ИнСАТ-СПб | Статья | Микропроцессорные контроллеры для систем точного дозирования

Статья

Микропроцессорные контроллеры для систем точного дозирования.

С. Козлов, директор,
В. Платонов, ведущий специалист по ПО,
ООО «НПФ «ИнСАТ-СПб»

Фирма ИнСАТ-СПб уже несколько лет успешно занимается внедрением различных систем дозирования сыпучих и жидких компонентов. Изначально фирма создавалась для работы с предприятиями комбикормовой и зерноперерабатывающей отраслей. За сравнительно небольшой срок существования (около 5 лет), фирмой ИнСАТ-СПб были разработаны и внедрены на нескольких комбикормовых предприятиях ряд решений по системам автоматизации различных технологических узлов, в том числе системы дозирования: одно и многокомпонентного весового дискретного дозирования; одно и многокомпонентного весового непрерывного дозирования; весового ввода жидких компонентов, как дискретного, так и непрерывного. Специалистами фирмы были разработаны и успешно применены: специальные алгоритмы для высокоточного весового дискретного и непрерывного дозирования и фасовки сыпучих и жидких компонентов; различные конструкции дозаторов, устройств фасовки.

Во всех этих разработках было необходимо использование контроллеров для непрерывного и дискретного весового дозирования сыпучих и жидких компонентов. Неудобство использования универсального контроллера для этих задач обусловлено трудоемкостью реализации специфических алгоритмов оптимального дозирования, аппаратной избыточностью, необходимостью использования дополнительной операторской панели для обеспечения обязательной для таких систем функции контроля и управления процессом по месту. Немногочисленные, специализирующиеся на задачах весового дозирования контроллеры, присутствующие на российском рынке, не имеют встроенного алгоритма высокоточного дозирования, в них отсутствует возможность расширения программного обеспечения средствами пользователя и к тому же они не слишком дешевы. Проблема была решена разработкой и началом серийного выпуска собственных контроллеров Master, успешно решающих поставленные задачи. Узкая специализация описываемых контроллеров, отсутствие избыточности, позволили разработчикам сосредоточиться на оптимизации основных функций прибора. В результате удалось добиться очень хорошего отношения цена/функциональность.

Контроллеры серии «Master» 2-х типоразмеров, выполнены в евро-стандартных корпусах фирмы BOPLA, для щитового монтажа размерами 96X96X65 мм и 96х96х165 мм, имеют переднюю панель, на которой размещены светодиодные или жидкокристаллические индикаторы и четырёхкнопочная клавиатура. Подключение внешних сигналов производится через клеммную колодку на задней панели. Питание приборов от сети 220±10%, 50 Гц. Максимальная потребляемая мощность - 4 (8) Вт. Исполнение обычное. Любые тензорезисторные датчики веса (от лучших западных образцов, например, фирмы SCAIME, до наиболее массовых отечественных) с характеристикой 1-2мВ/В подключаются непосредственно к дифференциальному входу АЦП, имеющего разрядность 16 бит. Также есть возможность подключения на вход стандартизированных сигналов: 0-10В, 0-5мА, 0-20мА, 4-20мА. Приборы имеют канал цифровой связи RS-232 или RS-485. По нему может быть произведен опрос контроллера, ввод задания или осуществлено дистанционное управление выходами.

Контроллеры разрабатывались для применения на собственных внедряемых объектах. После размещения информации о контроллерах на нашем сайте (www.insat.ru), спрос на них превзошел все наши ожидания. Запросы поступают из разных отраслей и регионов. Некоторые из моделей наших контроллеров оказались оригинальными, не имеющими не только отечественных, но и зарубежных аналогов. В настоящее время имеется 7 моделей контроллеров, с помощью которых можно решить все существующие на комбикормовых заводах задачи дозирования. Опишем особенности каждой из моделей, начиная с более простых:

Master-110.1 - микропроцессорный весоизмерительный контроллер. Предназначен для измерения и обработки сигналов веса и передачи данных по каналу цифровой связи RS-232 или RS-485 в ЭВМ верхнего уровня («весовая головка»). Был разработан специально для замены аналогичных приборов SCALE-77, широко протиражированных в России. Полностью совместимый протокол обмена данными с программой дозирования. В дальнейшем контроллер многократно использован как базовый в новых разработках.

