Статья посвящена использованию возобновляемых источников энергии, а именно геотермальной энергии для отопления домов. Исследованы способы установки, преимущества и недостатки геотермального отопления. Проведен сравнительный анализ стоимости 1 МДж тепла, полученного от различных источников энергии, и доказана экономичность использования тепловых насосов для отопления зданий. Отмечено, что в связи с глобальной проблемой выбросов парниковых газов, данное решение является актуальным и первостепенным для достижения углеводородной нейтральности. Внедрение геотермальных способов отопления может стать огромным шагом в зелёную энергетику.

Ключевые слова: система, температура, геотермальное отопление, тепловой насос, компрессор, испаритель, конденсатор, углеродный след, экология, зеленая энергетика

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье решена задача определения влияния формы газовых завихрителей с различными вариантами сочетания направления каналов на скорость и температуру плазменного потока. Создана математическая модель плазменной установки. Выполнен сравнительный анализ применения газовых завихрителей с каналами, которые направлены в одну сторону и в противоположные. Поставленная задача решена путем проведения компьютерного эксперимента методом конечных элементов при помощи программного пакета SolidWorks. Итоги расчетного эксперимента были верифицированы путем проведения натурного эксперимента при помощи экспериментальной плазменной установки, которая применяется для получения порошка, нанесения покрытий и модификации поверхностей изделий, с учетом ее конструктивных особенностей. Предложены рекомендации по ведению этих процессов. Результаты имеют практическую пользу для разработчиков и потребителей технологического оборудования.

Ключевые слова: математическая модель, плазменный поток, температура, скорость, газовый завихритель, плазменный метод, получение порошка, нанесение покрытия, модификация поверхности

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Рассматривается метод автоматизированной диагностики и управления техническим состоянием электропривода горнопроходческих машин, заключающийся в мониторинге тока с последующим спектральным анализом полученного сигнала. Позволяет с помощью микроконтроллера ATmega16 с достаточной точностью определять текущее техническое состояние элементов электропривода.

Ключевые слова: электропривод горнопроходческой машины, автоматизированная диагностика и контроль, мониторинг тока, спектральный анализ, повышение надежности горнопроходческого оборудования

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Целью исследования являлся поиск методов сокращения сроков строительства сооружений специального назначения. Проведён анализ факторов, оказывающих влияние на сроки строительства сооружений атомных электростанций. На примере расчёта параметров установки вентиляционной трубы реально возведённой атомной электростанции отмечены достоинства замены традиционно применяемого для возведения данных сооружений метода наращивания на метод «падающий стрелы».

Ключевые слова: падающая стрела, комплект машин, монтаж конструкций, объем работ, тяговые механизмы, бесперебойность работ, стоимость, срок строительства, срок введения в эксплуатацию, цикл работы

2.1.7 - Технология и организация строительства , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье рассматривается проблема замены импортных контроллеров, используемых в учебном процессе, на продукцию отечественного производителя. Ввиду ухода ведущих импортных производителей с российского рынка, кажется разумным исключить их оборудование из образовательных программ вузов. Основой курса «Цифровые системы автоматизации и управления» является изучение различных промышленных контроллеров, среди которых, в ГУАПе, первое место занимает продукция компании Siemens, официально покинувшей российский рынок. Встал вопрос поиска аналогичных контроллеров отечественного производства, при этом производитель не должен зависеть от поставок импортных компонентов. В качестве такого производителя был выбран ОВЕН с их контроллером ПР200. В статье проводится сравнение ПР200 с Siemens LOGO!, показывающее взаимозаменяемость этих контроллеров в учебном процессе. Рассматриваются особенности, достоинства и недостатки сред разработки обоих производителей. А также рассказывается об опыте использования стенда на основе ПР200 в учебном процессе, тем самым доказана возможность полной замены LOGO!.

Ключевые слова: программируемый логический контроллер, программируемое реле, функциональные блоковые диаграммы, подготовка специалистов, замещение импортной продукции, среда разработки

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 5.8.7 - Методология и технология профессионального образования

Ввиду интенсивного развития цифровых технологий наблюдаются значительный прогресс в области создания автоматизированных систем и технологий. Одной из наиболее актуальных проблем на современном этапе развития промышленности является наличие случаев разливов нефти, вызванных в результате технологических аварий и происшествий. Посредством использования передовых достижений из области цифровых технологий представляется возможным автоматизация процесса идентификации разливов нефти. Основной целью текущей статьи является анализ возможности использования беспилотных летательных аппаратов с целью выполнения автоматической идентификации разливов нефти. Авторами исследуется указанный вопрос, а также представляется вариант повышения использования данных систем на основе разработки специального алгоритма обработки изображений на основе экспоненциального накопления и метода дисперсий. Результаты работы подтверждают гипотезу эффективного использования беспилотных летательных аппаратов для автоматической идентификации разливов нефти.

