Автоматизация бетоносмесительного цеха

Непосредственно под бункерами  на мнемосхеме находятся дозаторы, имеющие номера 1,2,3,4. Каждый дозатор имеет линейный и цифровой индикатор, показывающий величину его заполнения. В процессе дозирования и выгрузки дозаторов в поле каждого дозатора появляются три числа. Верхнее число показывает заданный вес или объем дозируемого компонента в кГ или дм3. Среднее число показывает набранный вес в кГ и объем в дм3. Нижнее число показывает относительную погрешность дозирования в процентах. Дозатор имеет выпускные затворы, причем дозаторы заполнителей 1, 2 имеют по одному затвору, и материал при высыпании из этих дозаторов подается в смеситель по шиберу, который переключается в одно из двух фиксированных положений, напротив, дозатор цемента 3 и дозатор воды и химдобавок 4 имеют по два выпускных затвора,

которые трубами соединены каждый со своим смесителем. Выпускные затворы открываются по команде загрузки компонентов в смеситель. Для дозаторов заполнителей 1, 2 на мнемосхеме показывается процесс высыпания материала из дозаторов.

Ниже дозаторов на мнемосхеме находятся два смесителя, имеющие номера 1, 2. Каждый смеситель имеет мотор, приводящий в движение лопасти смесителя, которые в режиме мультипликации движутся на мнемосхеме при включенном моторе, и выпускной затвор для выгрузки смеси. В поле  смесителей имеются текстовые данные, которые показывают:

- номер заявки,

- номер рецепта,

- объем замеса,

- номер замеса / всего  замесов,

- ток мотора смесителя,  А

- температуру бетонной  смеси, °С

В нижней части смесителя  имеется линейный индикатор времени  перемешивания и времени выгрузки.

Под каждым смесителем находится  площадка выгрузки, где при наличии  транспорта под смесителем, изображается бетоновоз. При выгрузке из смесителя, затвор смесителя открывается и показывается процесс высыпания бетонной смеси в бетоновоз.

В правом верхнем углу мнемосхемы условно изображены вентилятор, лопасти  которого вращаются при включенной аспирации, и манометр давления воздуха в пневмосети. Когда стрелка манометра находится в зеленом секторе шкалы давление воздуха в норме. Если стрелка в красном секторе шкалы - давление воздуха ниже нормы.

В самом низу мнемосхемы под смесителями и транспортом  находятся панели состояния техпроцессов, в которых указан шаг выполнения каждого из двух техпроцессов:

Свободен.  Техпроцесс свободен

Подготовка.  Идет подготовка оборудования к дозированию компонентов.

Дозирование. Идет дозирование компонентов.

Загрузка. Идет выгрузка компонентов из дозаторов в смеситель.

Перемешивание. Идет перемешивание смеси в смесителе. Перемешивание продолжается  до поступления сигнала разрешения выгрузки от оператора смесителя. Если  сигнал поступил, рядом с бетоновозом появляется значок разрешения выгрузки, и если время перемешивания закончилось  (линейный индикатор в поле смесителя полностью закрашен), начинается выгрузка.

Выгрузка.  Производится выгрузка бетонной смеси из смесителя.

Отправка транспорта.  Включается в последнем замесе выполняемой заявки на приготовление бетонной смеси, подается звонок "выполнено" и ожидается отъезд транспорта из-под смесителя.

Выполнено.  Техпроцесс завершен.

 

Справа внизу мнемосхемы находится справочная панель, в которой указаны текущая дата и время, а также индикаторы выполнения заявки и состояние пульта ручного управления. Кроме мнемосхемы на экране всегда присутствует  окно главного меню программы управления бетоносмесительной установой. При выборе пунктов главного меню открываются окна соответствующих функций, причем новые окна могут частично или полностью закрывать информацию из неактивных в данный момент ранее открытых окон. Ввод / вывод данных производится только в активное окно, которое имеет активный (синий) цвет заголовка. Все используемые окна имеют унифицированный интерфейс. Окно имеет рамку, ограничивающую  его размер, заголовок назначения окна и используемые "горячие" клавиши управления окном. В окно в зависимости от его назначения выводятся данные, субменю или производится ввод данных.

Окна диалога с оператором системы управления имеют нейтральный  цвет. Окно сообщения об ошибках  ярко желтого  цвета с красной  рамкой и красным заголовком окна специально служит  для привлечения  внимания оператора.

 

 

 

Устройство  и работа составных частей

 

   Система управления бетоносмесительной установкой состоит из следующих основных частей:

• пульт оператора системы;
• шкаф электроавтоматики;
• каналы измерения веса;
• каналы измерения тока;
• каналы измерения объема;
• каналы измерения и поддержания температуры;
• датчики положения исполнительных механизмов;
• каналы управления исполнительными механизмами.

Пульт оператора  системы является рабочим местом оператора и содержит:

• индустриальный компьютер;
• VGA монитор;
• клавиатуру;
• принтер;
• пульт включения системы;
• пульт ручного управления.

  Главным элементом системы управления является IBM – совместимый индустриальный компьютер, в         котором находится управляющая программа бетоносмесительной установки, а также сервисное и диагностическое программное обеспечение. Индустриальный компьютер хранит базу данных системы: рецепты, список заказчиков, справочник компонентов, отчеты о выполненных заявках, данные диагностики и т.д. Индустриальный компьютер настроен таким образом, что при включении питания автоматически загружается программа управления бетоносмесительной установкой.

• Индустриальный компьютер может быть включен в локальную сеть EtherNen 100Mb.
• Индустриальный компьютер содержит интеллектуальную 12 битную плату АЦП с 16 дифференциальными каналами, на которую поступают сигналы с датчиков и усилителей веса, объема, тока и температуры. Плата АЦП имеет собственный микропроцессор, управляющая программа для которого загружается автоматически при включении индустриального компьютера.
• Индустриальный компьютер содержит модули дискретного ввода / вывода сигналов TTL уровней. Входные дискретные сигналы поступают через блок сопряжения от датчиков, выключателей и органов управления системы. Выходные дискретные сигналы выдаются через блок сопряжения и далее через блоки согласования на исполнительные механизмы (пускатели и пневмораспределители).
• Команды оператора системы вводятся через стандартную клавиатуру.
• Информация о состоянии бетоносмесительной установки и значения, вводимых оператором данных, выводятся на VGA монитор.
• В шкафу электроавтоматики установлены:
• блок включения;
• блок питания системы;
• 2 блока согласования.
• Каналы измерения веса содержат тензорезисторные датчики веса и нормирующие усилители с выходным сигналом 0…5В.
• Канал измерения объема содержит ультразвуковой датчик уровня, и блок интерфейса и обеспечивает линейное измерение уровня заполнения дозатора, пересчет данных в объем обеспечивает индустриальный компьютер.
• Каналы измерения тока содержат трансформатор тока и согласующий усилитель с выходным сигналом 0…5В.
• Каналы измерения температуры содержат медное термосопротивление и нормирующий усилитель с выходным сигналом 0…5В.
• Блок включения и пульт включения системы ПРС3.867.003. предназначены для включения и выключения напряжения питания системы и напряжения питания исполнительных механизмов, а также обеспечивают аварийное отключение напряжения питания исполнительных механизмов при нажатии кнопки «АВАРИЯ». В системе управления имеются две кнопки аварийного отключения: на пульте включения системы и на пульте местного управления смесителями. Индикаторная лампа HL1 «АВАРИЯ» в пульте включения системы светится, если отключено напряжение питания исполнительных механизмов. 
  В блоке включения находится сетевой фильтр Z1, через который питается компьютер, монитор, принтер и блок питания системы.
• Блок питания системы предназначен для получения стабилизированного постоянного напряжения ±12В для питания датчиков и блока сопряжения.
• Блок согласования ПРС3.869.001. обеспечивает согласование выходов блока сопряжения ПРС3.869.002. с оконечной коммутационной аппаратурой (пускателями и пневмораспределителями). Параметры выходных сигналов:
• коммутируемое переменное напряжение 220В;
• коммутируемый ток до 5А;
• остаточное напряжение на ключе не более 4В.
• Блок согласования содержит 32 канала (см. ПРС3.869.001ЭЗ), организованных в 4 порта по 8 бит. Каждый канал содержит силовой симистор VS1 и резисторы согласования R2, R3. Элементы R1,HL1 служат для индикации включенного состояния ключа. Силовые ключи обеспечивают коммутацию на «N» провод трехфазной сети переменного тока, т.е. нагрузка включается между проводом фазы сети и ключом.
• Пульт ручного управления предназначен для ручного управления исполнительными механизмами оборудования и включается в работу после поворота специального ключа. Дозирование компонентов с пульта ручного управления возможно только после ввода заявки на приготовление бетонной смеси.
• Блок сопряжения ПРС3.869.002. предназначен для согласования и гальванической развязки сигналов от датчиков –24В с TTL входами компьютера и TTL выходов компьютера с блоками согласования (-30В 0,2А). Блок сопряжения содержит 48 входных каналов и 48 выходных каналов, а также источник питания +5В для питания каналов гальванической развязки и ±15В для питания измерительных цепей системы управления. Блок сопряжения снабжен кабелями с разъемами для подключения к компьютеру и имеет клеммники для подключения кабелей для оборудования.
• Усилитель согласующий ПРС3.540.001 предназначен для согласования трансформатора тока смесителя с платой АЦП компьютера и входит в подсистему измерения тока смесителя. Напряжение с трансформатора тока, пропорциональное измеряемому току мотора смесителя, поступает в усилитель на входной клеммник X1 (см. ПРС3.540.001ЭЗ). 
  Усилитель содержит следующие звенья:
• входной делитель и цепи защиты R1, R2, VD1, VD2;
• усилительный каскад DA1.1, R3…R6, обеспечивающий задание коэффициента усиления подстроечным резистором R6 и коррекцию смещения нуля подстроечным резистором R3;
• выпрямитель DA1.1, DA2.1, C1, R7…R9, VD3…VD5, обеспечивающий выделение амплитудного значения переменного напряжения. Уровень пульсации на выходе выпрямителя не превышает 3% при входной частоте 50Гц;
• фильтр нижних частот DA2.2, C2, C3, R10, R11, VT1, VT2, обеспечивающий подавление пульсаций в выходном сигнале усилителя и выдачу сигнала в линию.
• Усилитель имеет следующие технические характеристики:
• время установления выходного сигнала при подаче входного напряжения  0,2 сек.;
• время установления выходного сигнала при снятии входного напряжения  2,0 сек.;
• амплитуда входного переменного напряжения 0,5…5В;
• выходное напряжение 0…6В;
• сопротивление нагрузки не менее 200 Ом;
• напряжение питания ±15В;
• потребляемый ток 30 мА.

 

 

3.Выбор  контролируемых и регулируемых  параметров

 

     Объект: бетоносмесительный узел

 

Контролируемое (но не управляемое) оборудование:

•     наклонный транспортер инертных

•     мельница-индикатор заполнения бункеров цемента

•     загрузчик бункеров цемента

•    вибраторы промежуточных (выгрузочных) бункеров смесителей

•     заслонки промежуточных (выгрузочных) бункеров смесителей\

 

Управляемое с АРМ оператора оборудование:

 

•     вытяжной вентилятор надбункерного отделения

•     заслонки бункеров инертных (возможно только принудительное закрытие)

•     заслонки  бункеров  цемента (возможно  только  косвенное  управление  путем выполнения и останова дозирования)

•     клапаны набора воды и добавок (возможно только косвенное управление путем  выполнения и останова дозирования)

•     заслонки выгрузки дозаторов инертных

•     заслонки выгрузки дозаторов цемента (только при соответствующем положении  поворотной воронки инертных)

•     клапаны выгрузки дозаторов воды и добавок (только при соответствующем  положении поворотной воронки инертных)

•     заслонки выгрузки смесителей

•     вибраторы бункеров инертных и цемента

•     вибраторы дозаторов инертных и  цемента

•    поворотная воронка инертных

•    двигатели мешалок смесителей

 

Функции системы:

 

•     автоматизация операций отвеса компонентов  бетонных смесей, их загрузки в смеситель, перемешивания и выгрузки готовых  смесей в выгрузочные бункера

•     контроль и коррекция оператором хода технологического процесса изготовления бетонных смесей

•     учет расхода сырья и выработки  готовой продукции (бетонных смесей)

Состав и  характеристики АСУ ТП:

 

•     АРМ:   1   (помимо  АРМ  оператора  существует  отдельный  пульт  оператора, позволяющий    управлять    технологическим    оборудованием    вручную    при возникновении   нештатных   ситуаций   -   заклинивание   заслонок   дозирования  компонентов, опустошение бункеров с сырьем, сбои в ходе цикла техпроцесса  и т.п.)

.    8 контроллеров - РС-371D с СП Ralkon(КОНТЭЛ)

•     7 контроллеров - Маster 110.4 (ИнСАТ-СПб)

•     количество сигналов: 496

 

Связь контроллеров КОНТЭЛ с АРМ оператора осуществляется по трем независимым каналам К.8485 через мультипортовую плату 8хК8485 фирмы МОХА. Связь по трем независимым каналам была выбрана с целью обеспечения необходимой скорости обмена информацией и минимизацией связанных с этим задержек отображения на мнемосхеме состояния технологического оборудования до допустимых значений. Период опроса: менее 1 секунды.

 

Особенности  системы:

Основная  особенность системы - развитые средства создания рецептур на подготовку бетонных смесей и управление их очередями.

 

Результаты  внедрения системы:

 

•     при  исправной  работе технологического  оборудования  получено  сокращение ручного труда операторов и связанная  с этим загрузка персонала

•     в течение срока работы автоматизированной системы отсутствуют нарекания  на качество производимых смесей от отдела контроля качества продукции, в то время  как до внедрения АСУ такие  замечания изредка возникали

•     упростился процесс формирования отчетов  по работе бетоносмесительного узла и облегчился контроль за расходом сырья и выработкой продукции.

 

4.Выбор средств  автоматизации

 

Датчики (первичные измерительные преобразователи) применяют для измерения параметров технологического процесса путем взаимодействия и преобразования этого взаимодействия в электрические, пневматические, механические и другие сигналы.

В настоящее  время известны множества явлений, эффектов, видов преобразования свойств  и энергии, которые используются в датчиках.

По принципам  действия датчики базируются на известных  физических или химических явлениях и свойствах. Например: теплопроводности, пьезоэлектрического эффекта, электротермического  эффекта Пельтье, фотогальванического эффекта и т. п. При изменении параметров технологического процесса на выходе датчика появляется изменение сопротивления проводника, ЭДС, давления, угла поворота, линейного перемещения и т. п.

По назначению датчики можно разделить на универсальные и специализированные. Универсальные датчики используют для измерения нескольких различных по природе физических величин. Например, давления, расхода жидкостей и газов, уровня, температуры и т. п. Специализированные датчики применяют для измерения одной физической величины.

Измерение расхода сыпучих материалов на предприятиях стройиндустрии производится

двумя    видами    устройств    (дозаторов)    непрерывного    и дискретного действия.