"Новости Электротехники" Автоматизированная система управления

< Предыдущая ] [ Следующая >

Журнал №2(2) 2000

Автоматизированная система управления.

Денис Головешко, инженер, Борис Мезенцев, к.т.н., инженер, ООО “Элтехника-АСУ”, Санкт-Петербург

Технологическими процессами сушки и двукратного обжига облицовочных керамических плиток на непрерывно-поточной конвейерной линии

Рост технической оснащенности современных промышленных предприятий, увеличение единичной мощности оборудования, усложнение производственных процессов и связей между отдельными звеньями производства обуславливают необходимость повышения качества управления технологическими процессами. Решение этой задачи возможно на основе широкого внедрения комплексной автоматизации, в частности путем применения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).
В 1999 году сотрудниками ОАО “Элтехника-АСУ” по заданию завода “Минвата” ГПП “Березастройматериалы” (респ. Беларусь) была разработана и внедрена АСУ ТП сушки и двукратного обжига облицовочных керамических плиток на непрерывно-поточной одноярусной конвейерной линии.
В состав конвейерной линии входят:

пресса, осуществляющие прессование пресс-порошка;
загрузочный агрегат подачи плитки в сушило;
четырехсекционное сушило, в котором осуществляется сушка отпрессованной плитки; сушило оборудованно шиберами с ручным управлением подачи теплоносителя (отходящие газы политой печи) в зоны сушки и термопарами для визуального контроля температурного режима сушки изделий;
загрузочный агрегат подачи плитки в утельную печь;
двадцатисекционная утельная печь первичного обжига плитки, работающая на газообразном топливе и оборудованная горелочными устройствами подачи газообразного топлива и необходимым набором термопар, распределенных по длине печи и размещаемых над и под роликами и предназначенных для контроля температурного режима первичного обжига плиток; утельная печь состоит из 11-ти регулируемых зон, в которых стабилизация температур осуществляется либо автоматически, либо дистанционно путем изменения положения выходных валов соответствующих исполнительных механизмов, связанных с регулирующими кранами подачи газа специальными механическими тягами;
глазуровочная установка для покрытия плитки глазурью;
загрузочный агрегат подачи плитки в политую печь;
24-секционная политая печь, осуществляющая вторичный обжиг плитки после глазурования, работающая на газообразном топливе и оборудованная горелочными устройствами подачи газообразного топлива и необходимым набором термопар, распределенных по длине печи и размещаемых над и под роликами и предназначенных для контроля температурного режима вторичного обжига плиток; политая печь состоит из 10-ти регулируемых зон, в которых стабилизация температур осуществляется либо автоматически, либо дистанционно путем изменения положения выходных валов соответствующих исполнительных механизмов, связанных с регулирующими кранами подачи газа специальными механическими тягами;
утельная и политая печи оборудованы автоматикой газовой безопасности (полное отключение подачи газа в печи при аварийном снижении давления газа на входе общего коллектора подачи газа).

Основными задачами разработанной АСУ ТП являются:

постоянный автоматический контроль и стабилизация температурных режимов сушки в сушилах и обжига плиток как в утельной, так и в политой печах;
контроль работы пресса (измерение усилий первого и максимального давлений прессования), его производительности;
представление всей необходимой информации о показателях работы оборудования линии соответствующему персоналу завода за смену, сутки, декаду и месяц.

Данная АСУ ТП представляет собой двухуровневую автоматизированную систему управления, состоящую из подсистем верхнего и нижнего уровней ( см. рис. 1).

Назначением подсистемы нижнего уровня является непосредственное цифровое управление технологическим процессом сушки и обжига по каждому контуру регулирования температуры в зоне с применением локального микропроцессорного измерителя – регулятора с одновременным отображением на его дисплее текущего значения данной температуры, а также полное отображение информации о ходе технологического процесса с помощью первичных многоканальных измерителей-регистраторов.
В подсистеме нижнего уровня предусмотрена возможность перевода управления каждого из контуров регулирования в режим дистанционного управления положением регулирующего органа при выходе из строя либо датчика технологического параметра, либо самого локального микропроцессорного измерителя – регулятора данного контура на период их замены или ремонта.
Подсистема нижнего уровня конструктивно представляет собой два отдельно выполненных шкафа управления, один из которых размещается по требованию заказчика вблизи от политой печи, другой – в помещении центрального поста управления конвейерной линии.
На лицевой панели каждого из шкафов АСУ ТР размещены:

включатель питания прибора ДУП - М;
держатель предохранителя цепи питания прибора ДУП - М;
непосредственно прибор ДУП-М;
галетный переключатель для подключения к ДУП – М отдельных ИМ контуров регулирования температур утельной (политой) печи;
микропроцессорные измерители-ПИД-регуляторы;
восьмиканальные измерители температуры;
держатели предохранителей цепей управления исполнительными механизмами;
ключи перевода локальных контуров управления в режимы управления “Авт” или “Дист”;
кнопки “Больше”, “Меньше” управления исполнительными механизмами.

Локальные микропроцессорные измерители – регуляторы, предлагаемые для использования на нижнем уровне АСУ ТП, выполнены на базе однокристальных микроконтроллеров и по сравнению с аналогичными по своему функциональному назначению аналоговыми регуляторами имеют следующие преимущества:

заданные пользователем уставки и коэффициенты настройки регулятора хранятся в цифровом виде в памяти прибора и не могут самопроизвольно измениться со временем в результате ухода параметров подстроечных элементов;
длительность управляющих воздействий вычисляется прибором и выдается на исполнительный механизм регулирующего органа с неизменной точностью до десятых долей секунды в течение всего срока службы прибора;
без изменения габаритов и стоимости в прибор могут быть заложены самые сложные алгоритмы работы, в том числе и самонастройка на объекте;
интерфейс связи с компьютером позволяет документировать процесс или управлять им с клавиатуры промышленного компьютера;
предварительная обработка сигнала с датчика (цифровая фильтрация) позволяет значительно повысить помехоустойчивость прибора;
для сохранения уставок на случай отключения прибора в состав микроконтроллера введено энергонезависимое запоминающее устройство.

Назначением подсистемы верхнего уровня является сбор и обработка всей необходимой информации о ходе технологического процесса и выдача ее по запросу оператора в виде наглядных для восприятия формах (графики, кривые, таблици и т.д.).
Конструктивно верхний уровень АСУ ТП представляет собой рабочее место оператора в виде стола, оснащенного промышленным компьютером, оптоизолированными преобразователями интерфейса, коммутационным оборудованием. Промышленный компьютер включает цветной 15 дюймовый монитор, располагаемый на верхней крышке рабочего стола в углублении, системный блок, располагаемый слева под верхней крышкой в боксе, промышленную мембранную клавиатуру, встроенную в верхную крышку стола. На внутренней поверхности задней и левой боковой стенок стола расположены кабели в кабель-каналах, оптоизолированные преобразватели АС2, на левой стенке снаружи располагаются разъемы внешних подключений, сетевые автоматы.
Подсистема верхнего уровня позволяет:

производить с пульта оператора промышленного компьютера изменение уставок технологического параметра для каждого из контуров регулирования, а также параметров настройки регуляторов;
в любой момент времени получить полную и достоверную информацию о ходе технологического процесса в виде графиков на экране дисплея;
в течение смены работы оборудования в любой момент времени получить информацию о количестве произведенной продукции по отдельным переделам;
в конце смены получить протокол отображения результатов работы всего оборудования, характеристики изменения технологических параметров во времени по каждому контуру регулирования;

выдавать предупреждающие и аварийные сообщения и сигналы при нарушениях в работе устройств;
выдавать аварийную сигнализацию в случаях выхода регулируемого параметра за заранее заданные пределы;
накапливать всю необходимую информацию по состоянию системы за последние 30 дней на жестком диске промышленного компьютера.

Предлагаемая структура построения АСУ ТП имеет следующие преимущества:

значительно повышается надежность работы отдельных узлов АСУ ТП, так как выход из строя промышленного компьютера абсолютно не влияет на работоспособность системы управления.
выход из строя любого из локальных микропроцессорных измерителей-регуляторов приведет лишь к отказу одного контура регулирования АСУ ТП, что весьма незначительно понижает жизнеспособность системы управления.
предлагаемая система позволяет организовать дистанционное управление любым из контуров регулирования на случай выхода из строя либо датчика, либо локального микропроцессорного измерителя-регулятора на время его замены.
дает возможность с промышленного компьютера менять заданные значения регулируемых технологических величин и параметров настройки регулятора.

Аналогичные АСУ ТП мы готовы разрабатывать, изготавливать и внедрять в сжатые сроки по согласованным с заказчиком техническим заданиям для различных технологических об-ъектов управления.

Краткая характеристика внедренной АСУ ТП:
Количество и вид сигналов, подлежащих контролю и регулированию

Вид датчика информации	Агрегат
Вид датчика информации	Сушило	Утельная печь	Политая печь
Аналоговый	12	78	95
Дискретный	1	23	21
Число-импульсный	3	2	2
Количество зон регулирования	4	11	10
Количество управляющих воздействий	8	22	20
Вид управляющих воздействий	импульсный	импульсный	импульсный

Регулируемые параметры:
диапазон измеряемых температур	+70…+1020°С;
регулирующий агент –	природный газ с давлением до 0,6 кгс/см?.
Точность стабилизации температуры среды в регулируемых зонах утельной печи:
в статическом режиме	±5°С по всем зонам регулирования;
при перерывах подачи плиток	±15°С
Максимально возможный потребляемый ток от трехфазной сети ~380 В:
шкаф АСУ ТП сушил и утельной печи	5 А;
шкаф АСУ ТП политой печи	11 А;
рабочее место оператора	2 А.
Габаритные размеры шкафов управления нижнего уровня:
высота	1924
ширина	834
глубина	590
Масса, кг, не более	150