Н. А. Назарбаева народу Казахстана

 

 

468 

The research results  

So there is a problem -  incompatibility  sensors not only of different firms, but different architectures. 

The solution this problem is to build sensor networks using SDN in Fig. 2 shows the sensor network model 

according to SDN. 

 

 

 

Figure 2.  Constructing wireless sensor network using a technology SDN 

 

So  this  model  allows  you  to  create  sensor  network,  which  combines  in  itself  the  sensors,  which  differ 

architecture   and firms. The  model proposes to use the  controller as an  intermediate  link between the user and 

sensor networks, it  does  not  matter  whether the  user  will be  other software  or a real  person. The  controller  has 

enclosing knowledge base of all existing firms and all the architecture and all the necessary information in order to 

identify which format is packed with the package and how it can get the necessary information. Also, controller 

has set of instructions according which he may to manage sensor networks, that is: 

• translate the sensors in different modes; 

• change the configuration of the sensor; 

After receiving the packet controller identifies whether he knows anything about the sensor that is the 

sender, if not, then analyzing the package and he writes the required data in his database (firm, architecture 

and protocol according which one can communicate with the sensor). 

If the database already has information about this sensor, controller and decompresses it according to 

mathematical algorithmic  methods for transforming  information  into a format   appropriate for recognizing 

end-device  user.  This  happens  with  any  packets  on  the  input  we  have  data  packets  packaged  according  to 

different formats using various standards. At the output we get the normalized data in a single format. Also, 

thanks  to  the  clear  instructions  and  system  monitoring  controller  saves  energy  resource  of  sensors,  can  to 

transfer them into a wait state in the absence of the need to collect information exactly these types of sensors 

or  modify the configuration and build  optimal routing paths, not only in terms  of  data integrity, but also in 

terms of energy resource. 

Conclusions 

As a result of using the proposed model, we obtain a network that can not only collect data but also to 

analyze them through the controller, which  will take  over all the  work. This  will  greatly reduce the cost  of 

the  network, the problem  of routing and  data transmission  over take the controller.  Also, controller  will be 

able Based  on the  data from the  grid to form a topology that allow to  integrate sensors into  groups, and in 

case of failure of any sensor will not make changes to the configuration of all sensor network, which is quite 

energy  intensive,  and  easily  make  changes  to  the  table  on  the  controller  that  will  minimize  the  number  of 

queries to the sensors themselves, and this in turn will make rational use of data streams within the network 

and to minimize losses and energy consumption. The main problem in sensor networks is a short stint due to 

high  power  consumption  and  the  incompatibility  of  various  hardware.  Using  the  model  would  solve  these 

problems  and  continue  working  sensors  and  possible  to  combine  into  a  single  network  of  sensors  from 

different manufacturers. 

 

 

 

469 

REFERENCES 

1.  Zhao F. Wireless Sensor Networks: An Information Processing Approach / Feng Zhao, Leonidas Guibas. - 

San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers Inc, 2004. - 376p. - ISBN:1558609148 . 

2.  Таненбаум  Э.  Компьютерные  сети:  Классика.  Computer  Science  /  Э.  Таненбаум,  Д.  Уэзеролл.  –  5-те 

вид.,-M.: Питер, 2012. – 960 с. - ISBN 978-5-459-00342-0. 

3.  Wireless  sensor  networks:  a  survey  /  I.F.  Akyildiz,W.  Su,  Y.  Sankarasubramaniam,  E.  Cayirci;  Georgia 

Institute  of  Technology  //  Computer  Networks.  -New  York,  15  March  2002.  -Volume  38.  -P.  393-422.-ISSN  1389-

1286. 

4.  WangQ.  Energy  Consumption  Model  for  Power  Management  in  Wireless  Sensor  Networks  /  Qin  Wang,  

Woodward Yang // Sensor, Mesh and Ad Hoc Communications and Networks, 2007. SECON '07. - San Diego, 18-21 

June 2007. - P.142 - 151 . - ISBN: 1-4244-1268-4. 

