Производство масла

Автоматическое регулирование параметров процесса сбивания существенно влияет на качество сливочного масла.

Для нормального течения процесса сбивания необходимо обеспечить равномерную подачу сливок, для чего в схеме используется уравнительный бак l с поплавковым регулятором уровня 46-1 и винтовой насос ll подачи сливок. Управление работой маслоизготовителя осуществляется при помощи микроконтроллера “Simatic S7-400H”.

Первичным измерительным преобразователем частоты вращения сбивателя является тахогенератор 32-1, соединённый с показывающим прибором 32-2. Для измерения величины тока, потребляемого электродвигателем при сбивании, на микроконтроллере установлен амперметр 34-3.

Контроль давления и температуры ледяной воды, поступающей для промывки масляного зерна в первой камере и промывки пласта масла во второй камере обработника, осуществляется соответственно манометром 29-1 и манометрическим термометром 42-3. На вакуумной линии обработника установлен вакуумметр 28-1.

Содержание влаги в масле определяется величиной диэлектрической проницаемости масла. Система автоматического контроля и регулирования содержания влаги в сливочном масле представляет собой высокочастотный влагомер, основанный на емкостном методе измерения. Система состоит из первичного измерительного преобразователя 39-1 проточного типа, установленного на выходе масла из маслоизготовителя, блока преобразователя 39-2, показывающего и регулирующего прибора 39-3 и микроконтроллера Simatic S400, электродвигателя 41-3 насоса-дозатора Vl, обеспечивающих импульсное регулирование содержания влаги в масле.

На основе модели маслоизготовителя нами разработана система автоматического управления непосредственно связанная с оборудованием маслоизготовителя (насос – дозатор и промежуточный бак).

Целью системы является поддержание качественного параметра масла на выходе из маслоизготовителя путём изменения частоты вращения сбивателя. Аналоговая регулирующая часть контроллера обеспечивает стабилизацию влажности путём изменения частоты вращения электродвигателя сбивателя. На него поступает аналоговый токовый управляющий сигнал с блока контроллера.

Тахогенератор 33-1, преобразователь 33-2 и цифровой указатель 33-3 обеспечивают безусловный контроль частоты вращения сбивателя. При уменьшении частоты питающей сети максимальный вращающий момент электродвигателя переменного тока уменьшается. Если фактический момент сопротивления нагрузки будет превышать максимальный вращающий момент электродвигателя, то последний остановится (опрокинется).

Если же частота сети превышает номинальную, то допустимая величина электродвигателя должна быть уменьшена во избежание перегрева двигателя. Эта зависимость допустимой величины тока Iдоп. потребляемая электродвигателем от частоты представлена на рисунке (рис. 1).

                     

 

 

 

 

 

где  fном – номинальная частота сети;

Iэ.д.ном. – номинальный ток электродвигателя

(определяется по паспортным данным).

 

рис.1.

 

Для недопущения остановки электродвигателя на аналоговые входы контроллера поступает сигнал фактической частоты вращения и величины тока (от трансформатора тока и преобразователя переменного тока в постоянный ток).

С помощью алгоритма “программный задатчик” в контроллере устанавливается зависимость Iэ.д.ном. = (f).

Далее в контроллере вырабатывается сигнал задаваемой величины расхода сливок, поступающих к маслоизготовителю, т.е. частоты вращения (fн.д. ) насоса – дозатора.

                                   Fн.д. = f н.д.ном ,

где f н.д.ном. – частота вращения номинальной производительности маслоизготовителя.

          Iэ.д.факт. – действительное значение тока;

          Iэ.д.доп. - допустимое значение тока электродвигателя сбивателя.

Если требуются различные частоты вращения (для масла разной влажности) обработника, то перед началом работы на лицевой панели блока контроллера устанавливается определённое первоначальное значение частоты вращения. Одновременно при переходе на другой вид масла изменяется частота вращения обработника.

Для стабильного протекания процесса маслообразования необходимо поддерживать постоянной температуру воды на выходе. Давление охлаждающей воды контролируется манометром 26 – 1. Электрический сигнал от манометра об уменьшенном давлении воды поступает на дискретный вход блока контроллера.

Уровень в приёмном баке поддерживается регулятором прямого действия 46–2, сигнал от которого поступает на дискретный вход БК.

