Технологический процесс производства обуви из пластизолей ПВХ как объект автоматизации

7 – управление вентилем, который  предназначен для закачки смеси пластификаторов из подземных емкостей в мерник-дозатор 1;

8 – управление вентилем, который предназначен для закачки смеси пластификаторов из мерника-дозатора 1 в смеситель пластизоля для оболочки 1;

9 – управление вентилем, который предназначен для закачки смеси пластификаторов из подземных емкостей в мерник-дозатор 2;

10 – управление вентилем, который предназначен для закачки смеси пластификаторов из мерника-дозатора 2 в смеситель пластизоля для оболочки 2;

11 – управление вентилем, который  предназначен для закачки смеси пластификаторов из подземных емкостей в мерник-дозатор 3;

12 – управление вентилем, который  предназначен для закачки смеси пластификаторов из мерника-дозатора 3 в смеситель 3 для каблучного пластизоля;

13 – управление вентилем, который включает насос 1 для подачи готовой композиции через фильтр на конвейер;

14 – управление вентилем, который включает счетчик 1 для подачи готовой композиции через фильтр на конвейер;

15 – управление вентилем, который включает насос 2 для подачи готовой композиции через фильтр на конвейер;

16 – управление вентилем, который включает счетчик 2 для подачи готовой композиции через фильтр на конвейер;

17 – управление вентилем, который включает насос 3 для подачи готовой каблучной композиции на конвейер;

18 – управление вентилем, который включает счетчик 3 для подачи готовой каблучной композиции на конвейер;

22 – управление вентилем, который предназначен для включения насоса, который закачивает пластификаторы из подземных емкостей в автоматические дозаторы.

 

2.4 Алгоритмы функционирования АСУТП

В целом функционирование системы состоит из следующих этапов: запуска системы, контроля датчиков и вывод сообщения в случае аварий, в непосредственном запуске различных вариантов работы системы и её выключение. Блок – схема общего алгоритма функционирования представлена на рисунке 2.5.

 

Рисунок 2.5 Блок- схема общего алгоритма функционирования

 

Рассмотрим более подробно каждый из этапов:

1. Запуск системы

Система считается запущенной при выполнении следующих условий:

– включен насос для пластификаторов и включены вентили №1 и №2 от бункеров для смол №1 и №2 (для производства пластизоля для оболочки);

– включен насос для пластификаторов и включен вентиль №3 от бункера для смолы №3 (для производства каблучного пластизоля);

– включен насос для пластификаторов и включены вентили №1, №2 и №3 от бункеров для смол №1, №2 и №3 (для производства пластизоля для оболочки и каблучного пластизоля).

 

2. Контроль датчиков

Алгоритм контроля уровня в смесителе 1 пластизоля для оболочки приведен на рисунке 2.6 (алгоритмы для контроля уровня в смесителе 2 пластизоля для оболочки и в смесителе 3 для каблучного пластизоля аналогичны).

 

Рисунок 2.6 – Алгоритм контроля уровня в смесителе 1

 

Рассмотрим алгоритм контроля массы на примере дозатора для смол №1 (рис. 2.7). (Алгоритмы для контроля массы в дозаторах для смол №2 и №3, мерниках-дозаторах №1, №2 и №3, счетчиках №1, №2 и №3 аналогичны).

Рисунок 2.7 – Алгоритм контроля массы

 

 

3. Работа системы

Алгоритм проверки запуска процесса: насоса для пластификаторов, вентиля №1 и вентиля №2 или вентиля №3, или вентилей №1, №2 №3 – приведен на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 – Алгоритм проверки запуска процесса

 

Рассмотрим возникновение аварии на примере бункера 1. Авария возникает при следующих условиях: бункер 1 полон, вентиль 13 включен (включен вакуум-насос), а вентиль 14 не включен (т.е. пластизоль для оболочки не поступает из смесителя 1 через фильтр на конвейер).

Алгоритм возникновения аварии в смесителе 1 приведен на рисунке 2.9 (алгоритмы возникновения аварий в смесителях 2 и 3 аналогичны).

Рисунок 2.9 – Алгоритм возникновения аварии в смесителе 1

4. Выключение системы

При выключении системы закрываются все вентили и отключаются все насосы.

 

2.5 Выводы к главе 2

Результатом главы 2 является схема информационных потоков и функциональная схема технологического объекта, отображающая вид датчиков, места расположения датчиков, а также места расположения исполнительных механизмов и пусковых устройств.

