Автоматизация процессов производства железобетонных изделий

Первоначальная  оценка параметров модели обычно осуществляется по некоторой выборке исходного ряда. Все уровни ряда составляют обучающую последовательность, т. е. используются для корректировки параметров текущей прогнозной Последовательность процесса адаптации, состоит в следующем.

Пусть модель находится в некотором исходном состоянии (т. е. определены текущие  значения ее параметров) и по ней  делается прогноз. По истечении одной  единицы времени (шага моделирования) анализируем, насколько далек результат, полученный по модели, от фактического значения ряда. Ошибка прогнозирования  через обратную связь поступает  на вход системы и используется моделью  в соответствии с ее логикой перехода из одного состояния в другое с целью большого согласования своего поведения с динамикой ряда. На изменения ряда модель должна отвечать "компенсирующими" изменениями. Затем делается прогноз на следующий момент времени и весь процесс продолжается до исчерпания фактических уровней ряда.

Таким образом, модель постоянно "впитывает" новую  информацию, приспосабливается к  ней и к концу периода обучения отражает тенденцию развития процесса, существующую на данный момент.

Что касается правил перехода системы от одного состояния к другому, то этот процесс  решается каждым исследователем интуитивно.

Быстроту  реакции адаптивной модели на изменения  в динамике ряда характеризует так  называемый параметр адаптации. Процесс "обучения" модели по ретроспективному материалу происходит в два этапа. На первом этапе определяется наилучшая (оптимальная) величина параметра адаптации, а на втором, используя ее по описанной выше схеме, определяются коэффициенты модели.

Если оптимальную величину параметра адаптации затруднительно определить эмпирически или вывести аналитическим способом, то используют метод проб и ошибок. Задача состоит в нахождении такого значения параметра, которое обеспечивало бы отражение тенденции процесса при одновременной фильтрации случайных отклонений от нее.

Адаптивные  модели достаточно гибки, но не универсальны. Поэтому при построении конкретных моделей необходимо учитывать наиболее вероятные закономерности развития реального процесса, динамические свойства ряда соотносить с возможностями  модели. Исследователь должен закладывать  в модель те адаптивные свойства, которых, по его мнению, хватит для слежения модели за реальным процессом с заданной погрешностью. Вместе с тем нельзя надеяться на успешную самоадаптацию  модели, более общей по отношению  к той, которая необходима для  отражения реального процесса, так  как увеличение числа параметров модели неизбежно приводит к ухудшению  получаемых по ней прогнозов.

Таким образом, при построении адаптивной модели приходится выбирать между общей и частной  моделью, и, учитывая их достоинства  и недостатки, отдавать предпочтение той, от которой можно ожидать  наименьшей ошибки прогнозирования. Только при таком условии можно надеяться, что последовательность проб и ошибок постепенно приведет к наиболее эффективной  прогнозной модели.

Для сравнения  возможных альтернатив необходим  критерий полезности модели. В случае краткосрочного прогнозирования признанным критерием является средний квадрат ошибки прогнозирования. О качестве модели судят по наличию автокорреляции в ошибках. В более развитых системах процесс проб и ошибок осуществляется в результате анализа как последовательных во времени, так и параллельных (конкурирующих) модификаций модели. Здесь используется принцип конкуренции или автоматического отбора (селекции) прогнозной модели по заданному критерию.

Время в  адаптивной модели не является фактором, причинно определяющим развитие исследуемого процесса. Оно является условным "представителем" всей совокупности причинных факторов и выражает эволюцию всего комплекса условий протекания процесса. За счет упрощенного представления исследуемой величины, которая связана с одним лишь фактором − временем, моделирование становится возможным даже при самой скудной информации.

Учитывая  вышеизложенное, можно выделить следующие основные преимущества адаптивных методов и моделей, обеспечивающие широкое поле для их применения:

1. адаптивное прогнозирование не требует обширной информации, оно базируется на интенсивном анализе информации, содержащейся в отдельных временных рядах;
2. модель, описывающая структуру показателя и его динамику, как правило, имеет ясную экономическую интеграцию и простую математическую формулировку;
3. неоднократность временных рядов и их связей находит отражение в адаптивной эволюции параметров или даже в структуре додели.