Дискретные входы БК включают сирену  при следующих нарушенных режимах:

Для более надёжной и безопасной рабoты я выбираю резервированные системы автоматизации SIMATIC S7-400H.

S7-400H – это система горячего (Hot-StandBy) резервирования. Резервированная система S7-400H развивает концепции построения систем управления повышенной надежности, основы которых были реализованы в контроллерах семейства SIMATIC S5. Надежность системы поддерживается операционной системой и аппаратными средствами центрального процессора. Контроллер способен продолжать свою работу при возникновении одного или нескольких отказов в различных частях системы.

Основным принципом построения программируемого контроллера S7-400H является принцип горячего резервирования с поддержкой безударного автоматического переключения на резервный базовый блок в случае отказа ведущего базового блока. В соответствии с этим принципом при отсутствии отказов оба базовых блока находятся в активном состоянии и синхронно выполняют одну и ту же программу. Оба блока синхронно формируют управляющие воздействия, но эти воздействия выдаются через модули вывода только из ведущего блока. В случае возникновения отказа все функции управления принимает на себя исправный блок контроллера.

 

Назначение

Построение систем автоматического управления с повышенными требованиями к надежности их функционирования. Исключение простоев производства, связанных с большими потерями материальных и денежных средств.

Преимущества SIM AT IC S7-400H:

1.Прозрачное программирование. Программы могут быть написаны на всех доступных для S7-400 языках. Программа, написанная для обычного центрального процессора, может выполняться и центральным процессором резервированного контроллера и наоборот. При написании программы учитываются только технологические особенности объекта управления. Вопросы повышения надежности функционирования системы решаются операционной системой и аппаратной частью контроллера.

2.Стандартная обработка данных. С точки зрения пользователя в резервированной системе S7-400H есть только один центральный процессор и одна программа.

Быстрое безударное переключение с ведущей на ведомую подсистему в течение 30мс. Во время переключения операционная система S7-400H гарантирует исключение возможности потери данных и запросов на прерывания.

3.Автоматическая синхронизация  после замены одного из центральных  процессоров. После замены одного  из центральных процессоров предусмотрено выполнение автоматической безударной синхронизации с передачей в память включенного в работу процессора всех текущих данных 
(программы, блоков данных, динамических данных и т.д.).

Одноканальная односторонняя конфигурация. Каждая подсистема S7-400H оснащается своим набором входов и выходов. Конфигурация может быть несимметричной. Доступ к группе входов и выходов обеспечивается только при нормальном функционировании центрального процессора соответствующей подсистемы. Таким способом рекомендуется подключать не резервируемые входы и выходы.

 

Конфигурация систем ввода-вывода

Одноканальная переключаемая конфигурация. Такая конфигурация строится на основе резервированной сети PROFIBUS-DP и станций распределенного ввода-вывода ET 200M с интерфейсными модулями IM 153-2. Каждая линия резервированной сети PROFIBUS-DP имеет одноканальную конфигурацию и подключается к одной из двух подсистем S7-400H. В активном состоянии находится линия, подключенная к ведущей подсистеме S7-400H.

 

 

 

 

 

Система ввода-вывода с полным резервированием модулей ввода-вывода. Обеспечивается установкой одинакового набора модулей ввода-вывода в обе подсистемы S7-400H. Эти модули могут устанавливаться непосредственно в S7-400H или пары переключаемых станций ET 200M. Все входные и выходные каналы системы подключаются одновременно к модулям двух подсистем S7-400H. Полное резервирование модулей ввода/вывода поддерживается с помощью специальных модулей ввода/вывода.

 

 

 

 

 

 

 

 

Конструкция

SIMATIC S7-400 является универсальным  контроллером. Он отвечает самым  жестким требованиям промышленных  стандартов, обладает высокой степенью электромагнитной совместимости, высокой стойкостью к ударным и вибрационным нагрузкам. Установка и замена модулей контроллера может производиться без отключения питания (“горячая замена”).

1. Модуль блока питания. 
2. Буферная батарея. 
3. Ключ выбора режимов работы центрального процессора. 
4. Светодиоды индикации состояний и отказов. 
5. Карта памяти. 
6. Защитные дверцы фронтальных соединителей с маркировкой внешних цепей. 
7. Центральный процессор №1. 
8. Центральный процессор №2. 
9. Модуль FM 456-4 (семейство M7). 
10. Модуль расширения M7. 
11. Модули ввода-вывода. 
12. Интерфейсные модули.

