ГЛАВА 3. УРОВЕНЬ ДАТЧИКОВ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ

УСТРОЙСТВ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Постановка задачи

Особенностью синтеза распределенных систем управления технологическими процессами является то, что многовариантность компоновки технологического оборудования имеет множество условий, параметров и признаков, определяющих структуру систем управления в целом, и в особенности структуру системы датчиков как непосредственно воспринимающих изменения в технологической структуре [24, 27. 41, 42]. В лесопромышленном комплексе это, прежде всего: изменение диапазонов измеряемых параметров (длина, диаметр, толщина, кривизна и т. д.), изменение способа перемещения объекта обработки (продольное, поперечное, поперечно-продольное), изменение ориентации объекта измерения в процессе его перемещения, изменение методов раскроя, сортировки и учета, изменение числа поточных линий и механизмов транспортно-складской системы, сочетание непрерывных и дискретных технологических процессов, переход на новые комплексы машин на базе харвейстеров, совмещение обрабатывающе-переместительных функций.

Динамика требований и возможности современного технического и программного обеспечения предопределили появление нового поколения средств информационно-измерительной техники – процессорных измерительных средств [40 – 52]. Принципиальная особенность процессорных измерительных средств (ПрИС) состоит в том, что в них программируемая часть входит в состав измерительной цепи и участвует в получении результатов измерения для реализации части измерительной процедуры в числовой форме на программной основе. Изменение структуры измерительной цепи существенно меняет как функциональные и предельные возможности измерительных средств, так и методы их анализа и синтеза. В состав ПРиС входят первичный преобразователь, измерительный преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, процессор. Основой формализованного описания измерительной процедуры является уравнение измерения в операторной форме. Уравнения измерений являются исходными при анализе конкретных измерительных задач, системотехнических задач по синтезу рациональной структуры процессорных измерителей, по распределению функций между аппаратной и программной частями. Уравнениям в операторной форме соответствуют структурные схемы процессорных измерительных средств.

C развитием ПрИС связаны возможности повышения метрологического качества полученных результатов измерения и расширения измерительных функциональных возможностей с интеллектуализацией средств измерения, при этом понятие интеллектуальности непосредственно связано с наличием процессора и программной части, а определение уровня интеллекта измерительного устройства вытекает из возможного использования аппаратных и программно-алгоритмических возможностей на основе априорной и текущей информации о цели и условиях измерений [40 – 42, 55, 56]. При рассмотрении процессорных измерительных средств используется следующая априорная информация: измерительные задачи, характеристики входного сигнала, характеристики условий функционирования, характеристики требований и ограничений. При описании характеристик вводятся параметрические данные и функциональные зависимости.

В данном учебном пособии априорная информация представлена для технологического процесса обработки древесного сырья, характерного для любого производства лесопромышленного комплекса: первичная обработка древесного сырья, лесопильное производство, производство фанеры, столярно-мебельное производство, тарное производство, целлюлозно-бу-мажное производство, производство ДСП и ДВП. Основные измерительные задачи при обработке древесного сырья приведены в табл. 3.1.

На основе анализа технологических операций выделены множества параметров и признаков для выбора ПРиС (Рис. 3.1), где О1 – установки деревьев от сучьев с продольным перемещением деревьев; О2 – установки для групповой очистки сучьев. СХ 1 – установки для сортировки хлыстов с продольным перемещением. СХ2 – установки для сортировки хлыстов с поперечным перемещением; Р1 – раскряжевочные установки с поштучной раскряжевкой, продольным перемещением хлыста и индивидуальным раскроем; Р2 – раскряжевочные установки с поштучной раскряжевкой, поперечным перемещением хлыстов и программным раскроем (триммеры); Р3– раскряжевочные установки с поштучной раскряжевкой, поперечным перемещением и обезличенным раскроем (слешеры); Р4 – раскряжевочные установки для групповой раскряжевки хлыстов; З1 – установки для зачистки сучьев и частичной окорки, с продольным перемещением круглых лесоматериалов, с поштучной подачей; З2 – установки для зачистки сучьев и частичной окорки, с поперечным перемещением; С1– установка для сортировки круглых лесоматериалов с продольным перемещением и поштучной подачей; С2 – установка для сортировки круглых лесоматериалов с поперечным перемещением и поштучной подачей; С3 – установка для сортировки круглых лесоматериалов с поперечным перемещением и подачей плотной щетью; М_О1, М_О2, М_СХ1, М_СХ2, М_Р1, М_Р2, М_Р3, М_Р4, М_З1, М_З2, М_С1,М_С2, М_С3 – множество параметров и признаков технологических операций, выполняемых соответствующим технологическим оборудованием; Х₁ – объект измерения (хлысты, круглый лесоматериал); Х₂ – поверхность в коре; Х₃ – поверхность без коры; Х₄ –продольное перемещение объекта измерения; Х₅–поштучная подача в процессе обработки; Х₆– измерение минимального диаметра круглого лесоматериала; Х₇– измерение длины объекта; Х₈ – ориентированная подача в процессе измерения;

Т а б л и ц а 3.1

Измерительные задачи при обработке древесного сырья

Измерительная задача	Зависимость для вычисления	Измерительн- ые параметры
ИЗ₁. Измерение для индивидуального учета объема хлыстов с базовым диаметром в комле	V_хл = f (d_к, H_хл, П, Р), d_к – значение диаметра в комле, см; H_хл – значение длины хлыста, м; П – порода; Р – разряд высот.	d_к, H_хл
ИЗ₂.Измерение для индивидуального учета объема хлыстов с базовым диаметром в комле на уровне 1,3 м от комля	V_хл = f (d_1,3, H_хл, П, Р), d_1,3 – значение диаметра хлыста на уровне 1,3 м от комля, см.	d_1,3, H_хл
ИЗ₃.Измерение для индивидуального учета объема хлыстов с базовым диаметром на середине хлыста.	V_хл = F F – видовое число древесной породы d_0,5 – значение срединного диаметра без коры, см.	d_0,5 , H_хл
ИЗ₄. Измерение для индивидуального учета объема хлыстов по формуле Смалина	V_хл = (g₀ + g_H) g₀ – площадь поперечного сечения; g_H – площадь вершинного торца.	d_к, H_хл., d_в – значение диа-метра верши-нного торца
ИЗ₅. Измерение для индивидуального учета объема хлыстов по формуле Губера	V_хл = g_H_/2 H_хл g_H_/2– площадь поперечного сечения на середине длины хлыста	g_H_/2, H_хл
ИЗ₆. Измерение для индивидуального учета объема хлыстов по формуле Госфельда	V_хл = (3g_H_/3 + g_H) g_H_/3– площадь поперечного сечения на уровне 1,3 м от комля	g_H_/3, d_в, H_хл
ИЗ₇. Измерение для индивидуального учета объема хлыстов по формуле Ньютона-Рикке	V_хл = (g₀ + 4g_H/2+ g_н) g_H_/3– площадь поперечного сечения на уровне 1,3 м от комля	d_к, d_0,5 , d_в, H_хл
ИЗ₈. Измерение для индивидуа-льного учета объема хлыстов по суммарному объему деловых сортиментов и вершин, получаемых при раскряжевке партии хлыстов	V_хл = , V – объем сортиментов, обрезков и вершин, определяемый по ГОСТ; V₀– объем обрезков, выходящих за пределы таблиц ГОСТ; V = f (d_в, l_ф), l_ф – длина сортиментов, отрезков и вершин, м; V₀= l_ф 10^-4, d₀ – диаметр в коре на середине длины отрезка, см	d_в, d₀, l_ф
ИЗ₉. Измерение для индивидуального учета сортиментов и круглых лесоматериалов по таблицам ГОСТ 2708-75 с коррекцией на кору	V = f (d_в, Н), d_в – значение диаметра вершинного торца, см; Н – длина сортимента, см	d_в, Н
ИЗ_10.Измерение для индивидуального учета сортиментов и круглых лесоматериалов на основе интегрального непрерывного метода учета	V_х= dl, - значение текущего диаметра, м; - текущая координата сечения, в ко тором производится в данный момент измерение, при этом

Продолжение табл. 3.1.

Измерительная задача	Зависимость для вычисления	Измерительн- ые параметры
ИЗ₁₁. Измерение для индивидуального учета сортиментов и круглых лесоматериалов на основе интегрального дискретного метода учета	V = –длина элементарного отрезка, м; i = 1, 2, …, n; n =	d_т, , H
И₁₂. Измерение для индивидуального учета сортиментов и круглых лесоматериалов по формуле усеченного конуса	V = + ) d_в – значение диаметра в вершинном торце, см. d_к – значение диаметра в комле, см.	d_в, d_к, H
ИЗ₁₃. Измерение для индивидуального учета сортиментов и круглых лесоматериалов по формуле объема цилиндра	V = d_ср. – средний диаметр сортимента, м; d_ср =	d_к, d_в, H
ИЗ₁₄. Измерение для индивидуального учета сортиментов и круглых лесоматериалов по формулам, апроксиммирующим таблицы ГОСТ 2708-75	V = f (d_в, Н)	d_в, H
ИЗ₁₅. Измерение для сортировки хлыстов	С_хл. = f (d_к, С_пр.) d_к – значение диаметра в комле хлыста, см; С_пр. – стрела прогиба, см	d_к, С_пр
ИЗ₁₆. Измерение для сортировки круглых лесоматериалов	С = f (d_в, Н) d_к – значение диаметра, см; Н –значение длины, м	d_в, H
ИЗ₁₇. Измерение для индивидуа-льного раскроя хлыстов с базовым диаметром в комле	Р_хл= f (d_к, Н_хл)	d_к, Н_хл
ИЗ₁₈. Измерение для индивидуального раскроя хлыстов с базовым диаметром на уровне 1,3 м от комля	Р_хл= f (d_1,3, Н_хл)	d_1,3, Н_хл
ИЗ₁₉. Измерение для индивидуа-льного раскроя хлыстов с базовым диаметром на середине хлыста	Р_хл= f (d_0,5, Н_хл)	d_0,5, Н_хл
ИЗ₂₀. Измерение для регулирования скорости подачи хлыстов на пильные агрегаты с базовым диаметром в комле	Р_П= f (d_к, Н_хл)	d_к, Н_хл
ИЗ₂₁. Измерение для регулирования скорости подачи хлыстов на пильные агрегаты с базовым диаметром на уровне 1,3 м от комля.	Р_П= f (d_1,3, Н_хл)	d_1,3, Н_хл
ИЗ₂₂. Измерение для регулирования скорости подачи хлыстов на пильные агрегаты с базовым диаметром на середине хлыста.	Р_П= f (d_0,5, Н_хл)	d_0,5, Н_хл

