Разработка информационно-измерительной системы контроля полезной мощности печи сопротивления, страница 9

В соответствии с предложенной методикой блок расчёта G(t), P_П(t) может быть представлен в подробном виде:

Рисунок 2.25 − Структура блока вычисления проводимости

и полезной мощности печи

Таким образом, объектом управления в данной системе является печь сопротивления. Управляющим воздействием является вторичное напряжение печного трансформатора. Измеряемыми параметрами ОУ является комплекс электрических параметров печной установки. Возмущающие воздействия заключаются, в основном, в физико-химических реакциях шихты, возникающих при нагреве шихты до высоких температур (2200-2700 ^оС) и образовании карбида кремния. Регулируемым параметром является полезная мощность печи.

2.3 Выводы по главе

В результате разработки математической модели печи сопротивления, а также в связи с заключенным НИР с ОАО «Волжский абразивный завод», возникла необходимость в создании цифровой системы периодической регистрации электрических параметров комплекса плавильных трансформаторов.

Для централизованного сбора и архивирования измеряемых данных с каждого печного трансформатора разработана система автоматического сбора электрических параметров. Цифровые измерительные приборы, установленные на каждом трансформаторе, измеряют параметры печной установки и передают их по интерфейсу RS-485 в программируемый логический контроллер (ПЛК). Накопив измерения за одну минуту, ПЛК усредняет их и передаёт по интерфейсу Ethernet на центральную ЭВМ, которая ежеминутно записывает все измерения в текстовый файл в форме, пригодной для последующей обработки. По окончании одного плавильного цикла создается карта электрорежима плавки в виде файла Excel.

Автоматическая система сбора измерительной информации внедрена на предприятии для 15 трансформаторов и успешно функционирует в течении 18 месяцев.

Расчёт полезной мощности проводимости и проводимости печи сопротивления осуществлен по предложенной методике. Составлена электрическая модель печи сопротивления в виде схемы замещения (рис. 2.12). Все сопротивления, входящие в схему замещения, разделены на быстро и медленноменяющиеся параметры. Методом контурных токов по электрической модели печи составлена система нелинейных уравнений (2.2− 2.8). Система уравнений является недоопределенной, однако использование нескольких моментов времени измерений позволяет выполнить условия определённости системы (2.6), то есть число уравнений должно быть равно или больше числа неизвестных. Решение системы уравнений найдено численным методом Левенберга-Марквардта [27, 85]. Применение предложенного метода к реальным данным подтвердило возможность получения устойчивых решений в течение всей плавки для электрических параметров плавильной печи сопротивления. По найденным параметрам печной установки по формуле (2.11) определяется полезная мощность печи. Также построен график роста электрической проводимости печи, являющейся важным физическим параметром печи.

Разработана методика оценки погрешностей информационно-измерительной системы вычисления полезной мощности и электрической проводимости печи сопротивления. Методика опробована на экспериментальных данных, полученных на ОАО «ВАЗ».

Составлена блок-схема алгоритма вычисления электрических параметров схемы замещения печной установки для ЭВМ. Алгоритм использует скользящее временное окно, состоящее из измеренных данных за 5 моментов времени, взятых с интервалом 10 минут. Оптимальная ширина временного интервала подобрана путём экспериментального исследования с целью обеспечения невырожденности системы нелинейных уравнений модели печи (2.8).  

Таким образом, во второй главе разработана информационно-измерительная система контроля полезной мощности печи сопротивления для производства карбида кремния в реальном масштабе времени.

Система уравнений 2.20 является линейной относительно неизвестных абсолютных погрешностей: , , , , , , , , так как коэффициенты перед неизвестными содержат измеряемые и найденные в ходе решения системы (2.6) параметры.

Решение системы (2.20) получено методом наименьших квадратов [27]. Если систему уравнений представить в виде:

где A− матрица коэффициентов правых частей; b− вектор левых частей,

то решение находится по формуле: