Меню

Автоматизированная система управления бетоносмесительной установкой

Автоматика и модернизация БСУ

Необходимость автоматизации и модернизации БСУ

ООО «Фирма «Скалес» занимается разработкой и модернизацией как самого оборудования, так и систем автоматизации для различных по производительности бетонных заводов – от крупных стационарных предприятий до небольших мобильных РБУ и БСУ, асфальтобетонных заводов (АБЗ), асфальтосмесительных установок типа ДС-158, ДС- 117, «Тельтомат» и т. п., является производителем бетонных заводов СДМ-40.

Для предприятий, занимающихся выпуском бетона, растворобетонных и асфальтобетонных смесей, в условиях высокой конкурентности наиболее важным является производство качественной продукции и бесперебойная работа оборудования. Качество производимых смесей напрямую зависит от точности дозирования ингредиентов и поддержания в норме всех технологических параметров. При этом не менее важными становятся возможность управления дозированием компонентов бетонных смесей в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах работы, накопления и хранения информации по событиям и авариям, а также учет затрат материалов в процессе приготовления бетонных смесей. Обеспечить выполнение всех этих требований может только АСУ.

Рабочее место оператора БСУ

Рабочее место оператора в модернизированной системе создаётся для управления одним человеком тремя технологическими линиями приготовления бетонных смесей (дозирование, перемешивание, выгрузка бетонов и растворов), управления заполнением и контролем материалов в расходных бункерах, управления заполнением расходных емкостей затворённых химдобавок, управления адресной подачей бетонов в цех.

Система построена по децентрализованной распределённой многоуровневой схеме. На нижнем уровне находятся исполнительные механизмы и программируемые логические контроллеры (ПЛК). На втором уровне находятся операторские TOUCH-панели. На вершине иерархии находится центральный компьютер (сервер) со SCADA системой. Таким образом, АСУ ТП БСУ представляет собой комплекс техни­ческих средств технического, информационного, математического и программного обеспечения для управления технологически­ми объектами, который обеспечивает оптимальный при заданной структуре и технических средствах уровень автоматизации сбора и переработки информации для формирования управляющих сигналов и передачи их без потерь и искажения на исполнитель­ные механизмы в целях достижения наиболее эффективной работы технологического объекта управления в целом. По такой децентрализованной схеме построены АСУ ТП на многих объектах нефтегазовой промышленности, а также министерства обороны. Система построена на базе современных высоконадёжных программируемых контроллеров фирмы «ОВЕН» Российского производства. Это означает, во первых — каждая линия представляет из себя независимый автоматизированный комплекс. При выходе из строя, зависания сервера SCADA системы или сбои в компьютерной сети предприятия (что далеко не редкое явление) не повлекут за собой остановки технологического процесса. Во вторых-стоимость комплектующих и инструментального программного обеспечения существенно ниже раскрученных иностранных брэндов таких как SIEMENS, HONEYWELL, OMRON и так далее.

Выбор средств автоматизации

ООО «Фирма «Скалес», ранее выпускающая системы управления на базе контроллеров собственной разработки, с февраля 2012 года производит новые cмарт-cистемы автоматики на базе оборудования ОВЕН.

Основная задача подобной системы – обеспечение интерфейса «человек-машина», выполненного по принципу «Вам не нужно изучать наши системы, мы учим наши системы понимать Вас» (Стив Джобс). В модернизированной смарт-системе введена принципиально новая визуализация технологического процесса «волна сверху-вниз», позволяющая оператору одним взглядом оценить, что делает система, и что собирается делать. Система легко интегрируется в общую АСУ ТП завода, в том числе в систему SCADA, с возможностью неограниченного дальнейшего расширения.

Смарт-системы автоматики легко интегрируются в общую АСУ ТП завода, в том числе в систему SCADA, с возможностью неограниченного дальнейшего расширения.

В режиме реального времени осуществляется оценка подвижности бетонной смеси и принятие решений по поддержанию водно-цементного соотношения.

Всю информацию о ходе технологических процессов можно передавать в локальную сеть предприятия и в сеть Интернет по gsm-каналу.

Оператор во время выполнения любого процесса может по своему разумению задать новую команду или изменить любые параметры. Система в это время сделает паузу и продолжит работу при вступлении новых параметров в силу. Если команда не противоречит ранее выданной, система продолжит работу, а в случае конфликта система спросит оператора, что сделать далее (изменить рецепт, изменить объём оставшихся замесов, изменить время перемешивания, выгрузки и т. д.). Все эти изменения можно производить в любое время без каких-либо переключений.

Модернизация существующей на предприятии системы управления включает:

  1. Обследование предприятия, выявление слабых мест в механике (низкая производительность, нет точности и т. п.), увеличение количества точек контроля (нагрузка на двигатель, уровень цемента, заполнителей, температура смеси, воды и т. д.)
  2. Замена пульта управления
  3. Дополнительные разводки и при необходимости шкафы управления дополнительных точек контроля и дополнительных механизмов.
  4. Регистрация системы управления в местном сервисном центре.

В новом пульте управления заменены локальные контроллеры с реализацией всех функций соответствующего дозатора, с добавлением функции диагностики. Информация на «Операторской панели ИР320» может отображаться в виде графиков и в буквенно-цифровом виде.

Место центрального контроллера теперь занимает операторская сенсорная панель.

Объекты, на которых внедрена новая автоматика на базе оборудования ОВЕН:

АБЗ ДС-158 г. Шатки Нижегородской Обл. ООО «Строитель». «Верхний завод» – пилотный проект.

АБЗ ДС-158 г. Шатки Нижегородской Обл. ООО «Строитель» «нижний завод»

АБЗ Тельтомат г. Семёнов Нижегородской обл. ООО «Вираж» пилотный проект.

АБЗ ДС-158 г. Воротынец Нижегородской обл. ООО «Эйдос» + частотное регулирование, пилотный проект

БСУ Итальянский завод смеситель 1,5 м 3 , скиповый подъёмник. г. Клин Московской Обл. ООО «Спецбетон-Клин» пилотный проект.

Весы специальные г. Нижний Новгород ООО «Ондулин» 2 ед. 10000 ед. поверочных делений.

ООО «Рубикон» (г. Н. Новгород), модернизация ДС-158

ОАО «Нижегороддорстрой» (п. Пыра Нижегор. обл.), ДС-158

ООО «Русдор» (г. Н. Новгород), ДС-158

ООО «Доркомстрой» (г. Н. Новгород), ДС-158

ОАО «Нижегородавтодор» (г. Семёнов Нижегор. обл.), «Тельтомат»

ОАО «Нижегородавтодор» (г. Лысково Нижегор. обл.), Д-508

ОАО «Нижегородавтодор» (г. Дивеево, г. Гагино Нижегор. обл.), ДС-117

«Удмурдавтодор ДРСП» (г. Ува, Удмуртия), ДС-117

ЗАО «Борская ДПМК» (г. Бор Нижегор. обл.), ДС-158

ОАО «Глазовский Дормостстрой» (Удмуртия)

ОАО «Строитель» (г. Шатки Нижегор. обл.), упр. АБЗ, модерн. ДС-158

ООО «Ондулин-строительные материалы» (г. Н. Новгород), весы спец. НПВ 50 кг +/-2 гр.

ООО «Вираж» (г. Семёнов Нижегор. обл.), упр. АБЗ, модерн. «Тельтомат»

ООО «Спецбетон-Клин» (г. Клин МО), БСУ, упр. бетонным заводом пр-ва Италии

ООО «Компания БетонАктив» (п. Саларьево МО), БСУ, упр. бетонным заводом пр-ва Германии

ООО «Верхняя Волга» (г. Ярославль), БСУ, упр. бетонным заводом СДМ-40 пр-ва Фирмы «Скалес»

ОАО «Русполимет» (г. Кулебаки Нижегор. обл.), весы автомоб. ВПА СК 3 НПВ 100 т +/-20 кг

ООО «Стройинжинирингрупп» (г. Марьино МО), БСУ, упр. бетонным заводом

ООО «Стройинжинирингрупп» (г. Тушино МО), БСУ, упр. бетонным заводом

ООО «Эйдос» (г. Лысково Нижегор. обл.), упр. бетонным заводом СДМ-40 пр-ва Фирмы «Скалес»

ООО «Эйдос» (г. Воротынец Нижегор. обл.), упр. АБЗ, модерн. ДС-158

ООО «Монтажстройсервис» (г. Кстово Нижегор. обл.), БСУ, упр. СДМ-40 пр- ва Фирмы «Скалес»

ООО «Русский Щебень» (г. Кольчугино Владимир. обл.), весы автомоб. ВПА СК 2 НПВ 100 т +/-20 кг

ООО «Костенецкий Карьер», модерн. весов ВПА СК 3 НПВ 150 т +/-20 кг

ОАО «Ярстройтехника» (г. Ярославль; г. Павлово-Посад Владимир. обл.), упр. бетонным заводом, УБРС 10

ЗАО «Сормовская Кондитерская Фабрика», упр. дозированием приготовления шоколада

ООО фирма «Магистраль» (п. Дружный Нижегородской обл.), АБЗ

ООО «СМУ-27» (г. Саранск, Мордовия), БСУ, упр. бетонным заводом

Читайте также:  Установка и обслуживание системы опс

ООО «Тонар» (г. Н. Новгород), модерн. весов НПВ 80 т +/-20 кг.

Принципиальные отличия

Полная автономность работы каждого дозатора или иного устройства. Мы собрали лучшее от ведущих мировых производителей и применили это в наших системах.

Принцип «Система понимает Вас»

При выполнении процесса оператору можно дать любую команду и поменять любые параметры. При этом система сделает паузу и продолжит выполнение задачи уже после актуализации новых параметров. В случае, если введенная команда противоречит ранее заданной, система, столкнувшись с конфликтом, задаст вопрос оператору, что выбрать, при отсутствии противоречий система продолжит выполнение текущей процедуры.

Таким образом, изменение объёма оставшихся замесов, корректировку рецептуры, времени перемешивания или выгрузки и т. д. можно осуществлять в любое время без каких либо переключений. При нажатии кнопок пульта управления система будет подчиняться действиям оператора, при необходимости поставив соответствующее устройство в режим «Пауза», и автоматически продолжит работу, если данное действие не отменено оператором.

Наличие одного режима: «Работа».

Дозирование цемента

Вход материала из расходного бункера

Выход материала в дозатор D = 150 мм.

Подача цемента в дозатор осуществляется шлюзовым (камерным) питателем.

Материал (цемент) попадает в питатель самотёком под действием силы тяжести через входную трубу диаметром не менее 250 мм. Для более лучшего наполнения питателя можно применять аэрацию. Наиболее эффективна аэрация импульсами 1 сек.-подача воздуха, 1 сек –пауза в течение 50% набора дозы. Камеры питателя герметично защищены друг от друга, поэтому цемент, даже под давлением не проникает в выходную трубу при неподвижном роторе.

-Скорость вращения ротора 0,7 об/сек.

-Производительность 800 кг/мин.

-Коэффициент наполнения камер 0,5.

Поскольку объём одной камеры фактически вмещает около 6 кг цемента, то дискрета дозирования может быть максимально равна объёму камеры. Для повышения точности дозирования необходимо применение за выходной трубой питателя герметичного затвора «баттерфляй», открываемый синхронно с включением двигателя питателя.

Основными преимуществами данного питателя перед шнековым транспортёром, оснащенным затвором «баттерфляй» является простота обслуживания. Снятие боковой крышки питателя для удаления инородинородных предметов (ботинок, электродов, камней и т.п.) занимает не более 2-5 минут. Так же удаление инородных предметов возможно с помощью включения реверса двигателя питателя.

Дозирующая ёмкость дозатора вывешивается на три датчика растяжения. Ёмкость вмещает в себя 600 кг. цемента для работы с бетоносмесителем 1,0 м3 по выходу. Выходная труба D = 250 мм. Оснащена герметичным дисковым затвором. Объём дозирующей ёмкости и объём за герметичной заслонкой сообщаются между собой «дыхательной» трубой Dу = 80 мм.

Скорость выхода цемента из дозатора примерно 150-250 кг./сек.

Дозирующая ёмкость вместе с питателями смонтирована на единой раме устанавливаемой на пол дозировочного отделения

Недостатком питателя является невозможность размещение дозатора цемента в стороне от выходного отверстия расходного бункера (склада цемента).

обеспечивает дозирование цемента от 10 до 600 кг за время не более 40 сек. с точностью +/- 1 кг.

Дозирование заполнителей

Как правило, на БСУ заполнители дозируются из 6 расходных бункеров. Наиболее целесообразно использовать два дозатора, один на дозирование четырёх компонентов и другой на два компонента с наибольшими пределами дозирования 2500 кг и 2000 кг соответственно.