5.  IEEE 802.15 Working Group for Wireless Personal Area Networks (WPANs) [Electronic Resource]. – Mode 

of access: URL: 

http://ieee802.org/15/pub/Minutes.html

.- Title from the screen. 

6.  Беспроводная  система  мониторинга  ML-SM  [Электронный  ресурс].  –  Режим  доступа:  URL: 

http://www.meshlogic.ru/data/ML-SM_Review.pdf.  

7.  Беспроводной 

узел 

ML-Node-Z 

[Электронный 

ресурс]. 

– 

Режим 

доступа: 

URL: 

http://www.meshlogic.ru/data/ML-Node-Z.pdf.  

8.  Акимов  Е.В.  Вероятностные  математические  модели  для  оценки  надежности  беспроводных 

сенсорных  сетей  (БСС)  [Электронный  ресурс]./  Е.В.Акимов,  М.Н.Кузнецов  //  «Труды  МАИ»-  2010.-  №40.  – 

Режим доступа: 

http://www.mai.ru/ science/trudy/published.php?ID=22873

. –  

9.  Акимов  Е.В.  Обоснование  работоспособности  алгоритма  оптимизации  топологии  беспроводных 

сенсорных  сетей  /  Е.В.  Акимов  //  Международная  конференция  «Distributed  computer  and  communication 

networks. Theory and applications» (DCCN-2008). - М.: ИППИ РАН, 2008. - С.166-170. 

 

Шайханова А.К., Карпинский Н.П. 

Внедрение SDN  в беспроводные сенсорные сети 

Резюме.  Последние  достижения  в  области  микроэлектромеханических  систем  технологических  MEMS, 

беспроводной 

связь 

и 

цифровой 

электроники 

позволили 

создать 

недорогие, 

маломощные, 

многофункциональные узлы. Они маленькие и могут  "говорить" друг с другом напрямую.  

Беспроводная сенсорная сеть  распространяется как самоорганизующаяся  система большого количества 

датчиков и вспомогательных устройств, находящих  друг  друга через воздух.  

Сенсорные  сети  основаны на совместной работе большого количества крошечных  узлов, состоящих из 

сбора модулей и обработки данных, передатчика. Такие сети имеют значительные преимущества по сравнению 

с традиционным набором датчиков. Вот две основные черты традиционной информационной узла:  

•  узлы  могут  быть  расположены  далеко  от  наблюдаемых  явлений.  При  таком  подходе  нужно  много 

датчиков, которые используют некоторые сложные методы, чтобы идентифицировать сигнал от шума.  

• Можно установить некоторые узлы, которые выполняют только сбор данных, тщательно проектировать 

положение датчиков и топологии сети, согласно которой они будут работать.  

Они будут передавать наблюдения в центральный концентратор, где будет сбор и обработку данных.  

Ключевые  слова:  Беспроводная  сенсорная  сеть  (WSN),  узtл,  сигнал,  протокол,  технологиz  SDN, 

контроллер,  датчик. 

 

Шайханова А.К., Карпинский Н.П. 

Сымсыз сенсорлы желілерде SDN енгізу 

Түйіндеме.  Соңғы  кездегі  микроэлектрлі-механикалық  жүйелер  облысындағы  жетістіктерінің  бірі  – 

сандық  электроника  мен  сымсыз  байланыстың  MEMS  технологиясы,  оның  көмегімен  қымбат  емес,  қуаты 

төмен,  көп  функционалды  түйіндерді  жасап  шығаруға  мүмкіндік  туды.  Олар  өте  кішкене  болып  келеді  және 

өзара тікелей байланыста болады. 

Сымсыз  сенсорлы  желілер  бір  бірінен  ауада  жалғасатын  көптеген  үлкен  тетіктер  мен  қосымша 

құрылғылардан тұратын өзіндік ұйымдастырушы жүйелер түрінде таралады. 

Сенсорлы желілер жұмысы өте кішкене болып келетін, модульдер жиынынан, мәліметтерді өңдеуіштер 

мен  таратқыштардан  тұратын  көптеген  түйіндердің  біріге  қызмет  етуіне  негізделеді.  Мұндай  желілердің 

қарапайым тетіктер жиынына қарағанда артықшылықтары өте көп. 