В сравнении  с системой регрессионных уровней  адаптивные модели могут давать более надежные результаты при краткосрочном прогнозировании.

Однако  сказанное вовсе не означает, что  адаптивные модели могут заменить любые  другие виды моделей. Они пригодны лишь для обработки рядов с умеренными изменениями во времени.

Технологические переделы

Технологический процесс производства железобетонных изделий достаточно сложен, включает в себя несколько переделов, каждый из которых находится под воздействием целого ряда переменных факторов − возмущений, изменяющих ход процесса и, как следствие, качество готовых изделий.

При производстве железобетонных труб основными переделами являются: изготовления арматуры, подготовки и сборки форм, формования изделий и их тепловлажностной обработки, распалубки и контроля качества готовых труб. Для формования труб используют ременную центрифугу с регулируемым числом оборотов. Бетонную смесь укладывают в формы ленточным питателем путем ввода его консоли с питающей лентой в форму и одновременного перемещения питателя по рельсовому пути. После окончания формования форму со свежеотформованным изделием поворачивают в вертикальное положение и устанавливают на место тепловлажностной обработки труб. Режим обработки: выдержка при температуре цеха — 2ч, подъем температуры до 80 — 85 °С —2 ч, изотермический прогрев — 8 ч и охлаждение в формах до распалубки — 2ч.

Готовую трубу после распалубки извлекают из формы и укладывают в цехе на специальные прокладки на месте их выдержки ила на самоходную тележку и вывозят на склад готовой продукции.

Автоматизация, приведенных переделов, обеспечит оптимальное использование сырья, энергии и оборудования для достижения заданных параметров качества выпускаемой продукции.

Автоматизация производства

Процесс изготовления арматуры

Технологический процесс изготовления арматуры предусматривает, правку и резку арматурной стали, поставляемой в мотках и прутках, на стержни заданной длины, стыковую сварку и гибку стержней, сварку сеток и каркасов, укрупнительную сборку объемных арматурных блоков, транспортирование их и монтаж в формах.

На заводах  по производству железобетонных конструкций  и изделий применяют поточно-механизированные линии для заготовки и сварки арматурных изделий, включающие устройства для транспортных операций изделий в процессе изготовления.

Для автоматического  управления циклически повторяющимися технологическими процессами необходимо формировать сигналы пуска и  отключения исполнительных механизмов. Поэтому устройство управления этими  процессами должно реализовывать соответствующий  цикл, в каждом этапе которого оно  формирует необходимый сигнал управления. Каждый из управляющих сигналов переводит  машины в режим выполнения соответствующей  ему технологической операции. Для  определения моментов перехода от одного состояния в другое используются либо сигналы, снимаемые с датчиков положения исполнительных механизмов, либо элементы задержки.

Современный уровень развития средств автоматики позволяет автоматизировать работу не только отдельных составляющих технологического процесса изготовления арматурных сеток и каркасов, но и технологических линий, состоящих из станков.

Изготовление  арматурных каркасов и закладных деталей − одна из наиболее трудоемких операций в производстве сборных железобетонных изделий. Для различных технологических процессов и видов изделий трудоемкость этих операций составляет 20...60%. Основные закладные детали и арматурные каркасы изготовляют непосредственно на заводах сборного железобетона в арматурных цехах.

Использование современных систем управления в  арматурных машинах, реализованных  на ЭВМ, позволяет не только повысить эффективность работы, но и благодаря  возможности изготовления арматурных каркасов с произвольным переменным шагом существенно сократить  расход стали. В перспективе технологическое  оборудование арматурных цехов будет  иметь возможность выпуска арматурных каркасов практически любой конфигурации, что позволит на стадии проектирования железобетонных изделий оптимизировать расход металла. Широкое использование  управляющих вычислительных машин в системах автоматизации сварочных, гибочных и других станков при изготовлении различных закладных деталей, стропольных петель, хомутов является основной тенденцией автоматизации арматурных работ. С появлением роботов широко автоматизируются арматурные, операции, связанные с заправкой арматурной проволоки сборочные операции при изготовлении объемных арматурных стержней для предварительно напряженных железобетонных изделий и другие виды работ.

Для автоматизации  внутризаводских транспортных операций созданы принципиально новые  транспортные средства, транспортные работы.

В последние  годы интенсивно развиваются автономные монорельсовые подвесные транспортные средства, снабженные автоматическими грузозахватами. Они управляют электронно-вычислительной машиной, команды от которой передаются в систему управления с помощью специальных троллеев, закрепленных на монорельсе, и пантографа.

На рис. 1.1 представлены в качестве примера сеть монорельсовой подвесной дороги, обеспечивающая автоматическую подачу в формовочный цех арматурных каркасов и закладных деталей. Управляющая вычислительная система ведет учет выработки арматурных каркасов и закладных деталей, наличия их в формовочном цехе, определяет, с какого арматурного или гибочного станка на какую формовочную линию, какой вагонеткой целесообразно (с целью оптимизации энергозатрат или времени на доставку продукции) осуществлять транспортировку, вырабатывает необходимые управляющие команды транспортными развязками и самой вагонеткой.

Управляющая система, обеспеченная средствами автоматической диагностики, прогнозирует возможный  выход из работы механического оборудования, осуществляющего захват и транспортировку  арматурных каркасов и закладных  деталей, а также с целью предупреждения срывов технологического режима производства определяет сроки ремонта и профилактики. Высокая степень надежности механического  оборудования, исполнительных механизмов, полная автоматизация производства и транспортировки позволяет существенно снизить трудоемкость процессов, устранить простои механизмов формовочного цеха, повысить в целом ритмичность производства.

Рисунок 1.1 Транспортировка арматурных каркасов или арматурных модулей

1 – пакет арматурных каркасов; 2 – грузозахват; 3 – подъемник; 4 – система управления;

5 – вагонетка; 6 – троллей; 7 –  пантограф; 8 – монорельс

Для использования  роботов при автоматизации арматурного  производства необходимо: обеспечить контейнеризацию арматурных стержней, арматурных каркасов и закладных  деталей: использовать арматурные модули; разработать специальные захваты  для промышленных роботов, обеспечивающих надежное перемещение элементов  железобетонного изделия.

Процесс формования

Процесс формования — важнейший технологический  передел, определяющий производительность всех линий. Задача контроля качества формования на базе формовочных машин — обеспечение требуемой плотности и качества отформованных изделий (плит перекрытий, дорожных плит, стеновых панелей и др.).

Операции, связанные с формованием железобетонных изделий, являются наиболее сложными, трудоемкими и вследствие наличия  значительных вибраций — наиболее вредными для здоровья операторов и  рабочих. Поэтому повышение производительности данного технологического передела является важнейшей задачей совершенствования  технологического процесса в целом.

Полная  автоматизация данного технологического передела базируется на обеспеченности его контрольно-измерительной аппаратурой, позволяющей определить комплекс технологических  параметров процесса формования, таких, как качество зачистки и смазки форм, точность сборки форм, равномерность  распределения бетонной смеси по форме, степень уплотнения бетонной смеси, качество затирки наружной поверхности  и т. п.

При изготовлении железобетонных изделий бетонная смесь  уплотняется и изделиям придается  определенная геометрическая форма  с помощью формовочного оборудования.

Уплотнение  бетонной смеси центрифугированием применяют при изготовлении длинномерных, симметричных относительно продольной оси изделий, например, труб. Основное формовочное оборудование — центрифуги, бетонная смесь в которых уплотняется  при вращении формы с заданной частотой.

Принципиальная  схема автоматизации производства труб методом центрифугирования изображена на рис. 1.2. Управление установкой производится следующим образом. После установки формы Ф с арматурой и заполнения бетонной смесью питателя П оператор включает устройство программного управления, которое с помощью магнитного пускателя 3-1 включает привод движения тележки питателя ТП вперед. Когда питатель займет рабочее положение, появляется сигнал путевого выключателя 2-1 и устройство программного управления отключает привод движения тележки. Ее крайнее положение ограничивается упором У. Одновременно с помощью магнитного пускателя 3-3 включается механизм загрузки. Регулятор скорости 1-1 переводит центрифугу в режим минимальной скорости вращения формы (М - привод вращения формы). В течение определенного интервала времени происходит загрузка во вращающуюся форму порции бетонной смеси и ее распределение.