Информационно-управляющая система энергосберегающего планирования загрузки комплекса электрических печей

• Автор: Мачихин, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 170 с. : ил.

1 СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПЕЧАМИ
1.1 Электрические печи
1.2 Информационно-управляющис системы по энергосберегающему 18 управлению тепловыми объектами
1.3 Задачи оптимального распределения плановых заданий
1.4 Средства автоматизированного проектирования и программно- 31 аппаратное обеспечение информационно-управляющих систем
1.5 Постановка задачи исследования
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО- 46 УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
2.1 Задачи оптимальною управления комплексом электропечей
2.2 Модели динамики и задачи управления энергоёмкими аппаратами
2.3 Моделирование процессов системы термообработки
2.4 Анализ энергосберегающего управления
Выводы по разделу
3 АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО- 77 УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
3.1 Метод и алгоритмы квазиоптимального распределения плановых 77 заданий
3.2 Синтез энергосберегающих управляющих воздействий
3.3 Структура информационно-управляющей системы энергосбере- 93 гающего планирования загрузки комплекса электропечей
Выводы по разделу

4 РЕАЛИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩЕЙ 100 СИСТЕМЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ПЛАНИРОВАНИЯ
4Л Аппаратно-программные средства
4.2 Энергосберегающее управление электрическими печами
4.3 Энергосберегающее планирование загрузки комплекса электропе- 121 чей
Выводы по разделу
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
АББРЕВИАТУРЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1 Графические результаты расчетов при составлении
квазиоптимального расписания Приложение 2 Технические характеристики аппаратных средств
Приложение 3 Акты внедрения
Основными потребителями электроэнергии на многих промышленных предприятиях являются электрические печи, используемые для эффективной термообработки различных материалов и деталей. Цеха термообработки предприятий машиностроения, электронной промышленности и др. могут насчитывать десятки печей различных типов, а количество видов деталей, которое обрабатывается в этих печах, исчисляется тысячами. Для каждого вида деталей существует своя программа термообработки: температура нагрева, время выдержки, количество этапов обработки, среда нагрева и охлаждения, директивный срок выпуска деталей и т.п. Значительные затраты энергии при термообработке связаны с начальным разогревом печей и догревом до требуемой температуры после открывания дверцы или смены режима обработки. При этом доля времени работы печей в динамических режимах достигает 20% и более. Учитывая эти факторы, а также необходимость уменьшения затрат энергии и ряд дополнительных ограничений, в том числе на обеспечение энергетической эффективности, задача управления комплексом электропечей становится одной из основных при планировании календарного производства. Эта задача имеет очень большую размерность, и в большинстве случаев получить ее оптимальное решение не представляется возможным.
Применяемые на практике подходы к планированию и управлению комплексами электропечей являются неэффективными. Как следствие, имеет место существенный перерасход энергии, увеличивается время на обработку партии деталей и снижается качество продукции. В связи с этим актуальной задачей является разработка информационно-управляющих систем (ИУС) энергосберегающего планирования загрузки для комплексов электропечей, которые способны оперативно корректировать план обработки с обеспечением минимизации затрат энергии, учитывая специфические

- максимальная длительность паузы не должна превышать £"0а^а:
В задаче используются два частных критерия оптимальности: общее время выполнения планового задания Ог и суммарные затраты энергии <2Е.
Требуется составить такое расписание термообработки деталей, чтобы значение векторного критерия оптимальности (2 было минимальным. Математически эта задача записывается в следующем виде:
где с,, с2 - весовые коэффициенты, 2'пах - максимально допустимая длительность выполнения планового задания, I/ - вид функции управляющего воздействия, по которой осуществляется нагрев печи.
К искомым величинам при составлении расписаний обычно относятся:
- IVу - время ожидания операции, т.е. интервал времени между
окончанием (у - 1)-й и началом у -й операции г -й работы;
- Т1 - момент окончания работы г, т.е. момент завершения ее последней операции:
б = с&т (£*) + с2е£ (5,, и) -> пип,
£1к — >— (д ; 2 > •/)
>=^(;+1)Л5
(2.2)
- длительность прохождения работы г в системе:
7=1 7
- временное смещение работы /: Ц —1] ~ ~ 171 — а1;
- временное запаздывание 2, работы г: 2, =тах(0,1,,);