Ключевые слова: автоматизация, беспилотный летательный аппарат, разлив нефти, идентификация, обработка изображений

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Ресурс запорной арматуры, эксплуатируемой на участках опасных производственных объектов со сверхвысокими параметрами рабочей среды, во многом ограничивается износостойкостью контактных поверхностей. В связи с этим, для повышения долговечности контактных поверхностей используют технологические приемы для модификации поверхности и используют специальные функциональные покрытия. Разработка и выбор новых функциональных покрытий неразрывно связаны с их сравнительным исследованием на основе определения наиболее значимых характеристик путем проведения испытаний. Целью настоящей работы является аналитический обзор наиболее распространенных методов проведения испытаний для оценки характеристик многокомпонентных нанокомпозитных покрытий, наносимых на контактные поверхности запорной арматуры для повышения её износостойкости. По результатам проведенного аналитического обзора даны рекомендации по проведению испытаний многокомпонентных нанокомпозитных покрытий.

Ключевые слова: трубопроводная арматура, функциональные покрытия, методы испытаний, ресурс, износ, трение, твердость, коррозия, трибология

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.5.10 - Гидравлические машины, вакуумная, компрессорная техника, гидро- и пневмосистемы

Проектирование освещения с использованием систем автоматизированного проектирования – актуальная и востребованная необходимость, которая активно совершенствуется. Рассмотрены возможности импорта и экспорта 3D моделей объектов в программы светотехнического моделирования, проведено сравнение поддерживаемых форматов 3D моделей объектов в программах трехмерного моделирования. Перечислены основные форматы файлов фотометрических данных используемых в каждой из программ по работе с проектами освещения, приведены примеры корректного и некорректного импорта трехмерных моделей объектов для дальнейшей работы по созданию проектов освещения. Предложены пути решения проблем по импорту и экспорту моделей объектов с учетом отмасштабированных на самой модели текстур. Рассмотрены программы с выделением возможностей и особенностей работы в каждой из них. Представлены различные дополнения к программам, направленные на работу с текстурами для трехмерных объектов.

Ключевые слова: автоматизация моделирования освещения, импорт, экспорт, 3D-модель объекта, текстура, программа, формат данных, проектирование освещения

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.4.11 - Светотехника

Целью данной работы является реализация системы прогнозирования потребления электроэнергии на пищевом производстве и выбор наиболее подходящего метода обучения модели прогнозирования. В нашем исследовании была реализована система прогнозирования потребления электроэнергии на основе потоковых данных, получающая их в «реальном времени». Система создана по принципу микросервисной архитектуры, где были реализованы сервис сбора данных с счетчиков, сервис агрегации данных и сервисы прогнозирования: с использованием классического подхода к обучению на основе модели ARIMA и онлайн подхода к обучению с использованием онлайн-модели HATR, результаты работы которых были сравнены с помощью тестов на прогнозирование аномальных значений и прогнозирование в условиях смены концепта данных, или дрейфа концепций.

Ключевые слова: машинное обучение, онлайн-обучение, онлайн-модель, дрейф концепций, дрейф данных

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Предложена и обоснована концепция волокнистого материала (далее ВМ) как мягкой конструкции, образованной окруженными воздухом элементами волокон и участками взаимодействия волокон по поверхностям касания. Элементы волокон находятся в деформированном состоянии. Деформация волокон – обратимая, упруго - эластическая. На участках взаимодействия между волокнами действуют силы сцепления и сухого трения. Деформация волокон приводит к сохранению в материале остаточной внутренней энергии. При малых нагрузках ВМ может изменять свое состояние обратимо. При больших нагрузках необратимо изменяется структура участков взаимодействия. Процессы старения и деградации ВМ – это постепенные безвозвратные переходы из одной группы состояний в другие. Динамика этих процессов носит статистический характер. Поэтому разработана Марковская модель изменения состояний в виде нескольких подмножеств невозвратных подмножеств и одного эргодического подмножества состояний. На качественном уровне показана возможность использования предложенной модели для описания динамики процессов старения ВМ и оценки продолжительности этого процесса с учетом его вероятностно - статистической природы.