Х₉ – неориентированная подача в процессе измерения; Х₁₀ – измерение диаметра в комле хлыстов; Х₁₁ – измерение диаметра на уровне 1,3 м от комля хлыста;

Х₁₂ – измерение диаметра на средине хлыста; Х₁₃ – поперечное перемещение объекта измерения; Х₁₄ – продольное смещение объекта в зоне измерения при его поперечном перемещении; Х₁₅ – поперечное смещение объекта в зоне измерения при его продольном перемещении; Х₁₆ – измерение диаметра напенной гнили; Х₁₇– измерения длины распространения напенной гнили; Х₁₈ – индивидуальный раскрой хлыстов; Х₁₉ – программный раскрой; Х₂₀ – обезличенный раскрой; Х₂₁ – групповая подача при обработке древесного сырья; Х₂₂ – измерение прогиба (кривизны) хлыстов.

Очистка деревь-ев от сучьев О1 О2

Сортиров-ка хлыстов СХ1 СХ2

Раскряжёвка хлыстов Р1 Р2 Р3 Р4

Зачистка и окорка круглого лесома-териала З1 З2

Сортировка круглого ле-соматериала С1 С2 С3

M_СХ1	M_СХ2
X₁ Х₂ Х₅ Х₆ Х₇ Х₈ Х₁₀ Х₁₁ Х₁₂ Х₁₃ Х₂₂	Х₂ Х₄ Х₅ Х₇ Х₈ Х₁₀ Х₁₁ Х₁₂ Х₂₂

М_Р1	М_Р2	М_Р3	М_Р4
Х₁ Х₂ Х₄ Х₅ Х₇ Х₈ Х₉ Х₁₀ Х₁₁ Х₁₂ Х₁₇ Х₁₈	Х₁ Х₂ Х₅ Х₇ Х₈ Х₉ Х₁₀ Х₁₁ Х₁₂ Х₁₃ Х₁₄ Х₁₆ Х₁₇ Х₁₈ Х₁₉	Х₁ Х₂ Х₅ Х₇ Х₈ Х₉ Х₁₀ Х₁₁ Х₁₂ Х₁₃ Х₁₄ Х₁₆ Х₁₈ Х₁₉	Х₁ Х₂ Х₄ Х₈ Х₂₀ Х₂₁

М_З1	М_З2
Х₁ Х₂ Х₃ Х₄ Х₅ Х₆ Х₇ Х₈ Х₉ Х₁₅	Х₁ Х₂ Х₅ Х₆ Х₇ Х₈ Х₉ Х₁₄

М_С1	М_С2	М_С3
Х₁ Х₂ Х₃ Х₄ Х₅ Х₆ Х₇ Х₈ Х₉ Х₁₅	Х₁ Х₂ Х₃ Х₅ Х₆ Х₇ Х₈ Х₉ Х₁₃ Х₁₄	Х₁ Х₂ Х₃ Х₆ Х₇ Х₈ Х₉ Х₁₃ Х₂₁

М_О1 М_О2 Х₁ Х₁ Х₂ Х₂ Х₄ Х₅ Х₅ Х₇ Х₇ Х₈ Х₈ Х₉ Х₉ Х₁₀ Х₁₀ Х₁₁ Х₁₁ Х₁₂ Х₁₂ Х₁₃ Х₁₅

Рис. 3.1. Технологические операции, параметры и признаки при обработке древесного сырья.

С точки зрения выбора вариантов ПРиС задача является многовариантной и многокритериальной и формулируется следующим образом: на множестве условий, параметров и признаков {X_i} технологического процесса, множестве измерительных задач {ИЗ_i}, существующих операторных уравнений и структур ПРиС, множестве первичных преобразователей (ПП_i) выбрать варианты процессорных измерительных средств, отвечающих оптимальным значением показателей эффективности К^К= {К¹, К¹, …, К^m}. Для решения этой задачи необходимы:

- исходные операторные уравнения и структуры ПрИС;

- первичные преобразователи ПрИС;

- структурная модель процесса выбора ПрИС;

- показатели эффективности для выбора вариантов;

- метод формализованного перехода от множества параметров признаков

технологического процесса к операторным уравнениям, структуре, числу

и оптимальным вариантам ПрИС.

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 272; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!