izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУ10.21869/2223-1560-2021-25-4-70-83izvestswsu-939Research ArticleИнформатика, вычислительная техника и управлениеComputer science, computer engineering and IT managmentСинтез алгоритма диагностики работы электроприводов камеры сушки по датчикам температурыSynthesis of an Algorithm for Diagnosing the Operation of Drying Chamber Electric Drives According toTemperature Sensorshttps://orcid.org/0000-0001-9308-4474ПрохоровС. В.ProhorovS. V.

 Прохоров Сергей Валерьевич, аспирант, Томский политехнический университет

пр. Ленина, д. 30, г. Томск 634050 

 Sergey V. Prohorov, Post-Graduand Student 

30, Lenin Ave., Tomsk 634050 

sergei_prohorov@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4761-7249ШилинА. А.ShilinA. A.

 Шилин Александр Анатольевич, доктор технических наук

пр. Ленина, д. 30, г. Томск 634050 

 Aleksandr A. Shilin, Dr. of Sci. (Engineering) 

30, Lenin Ave., Tomsk 634050 

shiiln@tpu.ruПримочкинИ. А.PrimochkinI. A.

 Примочкин Илья Анатольевич, магистрант

пр. Ленина, д. 30, г. Томск 634050 

 Ilya A. Primochkin, Master Student 

 30, Lenin Ave., Tomsk 634050 

primochkin2012@mail.ruТомский политехнический университетTomsk Polytechnic University2021090420222547083Copyright © Прохоров С.В., Шилин А.А., Примочкин И.А., 20222022Прохоров С.В., Шилин А.А., Примочкин И.А.Prohorov S.V., Shilin A.A., Primochkin I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/939Цель исследования

Цель исследования. Разработка метода оценки состояния электроприводов камеры сушки на основе архивных данных с температурных датчиков. Метод включает в себя использование архивных данных, анализ и определение корреляции между изменениями температуры и влажностью воздуха с техническим состоянием вентиляторов и воздушных клапанов. Разработанная математическая модель функционального блока диагностики должна работать в режиме реального времени на основании текущих показаний температуры.

Методы

Методы. Метод основан на исследовании экспериментальных данных с применением узкополосных фильтров, блоков усреднения и корреляционных функций для сопоставления спектральных составляющих сигнала управления и отклика в виде температуры на факт совпадения.

Результаты

Результаты. На основании результатов исследования реализовано техническое решение для ПЛК, позволяющее определить неисправность работы электроприводов камеры сушки без использования дополнительных датчиков потока воздуха и положения заслонок. Решение основано только на данных температурных датчиков. Тестирование работы блока диагностики выполнено в ручном режиме, когда исполнительные элементы не подчиняются контроллеру.

Заключение

Заключение. Метод может быть полезен для разработчиков систем управления камерами сушки пиломатериалов, поскольку позволяет получать дополнительную диагностическую информацию о технологическом процессе, повышая надёжность системы управления в целом.

Purpose of research is the development of a method for assessing the condition of drying chamber electric drives based on historical data from temperature sensors. The method includes the use of historical data, analysis and determination of the correlation between changes in temperature and humidity and the technical condition of fans and air valves. The developed mathematical model of the functional diagnostic unit should work in real time based on the current temperature readings.

Methods

Methods. The method is based on the study of experimental data using narrow-band filters, averaging blocks and correlation functions to compare the spectral components of the control signal and the response in the form of temperature to the fact of coincidence.

Results

Results. Based on the results of the study, a technical solution for the PLC was implemented, which makes it possible to determine the malfunction of the electric drives of the drying chamber without using additional air flow sensors and the position of the dampers. The solution is based only on temperature sensor data. Testing of the operation of the diagnostic unit is performed in manual mode, when the executive elements are not controlled by the controller.

Conclusion

Conclusion. The method can be useful for developers of control systems for lumber drying chambers, since it allows obtaining additional diagnostic information about the technological process, increasing the reliability of the control system as a whole.

программируемые логические контроллеры (ПЛК)узкополосный фильтркорреляциясистема управления камерой осушенияprogrammable logic controllers (PLCs)narrowband filtercorrelationcontrol system of the drying chamberReferencesСтепка О. Г., Маковецкий Ф. А. Компьютерное моделирование и экспериментальное исследование процесса микроволновой сушки древесины // Актуальные научные исследования в современном мире. 2021. №. 4-2. С. 215-221. URL: https:// elibrary.ru/item.asp?id=45842964Stepka O. G., Makovetskii F. A. Komp'yuternoe modelirovanie i ehksperimental'noe issledovanie protsessa mikrovolnovoi sushki drevesiny [Computer modeling and experimental study of the process of microwave drying of wood]. Aktual'nye nauchnye issledovaniya v sovremennom mire = Current scientific research in the modern world, 2021, no. 4-2, pp. 215-221. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=45842964Energy saving in a convective dryer by using novel real-time exergy-based control schemes adjusting exhaust air recirculation / S. Zohrabi, M. Aghbashlo, S.S. Seiiedlou, H. Scaar, J. Mellmann // Journal of Cleaner Production. 2020. № 120394. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120394.Zohrabi S., Aghbashlo M., Seiiedlou S.S., Scaar H., Mellmann J. Energy saving in a convective dryer by using novel real-time exergy-based control schemes adjusting exhaust air recirculation. Journal of Cleaner Production, 2020, no. 120394. Available at: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120394.Рудак О. Г., Короб А. Ю. Исследование характера изменения влажности поверхностных и внутренних слоев древесины сосны при прогреве в ненасыщенной среде // Труды БГТУ. Сер. 1, Лесное хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2021. № 1 (240). С. 162–168. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44694941Rudak O. G., Korob A. Y. Issledovanie kharaktera izmeneniya vlazhnosti poverkhnostnykh i vnutrennikh sloev drevesiny sosny pri progreve v nenasyshchennoi srede [Investigation of the nature of changes in the humidity of the surface and inner layers of pine wood during heating in an unsaturated environment]. Trudy BGTU. Ser. 1, Lesnoe khozvo, prirodopol'zovanie i pererab. vozobnovlyaemykh resursov = Proceedings of BSTU. Ser. 1, Forest management, nature management and reworking. renewable resources. 2021, no. 1 (240), pp. 162–168. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=44694941Гороховский А. Г., Шишкина Е. Е. Синтез оптимальной по быстродействию системы управления сушкой пиломатериалов // Системы. Методы. Технологии. 2021. № 1 (49). С. 98-103. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44831201Gorokhovskii A. G., Shishkina E. E. Sintez optimal'noi po bystrodeistviyu sistemy upravleniya sushkoi pilomaterialov [Synthesis of the optimal speed control system for drying lumber]. Sistemy. Metody. Tekhnologii = System. Methods. Technologies, 2021, no. 1 (49), pp. 98-103. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=44831201Барахоев М. Н. Сравнительная характеристика способов сушки древесины и определение оптимального варианта среди них // Взгляд молодых исследователей: лесной комплекс, экономика и управление. Красноярск, 2019. С. 13-18. URL: https:// elibrary.ru/item.asp?id=41437883Barakhoev M. N. [Comparative characteristics of wood drying methods and determination of the optimal option among them]. Vzglyad molodykh issledovatelei: lesnoi kompleks, ekonomika i upravlenie [The view of young researchers: the forest complex, economics and management], Krasnoyarsk, 2019, pp. 13-18 (In Russ.). Available at: https:// elibrary.ru/item.asp?id=41437883Савин А. М., Степанова П. А., Шевелева Е. В. Автоматизация процесса сушки пиломатериалов в вакуумных сушильных камерах // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2018. Т. 6. №. 5 (49). С. 126-129. URL:https://elibrary.ru/item.asp?id=36702389Savin A. M., Stepanova P. A., Sheveleva E. V. Avtomatizatsiya protsessa sushki pilomaterialov v vakuumnykh sushil'nykh kamerakh [Automation of the process of drying lumber in vacuum drying chambers]. Aktual'nye napravleniya nauchnykh issledovanii XXI veka: teoriya i praktika = Current directions of scientific research of the XXI century: theory and practice. 2018, vol. 6, no. 5 (49), pp. 126-129. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=36702389Анализ влияния различных факторов на скорость осциллирующей вакуумнокондуктивной сушки пиломатериалов / Ш.Р. Мухаметзянов, П.А. Кайнов, А.Х. Сафиуллина, П.М. Мазуркин. Воронеж, 2017. С. 8. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29214599Mukhametzyanov S. R., Kainov P.A., Safiullina A.K., Mazurkin P.M. Analiz vliyaniya razlichnykh faktorov na skorost' ostsilliruyushchei vakuumno-konduktivnoi sushki pilomaterialov [Analysis of the influence of various factors on the speed of oscillating vacuum-conductive drying of lumber]. Voronezh, 2017, 8 p. Available at: https:// elibrary.ru/item.asp?id=29214599 8. Zheng Z., Keqi W. RBF based sliding mode control method for lumber drying system. Wood and fiber science, 2019, vol. 51, no. 3. https://doi.org/10.22382/wfs-2019-028Zheng Z., Keqi W. RBF based sliding mode control method for lumber drying system // Wood and fiber science. 2019. Vol. 51. No. 3. https://doi.org/10.22382/wfs-2019-028Nguyen V. V., Shilin A. A., Momot P. M. PLC-based lumber humidity measurement method. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University. 2021; 25(1): 110-121 (In Russ.). https://doi.org/10.21869/2223-1560-2021-25-1-110-121.Нгуен В. В., Шилин А. А., Момот П. М. Метод измерения влажности пиломатериала, реализуемый на ПЛК // Известия Юго-Западного государственного университета. 2021; 25(1): 110-121. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2021-25-1-110-121.Maksimenko V. A., Evdokimov V. S., Kalita V. S. Razrabotka metoda nizkotemperaturnoi sushki drevesiny [Development of a method of low-temperature drying of wood]. Tekhnika i tekhnologiya neftekhimicheskogo i neftegazovogo proizvodstva = Equipment and technology of petrochemical and oil and gas production, 2020, pp. 176-177. Available at:https://elibrary.ru/item.asp?id=42638236.Максименко В. А., Евдокимов В. С., Калита В. С. Разработка метода низкотемпературной сушки древесины // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства. 2020. С. 176-177. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=42638236Maksimenko V. A., Evdokimov V. S., Raksha I. S. Opytno-ehkmperimental'naya kamera dlya nizkotemperaturnoi sushki drevesiny [Experimental chamber for lowtemperature drying of wood]. Tekhnika i tekhnologiya neftekhimicheskogo i neftegazovogo proizvodstva = Equipment and technology of petrochemical and oil and gas production, 2021, pp. 88-89. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=44809521Максименко В. А., Евдокимов В. С., Ракша И. С. Опытно-экмпериментальная камера для низкотемпературной сушки древесины // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства. 2021. С. 88-89. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44809521Kasimov D. V., Zargaryan Yu. A. Osnovnye printsipy raboty sistem regulirovaniya temperatury i vlazhnosti [Basic principles of operation of temperature and humidity control systems]. Vestnik molodezhnoi nauki Rossii = Bulletin of Youth Science of Russia. 2021, no.2. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=46710429Касимов Д. В., Заргарян Ю. А. Основные принципы работы систем регулирования температуры и влажности // Вестник молодёжной науки России. 2021. №. 2. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=46710429Kurakova P. S., Voropai N. N. [Comparison of air temperature according to different measuring instruments]. Dvenadtsatoe Sibirskoe soveshchanie i shkola molodykh uchenykh po klimatoekologicheskomu monitoringu [The twelfth Siberian Meeting and the School of young scientists on climate and environmental monitoring]. Tomsk, 2017, pp. 217-218 (In Russ.). Available at: https://elibrary.ru/ item.asp?id=30609906Куракова П. С., Воропай Н. Н. Сравнение температуры воздуха по данным разных измерительных приборов // Двенадцатое Сибирское совещание и школа молодых ученых по климатоэкологическому мониторингу. Томск, 2017. С. 217-218. URL:https://elibrary.ru/item.asp?id=30609906Dmitriev V. M., Gandzha T.V., Gandzha V.V., Panov S.A. Komp'yuternoe modelirovanie vizual'nykh interfeisov virtual'nykh instrumentov i priborov [Computer modeling of visual interfaces of virtual instruments and devices]. Nauchnaya vizualizatsiya = Scientific Visualization, 2016, vol. 8, no. 3, pp. 111-131. http://sv-journal.org/2016-3/09/?lang=ruhttps://elibrary.ru/item.asp?id=26460847Компьютерное моделирование визуальных интерфейсов виртуальных инструментов и приборов / В.М. Дмитриев, Т.В. Ганджа, В.В. Ганджа, С.А. Панов // Научная визуализация. 2016. Т. 8. №. 3. С. 111-131. URL: http://sv-journal.org/2016-3/09/?lang=ruhttps://elibrary.ru/item.asp?id=26460847Botter-Kuisch H. P., Van den Bulcke J., Baetens J. M., Van Acker J. Cracking the code: real-time monitoring of wood drying and the occurrence of cracks. Wood Science and Technology, 2020. https://doi.org/10.1007/s00226-020-01200-6Cracking the code: real-time monitoring of wood drying and the occurrence of cracks / H. P. Botter-Kuisch, J. Van den Bulcke, J. M. Baetens, J. Van Acker // Wood Science and Technology. 2020. https://doi.org/10.1007/s00226-020-01200-6Nasr M. R. et al. Experimental methods for detecting frosting in cross-flow air-to-air energy exchangers. Experimental Thermal and Fluid Science, 2016, vol. 77, pp. 100-115. doi:10.1016/j.expthermflusci.2016.04.009Nasr M. R. et al. Experimental methods for detecting frosting in cross-flow air-to-airenergy exchangers // Experimental Thermal and Fluid Science. 2016. Т. 77. С. 100-115. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2016.04.009Shilin A. et al. IA method for measuring the amount of hoar frost formation in the recuperation channels of ventilation systems using the adjustable mathematical model of this rocess. MATEC Web of Conferences. EDP Sciences, 2017, vol. 141, 01032 p. https://doi.org/10.1051/matecconf/201714101032Shilin A. et al. IA method for measuring the amount of hoar frost formation in the recuperation channels of ventilation systems using the adjustable mathematical model of this process // MATEC Web of Conferences. EDP Sciences, 2017. Т. 141. С. 01032. https://doi.org/10.1051/matecconf/201714101032Kulikov R. S., Tsaregorodtsev D. V. Modifitsirovannyi algoritm adaptivnogo fil'tra [Modified adaptive filter algorithm]. Elektronnye sredstva i sistemy upravleniya = Electronic means and control systems, 2017, no. 1-1, pp. 30-32. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30732318Куликов Р. С., Царегородцев Д. В. Модифицированный алгоритм адаптивного фильтра // Электронные средства и системы управления. 2017. №. 1-1. С. 30-32. URL:https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30732318Khokhlovskii V. N. Sovershenstvovanie protsessa razrabotki programmnogo obespecheniya dlya PLK putem generatsii koda iz sozdannoi matematicheskoi modeli ob"ekta upravleniya [Improving the software development process for PLC by generating code from the created mathematical model of the control object]. Modern Science, 2020, no. 9-2, pp. 347-359. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44003815Хохловский В. Н. и др. Совершенствование процесса разработки программного обеспечения для ПЛК путем генерации кода из созданной математической модели объекта управления // Modern Science. 2020. №. 9-2. С. 347-359. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44003815Ivanova V. R., Ivanov I. YU., Kiselev I. N. Razrabotka avtomatizirovannoi sistemy upravleniya s ispol'zovaniem yazyka programmirovaniya standarta MEHK 61131-3 [Development of an automated control system using the programming language of the IEC 61131-3 standard]. Energobezopasnost' i energosberezhenie = Energy security and energy conservation, 2020, no. 6, pp. 44-49. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44401104Иванова В. Р., Иванов И. Ю., Киселев И. Н. Разработка автоматизированной системы управления с использованием языка программирования стандарта МЭК 61131-3 // Энергобезопасность и энергосбережение. 2020. № 6. С. 44-49. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44401104Иванова В. Р., Иванов И. Ю., Киселев И. Н. Разработка автоматизированной системы управления с использованием языка программирования стандарта МЭК 61131-3 // Энергобезопасность и энергосбережение. 2020. № 6. С. 44-49. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44401104

The authors declare that there are no conflicts of interest present.