Ключевые слова: волокнистый материал, старение, мягкая конструкция, упруго- эластическая деформация, необратимый процесс, марковская модель, статистическая динамика

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Для решения проблемы с большим временным запаздыванием в комбинированных системах регулирования веса 1 кв.м. бумажного полотна при производстве бумаги и картона на современных отечественных бумагоделательных машинах (БДМ) предлагается ввести дополнительный контур управления скоростью напуска бумажной массы на сеточный стол БДМ. Введенный контур будет функционировать попеременно с действующим контуром регулирования давления “воздушной подушки” внутри напорного устройства БДМ, формируя задание для компрессора или выходной задвижки (в зависимости от вида выбранного исполнительного механизма).

Ключевые слова: бумагоделательная машина, напорное устройство, напуск бумажной массы, вес бумажного полотна, компьютерное моделирование, регулятор

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В работе рассмотрены виды и классификация промышленных пропорционально-интегрально-дифференциальных (ПИД) регуляторов по различным типам и группам. Выделена группа линейных регуляторов, в которую входят ПИД- регуляторы, они наиболее широко используются в различных технических устройствах. Приведены некоторые известные программные комплексы, обеспечивающие расчеты ПИД-регуляторов. Показан переход от математической записи трапецеидального разложения передаточной функция ПИД-регулятора, используемого в опции PID Tune среды Матлаб, к эквивалентной передаточной функции, представленной символьными коэффициентами полиномов числителя и знаменателя. Доказана теорема, показывающая однозначное соответствие между параметрами P, I, D регулятора и коэффициентами полученной передаточной функции. Приведены блок-схемы алгоритмов вычисления коэффициентов передаточной функции (ПФ) по известным значениям параметров регулятора и вычисления коэффициентов передаточной функции по известным значениям параметров регулятора. Рассмотрен иллюстративный пример.

Ключевые слова: ПИД-регулятор, передаточная функция, блок-схема алгоритма, среда Матлаб

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 5.8.7 - Методология и технология профессионального образования

Рассматриваются вопросы качественного и надежного водоснабжения, которые неразрывно связаны с автоматизированным управлением инженерными системами очистки природных и сточных вод. Варианты управления непрерывными технологическими процессами формулируют различные цели. Вариативность управления предъявляет требования к разнообразию алгоритмов управления, а значит и к разным методам их алгоритмического обеспечения и структурам систем управления. В работе показана целесообразность разбиения исходной общей задачи управления сорбционной очисткой на несколько вложенных подзадач меньшей размерности, благодаря чему система управления приобретет иерархическую структуру: на нижнем уровне решается задача управления отдельным адсорбером, на верхнем уровне – задача управления всей установкой очистки в целом. Представлен критерий оптимального управления. Приведена схема адаптивного управления системами сорбционной очистки непрерывного действия.

Ключевые слова: диверсификация управления, диверсификации производства, финансово-экономические цели диверсификации, производственно-технические цели обеспечения гибкости производства

2.1.4 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье обозначена проблема, возникающая в результате обобщённого обучения специалистов по стандарту международной электротехнической комиссии 61131-3. Стандарт регламентирует языки, на которых производится разработка программного обеспечения для программируемых логических контроллеров. Обучение по стандарту позволяет специалисту работать с контроллерами любых производителей, обратной стороной чего является недостаточно глубокое изучение дополнительных возможностей контроллеров, характерных для моделей конкретного производителя. Рассматривается ряд специфических специальных функций языка FBD на примере программируемых реле LOGO! фирмы Siemens, не характерных для других устройств, работающих с этим языком. Приводятся примеры использования этих функций в различных технологических процессах. Разбираются возможности работы с аналоговыми сигналами, в том числе аналоговые вычисления и вариант нестандартного использования функции поиска минимума/максимума в качестве запоминающего элемента. Многие разработчики игнорируют подобные функции, так как они не рассматриваются в учебных курсах, в то время как их использование упрощает разработку программ и предоставляет дополнительные возможности программисту. Таким образом, показана необходимость более глубокого изучения возможностей конкретного контроллера.

