗУ.

Свойства материала объекта влияют на выбор способа захвата объекта, необходимую степень очувствления ЗУ, возможности переориентирования объектов в процессе их захвата и транспортирования к технологической позиции. В частности, для объекта с высокой степенью шероховатости поверхности, но нежесткими механическими свойствами, возможно применение только «мягкого» зажимного элемента, оснащенного датчиками определения усилия зажима.

Разнообразие ЗУ, пригодных для решения сходных задач, и большое число признаков, характеризующих их различные конструктивно-технологические особенности, не позволяют построить классификацию по чисто иерархическому принципу. Различают ЗУ по принципу действия: схватывающие, поддерживающие, удерживающие, способные к перебазированию объекта, центрирующие, базирующие, фиксирующие.

По виду управления ЗУ подразделяют на: неуправляемые, командные, жесткопрограммируемые, адаптивные.

Автоматизация и моделирование технологического процесса

1 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА

Автоматизация – направление развития производства, характеризуемое освобождением человека не только от мускульных усилий для выполнения тех или иных движений, но и от оперативного управления механизмами, выполняющими эти движения. Автоматизация может быть частичной и комплексной.

Комплексная автоматизация характеризуется автоматическим выполнением всех функций для осуществления производственного процесса без непосредственного вмешательства человека в работу оборудования. В обязанности человека входит настройка машины или группы машин, включение и контроль. Автоматизация – это высшая форма механизации, но вместе с этим это новая форма производства, а не простая замена ручного труда механическим.

С развитием автоматизации все более широкое применение находят промышленные роботы (ПР), заменяя человека (или помогая ему) на участках с опасными, вредными для здоровья, тяжелыми или монотонными условиям труда.

Промышленный робот – перепрограммируемый автоматический манипулятор промышленного применения. Характерными признаками ПР являются автоматическое управление; способность к быстрому и относительно легкому перепрограммированию, способность к выполнению трудовых действий.

Особенно важно то, что ПР можно применять для выполнения работ, которые не могут быть механизированы или автоматизированы традиционными средствами. Однако ПР – всего лишь одно из многих возможных средств автоматизации и упрощения производственных процессов. Они создают предпосылки для перехода к качественно новому уровню автоматизации – созданию автоматических производственных систем, работающих с минимальным участием человека.

Одно из основных преимуществ ПР – возможность быстрой переналадки для выполнения задач, различающихся последовательностью и характером манипуляционных действий. Поэтому применение ПР наиболее эффективно в условиях частой смены объектов производства, а также для автоматизации ручного низкоквалифицированного труда. Не менее важным является и обеспечение быстрой переналадки автоматических линий, а также комплектация и пуск их в сжатые сроки.

Промышленные роботы дают возможность автоматизировать не только основные, но и вспомогательные операции, чем и объясняется постоянно растущий интерес к ним.

Основные предпосылки расширения применения ПР следующие:

повышение качества продукции и объемов ее выпуска при неизменном числе работающих благодаря снижению времени выполнения операций и обеспечению постоянного режима «без усталости», росту коэффициента сменности работы оборудования, интенсификации существующих и стимулированию создания новых высокоскоростных процессов и оборудования;

изменение условий труда работающих путем освобождения от неквалифицированного, монотонного, тяжелого и вредного труда, улучшения условий безопасности, снижения потерь рабочего времени от производственного травматизма и профессионально-технических заболеваний;

экономия рабочей силы и высвобождение трудящихся для решения народнохозяйственных задач.

1.1 Построение и расчет схемы модели «жесткий вывод – отверстие печатной платы»

Существенным фактором в реализации сборочного процесса является обеспечение собираемости электронного модуля. Собираемость зависит в большинстве случаев от точности позиционирования и усилий, необходимых для сборки элементов конструкции модуля, конструктивно-технологических параметров сопрягаемых поверхностей.

В варианте, когда в отверстие платы вводится жесткий вывод, можно выделить следующие характерные виды контакта сопрягаемых элементов:

бесконтактный проход вывода через отверстие;

контакт нулевого вида, когда конец вывода касается образующей фаски отверстия;

контакт первого вида, когда конец вывода касается боковой поверхности отверстия;

контакт второго вида, когда боковая поверхность вывода касается кромки фаски отверстия;

контакт третьего вида, когда конец вывода касается боковой поверхности отверстия, а поверхность вывода – кромки фаски отверстия.

