Статья
АСУ ТП линии производства комбикормов Волховского комбикормового завода.
А. Комаров, гл. инженер,
Волховский ККЗ
С. Козлов, директор,
Л. Верига, зам.гл. инженера,
ООО «НПФ «ИнСАТ-СПб»
На Волховском ККЗ специалистами фирмы «ИнСАТ-СПб» совместно со специалистами завода была разработана и внедрена АСУТП линии производства комбикормов, выполненной по нестандартной технологии. Основное отличие от общепризнанных технологий заключается в том, что: в качестве дозаторов дискретного действия использованы весовые ленточные дозаторы непрерывного действия, используемые в режиме весов; перед смесителем дискретного действия установлены тензометрические весы такого же объема, как и смеситель; весы используются для дополнительного контроля веса компонентов, поступающих с дозаторов и из ЦПС через механизмы соответствующих маршрутов.
Назначение АСУТП. При проведении реконструкции завода была принципиально изменена технологическая схема производства комбикормов. Вместо старой технологии, при которой используется метод непрерывного дозирования и смешивания компонентов при производстве комбикормов, внедрена новая технология, использующая метод порционного дозирования и смешивания (рис. 1).
Рис. 1. Главная мнемосхема линии производства комбикормов.
Для большей эффективности новой технологии, повышения надежности и оптимизации работы оборудования, улучшения качества продукции, уменьшения роли «человеческого фактора» необходимо было заменить морально и физически устаревшую старую автоматику современной, разработать и внедрить соответствующую систему управления. Описываемая ниже АСУТП предназначена для: автоматического расчета и выполнения задания по выработке комбикормов, согласно введенного рецепта; автоматического и дистанционного управления двигателями дозаторов, задвижками, двигателями норий, транспортеров, шнеков и другими исполнительными механизмами, участвующими в работе системы с непрерывным контролем их работы; визуального контроля работы системы на экране дисплея; звукового оповещения обслуживающего персонала в случае возникновения аварийной (нестандартной) ситуации; сохранения в архив полной информации о работе системы; распечатки на принтере рапортов и прочей необходимой информации из архива; связи по компьютерной сети с другими системами (компьютерами) для оперативного обмена информацией (получения рецепта и т.п.).
Состав. АСУТП включает в себя (рис 2): 10 весовых ленточных дозаторов непрерывного действия; бункерные весы; смеситель, расположенный под бункерными весами; дозатор для ввода масла непосредственно в смеситель; приемный бункер под смесителем; силосы для складирования готовой продукции; маршруты для транспортировки продукта (маршрут до весов, маршрут для дробления наполнителя ЦПС, маршрут для ввода порции БМВД ЦПС, маршрут готовой продукции).
Рис. 2. Функциональная схема АСУТП.
Непосредственное управление ленточными дозаторами (поддержание заданной производительности и дозирование заданной порции продукта) осуществляется дозирующими микропроцессорными контроллерами «Master-210.1». Ввод заданий на дозирование осуществляется по линии RS-485 управляющим контроллером. Управляющий контроллер представляет собой IBM PC совместимый компьютер с установленными в нем платами ввода/вывода дискретных и аналоговых сигналов. В соответствии с этими сигналами, значением веса и текущим режимом управления, управляющий контроллер осуществляет воздействия на исполнительные механизмы весов и маршрутов (нории, шнеки, транспортеры, смеситель, дозаторы, задвижки и т.д.). Отдозированная порция по определенному маршруту, управление которым также ведется контроллером (за исключением узла дробления), поступает в весовой бункер. Для ввода порции смесей, которые приготовляются независимо от данной системы в ЦПС, предусмотрено управление соответствующим маршрутом. Управление данным маршрутом построено таким образом, что автоматически выполняется синхронизация работы линии дозирования и ЦПС. Бункерные весы установлены на 4 параллельно соединенных тензодатчиках. Сигнал веса бункерных весов измеряется, и преобразуются в естественное значение весоизмерительным контроллером «Master-110.1». Далее значения веса передаются по интерфейсу RS-485 в управляющий контроллер. Для ввода порции масла в смеситель используется дозирующий микроконтроллер «Master-110.5», который управляет соответствующим насосом и соединен с управляющим контроллером по линии RS-485. Управляющий контроллер, в свою очередь, соединен с управляющим компьютером верхнего уровня по сети Ethernet. На этом компьютере, с помощью SCADA-пакета MasterSCADAa, организовано автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора технолога.
Описание работы. АРМ оператора-технолога – это комплекс программных и аппаратных средств, позволяющих управлять технологическими объектами производства. Аппаратная часть представляет собой компьютер, соединённый сетью с управляющим контроллером и другими компьютерами завода. По сети из компьютера оператора-технолога в управляющий контроллер передаются задания веса для работы дозаторов, команды управления режимами работы, исполнительными механизмами (двигателями, задвижками и т.д.). Обратно передается информация о работе оборудования, результатах измерения весов, режимах контроллера и т.д. Результаты работы в виде рапортов, сохраняются на компьютере оператора-технолога. Все элементы системы имеют некоторую степень автономии. Так управляющий контроллер может работать самостоятельно, даже если компьютер оператора-технолога выключен. Если АРМ выключить в режиме автоматического управления весами, контроллер будет продолжать выполнение задания, но наблюдение за этим процессом будет невозможно. После включения компьютера и запуска АРМ оператора, контроль за процессом восстанавливается автоматически, в режиме установленном до выключения.
Рис. 3. Мнемосхема Окно настроек программы.
Наоборот, если управляющий контроллер, по какой либо причине, перестал работать (пропало напряжение питания, «зависла» программа), а компьютер оператора-технолога включен, то последний продолжит работу и выдаст системное сообщение об отключении контроллера. Программные средства представляют собой драйверы связи с различными устройствами сети и инструментальную программу реального времени, посредством которой и осуществляется воздействие оператора на систему управления весами. Программа реального времени предназначена для отображения хода технологического процесса на экране монитора компьютера, ввода и передачи команд оператора системе управления. Технологические объекты представлены в виде графических и текстовых элементов, изменяющих свой внешний вид и значение в соответствии с реальными изменениями параметров и состояния соответствующих устройств и механизмов. В связи с невозможностью и ненужностью изображения всех параметров и элементов управления на одном экране, вся информация разбита на несколько экранных форм (мнемосхем). Мнемосхемы (рис 3,4) вызываются на экран монитора, по мере необходимости, оператором или изменением состояния (аварии и т.д.) системы управления.
Рис. 4. Мнемосхема Бланк рецепта.
Для каждого механизма существует собственн ое окно управления (рис 5), в котором можно просмотреть состояние данного механизма (включен/отключен, состояние датчиков, тренды, текущий режим работы). Для вызова окна управления нужно щелкнуть левой клавишей мышки по изображению соответствующего механизма. Доступ к управлению мнемосхемами, механизмами, изменению заданий и параметров осуществляется следующими способами: управление с помощью системы меню. Меню представляет собой изображение нескольких прямоугольных кнопок в нижней части экрана. Управление в этом случае осуществляется выбором и нажатием экранной кнопки. Выбор экранной кнопки осуществляется наведением указателя мыши. Особо важные команды сопровождаются подтверждающим запросом. Наряду с мнемосхемами, к информационным элементам программы реального времени относятся и разного рода сообщения. Они предназначены для принудительного и быстрого оповещения оператора о важных изменениях в ходе технологического процесса и работе системы управления. Аварийные сообщения предназначены для привлечения внимания оператора к аварийным ситуациям в работе технологических агрегатов. Технологические сообщения служат для напоминания оператору о необходимости проведения каких-либо действий, или указания на состояние технологического процесса. Системные сообщения выводят информацию о сбоях самой системы управления, как то: нарушения в работе программы управляющего контроллера, АРМ оператора или связывающей их и другие компьютеры сети. Все сообщения сохраняются в соответствующих журналах. Система позволяет распечатать или сохранить на диск и позже распечатать любой из журналов сообщений как полностью, так и за определенный промежуток времени.
Рис. 5. Окно управления норией.
АСУТП позволяет оператору работать в трех режимах: автоматическом – весь процесс идет под управлением программы, вся информация о работе сохраняется в архиве; ручном дистанционном – весь процесс или его часть выполняет оператор. При этом все управления механизмами оператор осуществляет с клавиатуры компьютера, соответственно вся информация о работе в ручном режиме также сохраняется в архиве; местном – режим ремонта оборудования. Любой механизм может быть переведен в местный режим тумблером, программа при этом фиксирует только время, когда механизм находился в местном режиме.
Перед началом процесса дозирования/дробления запускаются соответствующие маршруты и выбирается силос для складирования готовой продукции. Функционирование маршрутов предполагает только автоматический режим управления (ручной дистанционный режим используется только для наладки системы). В автоматическом режиме дозирование производится согласно заранее введённого рецепта. Рецепт задается из базы рецептов компьютера, установленного на пульте управления. В мнемосхеме управления рецептами осуществляется ввод исходных данных рецептов – номеров дозаторов, очередь дозирования, названия компонентов и процентов ввода. Интерактивная система расчёта рецепта помогает оператору правильно выбрать оптимальный вес порции компонентов, для номинальной загрузки смесителя и получения целого количества одинаковых отвесов. Такой подход позволяет максимально сократить время ввода и расчёта рецепта и время дозирования за счёт установки минимально возможного количества отвесов. Полученные задания автоматически вводятся в управляющий контроллер. После ввода и расчёта рецепта система переводится в режим управления. Все действия, связанные с работой по контролю работы маршрутов, разгрузке весов и смесителя, вводу порций масла выполняются автоматически. В ручном дистанционном режиме работа по открытию/закрытию весов и смесителя, управлению транспортером подачи порции БМВД ЦПС, а также ввод порции масла должна осуществляться оператором-технологом. Вся информация о ходе и результатах процесса дозирования протоколируется в отчётах и хранится на рабочем месте оператора – технолога и (или) передается по сети на сервер предприятия. Глубина хранения информации зависит только от емкости диска компьютера.
Логика работы. Маршрут представляет собой четкую фиксированную, взаимосвязанную, заранее определенную последовательность исполнительных механизмов. В системе предусмотрены четыре определенных маршрута: маршрут до бункерных весов; маршрут на дробление; маршрут для ввода БМВД; маршрут готовой продукции. У каждого исполнительного механизма есть индикатор состояния, который может принимать определенные виды (цвет), соответствующие определенным состояниям механизмов. Запуск маршрута осуществляется по нажатию оператором соответствующей кнопки последовательно, начиная с последнего исполнительного механизма (по направлению движения продукта). Интервал времени между окончанием пуска предыдущего элемента маршрута и пуском следующего называется задержкой пуска. Факт действия задержки пуска отображается на индикаторе соответствующего исполнительного механизма миганием. Выдержка данного интервала времени перед пуском следующего исполнительного механизма необходима для устранения влияния переходных процессов на силовых линиях (высокие пусковые токи). Запуск маршрута возможен, если нет ни одной аварии или блокировки пуска на исполнительных механизмах, участвующих в соответствующем маршруте. Если есть блокировка пуска механизма, то для запуска маршрута необходимо устранить причины блокировок. Если есть авария механизма, то для запуска маршрута необходимо устранить причину возникновения, и квитировать аварийную ситуацию. Остановка маршрута осуществляется по нажатию оператором соответствующей кнопки последовательно, начиная с первого исполнительного механизма (по направлению движения продукта). Интервал времени между началом остановки элемента маршрута и началом остановки следующего называется временем прокрутки. Выдержка данного интервала времени необходима для зачистки исполнительного механизма. Т.е. остановку маршрута можно производить “не думая” зачищен маршрут или нет – зачистка выполнится автоматически. Факт действия задержки на прокрутку отображается на индикаторе соответствующего исполнительного механизма миганием. Во время работы маршрута могут возникать аварийные ситуации (срабатывание датчиков скорости, подпора, “выбивание” автоматов и.т.д.), что ведет к остановке работы соответствующего маршрута. Возникновение аварии сопровождается отображением соответствующего аварийного сообщения. В данном случае работа маршрута прекращается следующим образом: все механизмы, расположенные до механизма (по направлению движения продукта), вызвавшего аварию, останавливаются мгновенно; остальные механизмы, которые располагаются после аварийного механизма, останавливаются в штатном порядке – с выдержкой времени прокрутки. Режим дозирования осуществляется с помощью многократного выполнения цикла автоматического дозирования и цикла автоматического смешивания, которые представляют собой последовательность следующих действий: цикл автоматического дозирования - выдачу задания и пуск ленточных дозаторов (по RS-485), ввод порции БМВД (посредством синхронного включения/выключения соответствующего маршрута), ожидание набора заданной порции на бункерных весах, ожидание готовности смесителя, разгрузка бункерных весов; цикл автоматического смешивания - ожидание готовности порции для смешивания, включение времени смешивания, задержка на ввод масла, ввод порции масла, ожидание завершения времени смешивания, разгрузка смесителя. Функции по управлению и контролю над работой маршрутов, циклом дозирования, функции по осуществлению обмена в сети контроллеров “Мастер” по интерфейсу RS-485 выполняет управляющий контроллер. Функции по непосредственному дозированию на линии ленточных дозаторов выполняют микроконтроллеры “Мастер 210.1”. Выполнение функции HMI (человеко-машинный интерфейс) осущест вляет пакет MasterSCADA на компьютере оператора-технолога.
ООО «НПФ «ИнСАТ-СПб», http:http://insatspb.ru,
Тел.: (812) 972-04-12, (81361) 42-302
Тел./факс: (81361) 24-049
E-mail: info@http://insatspb.ru
О фирме
Продукция
Услуги
- Разработка АСУ ТП
- Разработка OPC-серверов
- Проектирование
- Электромонтаж
- Монтаж оборудования
- Изготовление силовых панелей и шкафов
Разное
24.04.13
В честь наступающего Дня Победы с 22 апреля по 3 мая скидки 10% на контроллеры "Мастер" и РВЭ. При заказе более 3 шт. скидка 15%.
20.08.12
Проведена модернизация линии ввода масла на ЗАО "Гатчинский ККЗ".
17.08.12
Выполнены работы по расширению АСУ ТП линии дозирования №2 на ОАО "Раменский КХП".
18.07.12
Выполнены работы по расширению АСУ ТП линии экструдированных комбикормов на ЗАО "Гатчинский ККЗ".
10.07.12
Обновлен раздел "Разработка АСУ ТП".
12.06.12
Выполнены работы по расширению АСУ ТП линии дозирования, дробления и смешивания на ОАО "Щигровский КХП".
18.05.12
Проведен комплекс электромонтажных работ по линиям дробления, дозирования и гранулирования на ОАО "Щигровский КХП".
23.04.12
Подписан акт ввода в эксплуатацию локальной автоматизированной системы управления дробилкой на ОАО "Щигровский КХП".