Ключевые слова: программируемые логические контроллеры, функциональные блоковые диаграммы, подготовка специалистов, обработка аналоговых сигналов, редко используемые функции

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье представлен опыт автоматизации процесса подготовки вторичного шлама в технологии автоклавного газобетона. В качестве регистрирующего датчика предложено использовать неврезной неизотопный плотномер отечественного производства. Представлен алгоритм работы системы и схема фрагмента технологического процесса.

Ключевые слова: автоматизация, система управления, технологический процесс производства, автоклавный газобетон, вторичный шлам, алгоритм, плотномер, качество готового продукта, шлам-бассейн, плотность

2.1.5 - Строительные материалы и изделия , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Процессы перекачки жидкости, требующие изменения расхода в широком диапазоне, часто оснащаются параллельно подключенными центробежными насосами. В таких насосных системах регулирование частоты вращения позволяет обеспечить требуемую производительность при различном количестве работающих насосных агрегатов и выбранных значениях частоты вращения. Информация, необходимая для моделирования подобных систем, применяемых для очистки сточных вод и в различных задачах по охлаждению и подаче воды, может быть недостаточной, а отсутствие мониторинга рабочих точек в реальном времени часто устанавливает ограничения для точной оптимизации энергоэффективности. Следовательно, необходимы легко реализуемые стратегии управления, которые могут быть приняты при минимальных данных о системе, что требует применения адаптивных методов.

Ключевые слова: насосные агрегаты, энергоэффективность, моделирование, частота вращения, регулирование скорости

2.1.4 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье представлены результаты развития исследований в области автоматизированного обучения операторов технологических процессов (на примере погрузочно-разгрузочных машин) на компьютерных тренажерных комплексах (КТК). Особенностью разрабатываемых КТК является интеллектуальная автоматизированная система (АС) контроля формирования сенсомоторных навыков, основанная на математических моделях и алгоритмах для представления знаний о технологическом процессе, автоматизированного проектирования учебных курсов для профессиональной подготовки операторов в виртуальной производственной среде, автоматической оценки формирования навыков. Применение КТК для обучения операторов погрузочно-разгрузочных машин, основанных на интеллектуальной АС, способствует повышению качества формирования профессиональных навыков эффективного и безопасного выполнения технологических процессов в различных сферах (например, речные и морские порты, строительство, добыча полезных ископаемых) по результатам прохождения учебных курсов.

Ключевые слова: погрузочно-разгрузочные машины, технологический процесс, компьютерный тренажерный комплекс, профессиональные навыки, сенсомоторные навыки, интеллектуальные автоматизированные системы

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.3.4 - Управление в организационных системах

Решаются задачи подготовки к модернизации системы автоматического регулирования давления с переходом от использования ПД-регулятора в пользу ПИД-регулятора и внедрения управляемого электропривода вентилятора в котельной установке. Приведена методика построения модели вентилятора в системе автоматического управления подачей воздуха в котёл на примере дутьевого вентилятора ВД-18 и котла БКЗ-160. Рассмотрена структурная схема работы вентилятора и трубопровода. Показана математическая модель вентилятора, выполнен расчет и спроектирована компьютерная модель в MATLAB Simulink. Приведены результаты моделирования, доказывающие корректность работы полученной модели. Представленная модель может служить основой для автоматизации системы подачи воздуха в других котлах, использующих дутьевые вентиляторы.

Ключевые слова: система автоматического регулирования давления, система автоматического управления, динамическая модель, компьютерная модель, дутьевой вентилятор, котельная установка

2.1.3 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Обзор посвящен вопросам интеграции PLM – систем в систему 1С: ERP. В статье приведены определения систем PLM и ERP. Анализ данных, представленных в современных источниках, доказывает эффективность применения интеграции систем для обмена конструкторско - технологическими данными об изделии и нормативно – справочной информации с системой управления производством. Сделан обзор внедрения PLM и ERP – систем на предприятия. Описаны ошибки при интеграции и возможные пути решения. Оценка проанализированных результатов с позиций эффективности управления производственными процессами подтверждает целесообразность использования интегрированных систем на предприятии.

