TJABT FAOLIYATINING UMUMLASHTIRILGAN SXEMASI Kimyo va oziq-ovqat sanoatining moddiy asosini texnologik jarayonlar tashkil qiladi, ularni boshqarish natijasida esa ishlab chiqarishning kerakli ko‘rsatkichlari yaratiladi. Texnologik jarayon tushunchasiga texnologik jarayonning aynan o‘zi yoki bo’limi va bu jarayonni amalga oshiradigan texnologik uskunalar kiradi. Shuni ta’kidlab o‘tish kerakki, datchik va ijro etuvchi mexanizmlar texnologik uskunalarning tuzilish elementi bo’lishiga qaramay, TJABT ning texnik vositalari qismiga kiradi. Shu nuqtayi nazardan qaralganda texnologik jarayonni yoki bo’limni boshqarish — uskunalar, apparatlar yoki agregatlarning ish holatini boshqarish demakdir.
Bu ma’noda boshqarilayotgan texnologik jarayon deganda kirishdagi nazorat qilinayotgan parametrlari aniqlangan, obyektning kirishidagi ta’sirlari bilan chiqish parametrlari orasidagi bogianishi topilgan va jarayonning boshqarish usullariga asoslangan jarayonga aytiladi.
TJABT ishining umumlashtirilgan blok-sxemasi berilgan bunda: U{t) — kirishda nazorat qilinayotgan boshqaruvchi ta’sirlar; X{t) — kirishda nazorat qilinayotgan parametrlar; Z{t) — kirishda nazorat qilinayotgan, lekin boshqarilmaydigan parametrlar; Y(t) — texnologik jarayonning chiqishdagi o‘zgaruvchisi.
Texnologik jarayonning kirish va chiqish parametrlari haqidagi axborot o‘lchov asboblarining datchigi va axborotni kiritish-chiqarish kompleksi orqali raqamli hisoblash mashinasiga (RHM) boradi. Bu axborotni (yoki uning bir qismini) operator ham aloqa qurilmasi orqali RHM ga kiritishi mumkin. Bu holda operator nazorat qurilmasidagi ko‘rsatkichlardan foydalanadi. Boshqaruvchi RHM oldindan belgilangan algoritmlar va boshqaruv dasturi, boshqarish maqsadi, tanlangan optimallash simvoli, cheklashlar asosida ma’lum bir tartib bilan kirgan axborotni qayta ishlaydi. Tizim texnologik jarayonini avtomatik rejimda boshqarishi mumkin yoki boshqarish rejimi shunday bo‘lishi mumkinki, unda boshqaruvchi raqamli hisoblash mashinasi (RHM) aloqa qurilmasi orqali operatorga texnologik jarayonni ijro etuvchi organlar yoki topshiriq bergichlarni masofadan turib boshqarish uchun ma’lum tavsiyalar beradi (ya’ni, „maslahat rejimi“). TJABT larni loyihalash shunday tashkil qilinishi kerakki, unda operatorlar va texnik vositalaming imkoniyatlaridan to‘la foydalanib, kelajakda avtomatik boshqarish tizimlari (ABT) keng o‘rin egallashi lozim, inson esa faqat texnologik uskunalar va boshqarish tizimlarining aniq buzilmasdan ishlashini nazorat qilishi hamda yordamchi amallami bajarishi kerak. Umumiy ko‘rinishda tizimning matematik modelini quyidagicha ifodalash mumkin:
y(t + ∆t) = A*V(t) + By(t); C[X(τ), Z (τ)];
tₒ ≤ t≤ tₒ + T; t ≤ τ ≤ t + ∆t,
y = {y₁,y₂,…,yₓ}; V(t) = {U₁(t), U₂(t),....,Uₓ(t)};
Z(τ) = Z₁(τ), Z₂(τ), ..., Zₓ(τ),
bu yerda: ∆t — TJABT ning harakat sikli boshidan bu harakat natijasida olingan nazorat axborotgacha ketgan vaqt; tₒ — hisoblashning boshlanishi; T —jarayonni kuzatish vaqtining muddati; A —TJABT butun harakatining operatori; В va С — boshqariladigan va boshqarilmaydigan kirish ta’sirlarining operatorlari.