В качестве классификационных признаков выделения видов контактов приняты: изменение нормальной реакции в точке контакта; сила трения; форма упругой линии стержня.

На надежную работу установочной головки значительное влияние оказывают допуски отдельных элементов. В процессах позиционирования и перемещения возникает цепочка допусков, которая в неблагоприятных случаях может привести к ошибке при установке ЭРЭ, приводя к некачественной сборке.

Собираемость изделия зависит, таким образом, от трех факторов:

размерных и точностных параметров сопрягаемых поверхностей компонентов изделия;

размерных и точностных параметров сопрягаемых поверхностей базового элемента изделия;

размерных и точтностных параметров позиционирования исполнительного органа с расположенным в нем компонентом.

Рассмотрим случай контакта нулевого вида, схема которого изображена на рисунке 1.1.

M г

R г

N

R F l

Q



Рисунок 1.1 – Расчетная схема контакта нулевого вида.

Исходные данные:

Похожие работы:

• Автоматизация технологического процесса

  Курсовая работа >> Промышленность, производство

  По экономике процессов . процессов включает в себя два этапа: 1) процесса ; 2) экономическое обоснование. Для внедрения...

• Технологический процесс создания детали "Плашка"

  Отчет по практике >> Промышленность, производство

  Механизации и операций процессов не применяются. 2.4 Средства оснащения, применяемые в процессе изготовления деталей... развития на будущее время; – или экономико-математические методы, ...

• Автоматизация сквозных бизнес-процессов предприятий с использованием BPEL

  Статья >> Информатика, программирование

  Целая индустрия BPM – Business Process Modeling. ... В то время как предпосылки определили конкретное историческое... поскольку такие возможности как партнёрских отношений, реализация композитных...

