Производство масла

Модуль обеспечивает возможность выполнения следующих функций: 
• Каждый канал является первичным ведущим устройством HART-протокола. 
• Ко всем каналам модуля может осуществляться одновременный и независимый доступ нескольких клиентов.

• Разрешающая способность 12 бит + знак.

• Настройка вида измерения каждого канала: работа с поддержкой HART-протокола/ работа без поддержки HART протокола/ канал деактивирован. 
• Настройка электрических параметров каждого канала: 0 … 20мА (без поддержки HART протокола) или 4… 20мА.

 
• Настройка диагностических параметров: групповая диагностика/ разрешение или запрет диагностических прерываний.

• Возможность использования цепей обратной связи для каждого из выходов.

Настройка параметров

Использование HART протокола позволяет осуществлять дистанционный выбор: 
• Предела изменения выходного сигнала.

• Времени преобразования.

• Граничных значений выходного параметра.

• Поддержки прерываний и т.д.

 
Для выполнения операций дистанционной настройки параметров HART приборов необходим пакет программ SIMATIC PDM. Локальная настройка параметров HART приборов может производиться с помощью ручных панелей.

 

Активные шинные соединители

Применение активных шинных соединителей позволяет создавать конфигурации станции ET 200M, поддерживающие функции “горячей” замены модулей.

“Горячая” замена модулей может выполняться только в станциях ET 200M, работающих под управлением программируемых контроллеров SIMATIC S7-400, выполняющих функции ведущего устройства PROFIBUS-DP.

 

Профильные шины

Активные шинные соединители должны устанавливаться на специальные профильные шины, используемые только в станции ET 200M.  
В конфигурациях ET 200M без активных шинных соединителей все модули станции устанавливаются на профильные шины, используемые в программируемых контроллерах SIMATIC S7-300.

 

Интерфейсные модули

Интерфейсные модули IM 153-1 и IM 153-2

• Интерфейсные модули для подключения станций распределенного ввода-вывода ET 200M к сети PROFIBUS-DP в качестве ведомых сетевых устройств. 
• IM 153-2: могут быть использованы для подключения станций ET 200M к резервированным сетям PROFIBUS-DP и построения систем распределенного ввода-вывода резервированных контроллеров SIMATIC S7-400H или SIMATIC S7-400FH. 
• Формирование отметок даты и времени для передаваемых телеграмм. 
• Поддержка функций синхронизации через сеть PROFIBUS-DP. 
• Встроенный интерфейс (RS 485) для подключения к электрическим каналам связи PROFIBUS-DP. 
• Поддержка диагностических функций

 

 

 

SIMATIC WinCC

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition - централизованный  контроль и сбор данных) система SIMATIC WinCC (Windows Control Center) - это компьютерная  система человеко-машинного интерфейса, работающая под управлением операционных систем Windows 2000/XP и предоставляющая широкие функциональные возможности для построения систем управления различного назначения:

Простое построение конфигураций клиент-сервер.

Поддержка резервированных структур систем автоматизации.

Неограниченное расширение функциональных возможностей благодаря использованию ActiveX элементов.

Открытый OPC-интерфейс (OLE for Process Control) интерфейс для реализации функций обмена данными.

Простое и быстрое конфигурирование системы в сочетании с пакетом STEP 7.

Базовая конфигурация системы включает в свой состав набор функций, позволяющих выполнять событийно управляемую сигнализацию, архивирование результатов измерений, регистрировать технологические данные и параметры настройки конфигурации, функции управления и визуализации.  
           Целый ряд функций может быть реализован с помощью встроенных ANSI-C компилятора и VisualBasic-script: от простейших операций до полного доступа к системным функциям SIMATIC WinCC. Кроме того, базовая система может дополняться опциональными пакетами WinCC и WinCC Add-ons.

На основе WinCC могут создаваться как простейшие системы человеко-машинного интерфейса с одной станцией оператора, так и мощные многопользовательские системы, включающие в свой состав десятки станций. Поддержка стандартных интерфейсов OLE, ODBC, OLE и SQL обеспечивает универсальность и открытость WinCC, позволяет использовать ее в сочетании с любым другим программным обеспечением.

WinCC легко интегрируется во внутреннюю  информационную сеть компании. Это  не только снижает затраты на ее внедрение, но и повышает гибкость информационной системы.

 Области применения

Система SIMATIC WinCC разработана для решения задач визуализации и оперативного управления в различных областях промышленного производства. Система оснащена мощным интерфейсом для связи с процессом, пригодна для работы со всем спектром изделий SIMATIC, обеспечивает парольный доступ к управлению процессом, обладает высокой производительностью. Базовая конфигурация системы обладает высокой универсальностью и может быть использована для построения систем управления самого разнообразного назначения.

 

 

 

МАСЛОИЗГОТОВИТЕЛЬ КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ

    Параметрическая схема маслоизготовителя как объекта автоматического регулирования содержания влаги в масле приведена на рис. 5. Ряд возмущений влияет на работу маслоизготовителя и тем самым вызывает изменение содержания влаги в масле от требуемого значения.