Boshqarish tizimining dastlabki vaqtdagi harakat natijasi Yₒ(t) = TJABT uchun u(t) funksiya bo‘lak — tekis kamaymas funksiya ko‘rinishiga ega.
Matematik modelning ko'rinishi boshqarish ta ’sirini amalga oshirish vaqti va texnologik jarayon siklining muddati orasidagi nisbatga bog‘liq. Umumiy holda boshqaruv ta’sirining kechikish vaqti tkech texnologik jarayon holatining o‘zgarishiga nisbatan quyidagicha bog‘langan:
τkech=τjar bu yerda: τjar— kirish parametrlari holatining o‘zgarishidan chiqish koordinatalarining o‘zgarishigacha o‘tgan vaqt (jarayon vaqti); n — qandaydir konstanta (0< n < ∞). Agar 0 < n ≤ 1 bo’lsa, TJABT real vaqt masshtabida sinxron boshqarish imkonini beradi, u holda:
τkech=τhv+τhv+τchiq+τkech+τjar bu yerda: τhv — jarayon haqida axborotni RHM ga kiritilgan jarayon haqidagi axborotni hisoblash vaqti; τchiq— boshqaruv ta’sirini hisoblash vaqti; τkech— sof kechikish vaqti (yangi boshqaruv ta’sirlarining harakati natijasida chiqish o‘zgaruvchisining yangi qiymati haqida nazorat axborot olinguncha o‘tgan vaqt).
Bunday boshqarishga proporsional (P), proporsional-integral (PI) yoki proporsional-integral-differensial (PID) rostlash qonunlarini amalga oshiruvchi va RHM dan bevosita raqamli boshqarish (BRB) rejimida ishlovchi ko‘p konturli stabillash tizimlari misol bo‘ladi.
TJABT tarkibiga quyidagi qurilmalar kirishi lozim:
1.Fizik-texnik parametrlarni o‘lchashni ta’minlovchi avtomatik o‘lchash asboblarining komplekti. Bunda o£lchash natijalari unifikatsiyalashgan signallar holida bo‘lishi (elektr-analogli yoki diskret) va qabul qiluvchi qurilmaning kirish tavsiflari bilan moslashgan bo‘lishi lozim. Me’yorlovchi o‘zgartkichlar guruh holida bo‘lganda bir turli o‘lchash o‘zgartkichlari kommutatorlar yoki aylanuvchi qurilmalar yordamida navbatma-navbat kirish axborotini hisoblovchi umumiy qurilmaga ulaydi. Kimyoviy tahlil natijalari, texnologik jarayonni boshqarish uchun berilgan topshiriqlar, texnik-iqtisodiy ma’lumotlar RHM ga operator pultining klavishli registrlari orqali, shuningdek, perfokarta, perfotasma, magnitli kartalar yordamida kirltiladi.
2. Ijro mexanizmlarining yordamchi asbob va elektr signallarni, texnologik jarayonlarni boshqarish buyrug‘iga o‘zgartiruvchi qurilmalar, RHM hisoblab chiqqan boshqarish ta’sirlari quyidagi qurilmalarga yuborilishi mumkin:
1) ,,kod-elektr signalli“o‘zgartkichiga, so‘ngra analogli rostlagichga yoki bir vaqtda quvvat kuchaytirgichi va uni rostlovchi organni (RO) harakatga keltiruvchi vazifasini bajaruvchi pozitsion harakatli ijro mexanizmiga (IM);
2) ,,kod-vaqt intervali“ o‘zgartkichiga, so‘ngra IM ni boshqarishga;
3) ,,kod-impulslar qiymati“ o‘zgartkichiga, so‘ngra qadamli dvigatellarni boshqarishga;
4) bir nechta xonali diskret chiqishlardan iborat bo‘lgan diskret-kodli signallar ko‘rinishida;
5) ikki pozitsiyali RO ni boshqaruvchi releli yoki kontaktsiz diskret signallar ko‘rinishida.
