Совершенствование системы управления колонной синтеза аммиака на основе нечеткой логики

Верхний уровень состо- ит из трех АРМ операторов и одного АРМ начальника смены. Качество управления процессом синтеза аммиака в колонне «Tonce S-200» во многом определяется оператором АРМ и зависит от его опыта, интуиции, собственных представлений о процессе. Как показывает анализ, алгоритм действий оператора и выбранная им величина управляющих воздействий не всегда являются наилучшими для вновь складывающихся ситуаций. Это особенно характерно для операторов, не имеющих достаточного опыта управления колонной. Исходя из этого, была предпринята попытка создания интеллектуальной системы управления данной колонной на базе нечеткой логики. Данная система, в которой будет аккумулироваться опыт и интуиция наиболее квалифицированных операторов и специалистов, после определенного периода испытаний и «обучения» должна существенно снизить нагрузку на оператора и повысить качество управления колонной синтеза аммиака. Программно-технический комплект «SIMATIC S5», на базе которого построена АСУ агрегатом аммиака, включает в себя программу «SIFLOG S5» и набор Fuzzy-блоков, позволяющих создавать системы с нечеткой логикой.

Рис. 1. Скорость изменения температуры газа на выходе с первой полки

В разработанной системе, для оценки состояния процесса синтеза аммиака в двухполочной колонне, были использованы семь лингвистических переменных:

• 1)    температура газа на входе в колонну (x i , ° C );

• 2)    температура газа на выходе с первой полки колонны (x₂, ° C);

• 3)    скорость изменения тем- пературы газа на выходе с первой полки колонны (х₃, ° С/ч );

• 4)    содержание водорода в циркуляционном газе (х₄, %);

• 5)    давление в системе синтеза аммиака (х₅, кгс/см² );

• 6)    расход циркуляционного газа в колонну ( x₆, тыс.м³ /ч );

• 7)    температура питательной воды на выходе из подогревателя ( x₇, ^OC ).

  

• 601.4=NM and dT-601.4=PM] to HCV-601.2,3,4=ZR

Рис. 2. Положение заслонки на основном ходе газа в колонну синтеза Часть лингвистических переменных показана на рис. 1,2. База правил Fuzzy-системы включает в себя 48 логических правил . Особенностью нечеткой системы, создаваемой программными средствами  ПТК

«SIMATIC –  S5», является формирование блоков данных для функциональных блоков FUZ: FUZ (FB 113), FUZ: DFUZ (FB 116), FUZ: RULE. Блоки данных имеют определенную структуру, в которую включаются идентификаторы всех данных, их формат, значения опорных точек, метод дефазификации и т. д. В разработанной системе все блоки данных входят в программу, написанную на языке STEP-5. Модульная концепция Fuzzy – системы представляется в форме прикладного Fuzzy – блока FUZ: APP (рис. 3).

Для оценки работоспособности системы был сформиро ван массив входных переменных, характеризующих наиболее часто встречающиеся производственные ситуации, с которыми сталкивается оператор при управлении колонной синтеза аммиака. Для данных ситуаций были получены управляющие воздействия вычислен ные Fuzzy – системой (2) и принятые старшим оператором (1), часть из них приведена в таблице. Анализ полученных результатов показывает, что существенного расхождения между управляющими воздействиями, рекомендованными опытным оператором и вычисленными Fuzzy – системой, нет.

if [T-601.4=PS and dT-601.4=PS] else [Q-601.4=PS and P-601.4=PS] else [T-601.4=PS and dT-601.4=PS] to HCV-606=NM if [T-601.4=PB and dT-601.4=PB] else [Q-604=PB and T-601=PB to HCV-606=NB if [T-601=PM or [T-601.4=PM and dT-601.4=PM] to TCV-613=PM if [T-601=PM or [T-601.4=PB and dT-601.4=PB] to TCV-613=PB if [T-601.4=ZR and dT-601.4=ZR] or [Q-601.4=NS and P-601.4=PS] or [T-

Рис. 3. Модульная концепция Fuzzy-системы

Программное обеспечение разработанной подсистемы позволяет достаточно просто расширять и совершенствовать базу правил, изменять параметры лингвистических переменных. Поэтому в первый период ее эксплуатации она может работать в режиме "советчика оператора" и, пройдя определенный срок испытаний, постепенно введена и в режим непосредственного управления колонной.

Результаты анализа работоспособности Fuzzy – систем