Организация серийного производства высокоэффективных универсальных микропроцессорных регуляторов общепромышленного применения.

Описание проекта

Организация серийного производства высокоэффективных универсальных микропроцессорных регуляторов общепромышленного применения

Назначение регуляторов.

Регулятор является обязательным элементом каждой системы автоматического регулирования (САР). Системы регулирования используются в многочисленных случаях, когда требуется автоматически выводить режимный параметр технологического объекта на указанный уровень (задание) и поддерживать его на этом уровне вопреки действию возмущающих факторов. Регулятор исполняет в САР главную функцию — формирует управляющие команды на основе сигнала от датчика о текущем состоянии управляемого параметра. Поэтому от рациональности действий регулятора и его быстродействия в определяющей степени зависит эффективность работы системы автоматического управления.

Безопасная и качественная работа крупных технологических объектов (установок, агрегатов) требует автоматического управления десятками, а иногда сотнями разнообразных режимных параметров. Примерами таких параметров могут служить:

Температура материалов и различных сред;Давление газов, пара и жидкостей;Уровень сыпучих и жидких материалов в емкостях;Расход (поток) газа, пара, воды, нефти, аммиака и т.п.;Концентрация компонентов в смесях;Соотношение подачи реагентов;Скорость приводов при переменной нагрузке;Геометрические размеры (толщина проката, диаметр провода при волочении и т.д.);Пространственное положение объекта (в навигации, системах наведения).

Эффективная работа автоматики обеспечивает строгое соблюдение оптимальных режимов работы технологического оборудования и непосредственно влияет на главные экономические показатели производства:

безопасность и долговечность эксплуатации оборудования;уровень качества выпускаемой продукции и его стабильность;экономичность потребления сырья, топлива и других энергоресурсов;

Важнейшим свойством регулятора нового типа является универсальность. Благодаря этому свойству регулятор единой конструкции может использоваться в системах автоматического управления объектами самого разного назначения, отличающимися по масштабу, физической природе и динамическим свойствам. Универсальность также предполагает способность нового регулятора работать с измерительными датчиками и исполнительными устройствами всех стандартных модификаций. Универсальность является обязательным свойством для регуляторов, предназначенных для массового производства и применения. Высокая степень универсальности регулятора нового типа достигается модульным построением его конструкции, установкой в него специально разработанных функций и расширенного набора алгоритмов (законов) управления.

.

Что физически представляет собой новый универсальный регулятор.

Комплект УМР нового типа состоит из трех модулей: центрального и двух периферийных. Каждый модуль представляет собой миниатюрное микропроцессорное устройство со стандартными разъемами для внешней коммутации. Главный центральный модуль имеет единую модификацию. Периферийные модули изготавливаются в виде ограниченного набора модификаций, чтобы дать регулятору возможность работать со стандартными датчиками и исполнительными устройствами разной конструкции. Для каждой системы управления будут заказываться периферийные модули подходящей модификации. Миниатюрные габариты модулей расширяют возможные варианты их монтажа.

Обмен информацией между модулями осуществляется помехоустойчивыми цифровыми сигналами. Исполняемые регулятором функции строго распределены между модулями.

Модули могут изготавливаться по технологии конвейерной сборки из компонентов, заказываемых на профильных предприятиях. Обязательным этапом будет установка в модули фирменного программного обеспечения. Заключительной операцией станет автоматизированный контроль работоспособности готовой продукции.

Преимущества УМР нового типа.

Наиболее краткий перечень преимуществ УМР нового типа прямо указывает на то, что они затрагивают основные интересы пользователей. По сравнению с конкурентными образцами отечественного и зарубежного производства новые регуляторы:

Повышают эффективность работы систем автоуправления (лучше исполняют свое главное предназначение).Удобнее в практическом применении (как для разработчиков систем автоматизации, так и для их пользователей).Дешевле, как по себестоимости изготовления, так и по затратам на монтаж и наладку.

Преимущества нового регулятора в более подробном изложении можно разделить на три вида:

Функциональные, характеризующие эффективность работы регулятора в системах автоматического управления;Эксплуатационные, определяющие масштаб сферы применения регуляторов, удобство разработки систем автоматизации и их последующей эксплуатации;Экономические, оценивающие размер затрат на изготовление УМР, на проектирование и внедрение систем автоматизации, на их текущее обслуживание и ремонт.

Главной причинойфункциональных преимуществ УМР является повышенная рациональность вырабатываемых команд управления и оперативность их формирования. В силу этого САР с новыми регуляторами допускают значительно меньшие по величине и продолжительности отклонения управляемого параметра от задания (ошибки управления), чем такие же САР, но с традиционными регуляторами. Это означает, что улучшаются главные показатели качества работы систем автоуправления – точность и быстродействие. В основе функциональных преимуществ нового регулятора лежат результаты целенаправленных научных исследований и разработок.