Также приведены алгоритмы функционирования АСУТП.

 

3 Выбор комплекса технических средств

3.1 Выбор контроллера

В настоящее время промышленность предлагает широкий спектр устройств, сочетающих в себе блоки первичной обработки сигнала (фильтрация, масштабирование), аналого-цифрового преобразования, защиты и другие.

При выборе контроллера нам необходимо ориентироваться на систему Trace Mode и специфику области разработки.

Программируемые контроллеры, используемые в производстве, способствуют эффективному и безопасному течению технологических процессов, позволяют быстро перенастроить параметры или устранить ошибки.

Выберем контроллер SIMATIC S7-200.

Программируемые контроллеры SIMATIC S7-200 предназначены для построения относительно простых систем автоматического управления, отличающихся минимальными затратами на приобретение аппаратуры и разработку системы. Контроллеры способны работать в реальном масштабе времени и могут быть использованы как для построения узлов локальной автоматики, так и узлов, поддерживающих интенсивный коммуникационный обмен данными через сети Industrial Ethernet, PROFIBUS-DP, MPI, AS-Interface, MPI, PPI, MODBUS, системы телеметрии, а также через модемы.

Программируемые контроллеры SIMATIC S7-200 имеют сертификат Госстандарта России, подтверждающий соответствие требованиям стандартов ГОСТ Р.

Программируемые контроллеры SIMATIC S7-200 характеризуются следующими показателями:

• Эффективное программирование на языках STL, LAD и FBD.
• Высокое быстродействие. Время выполнения 1К логических инструкций не превышает 0.22мс.
• Наличие конфигурируемых реманентных областей памяти для необслуживаемого сохранения данных при перебоях в питании контроллера.
• 3-уровневая парольная защита программы пользователя.
• Универсальность входов и выходов центральных процессоров: стандартные дискретные входы и выходы, входы скоростного счета, импульсные выходы.
• Наращивание количества обслуживаемых входов и выходов за счет использования модулей расширения и/или систем распределенного ввода-вывода на основе AS-Interface.
• Универсальность встроенного интерфейса центральных процессоров: поддержка протоколов PPI/ MPI/ USS/ MODBUS, свободно программируемый порт.
• Наличие съемных терминальных блоков для подключения внешних цепей, упрощающих выполнение операций монтажа и замены вышедших из строя модулей.
• Поддержка обработки рецептурных данных.
• Использование картриджа памяти для регистрации данных и сохранения электронных версий технической документации.
• Возможность редактирования программы без перевода центрального процессора в режим STOP.
• Использование страничной адресации блоков данных.

 

Семейство контроллеров SIMATIC S7-200объединяет в своем составе модули центральных процессоров; коммуникационные модули; модуль позиционирования EM 253; модуль весоизмерения, модули ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов; модули блоков питания.

Все модули способны работать в диапазоне температур от 0 до +55°C. Для более жестких условий эксплуатации могут использоваться модули семейства SIPLUS S7-200 с диапазоном рабочих температур от -25 до +70°C.

Конструктивные особенности:

• Компактные пластиковые корпуса со степенью защиты IP20.
• Простое подключение внешних цепей через терминальные блоки с контактами под винт. Защита всех токоведущих частей открывающимися пластиковыми крышками.
• Наличие штатных или опциональных съемных терминальных блоков, позволяющих выполнять замену модулей без демонтажа их внешних цепей.
• Монтаж на стандартную 35мм профильную шину или на плоскую поверхность с креплением винтами.
• Соединение модулей с помощью плоских кабелей, вмонтированных в каждый модуль расширения.

 

3.2 Выбор датчиков и исполнительных  механизмов

Выбор датчиков:

Уровень

Для измерения уровня будет использован датчик-реле уровня РОС-101. Датчик-реле уровня РОС-101 предназначен для контроля уровня электропроводных и неэлектропроводных жидкостей, твердых (кускообразных) сред, зерна и продуктов его размола, а также раздела сред: вода – светлые нефтепродукты, сжиженные углеводородные газы – вода и других жидкостей с резко отличающимися диэлектрическими проницаемостями.

Масса

Для измерения массы будет использован датчик Тензодатчик MLC2. Принцип действия тензодатчика основан на преобразовании деформации сдвига вдоль площадок главных напряжений упругого элемента в электрический сигнал. Тензорезисторы, элементы нормирования и термокомпенсации соединены по мостовой схеме Уитстона (Wheatstone).