3. Boshqaruvchi raqamli hisoblash mashinasi, bunga boshqaruvchi hisoblash qurilmalari hamda RHM va obyekt orasida ikki tomonlama axborotli aloqani amalga oshiruvchi chetki texnika kiradi. Bunda RHM lar texnik-iqtisodiy masalalarni hisoblashda ishlatiladi va boshqarishning yuqori bosqichlarida foydalaniladi. BHM da obyekt bilan aloqa qurilmasi (OAQ) bo‘lib, u o‘lchov o‘zgartkichlaridan kelgan axborotni qabul qiladi va dastlabki hisoblash ishlarini bajaradi. Hisoblash komplekslarining agregat asosida tuzilishi jarayonning quw atini oshirish, xotirani ko‘paytirish va OAQ ni ulab, kerakli strukturaga ega bo‘lgan hisoblash tizim ini tuzish imkonini beradi. Tizimning ishlashi uchun boshqaruvhisoblash kompleksi tarkibida standart dasturlar nazarda tutilgan (standart dasturlar kutubxonasi, xizmat qiluvchi, tashkil etuvchi va uzaytiruvchi dasturlar).
4. TJABT ni vazifalari va tizim hal qilayotgan masalaga binoan dasturlar kompleksiga ega bo‘lgan funksional dasturlar bilan ta’minlash;
5. BRHM va obyekt orasida apparatli aloqa o ‘rnatuvchi obyekt bilan aloqa qurilmasi (kabelli, simli, releli aloqa yoilari va kirish-chiqish signal parametrlarini moslashtiruvchi qurilmalar).
6. Texnolog-operatorni texnologik jarayonning kechishi haqida kerakli axborot bilan ta’minlash, shuningdek, masofadan turib boshqarishni bajarish, hisoblash kompleksiga tizimni ishga tushirish va to‘xtatish signallarini kiritish imkonini beruvchi operator bilan aloqa qurilmasi (boshqarish pulti, axborot tablosi va boshqalar).
7. Texnolog-operatorlar, uskuna sozlovchilar va yuqori malakaga ega boigan boshqarish mutaxassislarini o‘z ichiga oluvchi operatorlar xizmati.
Har bir konkret avtomatlashtirilgan tizim o‘zining hal etayotgan ko‘p sonli masalalari va ularning murakkab ierarxik o‘zaro bog’lanishi va boshqa texnik vositalarni hamda hisoblash tizimlari tashkil etishning maxsus usullarini qoilash zaruratini keltirib chiqarishi mumkin.
TJABT ning funksional strukturasi boshqarish maqsadiga asoslanib tuziladi. Bu ma’noda TJABT bitta umumiy maqsadga qaratilgan, ya’ni maqsad funksiyasiga binoan texnologik jarayonni optimal ravishda olib borishdir. Shularga asoslanib TJABT ni quyidagi yordamchi tizimlarga ajratish mumkin:
1. TJABT ning dastlabki bosqichi — texnologik jarayon bilan o’lchov o‘zgartkichlari va ijro mexanizmlari;
2. TJABT ning birinchi bosqichi — o‘tkinchi jarayonni boshqarish (rejimga chiqarish) hamda texnologik jarayonni ishga tushirish va to‘xtatish.
3. TJABT ning ikkinchi bosqichi — texnologik jarayonni ma’lum bir o‘zgarmas yoki biror qonun bo‘yicha o‘zgaruvchi nominal darajada stabillash.
4. TJABT ning uchinchi bosqichi — texnologik parametrlarni dasturli boshqarish va oldindan belgilangan vaqtli funksiya bo‘yicha texnologik jarayonlarni ishga tushirish, to‘xtatish va rejimlarning almashishida uskunalar holatini hamda davriy jarayonlarni dasturli boshqarish.
5. TJABT ning to‘rtinchi bosqichi — maqsadli funksiya asosida texnologik parametrlarning optimal qiymatlarini topish va ishlab chiqarish jarayonlarining texnik-iqtisodiy ko‘rsatkichlarini optimallash.
Bunda bog‘langan funksional bosqichlar ierarxiyasi quyidagicha tashkil etilgan: quyi bosqichdagilar mustaqil harakat qilishi mumkin, ammo yuqori bosqichlardagi yordamchi tizimlarning imkoniyatlaridan foydalanib boshqarishning samaradorligini oshirish mumkin.
Boshqarish tizimining ikkinchi bosqichi nazorat, rostlash va masofadan turib boshqarishning markazlashish darajasining yanada ortishi bilan xarakterlanadi va tizimda odam — operator paydo bo‘lishi bilan farq qiladi. Bunda boshqarish alohida shitga o‘rnatilgan asboblar orqali amalga oshiriladi.