• МОДЕЛЮВАННЯ І УПРАВЛІННЯ ВЕЛИКИМИ СИСТЕМАМИ УДК 007.003; 007.008; 65.0 А.Н. ГОНЧАРОВ АВТОМАТИЗАЦИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ НА ОСНОВЕ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО КОМПЛЕКСА ИМИТАЦИИ Аbstract: It is reported about the method of organization of technological process of production control by the complex of imitation, containing in its composition the indicators of the equipment state and technological process functioning, decision-making system, simulation model of the probabilistic network graph and expert-technologist. Technology of production process control and method of control of the state of indicators of the system are described. Key words: technological processes of production, probabilistic network graph, decision-making system, experttechnologist. Анотацiя: Повідомляється про методику організації управління технологічним процесом виробництва за допомогою комплексу імітації, що містить у своєму складі індикатори стану устаткування і функціонування технологічного процесу, систему ухвалення рішення, імітаційну модель імовірнісного мережевого графіка і експерта-технолога. Представлені технологія управління виробничим процесом і методика контролю стану індикаторів системи. Ключові слова: технологічні процеси виробництва, імовірнісний мережевий графік, система ухвалення рішення, експерт-технолог. Аннотация: Сообщается о методике организации управления технологическим процессом производства с помощью комплекса имитации, содержащего в своем составе индикаторы состояния оборудования и функционирования технологического процесса, систему принятия решения, имитационную модель вероятностного сетевого графика и эксперта-технолога. Представлены технология управления производственным процессом и методика контроля состояния индикаторов системы. Ключевые слова: технологические процессы производства, вероятностный сетевой график, система принятия решения, эксперт-технолог. 1. Введение В качестве объекта управления в данной работе рассматривается технологический процесс производства (ТПП), который имеет малую скорость выполнения микротехнологических операций. Структура ТПП определяется с помощью имитационной модели вероятностного сетевого графика (ВСГР) в составе человеко-машинного комплекса, целью использования которого является предотвращение аварий оборудования ТПП за счет своевременного включения резервного оборудования или перевода оборудования на общую профилактику . Подобная возможность появляется только в тех случаях, когда имеются предпосылки предусмотреть развитие ситуации в ТПП с некоторым интервалом упреждения решений (τ upr) в специализированной системе принятия (SPRESH) для того, чтобы в нужные моменты времени воздействовать на оборудование. Малая скорость реализации ТПП в ряде случаев позволяет выработать такие воздействия со стороны SPRESH на его оборудование, которые на интервале τ upr заранее проверены с помощью комплекса имитационного моделирования (КИМ). В данной работе рассматривается ситуация, когда КИМ состоит из трех компонентов: системы принятия решений SPRESH , имитационной модели (ИМ) агрегатного типа и эксперта-технолога (EXPERT) . 110 Гончаров А.Н., 2009 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2009, № 1 Целью данной работы является иллюстрация возможности управления реальным вероятностным ТПП в составе человеко-машинного комплекса имитации, поскольку из-за стохастического характера времени ограниченный состав ресурсов τ ij выполнения классическую MTXOij и конкуренции запросов MTXOij за теорию расписаний или аппарат сетевого планирования применить нельзя. Ниже излагается методика управления ТПП с помощью КИМ, которая основывается на использовании системы автоматизации имитационного моделирования агрегатного типа и позволяет с помощью имитационной ВСГР управлять функционированием реального ТПП. 2. Состав параметров системы управления технологическим процессом производства Комплекс имитации для осуществления оперативного управления технологическим процессом производства состоит из следующих компонентов: – имитационной модели технологического процесса производства, структура которого определяется с помощью вероятностного сетевого графика; – специализированной системы принятия решений SPRESH , осуществляющей анализ и контроль планового и «нештатного» развития операционной обстановки в имитационной модели и технологическом процессе производства; – блока управления EXPERT, выполняющего функции посредника между системой принятия решений и экспертом, физически представляющим собой эксперта-технолога или группу экспертов высокой квалификации соответствующей предметной области. Оперативное взаимодействие основных компонентов данной системы реализуется с помощью следующих переменных комплекса имитации: – надежностных характеристик Grh* функционирования оборудования r -го номера в h -м варианте реализации технологического процесса производства; * – индикаторов ind rh текущего состояния r -го устройства оборудования и h -го варианта реализации, в которых накапливается суммарное время наработки устройств на отказ соответствующих устройств технологического процесса; – указателей конфигурацию * π abrh появления аварий на r -х устройствах оборудования, влияющих на соответствующего варианта моделируемого технологического процесса производства; – текущих значений U *fh переменных управления технологическим процессом; – значений корректирующих воздействий ∆U *fh на переменные управления; – параметров функционального состояния значений применяемых управляющих воздействий * – значений статистик STkh , k Z *fh технологического процесса, зависящих от ∆U *fh ; = 1, N , характеризующих динамику развития h -го варианта контролируемого технологического процесса производства; ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2009, № 1 111 * – значений Ymh m -го отклика h -го варианта управляемого технологического процесса. Перечисленные выше переменные комплекса имитации, управляющие воздействия и индикаторы формируются специальными схемами контроля за функционированием оборудования и фиксируются в базе данных имитационной модели (BDIM) . 3. Состав и структура системы принятия решений ИМ ТПП Система SPRESH состоит из следующего технологическим процессом производства технологического процесса и его набора процедур: планового управления (PR.PLAN) ; внешнего резервирования оборудования профилактики (PR.PROFILAC) ; ликвидации аварий (PR.LIKAVAR) ; индикации текущих состояний процесса (PR.INDIKAC) ; управления состоянием технологического процесса (PR.UPRSOST) ; анализа информации и принятия решений (PR. ANALIZ). При этом система SPRESH функционирует в двух режимах: оперативного управления медленно протекающим технологическим процессом в режиме реального времени (режим 1); моделирования динамики технологического процесса на имитационной модели ВСГР (режим 2). Рассмотрим динамику управления объектом моделирования в каждом из режимов функционирования системы SPRESH . В режиме 1 с помощью процедуры PR.PLAN на регистры начальных условий процесса посылаются значения начальных объёмов ресурсов (X mh) , которые затем используются в ходе реализации MTXOij в составе технологического процесса, а также значения характеристик * состава резервного оборудования (Grh) , включаемого в нужные моменты времени в процессе реализации производственного цикла для обеспечения надёжности функционирования его оборудования. В процессе наблюдения за состоянием оборудования с помощью процедуры PR.PROFILAC по значениям индикаторов состояния оборудования {ind rh* } , поступающим с постоянным интервалом τ iz с регистров-индикаторов оборудования в систему SPRESH , организуется внешнее резервирование и перевод оборудования на профилактику. Для тех случаев, когда аварии на оборудовании избежать не удалось, с регистра фиксации аварий в систему SPRESH поступает признак π abrh = 1 аварии r -го устройства оборудования, который инициирует работу процедуры ликвидации аварий PR.LIKAVAR . Эта процедура организует внешнюю ликвидацию аварии с помощью последовательности процедур { APROCk , k = 1, l} ликвидации поставарийной обстановки в технологическом цикле производства. Кроме технологического регулирования работы оборудования, в системе постоянное наблюдение за функционированием помощью процедуры 112 MTXOij организовано MTXOij реального производственного цикла. С PR.INDIKAC через интервалы времени τ iz с регистров-индикаторов ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2009, № 1 состояний технологического процесса производства в систему множества состояний SPRESH поступают значения {Z *f } . Осуществляется проверка выхода этих значений за допустимые границы их изменения (Z −f , Z +f) , которые ранее были определены в ходе имитационного эксперимента (ИЭ) с помощью комплекса имитации. При выходе допустимого диапазона значений инициируется процедура z *f ∈ {Z *f } за пределы PR.UPRSOST управления состоянием процесса производства. Эта процедура формирует значения управляющих переменных набор корректирующих воздействий {U *fh } и (∆U *fh) , поступающих на соответствующие регистры управления процессом. По завершении производственного цикла с регистров откликов реального технологического процесса в систему SPRESH посылается множество статистик реализации * {STkh* } и откликов {Ymh } реального объекта управления. Значения этих статистик и откликов процедура PR. ANALIZ оперативно анализирует по информации об использовании ресурсов и функционировании оборудования. Процедура PR. ANALIZ корректирует таблицы SPRESH , используемые остальными процедурами при управлении реальным объектом в следующем цикле контроля за его реализацией. В режиме 2 система Процедура SPRESH взаимодействует с имитационной моделью ВСГР. PR.PLAN посылает на блок начала имитации значения { X nh } и {Grh } . С тем же интервалом наблюдения τ iz в систему SPRESH от модели поступают множества значений индикаторов состояния оборудования {ind rh } . В этом режиме SPRESH организует операции внешнего резервирования оборудования и перевод устройств на профилактику с помощью процедуры систему PR.PROFILAK . При появлении в имитационной модели ВСГР аварийной ситуации в SPRESH с помощью указателя π ab rh поступает соответствующий признак аварии. Для управления функционированием имитационной моделью ВСГР через интервалы τ iz на SPRESH поступает множество индикаторов состояний {Z fh } и переменных управления {U fh } . При выходе компонентов {Z fh } за допустимые границы их изменения (Z −f , Z +f) инициируется процедура PR.UPRSOST . Эта процедура формирует значения управляющих переменных {U fh } и набор корректирующих воздействий {∆U fh } , поступающих на имитационную модель ВСГР. При завершении технологического процесса от блока окончания имитации модели в SPRESH поступают множества статистик {STkh } и откликов {Ymh } реализации имитационной модели. После поступления в SPRESH множеств значений {STkh } и {Ymh } процедура PR. ANALIZ анализирует их содержимое, используя для принятия решения соответствующий критерий качества, и выбирает ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2009, № 1 113 номер оптимального варианта таблиц системы h0 организации имитационной ВСГР, изменяя при этом содержимое SPRESH и активизируя работу процедуры PR.PLAN . Третьей составляющей комплекса имитации является блок управления EXPERT , который взаимодействует только с системой SPRESH в двух режимах: чтения информации из SPRESH и записи управляющей информации для SPRESH , которая формируется в тех случаях, когда необходимо экстренное вмешательство эксперта-технолога в режим имитации ТПП. С помощью воздействий θ1 ÷ θ 3 система SPRESH информирует блок управления EXPERT о ситуации в имитационной модели ВСГР. На основе анализа таблиц, графиков и временных диаграмм использования оборудования блок управления θ 4 ÷θ 6 для системы EXPERT формирует управляющие воздействия SPRESH , которые необходимы для оперативной корректировки течения процессов в имитационной модели ВСГР. 4. Особенности технологического и функционального управления имитационной моделью Технологическое управление надёжностью функционирования оборудования с помощью комплекса имитации организовано несколькими способами: во-первых, системой SPRESH организуется внешнее управление оборудованием с помощью группового резервирования оборудования или путём перевода на профилактику всего оборудования ТПП; во-вторых, с помощью ИМ ВСГР обеспечивается внутреннее резервирования устройств управление или путём оборудованием переключения путем организации отдельных имитаторов оборудования на режим профилактики с приостановкой имитации на время τ pr одиночного устройств выполнения профилактических работ. Важной группой переменных имитационной модели является вектор индикаторов состояний технологического процесса Z = (Z1 , Z 2 ,..., Z f) . Алгоритмы ATOPij в режиме контроля за функционированием MTXOij формируют значения компонентов этого вектора {Z fh } . Компоненты данного вектора используются для контроля и имеют допустимые пределы изменения, задаваемые в таблице TGZ = (Z −fh , Z +fh) , где Z −fh , Z +fh – соответственно верхние и нижние границы индикатора z f . Допустимые границы индикаторов в таблице TGZ указывает эксперт-технолог. В процессе анализа выхода за допустимые границы агрегат ATOPij циклически вырабатывает значения компонентов вектора модификации состояний, которые равны когда π f = 1 , когда Z fh < Z −fh , и π f = −1 , Z fh > Z +fh . После формирования компонентов вектора значений корректирующих воздействий {∆U fh } последний запоминается в «теле» сигнала Sgd и затем поступает на агрегат ASOB j . Функциональная часть алгоритма агрегата ATOPij при этом завершает свою работу, и далее выполняется алгоритм технологической части «тела» 114 ATOPij . В агрегате ASOB j содержимое Sgd используется при обслуживании выходов четвертого типа . ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2009, № 1 5. Организация оперативного управления технологическим процессом производства с помощью комплекса имитационного моделирования Блок управления решений EXPERT осуществляет непосредственное взаимодействие с системой принятия SPRESH . Это обусловлено следующими причинами. Во-первых, скорость реакции человека значительно ниже скорости обработки управляющей информации системой SPRESH . Поэтому в качестве буфера обмена между ними используется база данных модели. Во-вторых, информация о состояниях технологического процесса должна передаваться в блок управления EXPERT в виде, удобном для ее восприятия специалистом-предметником. В качестве входной информации через блок управления эксперт-технолог получает отображение индикаторов состояния оборудования (θ1) , график использования ресурсов и диаграммы работы оборудования (θ 2) , а также таблицы интегральных откликов и статистик моделирования (θ 3) . Отметим, что на динамику имитации ВСГР влияют следующие управляющие воздействия эксперта-технолога: остановка процесса имитации (θ 4) ; переход на профилактику или групповое резервирование оборудования (θ 5) ; установка новых начальных значений компонентов вектора параметров { X nh } или модификация диапазонов изменения индикаторов состояния ТПП модификация содержимого таблицы корректировки вектора TGZ = (Z −fh , Z +fh) , а также U fh переменных управления технологическим процессом на агрегаты имитационной модели. Перед каждой реализацией ВСГР эксперт-технолог может менять начальные воздействия { X hs } на имитационную модель и характеристики Grh надежности устройств MTXOij . Такой подход к заданию исходных данных превращает комплекс имитации в инструмент управления динамикой реализации технологических процессов производства. Это особенно важно, когда имитация на модели происходит с интервалом упреждения τ upr функционирования реального технологического процесса и результаты имитации на имитационной модели можно учесть при модификации переменных управления технологическим процессом производства для контроля за состоянием оборудования. Особенно эффективно использование комплекса имитации в тех случаях, когда интервалы времени τ SOB j между чрезвычайными событиями в медленно развивающемся технологическом процессе достаточны для оперативного управления (τ SOB j > Tкрh , где Tкрh – критическое время реализации процесса, ранее полученное на имитационной модели). 6. Выводы Предложенные программные средства позволяют решать задачу выбора рационального варианта состава ресурсов ТПП и такого состава оборудования, который обеспечит требуемый уровень надёжности функционирования производственного цикла; позволяют характеристики реализации технологического процесса для нахождения в допустимых пределах. Применение ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2009, № 1 оперативно изменять обеспечения программных средств возможности их автоматизации 115 моделирования повышает уровень технологии создания имитационных моделей, поэтому, с нашей точки зрения, их дальнейшее использование в данной области исследований является перспективным и обеспечивает высокую эффективность имитационной модели при контроле за функционированием реальных производственных систем. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гончаров А.Н. и др. Управление резервированием и восстановительными операциями с помощью имитационного моделирования при возникновении отказов в технологических процессах опасного производства / А.Н. Гончаров, И.В. Максимей, В.С. Смородин // Проблемы управления и информатики. – 2007. – № 1. – С. 48 – 60. 2. Об одной методике имитационного моделирования вероятностных технологических процессов производства / А.Н. Гончаров, И.В. Максимей, В.С. Смородин и др. // Математичнi машини i системи. – 2008. – № 1. – С. 133 – 138. Стаття надійшла до редакції 09.07.2008 116 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2009, № 1