 

Выбор исполнительных механизмов:

На все вентили необходимо поставить исполнительные механизмы, которые позволят открывать и закрывать вентили.

В данном случае подойдут быстрозапорные электромеханизмы МБОВ. Обеспечивает открытие и быстрое закрытие клапана в любой момент времени из любого положения его рабочего органа при автоматическом (за 0,2...1 сек), дистанционном или ручном управлении. Исполнительные механизмы являются дискретными устройствами, что обеспечивает два состояния: закрыт, открыт.

Для бесконтактного управления механизмом будет использован реверсивный пускатель ПБР 3А.

 

3.3 Выводы к  главе 3

В третьей главе были выбраны: контроллер, датчики и исполнительные механизмы, подходящие для конкретной рассматриваемой модели.

Следующим этапом проектирования является разработка программного обеспечения.

 

 

4 Разработка программного обеспечения АСУТП

4.1 Выбор программного  обеспечения

Из огромного количества продуктов, позволяющих автоматизировать технологический процесс, был выбран наиболее распространенный в России в области SCADA-систем для разработки АСУТП продукт Trace Mode фирмы AdAstra.

Traсe Mode имеет совместимость  стандартов с большинством мировых производителей средств промышленной автоматики.

Trace Mode – это программный комплекс, предназначенный для разработки, настройки и запуска в реальном времени систем управления технологическими процессами.

Traсe Mode состоит из инструментальной  системы и исполнительных модулей. При помощи инструментальной системы осуществляется разработка АСУ. Исполнительные модули служат для запуска в реальном времени проектов, разработанных в инструментальной системе Traсe Mode. Traсe Mode основана на новейшей модели распределенного компонентного объекта - DCOM, лежащей в основе Windows NT, поэтому отдельные модули системы легко сопрягаются между собой, а АСУТП на базе Traсe Mode легко поддерживать, развивать и интегрировать в корпоративные системы.

Основные функции:

1) градация инструментальных систем по количеству точек ввода/вывода в одном узле проекта: 128, 1024, 32000х16, 64000х16 открытость для программирования (Visual Basic, Visual C - для 5 версии);

2) разработка АСУТП как единого проекта, средства сквозного программирования АСУТП верхнего (АРМ) и нижнего уровня;

3) встроенная библиотека, включающая более чем 150 алгоритмов обработки данных и управления;

4) средства создания "холодного" и "горячего" резерва;

5) средства единого сетевого времени;

6) более 200 типов форм графического отображения информации, в том числе графики трендов, мультипликация на основе растровых и векторных изображений;

7) просмотр архивной информации в реальном времени, в том числе в виде трендов и таблиц;

8) резервирование архивов и автовосстановление после сбоя;

9) связь с Internet;

10) полностью русифицирована.

 

4.2 Разработка  программного обеспечения АСУТП  в Trace Mode

В рамках курсового проекта требуется разработать модель автоматизируемого объекта и пульт управления оператора. На объекте должен отображаться ход процесса. Пульт управления должен предоставлять возможность включения и выключения системы, а также сигнализировать о наличии аварийной ситуации на объекте.

Разработка включает в себя создание базы каналов в соответствующем редакторе, статического рисунка и динамических форм отображения в редакторе представления данных.

База каналов представляет собой совокупность алгоритмов функционирования автоматизированной системы: поведение отдельных  информационных потоков в зависимости от поступающих данных и изменения информации внутри самой системы. Такие информационные потоки называются каналом. Совокупность всех каналов, относящихся к конкретной системе, называют базой каналов.

База каналов будет содержать все информационные потоки от датчиков, а также дополнительные каналы для упрощения логического управления объектом. Работа этих каналов осуществляется по алгоритмам управляющих FBD программ. Для каждого канала можно создать управляющую FBD программу.

Статичное изображение – это предполагаемый интерфейс между пользователем и программой. В него закладываются все контрольные элементы и элементы отображения информации для контроля за ТО в процессе его функционирования.

Интерфейс должен позволять пользователю получать точную и своевременную информацию об объекте, а также иметь возможность самому вмешиваться в процесс управления. Чтобы дать пользователю понять, какие из частей системы и каким образом в данный  функционируют, используем анимацию, например динамические гистограммы, видео фрагмент и т.д.

Пользовательский интерфейс состоит из двух частей: объект управления и пульт управления. Экранные формы разработанного интерфейса пользователя системы приведены ниже на рисунках 4.1– 4.4.