24 апреля 2025 г. кафедрой автоматизированного управления и инновационных технологий ФГБОУ ВО «Донбасский государственный технический университет» была организована работа секции «Инновационные тренды развития автоматизации» в рамках III Международной научно-практической конференции «Инновации и информационные технологии в условиях цифровизации экономики». В работе секции приняло участие большое количество докладчиков.
В частности, аспирант кафедры автоматизированного управления и инновационных технологий Игнатенко В.А. представил результаты исследований на тему «Автоматизированное управление индукционным плавильным комплексом в разных режимах технологического процесса».
В своем докладе аспирант подробно осветил актуальную проблему автоматизации технологических процессов индукционного нагрева, которые широко применяются в современных индукционных плавильных комплексах (ИПК) мощностью до тысячи киловатт. Основой данных комплексов являются тиристорные преобразователи частоты (ТПЧ), обеспечивающие высокую энергоэффективность и гибкость управления. Структурная схема ИПК, иллюстрирующая взаимодействие всех ключевых компонентов системы, представлена на рисунке 1.
Работа ИПК осуществляется в разных режимах технологического процесса индукционного нагрева, а именно в режимах работы «Плавка», «Перегрев», «Спекание», «Холодный запуск» и «Термостатирование».
В своем докладе аспирант обосновал, что повышение надёжности ИПК и обеспечение эффективной работы ТПЧ в различных режимах технологического процесса является актуальной задачей. Решением этой задачи и является разработка и внедрение автоматизированной системы управления (АСУ) в ИПК, которая и обеспечит эффективный режим работы ТПЧ, необходимую мощность, передаваемую в ИПП, и максимальное использование установленной мощности ТПЧ в различных режимах технологического процесса индукционного нагрева. Для разработки АСУ автором был подробно проанализирован алгоритм работы ИПК во всех указанных режимах и предложен вариант реализации алгоритма работы АСУ.
Сначала автором был рассмотрен принцип построения замкнутой системы управления (СУ) силовой частью ТПЧ и алгоритм оптимального регулирования мощностью преобразователем, алгоритм которой был проверен на компьютерной модели ТПЧ, схема которой приведена на рисунке 2. На рисунке 3 приведен пример диаграммы работы ТПЧ с момента пуска.
После чего Игнатенко В.Н. пояснил, что для реализации автоматизированного управления ИПК в указанных режимах технологического процесса индукционного нагрева в СУ ТПЧ помимо датчиков тока и напряжения, необходимо ввести датчики температуры, весовые датчики печи и программируемый контроллер управления временем работы ТПЧ и мощностью ИПК. В настоящее время ведется разработка программы для микроконтроллера, реализующий алгоритм автоматизированного управления ИПК.
В рамках данной работы рассмотрена интеграция автоматизированной системы управления (АСУ) с разработанным алгоритмом и методом регулирования мощности тиристорного преобразователя частоты (ТПЧ) для оптимизации режимов работы индукционной плавильной печи (ИПК). Данная интеграция позволяет обеспечить полное использование номинальной или заданной мощности ТПЧ на протяжении всего периода нагрева. Это, в свою очередь, минимизирует простои оборудования и способствует повышению общей производительности плавильного процесса.
Применение данного подхода позволяет полностью автоматизировать процесс нагрева, начиная с подготовительного этапа и заканчивая финальной стадией. Это включает в себя автоматизированное управление процессами плавки, выдержки и разливки металла. Такой подход обеспечивает качественное, эффективное и ускоренное выполнение технологических операций, что критически важно для оптимизации производственных процессов и повышения конкурентоспособности предприятия.
Разработанная система управления интегрирует передовые методы регулирования мощности ТПЧ, что позволяет адаптировать процесс нагрева к различным режимам работы ИПК. Это достигается за счет использования специализированных алгоритмов, обеспечивающих оптимальное распределение энергии и минимизацию энергетических потерь. В результате достигается высокая точность и стабильность температурных режимов, что является ключевым фактором для достижения требуемых характеристик выплавляемого металла.
Таким образом, интеграция АСУ с алгоритмом и методом регулирования мощности ТПЧ представляет собой инновационное решение, направленное на повышение эффективности и надежности работы индукционных плавильных печей. Это решение способствует достижению высоких производственных показателей, снижению эксплуатационных затрат и улучшению качества выпускаемой продукции.
Доклад аспиранта кафедры автоматизированного управления и инновационных технологий Игнатенко В.А. вызвал интерес у слушателей секции и бурную профессиональную дискуссию. Участники конференции, представляющие различные научные школы и направления, выразили оптимистические прогнозы относительно будущей научной траектории молодого исследователя. В ходе обсуждения было отмечено, что его потенциал и профессиональные компетенции позволяют ожидать успешного развития в выбранной области. Коллеги подчеркнули важность поддержки и дальнейшего наставничества, что может существенно способствовать его академическому росту и внесению значимого вклада в научное сообщество.