Master-110.2 - предназначен для автоматического управления процессами точного весового порционного дозирования сыпучих и жидких компонентов, в том числе фасовкой. Контроллер обрабатывает сигналы веса и дискретные входы типа сухой контакт для ввода команд на разрешение дозирования и пуск. Основное отличие от аналогичных контроллеров других производителей - три режима управления исполнительным механизмом: «грубо», «точно» и «досыпка». Режимы переключаются автоматически в соответствии со скоростью изменения веса и его приближения к заданию. Алгоритм управляющей программы составлен таким образом, что при дозировании постоянно вычисляется величина приращения массы в единицу времени цикла программы и, соответственно вычисляется величина упреждения на отключение исполнительного механизма. После остановки исполнительного механизма программа проверяет вес и, если доза не превысила задание – включается режим «досыпка», и толчками необходимой длительности продукт досыпается до задания. Таким образом, без какой либо дополнительной настройки прибора автоматически достигается минимальное время набора дозы при максимальной точности дозирования, причем независимо от заданной дозы, плотности дозируемого материала и высоты его столба в бункере. Предельная точность дозирования определяется только конструкцией дозирующего шнека – то есть массой зоны возможного обрушения дозируемого материала после остановки привода. Особенно это касается дозирования гигроскопичных, очень мелкодисперсных смесей, содержащих фосфаты, соль и т. д. На хороших дозирующих шнеках для сыпучих компонентов и на жидкостях точность дозирования достигает одной единицы младшего разряда измеренного значения веса (лучше, чем 0,1 %).

Master-110.3 - предназначен для автоматического управления процессами точного объемного порционного дозирования и фасовки сыпучих и жидких компонентов. Контроллер обрабатывает сигналы расхода и дискретные входы типа сухой контакт для ввода команд на разрешение дозирования и пуск. Отличается от Master-110.2 более простым алгоритмом управляющей программы и аналоговым входом, рассчитанным на стандартизованный сигнал (в частности от нормализатора сигнала расходомера) и не имеет функций трехскоростного управления исполнительным механизмом и досыпки. При дозировании постоянно вычисляется величина приращения массы в единицу времени цикла программы и, соответственно вычисляется величина упреждения на отключение исполнител ьного механизма. Точность дозирования не хуже 1 % (зависит от класса расходомера).

Master-110.4 - предназначен для автоматического управления процессами точного весового порционного дозирования сыпучих и жидких компонентов и фасовки. Контроллер обрабатывает сигналы веса и дискретные входы типа сухой контакт для ввода команд на разрешение дозирования и пуск. Отличается от Master-110.3 аналоговым входом, рассчитанным на сигнал от тензодатчиков. При дозировании постоянно вычисляется величина приращения массы в единицу времени цикла программы и, соответственно вычисляется величина упреждения на отключение исполнительного механизма. Точность дозирования не хуже 0,5 %. (зависит от класса точности применяемых тензодатчиков и исполнительного механизма – можно получить точность не хуже 0,1 %).

Master-210.1 - специализированный интеллектуальный микропроцессорный контроллер. Предназначен для автоматического и ручного дистанционного управления весовыми ленточными дозаторами непрерывного действия, применяемыми в различных отраслях промышленности. Контроллер обрабатывает сигналы от тензорезисторных датчиков мостового типа и датчиков скорости, обеспечивающих на выходе частоту до 15 кГц. Разработан для замены снятых с производства приборов «Дозар 200». Имеет современную элементную базу, позволившую при той же функциональности сделать гораздо более надёжный прибор. Отличие от приборов «Дозар 200» - более развитая логика работы при значительно меньшем количестве параметров, отсутствие сменных элементов питания, отсутствие необходимости инициализации прибора после замены батареек. Аналоговый выход прибора имеет стандарты 0 ? 10В и 0 ? 5 или 4? 20 мА по выбору заказчика. Разрядность ЦАП 12 бит. Выход прибора прекрасно работает на дозаторах, оснащённых асинхронными двигателями переменного тока в комплекте с частотными преобразователями большинства производителей. В случае применения прибора на дозаторах использующих старый привод постоянного тока с ЭПУ, имеющий потенциал ~220В на общем проводе, необходимо использовать внешнее устройство гальванического разделения. Вместе с контроллером может быть поставлено устройство, позволяющее подключить его непосредственно к такому приводу, а заодно и линеаризовать входную характеристику ЭПУ. Прибор позволяет производить калибровку отдельного дозатора, не мешая работающей линии, при полном сохранении всех блокировок, в том числе и остановки от соседнего дозатора, равно как и наоборот – работающая линия при остановке не мешает калибровке отдельного дозатора. Дополнительная функция прибора – автоматическое закрытие задвижек наддозаторных бункеров при подходе величины отдозированного материала к заданной дозе отсечки. Величина упреждения задаётся оператором. Прибор поддержан программой верхнего уровня (типовой проект и библиотечные объекты для SCADA-пакета MasterSCADA), позволяющей вести автоматический ввод и расчёт рецептуры, запуск и останов линий дозирования, распечатку и хранение отчётов по произведенным рецептам, хранения истории работы каждого дозатора и представление её в графическом виде за продолжительное время. Точность дозирования – не хуже 0,5 %.

Master-210.2 – специализированный интеллектуальный микропроцессорный контроллер. Предназначен для автоматического и ручного дистанционного управления весовыми дозаторами непрерывного действия бункерного типа. Позволяет осуществлять непрерывное дозирование жидких и сыпучих компонентов по весу с точностью не хуже 0,5% в диапазоне дозирования от 1% до 100% производительности без перенастройки регулятора. Время выхода на режим зависит от точности установки коэффициента стартового управляющего воздействия и в принципе может быть практически равно нулю. Данный коэффициент калибруется один раз, при вводе контроллера в эксплуатацию, так как зависит только от реальной максимальной производительности насоса или шнека. В процессе дозирования осуществляет автоматическое заполнение (досыпка или доливка) ёмкости дозатора с поддержанием заданной производительности во время заполнения. В процессе дозирования производительность и счётчик расхода вычисляются непосредственно по убыванию веса, во время заполнения ёмкости текущее значение производительности фиксируется, а счётчик расхода интегрируется от производительности по времени. Управляющее воздействие во время заполнения ёмкости автоматически корректируется по увеличению веса (высоты столба) вычитанием значения зависящего только от геометрии бункера и устанавливаемого как параметр один раз при вводе прибора в эксплуатацию. Для получения высокой точности без перестройки регулятора в широких пределах, особенно в области малых производительностей применён нестандартный алгоритм регулирования с интегрированием не по времени, а по параметру. Точность дозирования – не хуже 0,5 %. Контроллер поддерживается той же программой верхнего уровня, что и «Master – 210.1» и может быть интегрирован в одну систему дозирования.

Master-210.3 - специализированный интеллектуальный микропроцессорный контроллер. Предназначен для автоматического и ручного дистанционного управления многокомпонентными весовыми дозаторами бункерного типа. Позволяет осуществлять дозирование до пяти жидких и сыпучих компонентов в один бункер весов с точностью не хуже 0,3% от наибольшего предела взвешивания. Автоматическое управление может осуществляться в двух режимах. Первый режим представляет собой последовательное дозирование, при котором каждый компонент дозируется и выгружается из бункера весов последовательно. Второй режим – компоненты дозируются в бункер весов друг за другом и выгружаются все вместе. Выгрузка весов в любом случае происходит по разрешающему сигналу. Указанная точность дозирования достигается при простом управлении питателями дозатора типа включить/выключить за счет непрерывного вычисления скорости подачи и величины летящего слоя продукта. При необходимости более точного дозирования может быть применен способ управления питателями с изменением скорости подачи, например, управление двигателем питателя с помощью частотного преобразователя. Для осуществления такого способа дозирования используется аналоговый выход прибора (0-10В, 4-20мА), который изменяет свое значение в зависимости от скорости подачи и степени приближения веса в бункере к заданию. Каждый из пяти питателей дозатора имеет свое задание, предварительно записанное в память контроллера. В память контроллера могут быть занесены до восьми наборов заданий веса (рецептов), которые выбираются либо с клавиатуры контроллера, либо внешним переключателем, образующим код из трех дискретных сигналов. Предварительная запись задания возможна как с клавиатуры контроллера, так и с удаленного рабочего места по интерфейсу RS-485.

Разработка новых моделей контроллеров серии Master продолжается. Среди наших заказчиков появились уже не только конечные потребители, но и предприятия, выпускающие оборудование для дозирования. Это оказалось возможным, в том числе и потому, что мы готовы к выпуску специальных модификаций прибора под заказ.

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

Разное

Н О В О С Т И

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".

НАУЧНО ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ-СПБ"