Ключевые слова: enterprise resource planning, product lifecycle management, управление предприятием, интеграция, жизненный цикл продукта

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Основной задачей при разработке и интеграции цифровых средств автоматизации является повышение эффективности функционирования предприятия. Одной из наиболее актуальных сфер интеграции таких решений является портовая деятельность. Целью данной статьи является анализ аспектов повышения эффективности портовой деятельности на основе интеллектуальных средств автоматизации. Авторами подробно рассматривается решение обозначенной задачи на основе внедрения средств нейронной видео-аналитики. В работе применяются теоретические методы исследования, а также используются результаты зарубежных и отечественных научных исследований. Научная значимость заключается в предпринимаемой попытке систематизации знаний о методах повышения эффективности портовой деятельности на основе интеллектуальных средств автоматизации.

Ключевые слова: портовая деятельность, автоматизация, нейронная видео-аналитика, предприятие, искусственный интеллект

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье представлено исследование аварийных ситуаций на дорогах с участием детей и лиц, не достигших возраста совершеннолетия. Был произведен анализ правовых норм по защите прав ребенка на проезжей части. Кроме того, выявлено дополнительное средство снижения аварийных происшествий на дорогах, а также его расположение относительно пешехода.

Ключевые слова: авария, ДТП, ребенок, дети, происшествие, дорожный, участок, пешеход

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.3.4 - Управление в организационных системах

В статье поднимается вопрос сохранения устойчивости энергосистемы, в том числе сохранение баланса электрической мощности. Возникновение небаланса мощности можно определить, по такому критерию, как частота. Авторами предложен способ поддержания частоты, в том числе сохранение баланса мощности в энергосистеме, посредством изменения напряжения на потребителях электрической энергии, поставлена гипотеза и проведено соответствующее лабораторное исследование, в результате которого получены зависимости изменения частоты от напряжения некоторых приемников электрической мощности. Разработано и описано устройство автоматического разгрузочного регулирования напряжения, что позволит дополнить существующие средства противоаварийной автоматики.

Ключевые слова: поддержание частоты, небаланс мощности, регулирование напряжения, отключение потребителей электроэнергии, противоаварийная автоматика, надежность электроснабжения, надежность электроэнергетических систем, режимные параметры

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.4.1 - Теоретическая и прикладная электротехника

Данная работа посвящена исследованию и разработке автоматизированной системы управления технологическим процессом освинцования длинномерных рукавов. Модернизация технологического процесса производства рукавов является одной из приоритетных задач промышленной отрасли. Рукава - важная составляющая части производства многих предприятий и востребованы на рынке. В статье представлен анализ достоинств и недостатков способов производства рукавов. Анализ достоинств и недостатков способов позволяет сделать вывод, что производство рукавов на гибких дорнах является наиболее перспективным. Поэтому стоит рассматривать его при проектировании и модернизации автоматизированных систем управления технологическим процессом. Приведены результаты математического моделирования автоматизированной системы. Моделирование произведено с помощью программного средства ViSim. Объектом управления является плавильная ванна свинца. В качестве регулируемого технологического параметра принята температура свинца. Для построения автоматизированной системы управления применен метод пассивного эксперимента. Получены основные параметры объекта управления и пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора.

Ключевые слова: автоматизированная система управления, технологический процесс, длинномерный рукав, свинец, температура, математическое моделирование, объект управления, передаточная функция, параметры управления

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье представлены результаты проведенного расчета и анализа распределения напряженности полей в области измерительного кольца емкостного преобразователя при различных геометрических размерах электродов. Также определено целесообразное расстояние между электродами и их размер в системе первичного преобразователя для оценки качества смешивания натуральных и химических волокон на выходе ленточного оборудования.

Ключевые слова: качество смешивания волокон, электромагнитное поле, емкостной метод оценки, конформные преобразования

2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье описана разработка виртуального эмулятора процесса осушки поливинилхлорида в среде Omegaland. Приведена характеристика и функциональная структура процесса осушки поливинилхлорида в сушилке с кипящим слоем. Рассмотрены математические модели элементов моделируемой системы, охарактеризован алгоритм их работы. Описаны этапы разработки виртуального симулятора осушки поливинилхлорида. Технологическая схема собрана в среде моделирования OmegaLand Visual Modeler. Разработка модуля сушилки с кипящим слоем выполнена в интегрированной среде разработки Microsoft Visual Studio на языке программирования C++ с последующе интеграцией в библиотеку Omegaland. Разработанная модель сушилки протестирована в режиме эмуляции технологического процесса осушки поливинилхлорида.

Ключевые слова: математическая модель, осушка, поливинилхлорид, Omegaland, эмулятор, виртуальный тренажёр, сушилка с кипящим слоем

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами