Розробка та дослідження системи керування з моделлю колоною синтезу аміаку у виробництві аміаку.
| dc.contributor.author | Гурін, О. М. | |
| dc.contributor.author | Hurin, O. M. | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-17T12:26:39Z | |
| dc.date.available | 2026-02-17T12:26:39Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description.abstract | Дисертаційна робота присвячена створенню комп’ютерно-інтегрованої системи керування з математичною моделлю колони синтезу аміаку, спрямованої на підвищення ефективності, стабільності та енергоощадності технологічного процесу виробництва аміаку. У роботі розроблено комплексну математичну модель колони синтезу аміаку, яка враховує тепло- та масообмінні процеси у реакційних зонах, вплив холодних байпасів і рекуперативного теплообміну. Модель дозволяє визначати оптимальні температурно-концентраційні режими по висоті колони та оцінювати ефективність роботи технологічного обладнання при різних навантаженнях. Запропоновано алгоритм адаптивного керування з моделлю, що поєднує параметричну ідентифікацію математичної моделі та оптимізаційний пошук режимів роботи. Такий підхід забезпечує можливість динамічного коригування параметрів у реальному часі, підвищує точність регулювання та знижує вплив зовнішніх збурень. Розроблено структуру комп’ютерно-інтегрованої системи керування колоною синтезу аміаку, реалізовану на базі програмованого логічного контролера Siemens SIMATIC S7-400 та системи візуалізації SCADA TRACE MODE 6, що дозволяє здійснювати моніторинг і керування технологічним процесом у реальному часі. Проведене імітаційне моделювання показало, що використання системи керування з моделлю дозволяє підвищити концентрацію аміаку на виході колони на приблизно 1% у порівнянні з регламентними характеристиками, скоротити тривалість перехідних процесів і забезпечити аперіодичний характер зміни параметрів без перевищення допустимих меж. Досягнуті результати дослідження мають важливе практичне значення для хімічної промисловості, оскільки дослідження системи керування з моделлю сприяє підвищенню продуктивності, зменшенню енергоспоживання, стабілізації параметрів процесу та зниженню експлуатаційних витрат. Крім того, математична модель і запропоновані алгоритми можуть бути використані як навчально-дослідницький інструмент для підготовки інженерів-автоматників і розробників промислових систем керування. Отримані результати відкривають перспективи подальшого розвитку інтелектуальних систем керування складними хіміко-технологічними процесами та створення цифрових двійників технологічних об’єктів для оптимізації промислового виробництва аміаку. | |
| dc.description.abstract | The dissertation is devoted to the creation of a computer-integrated control system with a mathematical model of the ammonia synthesis column, aimed at increasing the efficiency, stability, and energy efficiency of the ammonia production process. A comprehensive mathematical model of the ammonia synthesis column has been developed, which takes into account heat and mass transfer processes in the reaction zones, the influence of cold bypasses, and recuperative heat exchange. The model makes it possible to determine optimal temperature–concentration regimes along the height of the column and to evaluate the efficiency of technological equipment operation under different loads. An adaptive model-based control algorithm is proposed, which combines parametric identification of the mathematical model and an optimization search for column operating modes. This approach provides the ability to dynamically adjust parameters in real time, increases control accuracy, and reduces the influence of external disturbances. The structure of the computer-integrated control system for the ammonia synthesis column has been developed and implemented on the basis of the Siemens SIMATIC S7-400 programmable logic controller and the SCADA TRACE MODE 6 visualization system, which allows real-time monitoring and control of the technological process. The conducted simulation modeling has shown that the use of the model-based control system makes it possible to increase the ammonia concentration at the column outlet by approximately 1% compared to the regulatory characteristics, reduce the duration of transient processes, and ensure an aperiodic nature of parameter changes without exceeding permissible limits. The obtained research results have significant practical importance for the chemical industry, since the implementation of the model-based control system contributes to increased productivity, reduced energy consumption, stabilization of process parameters, and lower operating costs. In addition, the mathematical model and the proposed algorithms can be used as an educational and research tool for training automation engineers and developers of industrial control systems. The results obtained open up prospects for the further development of intelligent control systems for complex chemical-technological processes and the creation of digital twins of technological objects for optimizing industrial ammonia production. | |
| dc.identifier.citation | Гурін О. М. Розробка та дослідження системи керування з моделлю колоною синтезу аміаку у виробництві аміаку: дис. д-ра філос. : 151 – Автоматизація та комп`ютерно-інтегровані технології. СНУ ім. В. Даля. Київ, 2025. 220 с. | |
| dc.identifier.udc | 681.5.015 | |
| dc.identifier.uri | https://dspace.snu.edu.ua/handle/123456789/2686 | |
| dc.language.iso | uk | |
| dc.publisher | СНУ ім. В. Даля | |
| dc.subject | колона синтезу аміаку | |
| dc.subject | комп’ютерно-інтегрована система керування | |
| dc.subject | адаптивне керування з моделлю | |
| dc.subject | математична модель | |
| dc.subject | тепло- та масообмін | |
| dc.subject | SCADA-система | |
| dc.subject | програмований логічний контролер | |
| dc.subject | оптимізація технологічного процесу | |
| dc.subject | ammonia synthesis column | |
| dc.subject | computer-integrated control system | |
| dc.subject | adaptive model-based control | |
| dc.subject | mathematical model | |
| dc.subject | heat and mass transfer | |
| dc.subject | SCADA system | |
| dc.subject | programmable logic controller | |
| dc.subject | process optimization | |
| dc.title | Розробка та дослідження системи керування з моделлю колоною синтезу аміаку у виробництві аміаку. | |
| dc.title.alternative | Development and Implementation of a Control System with a Model of the Ammonia Synthesis Column in Ammonia Production | |
| dc.type | Thesis |