Қарапайым ақпараттық түйіндердің негізгі екі белгісі: 

• түйіндер зерттелітетін құбылыстан алыс орналасуы мүмкін. Бұл жағдайда жеткізілетін хабарды шудан 

бөліп алу үшін кейбір қиын әдістерді қолданатын көптеген тетіктер қажет. 

• тек мәліметтерді жинақтайтын, тетіктердің  орналасуы мен желілер топологиясын жобалайтын   кейбір 

түйіндерді қолдануға болады. 

Олар хабарламаларды бір жерге жинақтап, мәліметтерді өңдейтін орталық концентраторға береді. 

Түйін  сөздер:  Сымсыз  сенсорлы  желі  (WSN),  түйін,  хабар,  хаттама,  SDN  технологиясы,  контроллер, 

тетіктер. 

 

 

 

470 

УДК 621.865 

 

Байбатшаев М.Ш., Бейсембаев А.А., Асембай А.Ә., Ербосынова М.С. 

Казахский национальный технический университет  имени К.И. Сатпаева, 

г. Алматы, Республика Казахстан, 

mar_erbosynova2011@mail.ru 

 

КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ И РОБОТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА  

ТОВАРНОГО МАГНИЯ 

 

Аннотация. 

В 

работе 

рассмотрены 

вопросы 

комплексной 

автоматизации 

и 

роботизации 

технологических  процессов  и  операций  производства  товарного  магния.  Проведен  анализ  технологии 

литейного  производства,  выявлены  объекты  автоматизации  и  роботизации.  Разработана  структура 

двухуровневой системы управления производством товарного магния. 

Ключевые  слова.  Производство  товарного  магния,  литейный  конвейер,  технологические  процессы  и 

операции производства товарного магния, двухуровневая система управления производства товарного магния. 

 

Одной  из  важных  проблем  производства  товарного  магния  является  наличие  низко 

квалифицированного,  монотонного  ручного  труда,  в  опасных  для  здоровья  работающего  условиях. 

При  этом  решение  проблемы  носит  комплексный  характер  и  сопряжено  с  решением  проблем 

автоматизации, механизации и роботизации технологических процессов и операций. 

Товарный  магний  производится  на  литейных  конвейерах  в  виде  чушек,  которые 

штабелируются  в  пакеты  и  в  этом  виде  отправляются  потребителям  продукции  [1].  Литейный 

конвейер  (рисунок  1),  представляет  собой  бесконечную  ленту  1,  с  закрепленными  на  ней 

изложницами  4.  Изложницы  крепятся  на  валы  5,  соединенные  жестко  с  конвейерной  лентой. 

Конвейерная  лента  натянута  на  приводной  2  и  натяжной  3  барабаны.  Магний  разливается  в 

изложницы  в  начале  конвейера  из  тигля,  установленного  в  устройство  наклона  тигля.  По  мере 

движения конвейерной ленты магний застывает и выпадает из изложницы от собственного веса при 

соударении  с  упором  6.  Далее  чушки  укладываются  в  штабеля,  пакеты  высотой  до  15  рядов.  После 

полного  остывания пакеты  обвязываются металлической лентой. Готовый пакет транспортируется  к 

месту  складирования  и  по  мере  необходимости  загружается  в  вагоны  и  отправляется  потребителям 

товарного магния. 

Для  запуска  конвейера  в  работу  необходимо  выполнить  процедуру  подготовки  к  работе.  Эта 

процедура  заключается  в  нагревании  изложниц  до  требуемой  температуры  порядка  300  –  400 

градусов  по  Цельсию.  Только  в  этом  случае  можно  заливать  жидкий  магний  в  изложницы,  в 

противном  случае  жидкий  металл  будет  выплескиваться  из  изложницы  при  соприкосновении  с 

поверхностью изложницы. В случае перегрева изложницы выше указанной температуры происходит 

сжигание  металла,  в  результате  такие  чушки  имеют  характерный  розоватый  оттенок.  Эти  чушки 

отбраковываются и отправляются на переплавку. 