Эксплуатационные преимущества УМР отвечают интересам, как разработчиков систем автоматизации, так и их пользователей.

Разработчики, применяющие новые регуляторы, получают важные возможности:

проектировать безизбыточные системы управления для расширенного класса технологических объектов.удовлетворять повышенные требования заказчиков к качеству управления без усложнения систем автоматизации.легче решать вопросы рационального монтажа средств автоматизации и их оптимальной настройки.

Для пользователей практическое значение будут иметь:

пониженная интенсивность износа исполнительных устройств систем автоуправления, вследствие уменьшения количества команд на переключение, формируемых регулятором.сокращение номенклатуры технических средств автоматизации, работающих на технологическом оборудовании предприятия.возможность самостоятельно определять рациональные параметры настройки нового регулятора с помощью специально разработанного метода (метода масштабирования).

Экономические преимущества нового универсального регулятора не ограничиваются низкой стоимостью изготовления его модулей (в силу простоты конструкции, доступной элементной базы, конвейерной сборки). Экономия более высокого порядка будет достигаться в процессе использования УМР, при разработке систем автоуправления, а также в ходе их последующей эксплуатации.

Уменьшение затрат обусловлено:

Применением рациональной технологии проектирования безизбыточных систем автоматизации для объектов разного назначения, масштаба и физической природы.Уменьшением трудоемкости монтажа и наладки систем автоматизации.Сокращением расходов на обслуживание систем автоуправления, а также на содержание ремонтного резерва средств автоматизации.

Текущее состояние Проекта.

Успешно завершен этап исследовательских рисков. Его результатами стали специальные разработки (методы, операции, функции), позволяющие создать универсальный регулятор усовершенствованного типа, способный существенно повысить эффективность работы систем автоматического управления. Сделанные разработки прошли экспериментальную проверку. Возможности каждой разработки могут демонстрироваться на практике.

Изготовлены действующие опытные образцы УМР нового типа, в которых реализованы основные специальные разработки. Созданы лабораторные стенды для прямых сравнительных испытаний эффективности работы нового УМР и выпускаемых регуляторов аналогичного назначения. Проведен комплекс испытаний по сравнению возможностей регуляторов разных модификаций. Полученные результаты подтвердили преимущества УМР нового типа над образцами-аналогами ведущих отечественных и зарубежных производителей (МЗТА, ОВЕН, SIEMENS, JUMO).

Проведенные исследования позволяют гарантировать техническую осуществимость Проекта.

Предстоящие этапы.

Дальнейшая реализация Проекта предполагает два завершающих этапа:

Разработку промышленной (серийной) модели УМР нового типа.Постановку сборочного конвейерного производства микроэлектронной аппаратуры.

Для выполнения первого этапа необходимо организовать работу группы специалистов, состоящей из руководителя разработки, двух профессионалов по изготовлению микроэлектронной аппаратуры, двух программистов высокой квалификации и двух сотрудников вспомогательного персонала.

Ожидаемая продолжительность первого этапа (до готовности серийной модели к тиражированию) составляет один календарный год (12 месяцев).

Общие расчетные затраты на его реализацию оцениваются в пределах 10÷12 млн. рублей.

Второй этап предусматривает решение как технических, так и, преимущественно, организационных задач, связанных с развертыванием нового производства. К его реализации должна быть привлечена часть исполнителей первого этапа, а также потребуются специалисты с опытом организационной и административной работы. На этом этапе предстоит начать работу по развертыванию рекламной кампании.

Создаваемое производство обладает рядом положительных особенностей, способствующих снижению финансовых затрат и облегчающих решение организационных вопросов. В частности, планируемое производство:

Не использует громоздкого оборудования, требующего специализированных помещений.Не нуждается в мощном электроснабжении (достаточным является офисный уровень электроснабжения).Не потребляет энергоресурсов других видов (газ, пар, жидкое топливо и др.).Не создает экологических проблем, связанных с выбросами и отходами. Может располагаться в жилых районах.Не требует больших производственных и складских площадей.Не связано с крупными транспортными перевозками.В случае необходимости легко передислоцируется.

Цели Проекта.

Естественной целью серийного (массового) производства УМР усовершенствованного типа является получение высокого и стабильного дохода.

Вместе с тем Проект преследует и другую, масштабную цель – повысить уровень качества работы, надежности и экономичности систем автоматического управления на многочисленных технологических объектах промышленного, транспортного и бытового назначения.