Boshqarish tizimining uchinchi bosqichida texnologik parametrlar va uskuna holatlari haqidagi dastur asosida olingan nominal qiymatlar kuzatish rejimida ishlaydigan quyi bosqichga foydalanish va amalga oshirish uchun yuboriladi.
Boshqarish tizimi ierarxiyasining to‘rtinchi bosqichi texnologik jarayon parametrlari va uskuna holatlarining nominal qiymatlarini izlaydi ham da quyida joylashgan funksional yordamchi tizimlarning ishini boshqaradi.
Shunday qilib, avtomatik rostlash tizimi (ART)ning vazifasi maxsus qurilmalar, ya’ni avtomatik rostlagichlar yordamida texnologik jarayon parametrlarini berilgan qiymatda ushlab turish bo‘lsa, TJABT butun texnologik jarayonning borishiga faol ta’sir etadi, o‘zgarib turuvchi jarayonni optimallash maqsadida avtomatik rostlagichlarga topshiriqlar beradi.
Ma’lum bir boshqarish obyekti uchun yaratilgan algoritmik ta’minlash boshqaruv-hisoblash kompleksining strukturasi va tarkibini aniqlash, shuningdek, BHM ning tez ishlashi, xotira hajmi va ishonchliligi talablarini ishlab chiqish imkonini beradi. Shu talablar asosida BHM tanlanadi va TJABT ni sintez qilish masalasi yakunlanadi. TJABT ning algoritmik ta’minlash strukturasi quyidagi funksional masalalarni o‘z ichiga olishi lozim:
1) texnologik jarayonning borishini markazlashtirilgan nazorat qilish;
2) ishlab chiqarishning ko‘rsatkichlarini operativ hisoblash;
3) bevosita raqamli boshqarish (BRB);
4) texnologik bo‘limlarni lokal optimallash;
5) butun texnologiya bo‘yicha global optimallash va koordinatsiyalash;
6) hodisalarni avtomatik aniqlash;
7) BHM va TJABT vositalari ishga yaroqsizliklarining texnik diagnostikasi;
8) axborotni xizmat xodimlariga optimal ravishda berish;
9) ma’muriy-texnologik xodimlarni va boshqarishning yuqori tizimlarini kerakli qarorlar chiqarish uchun yetarli hajmda axborotlar bilan ta’minlash.
Texnologik jarayonning borishi ustidan markazlashtirilgan nazorat qilish — boshqarish maqsadida yoki operatorga tayyorlash uchun axborotni BHM da maxsus hisoblash usullari orqali amalga oshiriladi. Axborotni markazlashtirilgan nazorat qilish mashinalari ham signallarni qayta ishlashi mumkin. Bu holda quyidagi amallar bajariladi: uzluksiz oichanayotgan signallarni diskret o‘zgartirish, kodlash, qayta kodlash, masshtablash, ekstrapolatsiyalash (interpolatsiyalash), to‘g‘ri chiziqqa keltirish, filtrlash. Uzluksiz signallarni darajasi bo‘yicha kvantlash V.A. Kotelnikov teoremasiga asoslangan bo‘lib, u oichanayotgan qiymatni o‘zgartkich kodining kichik xonasi birligiga teng boigan kvantlash qadamiga karrali bo’lgan qiymat bilan almashtirishdan iborat. Datchiklarning sezgir elementlari, odatda, chiziqli boim agan statik tavsiflariga ega. Bu teskari funksional o‘zgartirish to‘g‘ri chiziqqa keltirish zaruriyatini keltirib chiqaradi.
Uzluksiz signallarni diskret oichashda analog signalli so‘roqlash chastotasini to‘g‘ri tanlash muhim ahamiyatga ega. So‘roqlash chastotasi kamayib ketsa, axborotning yo'qolishiga, o’lchov chastotasi haddan tashqari oshib ketsa, sxemaning murakkablashishi va mashina vaqtining isrof boiishiga olib keladi. Agar o’lchanayotgan qiymatning kattaligi kerak boisa va u analog signalining so‘rash paytiga mos tushmasa, ekstrapolatsiya (yoki interpolatsiya) usullari ishlatiladi. Bizni qiziqtirayotgan o’lchanayotgan sonning qiymatini so‘roqlashlar natijalari asosida olish kerak boisa, unda ekstrapolatsiya usuli qoilaniladi. Agar oxirgi analog signalining so‘roqdan oldingi oichanayotgan qiymati zarur bo’lsa, interpolatsiya usulidan foydalaniladi.
Ishlab chiqarishning natijaviy ko‘rsatkichlarni bevosita oichashning iloji boim asa, u holda ular oldindan belgilangan nisbatlar orqali hisoblanadi. Bularga quyidagilar kiradi: ishlab chiqarishning texnik-iqtisodiy ko'rsatkichlari, mahsulot birligi uchun sarflangan energiya yoki xomashyo va vaqt birligida material yoki energiyaning sarfi va boshqalar.
Avtomatik o‘lchashning yuqoridagi usullari va texnik vositalari yaratilmagan texnologik jarayonlarda fizik-kimyoviy parametrlami aniqlash uchun kerakli parametr bilan staxostik bog‘langan bilvosita qiymatlarning o‘lchash natijasi nazorat qilinadi. TJABT ning hisob masalalarini yechish uchun vaqt intervalida (smena, kun, oy) o‘rnatilgan texnik-iqtisodiy ko‘rsatkichlardan foydalaniladi. Operativ boshqarish masalalarini hal qilganda texnik-iqtisodiy ko‘rsatkichlar (TIK)ning ayni vaqtdagi qiymatlarini bilish zarur. Texnologik obyektlarda transport kechikishning bo‘lishi TIK ning ayni vaqtdagi qiymatlarini aniqlash muammosini qiyinlashtiradi. Bu holda o‘lchangan qiymatlarni transport kechikish qiymatiga surishga va uni transport kechikish qiymatiga teng bo‘lgan vaqt intervalida o‘rtachalashtirishga to‘g‘ri keladi.
Texnologik komplekslami optimallash masalalarining katta o‘lchamliligi tufayli dekompozitsiya prinsiplarini ishlatish tavsiya etiladi, ya’ni tizimning global optimallash masalasi bir necha kichik oMchamii va o‘zaro bog‘langan texnologik bo‘limlarni lokal optimallash masalalariga ajratiladi. Bunday ajratish strategiyasi kimyoviy texnologiya tizimlari uchun qoilanilganda quyidagi tartib ishlatilsa maqsadga muvofiq bo‘ladi: parametrli stabillash; ayrim texnologik bo‘limlarni lokal optimallash; butun texnologik tizim masshtabida koordinatsiyalash.
Bu tartibni amalga oshirish uchun TJABT ning ierarxik tarkibini sintez qilish masalasi ikki bosqichda yechiladi:
1) TJABT ning makrotarkibini sintez qilish jarayonida berilgan tizim blok holida ko‘riladi („qora quti“ turidagi bloklar) va tizim tarkibiy xususiyatlarining tahlili amalga oshiriladi, shuningdek, koordinatsiyalash masalasini yechishning yo‘li ishlab chiqiladi;
2) TJABT ning mikrotarkibini sintez qilish jarayonida grafiklar nazariyasining matematik apparatidan foydalanib, loyihalash bosqich tizimining dinamik sxemasi to‘la ochiladi.
TJABT da hodisalarni avtomatik ko‘rish deganda texnologik reglamentdan chetga chiqish, uskunalarning ishga yaroqsizligini o‘z vaqtida payqashga aytiladi. Hodisalarni to‘la xarakterlaydigan qiymatlarni davriy o‘lchash, belgilangan qiymatlar bilan taqqoslash va boshqarish ta’sirlari yoki signallarni berish odatda payqash algoritmlarining vazifasiga kiradi.
Texnologik jarayonning haqiqiy kechishini quyidagicha xarakterlash mumkin: normal holat, bunda texnologik rejim belgilangan reglamentga to‘g‘ri keladi; o‘tkinchi holat — reglamentdan chetga chiqilmaydi, biroq chetga chiqish belgilari paydo bo‘ladi; anomal holat -texnologik reglamentdan chetga chiqilgan payt (avariya vaziyati vujudga kelgan holat ham shunga kiradi).
Davriy texnologik jarayonlar uchun texnik diagnostika masalasi obyektga boshqarish ta ’sirlarini ko‘p marotaba yuborib boshqarishga keltiriladi; boshqarish ta’sirlarining tarkibi va ketma-ketligi oldingi ta’sirlarga obyektning ko‘rsatgan reaksiyasiga bog’liq. Uzluksiz texnologik jarayonlar uchun bu masalaning vazifasi jarayon holatini yetarli darajada aniqlaydigan nazorat parametrlarini tanlashdan iborat.
U yoki bu holda diagnostika natijalari texnologik jarayonga BHM tomonidan faol aralashish uchun foydalaniladi. Anomal holatlar uchun texnik diagnostikaning asosiy vazifalari quyidagilardan iborat:
1) texnologik jarayonda anomal holat borligini o‘z vaqtida aniqlash;
2) material hamda energetik oqimlami tashiydigan qurilma va uskunalar holatining texnik diagnozi;
3) anomal vaziyatlar va tizimning normal holatidan chetga chiqishlarning matematik modelini yaratish (identifikatsiyalash);
4) chetga chiqish sabablarini faol yo'qotish va ajratish, ya’ni texnik diagnostika tizimining boshqarish algoritmini yaratish;
5) matematik modellar va texnik diagnostika algoritmlarini yaxshilash maqsadida statistik ma’lumotlarni yig‘ish va qayta ishlash.
Texnologik jarayon anomal holatlarining texnik diagnostikasi usullarini yaratishning dastlabki bosqichida faqat jarayonning holati va uning buzilish manbalari orasidagi bog‘lanish tarkibini tahlil qilish bilan qurish mumkin (texnik diagnostikaning mantiqiy modeli). Texnologik jarayonning holati parametrlaming ayni paytdagi qiymatlarini yo‘l qo‘yilgan (yoki reglamentdagi) qiymatlar bilan taqqoslab aniqlanadi. Bu o ‘zgarishlar darak beruvchilar deyiladi. Darak beruvchilar deganda faqat fizik kattaliklarning (bosim, temperatura va boshqalar) o‘zgarishigina emas, balki o‘lchanayotgan, kattaliklarning statik tavsiflari va funksiyalarining o‘zgarishlari ham tushuniladi.
Texnik diagnostika mantiqiy algoritmlarini yaratishning ikkita asosiy prinsiplarini alohida ko‘rsatish mumkin: kombinatsion va ketma-ket. Kombinatsion usulda tekshirish tartibining texnologik holati e’tiborga olinmasa, ketma-ket usulda texnologik holat haqida axborotdan keyingi natijalar tahlil qilinadi. Texnologik jarayon holatining mantiqiy modelini ikki bosqichda, ya’ni determinirlangan va statistik hisoblash bosqichlarida amalga oshirish maqsadga muvofiq. Shunday qilinganda texnik diagnostikani qo‘yish masalasi ancha soddalashadi, model o‘lchami kichiklashadi va diagnostika aniqligi ortadi.
Hisoblashga determinirlangan bosqichning kiritilishiga sabab ko‘p kimyoviy texnologik jarayonlari va tizimlarini determinirlangan mantiq vositasida diagnozlash mumkinligidir. TJABT ning texnik vositalari va BHM ning ishga yaroqsizligida diagnostikani apparat, test va dastur-mantiq nazorat usullari yordamida amalga oshirish mumkin. Boshqarish tizimining umumiy maqsadini ifodalovchi boshqarish algoritmi ancha murakkab bo‘lganligi tufayli TJABT ning ayrim masalalariga mos bo‘lgan ko‘pgina yordamchi algoritmlari bo‘lishi mumkin.
Shunday qilib, BHM da saqlanadigan va o‘zining dasturiga ega bo‘lgan ayrim algoritmlar o‘zgarib turuvchi ishlab chiqarish vaziyatiga qarab harakat qiladi.
Foydalanilgan adabiyotlar http://staff.tiiame.uz http://www.arxiv.uz/slide Yusupbekov Nodirbek Rustambekovich. Texnologik jarayonlarni nazorat qilish va avtomatlashtirish: texnika oliy o‘quv yurtlari talabalari uchun darslik / N.R. Yusupbekov, B.I. Muhamedov, Sh. M. G'ulomov; 0‘zR oliy va о‘rta-maxsus ta’lim vazirligi. —Т.: 0‘qituvchi, 2011 .-576 b. Muhamedov, B.I. II. G'ulomov, Sh.M