Система автоматизации S7-400 имеет модульную конструкцию. Она может комплектоваться широким спектром модулей, устанавливаемых в монтажных стойках в любом порядке. Система включает в свой состав:

Модули блоков питания (PS): используются для подключения SIMATIC S7-400 к источникам питания =24/ 48/ 60/ 120/ 230В или ~120/ 230В.

Модули центральных процессоров (CPU): в составе контроллера могут использоваться центральные процессоры различной производительности. Все центральные процессоры оснащены встроенными интерфейсами PROFIBUS-DP. При необходимости, в базовом блоке контроллера может быть использовано до 4 центральных процессоров.

Сигнальные модули (SM): для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов.

Коммуникационные модули (CP): для организации последовательной передачи данных по PtP интерфейсу, а также сетевого обмена данными.

Функциональные модули (FM): для решения специальных задач управления, к которым можно отнести счет, позиционирование, автоматическое регулирование и т.д.

 

В составе S7-400H может использоваться весь спектр сигнальных, функциональных, коммуникационных и интерфейсных модулей программируемого контроллера S7-400.

 

Блоки питания PS305

Для питания модулей станции ET 200M могут применяться блоки питания с выходным напряжением =24В и нагрузочной способностью 2, 5 или 10А. Наиболее оптимально для этой цели подходят блоки питания программируемого контроллера SIMATIC S7-300 типов PS 305 или PS 307, а также стабилизированные блоки питания семейства SITOP Power.

Центральные процессоры CPU 414-4H

CPU 414-4H/CPU 417-4H характеризуются следующими  показателями:

 
• Микропроцессор высокой производительности: время выполнения двоичных операций не превышает 0.1 мкс.

• Быстродействующее оперативное запоминающее устройство для выполнения секций программы пользователя: общий объем 768 Кбайт (384 Кбайт для программ, 384 Кбайт для данных) в CPU 414-4H и 4 Мбайт (2 Мбайт для программ, 2 Мбайт для данных) с возможностью расширения до 20 Мбайт в CPU 417-4H.

• Гибкое расширение: до 65536 дискретных или до 4096 аналоговых входов-выходов в CPU 414-4H и до 131072 дискретных или до 8192 аналоговых входов-выходов в CPU 417-4H.

• MPI интерфейс: встроенный MPI интерфейс позволяет создавать простейшие сетевые решения с подключением к сети до 32 станций. Скорость передачи данных до 12 Мбит/с. До 64 соединений на центральный процессор с MPI станциями или станциями, подключенными к внутренней коммуникационной шине (K-шине) контроллера.

• Переключатель режимов работы (переключение с помощью ключа): выбор режимов работы центрального процессора и ограничение доступа к программе и данным пользователя.

• Парольная защита: использование парольной защиты доступа к программе и данным.

• Диагностический буфер: в буфере FIFO хранятся 120 последних сообщений об ошибках, отказах и прерываниях. Эта информация может считываться для анализа диагностической информации.

• Встроенное обслуживание устройств человеко-машинного интерфейса: пользователь должен только определить источник и приемник информации для устройств человеко-машинного интерфейса; передача данных выполняется автоматически под управлением операционной системы центрального процессора.

• Часы реального времени: диагностические сообщения центрального процессора могут сопровождаться отметками даты и времени.

• Карта памяти: для работы программируемого контроллера S7-400 обязательно необходима карта памяти (RAM или FEPROM). Карта памяти используется для расширения встроенной загружаемой памяти (RAM), в которой хранится программа пользователя и параметры настройки системы.

• Встроенный интерфейс PROFIBUS-DP и комбинированный интерфейс MPI/ PROFIBUS-DP: интерфейс ведущего DP-устройства, существенно упрощающий использование систем распределенного ввода-вывода. Обслуживание входов-выходов систем распределенного и локального ввода-вывода выполняется одними и теми же способами (одинаковые способы конфигурирования, адресации и программирования). Построение смешанных конфигураций PROFIBUS, отвечающих требованиям стандарта IEC 61158/EN 50170, и включающих в свой состав контроллеры SIMATIC S5, работающие под управлением ведущего контроллера SIMATIC S7.

• Встроенные коммуникационные функции: