DOI: https://doi.org/10.15588/1607-3274-2018-4-21

THE AUTOMATED CONTROL SYSTEM OPERATING ANALYSIS AND MODELING FOR AERATED CONCRETE PRODUCTION

Zh. К. Кaminska, E. М. Kulynych, S. N. Serdiuk

Abstract


Context. The problem of increasing the efficiency and quality of functioning of the Automated Control System (ACS) for aerated
concrete production is considered. The relevance of the problem is determined by the need to take into account the human factor
in the development of systems of this type. Methods and means of control processes automation with the help of complex technological
processes (TP) are the research object. The subject of the research is models, methods and means of increasing the efficiency
and quality of control process automation of technological complexes in aerated concrete production.
Objective. The complex mathematical model is to be developed to bring automated control of technological processes for aerated
concrete production to the advanced level of its efficiency and quality. The complex mathematical model formalizes humanoperator
activity and technological process on the physical level including characteristics of actuators and their control modes. Practically
the complex mathematical model is implemented as a certain imitation model (IM), which represents control process for dosing
the components for aerated concrete mixtures at JSC “Motor Sich” (Zaporizhzhia, Ukraine).
Method. The solution of the considered problem in the form of the IM operating process of the ACS for aerated concrete preparation
is proposed. It is based on a complex mathematical model of dosing and mixing aerated concrete components and the interactive
work of the operator with the human-machine interface (HMI) of the ACS when solving the TP control tasks. In the IM, the
human-machine system “operator-ACS” is presented in the form of a queuing system. To formalize the operator’s activity algorithm,
the generalized structural method offered by A.I. Gubinsky is used. The peculiarity of this IM is that it can be used to evaluate and
debug the ACS and HMI algorithms.
Results. The software and IM of the technological process for aerated concrete production at JSC "Motor Sich" was developed.
That implements the proposed complex model based on a transact technique of organizing quasi-parallelism in IM.
Conclusions. The research proposes a combined (analytical-imitation) model of the automated control process for the aerated
concrete preparation technology. Unlike other well-known control models which include dosing and mixing processes, this one suggests
the approach that allows formalizing the activity of the ACS operator, quantifying the indicators of his information load and
taking into account the influence of the dynamical changing of the components set weight in the dispenser hoppers and the components
flow velocity from the consumable containers in the dosing process. The conducted experiments proved the operability of the
software proposed; such software may be recommended for practical use in solving the problems of justifying the structure optimal
choice, control methods, HMI variants, clarifying the ACS parameters for the specified technological processes, and also for development
of intelligent simulators to be used for operator training.

Keywords


mathematical model; imitation model; operator; aerated concrete; human-machine interface; dosing; mixing; transact.

References


Dushkov B. A., Korolev A. V., Smirnov B. A. Osnovyi

inzhenernoy psihologii. Moscow Akademicheskiy proekt,

Delovaya kniga, 2002, 576 p.

Serdiuk S. M. Erhonomichni pytannya proektuvannya

lyudyno-mashynnykh system, Navchalnyy posibnyk.

Zaporizhzhya, ZNTU, 2013, 319 p. ISBN 978-617-529-093-4 (In Ukrainian)

Zenkov R. L. Grinevich G. P., Isaev V. S. Bunkernyie ustroystva. Moscow, Mashinostroenie, 1977, 223 p.

Katalyimov A. V., Lyubartovich V. A. Dozirovanie syipuchih i vyazkih materialov: uchebnik. Leningrad, Himiya, 1990, 240 p.

Vidineev Yu. D. Avtomaticheskoe nepreryivnoe dozirovanie zhidkostey. Moscow, Energiya, 1967, 109 p.

Osadchiy V. V. Opredelenie mgnovennoy proizvoditelnosti vibropitatelya na osnovanii signala s datchika vesa v sisteme diskretnogo dozirovaniya, Visnik KDPU. Kremenchuk, KDPU, 2008, Vip.4 (51), Chast. 2, pp. 91–93.

Osadchiy V. V. Utochnenie vzaimosvyazey i parametrov elektromehanicheskoy sistemyi dozirovaniya vibratsionnogo tipa, Materialyi IX mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferentsii «Elektromehanichni sistemi, metodi modelyuvannya i optimizatsiyi» KGPU, 15–17 maya 2007 g., Vip. 4 (45), Chast. 2, pp. 19-21.

Dudnikov E. G. Pod red. E. G. Dudnikova Avtomaticheskoe upravlenie v himicheskoy promyishlennosti. Moscow, Himiya, 1987, 368 p.

Smirnov B. A. Inzhenernaya psihologiya. Prakticheskie zanyatiya. Kiev, Vischa shkola, 1979, 192 p.

Tkachev V. S., Uzhelovskiy V. A., Grubov V. V. Optimizatsiya protsessa vesovogo dozirovaniya syipuchih materialov, Vestnik Pridneprovskoy gosudarstvennoy akademii stroitelstva

i arhitekturyi. Dnepropetrovsk, PGASA, 2009, No. 8,

pp. 7–13.

Grif M. G., Ganelina N. D., Tsoy E. B. Modeli i metodyi optimalnogo proektirovaniya cheloveko-mashinnyih sistem na osnove funktsionalno-strukturnoy teorii, Dokladyi Akademii nauk vyisshey shkolyi Rossiyskoy Federatsii, 2014, No. 4 (25).

pp. 70–78. DOI: 10.17212/1727-2769-2014-4-70-78.

Tudevdagva Uranchimeg. Avtomatizatsiya proektirovaniya cheloveko-mashinnyih sistem na osnove metoda posledovatelnoy optimizatsii: dis. … kand. tehn. nauk. 05.13.17 / Tudevdagva Uranchimeg. Novosibirsk, 2003, 177 p.

Adil Omer Yusif Mohamed. Matematicheskoe modelirovanie i algoritmyi otsenki effektivnosti sistemyi administrirovaniya lokalnoy kompyuternoy seti: dis. … kand. tehn. nauk.

13.18, 05.13.13. Moscow, 2007, 177 p.

Adamenko A. N., Asherov A. T., Berdnikov I. L. i dr.; pod obsch. red. A. I. Gubinskogo Informatsionno-upravlyayuschie cheloveko-mashinnyie sistemyi: issledovanie, proektirovanie, ispyitanie. Spravochnik. Moscow, Mashinostroenie, 1993, 528 p.

Filatov A. N. O proizvodstve i primenenii izdeliy iz

yacheistogo betona v Ukraine, Teoriya i praktika proizvodstva i primeneniya yacheistogo betona v stroitelstve. Sbornik nauchnyih trudov. Vyip.1, Dnepropetrovsk, PGASA, 2005, pp. 43–53.

Asherov A. T. Sabadash V. V. Sudebno-ergonomicheskaya ekspertiza neschastnyih sluchaev. Harkov, UIPA, 2008, 145 p.

Kulinich E. M. Povyishenie effektivnosti avtomatizatsii protsessov upravleniya tehnologicheskimi kompleksami prigotovleniya gazobetona: dis. … kand. tehn. nauk. 05.13.07. Zaporozhe, 2013, 157 p.


GOST Style Citations


1. Душков Б. А. Основы инженерной психологии : учебник
для студентов вузов / Б. А. Душков, А. В. Королев,
Б. А. Смирнов. – М. : Академический проект, 2002. – 576 с.
2. Сердюк С. М. Ергономічні питання проектування люди-
но-машинних систем : навчальний посібник /
С.М. Сердюк. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2013. – 319 с. ISBN 978-
617-529-093-4
3. Зенков Р. Л. Бункерные устройства / Р. Л. Зенков,
Г. П. Гриневич, В. С. Исаев. – М. : Машиностроение,
1977. – 223 с.
4. Каталымов А. В. Дозирование сыпучих и вязких материа-
лов: учебник / А. В. Каталымов, В. А. Любартович. – Л. :
Химия, 1990. – 240 с.
5. Видинеев Ю. Д. Автоматическое непрерывное дозирование
жидкостей / Ю. Д. Видинеев. – М. : Энергия, 1967. – 109 с.
6. Осадчий В. В. Определение мгновенной производительно-
сти вибропитателя на основании сигнала с датчика веса в
системе дискретного дозирования / В. В. Осадчий // Вісник
КДПУ. – Кременчук : КДПУ, – 2008. – Вип.4 (51) Част. 2. –
C. 91–93.
7. Осадчий В. В. Уточнение взаимосвязей и параметров элек-
тромеханической системы дозирования вибрационного ти-
па / В. В. Осадчий // Материалы IX международной науч-
но-технической конференции «Електромеханічні системи,
методимоделювання і оптимізації» КГПУ, 15–17 мая
2007 г. – Вип. 4 (45), Част. 2. – C. 19–21.
8. Дудников Е. Г. Автоматическое управление в химической
промышленности / Под ред. Е. Г. Дудникова. – М. : Хи-
мия. – 1987, 368 с.
9. Смирнов Б. А. Инженерная психология. Практические
занятия / Б. А. Смирнов. – К. : Вища школа, 1979. – 192 с.
10. Ткачев В. С. Оптимизация процесса весового дозирования
сыпучих материалов / В. С. Ткачев, В. А. Ужеловский, В.
В. Грубов // Вестник Приднепровской государственной
академии строительства и архитектуры. – Днепропетровск:
ПГАСА, 2009. – № 8. – С. 7–13.
11. Гриф М. Г. Модели и методы оптимального проектирова-
ния человеко-машинных систем на основе функционально-
структурной теории / М. Г. Гриф, Н. Д. Ганелина, Е. Б. Цой
// Доклады Академии наук высшей школы Российской Фе-
дерации. – 2014. – № 4 (25). – С. 70–78. – DOI:
10.17212/1727-2769-2014-4-70-78
12. Тудэвдагва Уранчимэг. Автоматизация проектирования
человеко-машинных систем на основе метода последова-
тельной оптимизации: дис. … канд. техн. наук. 05.13.17 /
Тудэвдагва Уранчимэг. – Новосибирск, 2003. – 177 c.
13. Адиль Омер Юсиф Мохамед. Математическое моделиро-
вание и алгоритмы оценки эффективности системы адми-
нистрирования локальной компьютерной сети: дис. …
канд. техн. наук. 05.13.18, 05.13.13 / Адиль Омер Юсиф
Мохамед. – М., 2007. – 177 c.
14. Информационно-управляющие человеко-машинные сис-
темы: исследование, проектирование, испытание. Справоч-
ник / А. Н. Адаменко, А. Т. Ашеров, И. Л. Бердников и др.;
под общ.ред. А. И. Губинского. – М. : Машиностроение,
1993. – 528 с.
15. Филатов А. Н. О производстве и применении изделий из
ячеистого бетона в Украине / А. Н. Филатов // Теория и
практика производства и применения ячеистого бетона в
строительстве. Сборник научных трудов. Вып. 1. – Днеп-
ропетровск : ПГАСА, 2005. – С. 43–53.
16. Ашеров А. Т. Сабадаш В. В. Судебно-эргономическая экс-
пертиза несчастных случаев / А. Т. Ашеров, В. В. Саба-
даш. – Харьков : УИПА, 2008. – 145 с.
17. Кулинич Э. М. Повышение эффективности автоматизации
процессов управления технологическими комплексами
приготовления газобетона: дис. … канд. техн. наук.
05.13.07 / Кулинич Эдуард Михайлович. – Запорожье,
2013. – 157 c.






Copyright (c) 2019 Zh. К. Кaminska, E. М. Kulynych, S. N. Serdiuk

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Address of the journal editorial office:
Editorial office of the journal «Radio Electronics, Computer Science, Control»,
Zaporizhzhya National Technical University, 
Zhukovskiy street, 64, Zaporizhzhya, 69063, Ukraine. 
Telephone: +38-061-769-82-96 – the Editing and Publishing Department.
E-mail: rvv@zntu.edu.ua

The reference to the journal is obligatory in the cases of complete or partial use of its materials.