В  настоящее  время  процедура  литейного  конвейера  выполняется  оператором  и  полностью 

зависит  от  его  интуиции  и  опыта  работы.  Для  управления  процессом  подготовки  конвейера 

необходимо  постоянное  измерение  температуры  движущихся  изложниц.  Установленные  на 

конвейере  термопары  для  измерения  температуры  касаются  края  изложницы  кратковременный 

период времени и поэтому показывают максимально температуру 50 – 60 градусов Цельсия. 

От  качества  выполненных  подготовительных  работ  зависит  безопасность  работы  рабочих  и 

качество  выпускаемой  продукции.  После  того  как  конвейер  готов  к  работе  начинается  разливка 

металла в изложницы. 

В 

процессе 

производства 

товарного 

магния 

необходимо 

выполнение 

следующих 

технологических  процессов  и  операций:  регулирование  температуры  изложниц  (ТП

1

),  управление 

скоростью  конвейера (ТП

2

), регулирование расхода жидкого магния (ТП

3

), переброса струи металла 

между  стыками  изложниц  (ТО

1

),  снятие  окисной  пленки  с  поверхности  магниевого  расплава  (ТО

2

), 

штабелирования чушек (ТО

3

), где ТП – технологический процесс, ТО – технологическая операция. 

Рассмотрим содержание каждого технологического процесса и операции. 

 

 

 

 

 

 

471 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Схема литейного конвейера производства товарного магния 

 

Технологический процесс регулирования температуры изложницы заключается в поддержании 

температуры  изложницы  в  требуемом  интервале  температур.  Изменение  исходной  температуры 

изложницы  связана  с  тем,  что  в  нее  заливается  жидкий  магний,  температура  которого  составляет 

порядка 700 градусов Цельсия. В процессе теплообмена залитого металла и поверхности изложницы 

металл  остывает  и  кристаллизуется  в  течение  8  –  10  минут.  В  результате  теплообмена  поверхность 

изложницы  нагревается  до  температуры  порядка  500  –  600  градусов  Цельсия.  Для  остывания 

изложницы  производится  охлаждение  душированием  водой.  В  результате  изложница  остывает  до 

требуемой температуры 300 – 400 градусов Цельсия. Далее изложница просушивается дополнительно 

газовыми  горелками.  Это  связано  с  тем,  что  необходимо  полностью  осушить  изложницу.  Наличие 

влаги на поверхности изложницы может привести к взрывному выплескиванию жидкого магния при 

его разливке. 

Технологический  процесс  управления  скоростью  конвейера  заключается  в  управлении 

приводом  конвейерной  ленты,  представляющего  собой  электропривод  на  базе  асинхронного 

двигателя, допускающей регулирование скорости, в узком пределе 0.04 м/сек плюс, минус 0.01 м/сек. 

В  зависимости  от  установленного  значения  скорости  конвейера,  определяется  угловая  скорость 

наклона  тигля.  Угловая  скорость  наклона  тигля  определяет  расход  металла.  Эти  две  скорости 

определяют  интервал  времени  обслуживания  изложницы  равный 

секунд

 

6

5 



t

.  В  зависимости 

расхода металла и скорости конвейера определяется количество металла заливаемого в изложницу. 

Следует  отметить,  что  по  мере  износа  цепи  конвейера  и  валов  крепления  изложниц 

конвейерная лента растягивается. Это приводит к изменению расстояний d между изложницами, что 

изменяет  в  свою  очередь  величины  интервалов  времени  на  выполнение  последующих 

технологических процессов и операций. 

Регулирование  расхода  жидкого  магния  заключается  в  управлении гидроприводом  устройства 

наклона  тигля.  Закон  управления  угловой  скоростью  наклона  тигля  носит  нелинейный  характер  и 

зависит от уровня залитого в тигель металла и угла наклона тигля. 

Технологическая операция переброса струи между стыками изложниц заключается в переводе 

непрерывной струи металла от одной изложницы на другую. 

Технологическая  операция  снятия  окисной  пленки  с  поверхности  магниевого  расплава 

заключается  в  сборе  с  поверхности  залитого  в  изложницу  металла,  окисла  магния.  Причиной 

образования  оксидной  пленки  является  разливка  металла  открытой  струей,  поверхность  которой 

окисляется,  вследствие  чего  создается  чулок,  состоящий  из  застывшего  окисла  металла.  Оксидная 

пленка по мере увеличения массы падают в изложницу, всплывая на поверхность. Количество окисла 

на поверхности изложниц, и между изложницами распределяется неравномерно. Вследствие, малого 

температурного  интервала  перехода  магния  из  жидкой  фазы  в  твердую,  происходит  настывание 

металла на поверхности деталей и узлов применяемых устройств. 

Технологическая  операция  штабелирования  магниевых  чушек  заключается  в  составлении  из 

застывших  чушек  штабелей  из  которых  формируются  пакеты.  Далее  пакеты  складируются  и 

выдерживаются  в  течение  48  часов  до  полного  остывания.  Готовые  пакеты  обвязываются 

металлической лентой по определенной схеме и отправляются потребителям. 

Структуру  технологических  процессов  и  операций  представим  в  виде  направленного  графа 

(рисунок  2),  вершины  которого  соответствуют  технологическому  процессу  или  операции, а  дуги  их 

6 

d 

1 

3 

2 

4 

5 

 

 

 

472 

соединяющие  устанавливают  порядок  их  выполнения,  а  Н  соответствует  началу,  К  –  концу 

технологических  процессов  и  операций.  Этот  граф  определяет  структуру  комплексно 

автоматизированной  и  роботизированной  системы  производства  товарного  магния  и  показывает 

взаимосвязанность входящих в нее подсистем. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее  рассмотрим  возможные  варианты  автоматизации,  механизации  технологических 

процессов  и  операций,  имеющих  место  в  этом  переделе.  Для  этого  каждой  вершине  графа 

представленного  на  рисунке  2  можно  поставить  в  соответствие  возможные  варианты  систем 

управления, устройств, механизмов, автоматов и роботов (рисунок 3). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На  основе  анализа  возможных  вариантов  автоматизации,  механизации  и  роботизации 

технологических  процессов  и  операций  можно  построить  граф  возможных  вариантов  комплексно 

автоматизированной  и  роботизированной  системы  производства  товарного  магния.  Каждому  пути 

графа  соединяющему  начало  и  конец  соответствует  один  из  возможных  вариантов  возможных 

структур  комплексно  автоматизированной  и  роботизированной  системы  производства  товарного 

магния. 

Для  построения  комплексно  автоматизированной  и  роботизированной  системы  производства 

товарного  магния  необходимо  определить  помимо  структуры  и  состав  системы.  Так  как  данная 

система является достаточно сложной то ее можно разбить на ряд подсистем. 

Подсистемы  управления  скоростью  конвейера  и  угловой  скоростью  наклона  тигля  не 

представляет  проблемы.  В  качестве  регуляторов  можно  применить  стандартные  цифровые 

регуляторы, в задачу которых входит поддержание заданного значения скорости конвейера и угловой 

скорости наклона тигля. 

Проблему  переброса  струи  металла  между  стыками  изложниц  можно  решить  с  применением 

различных  устройств  и  механизмов.  Например,  устройства  представляющего  собой  поворотный 

желоб  с  вытягивающейся  лопаткой  [2].  Подсистема  управления  этого  устройства  работает  по  такту, 

который задается подходом начала очередной изложницы. Устройство работает по жесткому циклу, 

однако, вследствие натяжения цепи конвейера интервал времени выполнения операции изменяется в 

небольших пределах 5 плюс, минус 1 сек. 

Снятие  оксидной  пленки  с  поверхности  магниевого  расплава  является  одной  из  актуальных 

проблем не только металлургии магния, но и алюминия, свинца, цинка. Для решения этой проблемы 

разработано  большое  количество  различных  устройств,  механизмов.  Они  представляют  собой 

ТП

1 

Н 

ТП

2 

ТП

3 

ТО

1 

ТО

2 

К 

 

ТО

3 

жүктеу/скачать 35,33 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: