Разработка адаптивных технологий для автоматизации трудоемких задач

В данной работе рассмотрена блок-схема и алгоритм работы программно-аппаратной части модернизированного СВЧ микроволнового лабораторного комплекса. Разработаны принципы разработки адаптивных технологий для автоматизации трудоемких задач.

Разработка адаптивных технологий для автоматизации трудоемких задач. Освобождение инженеров, ученых, и обычных граждан от однообразной рутинной работы, убедиться что это способствует развитию деятельности творческого начала.

В настоящее время внедрение адаптивных технологий в нашей стране является важной и неотъемлемой частью. Функционал, состав и основные результаты в переработке жидких материалов с применением СВЧ комплекса рассмотрены в материалах [1-3].Существующие на данный момент в лаборатории МВИТ НИИ ПРЭФЖС программное обеспечение не отвечает желаемым требованиям: нет возможности создания циклов переработки, каждый этап рассчитан на определенное время, а переход к следующему этапу и задания новых условий, возможно только после завершения первого. 

На рисунке 1 изображена блок-схема системы управления. Предлагается использовать порядка четырех камер, которые получают информацию с лабораторного микроволнового комплекса, с резонаторной камеры поступает информация о состоянии рабочей среде. Диаметрально расположенная камера служит для отображения общего вида лабораторного комплекса. Компьютер обрабатывает полученную информацию с камер и управляет включениями и выключением, переключением между ними, так же на компьютер выводится рабочее окно – интерфейс рабочей среды. Управление схемным решением способствует управлению интерфейса, который в свою очередь является средством ввода и вывода информации на компьютер. Обратная связь, датчики служат для определения таких параметров рабочей среды как температура давление и датчик дыма.

В рабочую камеру помещается перерабатываемое вещество для воздействия СВЧ нагревом. Мощность СВЧ энергии составляет 700 Вт, частота 2450 ± 50 МГц. Работа магнетрона является периодической. Период включения и выключения составляет 30 секунд.

Датчики температуры могут быть использованы при фиксировании заданной температуры без обратной связи и с обратной связью это адаптивный процесс. Простой нагрев смотрите рисунок 2, происходит с изменением скважности работы магнетрона в определенные моменты времени, датчики температуры лишь фиксируют значение температуры. Эти значения отображаются на мониторе компьютера, с построением графика зависимости времени от температуры.

 

Экспериментальный нагрев состоит из 7 циклов, каждый цикл имеет свое время работы которое составляет 15 минут, скважность работы магнетрона и значение температуры. Для данного эксперимента необходимо было чтобы температура поднималась не прямо пропорционально, а экспоненциальному закону. Для получения разных фракций нефти использовалось поддержание температуры на соответствующим уровне с редкими колебаниями температур. Как видно из рисунка 2, с течением времени частота колебаний температуры увеличилась вследствие необходимости более точного контроле процесса каталитического крекинга.

Рис. 2. Экспериментальный нагрев

Программно-аппаратный комплекс для управления оконечными устройствами и нагрузками представляет собой дружественную систему с открытым протоколом между центральным блоком управления, и исполнительно-контрольными блоками, которые могут быть снабжены шлюзовыми блоками, обеспечивающие возможность взаимодействия с внешними системами управления.

На рисунке 3 изображен алгоритм работы генераторного оборудования. Алгоритм подразделяется на три основных режима:

1. простой нагрев;
2. нагрев до определенной температуры;
3. нагрев с поддержанием температуры.

Как было описано выше, простой нагрев имеет интервал времени в котором датчики работают как указатели, в том числе для построения графиков. Поэтому в этом режиме алгоритм наиболее прост: определяется температура генератора, для того чтобы обеспечить его безопасную работу, далее идет задание первого, второго, третьего цикла зависимости времени от скважности. Количество циклов может быть сколь угодно большим и зависит от поставленных задач, а для контроля критических температур (Т_кр) установлен предел температуры равный 225 °C, смотрите рисунок 3. В режиме нагрев до заданной температуры, датчик температуры определяет обратную связь для контроля технологического процесса. Нагрев с поддержанием температуры сочетает в себе все два режима, при этом в качестве безопасности системы служит проверка начальной температуры для всех трех режимов работы.

Рис. 3. Алгоритм работы генераторного оборудования

Разработка комплекса программно-аппаратных средств, для конкретных задач, способствует снижению выполнения рутинных работ для инженера, повышению точности и качества выходных продуктов. В настоящей работе была показана структурная блок – схема для решения систем управления.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках проектной части Государственного Задания З.1962.2014/К.

1. Vedenkin, D.A. Laboratory complex for processing of oily waste using microwave energy / D.A. Vedenkin, R.E. Samoshin, O.Y. Zuev // В сборнике 2015 International Conference on Antenna Theory and Techniques: Dedicated to 95 Year Jubilee of Prof. Yakov S. Shifrin, ICATT-2015 – Proceedings 10. -2015. - p. 396 -398.
2. Vedenkin, D.A. Processing of oil sludge using microwave energy / D.A. Vedenkin, R.E. Samoshin, O.Y. Zuev // В сборнике 2015 International Conference on Antenna Theory and Techniques: Dedicated to 95 Year Jubilee of Prof. Yakov S. Shifrin, ICATT-2015 – Proceedings 10. -2015. -p. 399 – 401.
3. Веденькин, Д.А. Лабораторный комплекс по переработке нефтесодержащих отходов с применением СВЧ технологий / Д.А. Веденькин, Г.А. Морозов, О.Г. Морозов, А.Р. Насыбуллин, Р.Р. Самигуллин, Р.Э. Самошин // Вопросы электротехнологии. – 2014. № 3(4). – C. 5-13.

In this paper, the block diagram and algorithm of operation of the hardware of the upgraded microwave microwave laboratory complex. Developed the principles of developing adaptive technology to automate time-consuming tasks.