 

                                        tсл  рНсл  Жсл   t1 в   t 11в

 

Nсб

Nоб 

Q сл                                                   W м

Qw                                                                                      

          

             

         Рис. 5.                 Q1в         Q11в             Np

 

В общем виде связь между содержанием влаги на выходе маслоизготовителя, технологическими патраметрами процесса сбивания и физико – механическими свойствами обрабатываемых сливок выражается функциональной связью:

 

Wм = f (Qсл, Жсл, рНсл, tсл, Nсб, Nоб, Nр, Q 1в, Q 11в, t 1в, t 11в, Qw),

 

где   Wм – содержание влаги в масле, %;

Qсл – расход сливок, кг ч;

Жсл – жирность сливок, %;

pНсл – кислотность сливок, рН;

tcл – температура сливок, 0С;

Ncб – частота вращения била в цилиндре сбивателя, с –1;

Np – частота вращения шнека разделительного цилиндра, c – 1;

Q 1в, Q 11в – расход охлаждающей и промывной воды, кг / ч;

t 1в, t 11в – температура охлаждающей и промывной воды, 0С;

Qw – расход воды, дозируемой  в масло для нормализации по  влаге, кг / ч.

На содержание влаги в масле влияет также и температурно – временной режим обработки сливок перед сбиванием.

    Входными параметрами  объекта являются величины Qсл, Qw, Nсб, Nоб, Q 1в, Q 11в, возмущающими воздействиями – Жсл, рНсл, tсл, t1в, t11в.

    Из рассмотренных входных  параметров наиболее эффективными  управляющими воздействиями при регулировании содержания влаги в масле являются производительность маслоизготовителя Qсл, расход воды Qw, изменение частоты вращения Nсб била в цилиндре сбивания.

    Дж. Фекса и М. Розембаумом  были исследованы переходные  характеристики маслоизготовителя непрерывного действия по каналам:

1: Qсл – Wм, 2: Qw – Wм, 3: Nсб – Wм.

    Результаты исследований  в виде кривых разгона приведены  на рис. 6.

    Wм, %

                  0                  300            600          900              Т, с      рис.6.

 

   Установлено, что статические  характеристики объекта по каналам Qсл – Wм и Nсб – Wм нелинейны, однако при изменении Qсл и Nсб  в пределах 15 –20 % от номинального  значения их можно аппроксимировать  линейными зависимостями. Анализ кривых разгона показывает, что по каналам Qw – Wм и Nоб – Wм получены наименьшие значения времени запаздывания и постоянной времени объекта. Таким образом, входные величины Qw и Ncб наиболее предпочтительны для выбора их в качестве управляющих воздействий.

    Уравнение модели процесса  для установившегося режима, включающее  только управляемые факторы процесса: частоту вращения мешалки сбивателя Sсб и шнеков Sшн , уровень пахты в камере Lп , имеет вид:

 

                             W = b0 +  b1Sсб + b2 Sшн + b3Lп   (1)

    Выполненный расчёт параметров  уравнения с использованием методики  активного эксперимента (ПФЭ – 23 ) для нормированных уровней влажности сливочного масла 20%, 25%, и 35% и с учётом сезонных изменений физико-химических характеристик сырья показал, что при переходе на более высокий нормируемый уровень влажности влияние фактора Sшн возрастает более чем на 50 %, а снижение йодного числа сырья, характерное для осенне – зимнего периода, вызывает повышение влияния фактора Sсб на 15 – 20 %. Результаты исследований позволят расположить факторы по степени влияния на процесс формирования параметра влажности в следующем порядке: Sсб , Sшн , Lп .

   

    Кривая разгона маслоизготовителя  по каналу “частота вращения  сбивателя (Nсб ) – влажность масла на выходе из маслоизготовителя (Wм )”:

 

 

 

 

 

                               

 

 

                                                              

рис.7.

 

 

 

При классификации маслоизготовителя непрерывного действия, как линейной стационарной динамической системы с запаздыванием, принята передаточная функция в виде оператора апериодического звена с запаздыванием:

 

                                 W(P) = е -р ,

 

Где Коб - передаточный коэффициент (усиления) (% влаги / об/мин);

       Т – постоянная  времени (сек);

      - время чистого запаздывания (сек).

Для маслоизготовителя:

     

      Коб = 0,05 % влаги / об/мин

      = 60 сек

      Т = 240 сек.

 

 

 

Для расчёта параметров настройки САР применим упрощенный метод. По этому методу с помощью электронных моделей были построены графики переходных процессов для объектов, состоящих из звена чистого запаздывания и апериодического звена первого порядка.

    При выборе переходного  процесса нами принято в качестве  критерия минимальное первое  отклонение    =  0,66, где 

                         = ,

где    Yрег - первое отклонение регулирующего параметра при использовании     САР;

 

Y – первое отклонение регулирующего параметра без использования        САР.

   

 

 

              = 1,45              ;               = 0,64

 

                   С1 =

 

                   С0 =

Далее по значениям С1 и С0 находим Крег и Ти :

            

                  

                   Ти =

                   ; - степень неравномерности;

            

                                    Крег – коэффициент усиления регулятора;

                                    Ти – время интегрирования.

Общий коэффициент САР:

             

                                        Крег = К1 К2 К3 К4 ,

 

Где  К1 - коэффициент усиления влагомера “Brabender”(мA / % влаги);

        К2 - коэффициент усиления Simatic S400h (мA / мA);

        К3  - коэффициент усиления преобразователя частоты (Гц/Ма);

        К4 - коэффициент усиления электродвигателя сбивателя (об/мин/Гц).

Принимаем их как безинерционные звенья.

Для влагомера “Brabender” К1 = 0,3 мA / % влаги.

Для преобразователя частоты, имеющего выходной токовый сигнал 0 – 5 мА и частоту питания электродвигателя от 0 до 50 Гц:

 

                                                     К3 =

Для электродвигателя с частотой вращения 1460 об/мин:

 

                                         К4 =

Исходя из этого определяем коэффициент усиления регулирующей части микроконтроллера Simatic S400h

 

                                         К2 =  

 

             Крег = К2 =