Четыре расходных бункера оснащаются датчиками влажности. Материал из данных расходных бункеров используется для изготовления из делий сборного железобетона из жёстких бетонов. Два других бункера датчиками влажности не оснащаются, и материал из бункеров используется для приготовления товарного бетона и бетонов на полигон.

Секторные затворы расходных бункеров выполняются с противовесами. Секторные затворы дозирующих бункеров выполняются без противовесов.

Четыре расходных бункера оснащаются датчиками влажности. Материал из данных расходных бункеров используется для изготовления изделий сборного железобетона из жёстких бетонов. Два других бункера датчиками влажности не оснащаются, и материал из бункеров используется для приготовления товарного бетона и бетонов на полигон.

Секторные затворы расходных бункеров выполняются с противовесами. Секторные затворы дозирующих бункеров выполняются без противовесов.

Конусная часть расходного бункера песка оснащается навесным вибратором, включаемый совместно с приводом заслонки расходного бункера.
Автоматика дозирования должна обеспечивать и автоматически выбирать как минимум 3-5 способов загрузки дозирующего бункера. Это связано с тем, что часто требуется дозировать один из компонентов в пределах 100-300 кг. при летящей не взвешенной массе компонента около 250 кг.

Для более точного дозирования песка наиболее целесообразно применять ленточный питатель. Выходная щель питателя один раз в сезон настраивается в зависимости от подвижности песка, напрямую связанную с влажностью.

Фактическое время дозирования трёх компонентов составляет 15-25 с. При точности дозы каждого компонента +/- 5 кг.

Одновременно с дозированием каждый датчик влажности определяет влажность каждого компонента и передаёт данные в центральный контроллер системы. Так же в центральный контроллер передаются данные о количествах дозируемых компонентов из локального контроллера заполнителей. Таким образом центральный контроллер рассчитывает количество воды, приносимой каждым компонентом и корректирует рецепт дозатору воды и химдобавок.
Дозирующие бункеры смонтированы на единой раме устанавливаемой на пол дозировочного отделения.

Дозирование воды и химдобавок

Выход материала в дозатор D = 150 мм.

Точность дозирования воды +/-1 кг, хим. добавок +/-0,2 кг.

Время дозирования в пределах 20-25 сек.

Дозатор воды обеспечивает при наибольшем пределе дозирования НПД = 300 кг.

Дозирование воды должно осуществляться в зависимости от влажности заполнителей. Дозирование воды и химдобавок в одну ёмкость осложнено «раскачиванием» массы воды в ёмкости.
Для исключения колебания показаний веса воды предлагается способ измерения веса методом определения давления жидкости в ёмкости, имеющей равные площади сечений по по высоте (цилиндр, куб, и т. п.).

Для дозирования воды желательное применение клапанов типа «баттерфляй».

Для дозирования химдобавок – шаровых кранов из нержавеющей стали с поворотным приводом.
Ёмкость дозатора может быть оснащена 1-2 клапанами выпуска Д=150 мм. Для работы с 1-2 бетоносмесителями.

Дозирующая ёмкость ставится на подставку на пол дозирующего отделения.

Ёмкость может быть выполнена из химически стойких пластмасс. Подвод химдобавок выполняется металло пластиковыми трубами.

источник

Система управления бетоносмесительной установкой

В промышленности стройматериалов до сих пор имеется огромное количество бетоносмесительных узлов (БСУ), построенных еще по проектам советского времени. Как правило, в них используется типовой комплект оборудования: подсистема подачи материалов в расходные бункеры БСУ, дозаторы компонентов смеси, смесители и подсистема доставки смеси. Для управления этим оборудованием применяется релейная схема с ручным управлением или, в лучшем случае, полуавтоматическая пневматическая система «Цикл БС». Оба варианта устройств управления морально и физически устарели и дают высокую погрешность дозирования, в большинстве случаев компенсируемую только мастерством оператора. Всё это приводит к колебаниям состава смеси и, как следствие, увеличению расхода цемента.

Рис. 1. Бетоносмесительный узел ЗАО «Железобетон» (г. Ярославль)

Для модернизации БСУ ЗАО «Железобетон», г. Ярославль (рис. 1), была создана описываемая в данной статье система управления. Система построена на базе современной вычислительной техники и к настоящему времени внедрена на нескольких заводах Ярославля и Коломны.

Назначение системы

БСУ, как правило, включает:

  • склад заполнителей,
  • склад цемента,
  • подсистему подачи заполнителей и цемента в расходные бункеры,
  • одну или две бетоносмесительные установки,
  • транспортную подсистему доставки смеси потребителям.

Описываемая система предназначена для автоматического управлением оборудованием бетоносмесительной установки и ведения учёта результатов её работы. В расширенной комплектации эта система управления позволяет автоматизировать работу и всего другого оборудования БСУ.

Читайте также:  Законность установки системы видеонаблюдения

В состав оборудования бетоносмесительной установки входят:

  • 6 расходных бункеров заполнителей (щебня, песка, керамзита);
  • 2 расходных бункера цемента;
  • 2 расходных бака воды;
  • 2 расходных бака добавок;
  • 6 вибраторов на бункерах заполнителей;
  • 2 вибратора на бункерах цемента;
  • 6 дозаторов;
  • 4 вибратора на дозаторах заполнителей и цемента;
  • 1 шибер заполнителей;
  • 2 смесителя.

Система изготовлена в исполнении УХЛ, категория размещения 4 по ГОСТ 15150-69 и должна эксплуатироваться в закрытых отапливаемых помещениях при температуре 0. +45°С (-20. +45°С для первичных датчиков). Воздействие механических факторов допускается в соответствии с ГОСТ 17516-72 для группы М3.

Электропитание устройств системы управления осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В +10-15% с частотой 50 Гц. Показатели качества электроэнергии должен отвечать требованиям ГОСТ 13109-97.

Основные технические данные и характеристики

Система управления обеспечивает:

  • работу бетоносмесительной установки в двух режимах:
    • автоматическом — при управлении с компьютера,
    • ручном — при управлении с пульта ручного управления и визуальном наблюдении работы по мнемосхеме на мониторе;
  • автоматическое управление весодозирующим и смесительным оборудованием по заявке на приготовление бетонной смеси (количество рецептов бетонной смеси до 1000, объём смеси по одной заявке до 10 м3);
  • автоматическую адаптацию к скоростям истечения материалов и задержкам срабатывания затворов;
  • возможность экономии материалов за счёт работы в зоне отрицательных допусков дозирования;
  • ввод данных о влажности исходных компонентов бетонной смеси и использование их в расчётах;
  • управление нагревом воды в расходных баках до температуры 10. 80°С с погрешностью поддержания температуры ±3°С;
  • контроль температуры бетонной смеси;
  • контроль тока, потребляемого двигателями смесителей;
  • автоматический учёт расхода материалов, выхода бетона и выполненных заявок;
  • подготовку отчётов;
  • диагностику состояния оборудования;
  • блокировку работы исполнительных механизмов при возникновении аварийной ситуации;
  • работу устройств в составе локальной сети.

Основные технические характеристики системы отражает табл. 1.

Табл. 1. Основные технические характеристики системы

Порядок функционирования системы

Система управления бетоносмесительной установки, обеспечивая работу весодозирующего и смесительного оборудования в автоматическом режиме, требует от оператора только ввести заявку на приготовление бетонной смеси с клавиатуры компьютера. Система рассчитывает параметры замеса и общее количество замесов, учитывает влажность компонентов, контролирует выполнение необходимых условий для начала технологического процесса, таких как наличие компонентов в расходных бункерах, исправность оборудования и т.д. Затем открываются затворы расходных бункеров и производится дозирование компонентов бетонной смеси по весу. Для дозирования керамзита, объёмный вес которого значительно колеблется, один из дозаторов оборудован также датчиком уровня заполнения, что позволяет не только взвешивать, но и измерять объём компонента. После окончания процесса дозирования исходные компоненты из дозаторов перегружаются в смеситель, в котором производится перемешивание бетонной смеси, а затем выгрузка в транспорт.

Весь технологический процесс постоянно контролируется. При любых отклонениях его параметров или ошибках в работе оборудования система управления пытается самостоятельно решить возникшую проблему и только после нескольких неудачных попыток нормализовать ситуацию выдаёт сообщение об ошибке оператору.

После каждого замеса или после выполнения всей заявки система формирует и записывает соответствующие отчёты. Это позволяет вести полный учёт заявок, отгрузок потребителю, расхода компонентов и выхода бетона.

Система управления поддерживает в заданных пределах температуру горячей воды в расходных баках и выбирает для дозирования бак, температура воды в котором соответствует требованиям исполняемого рецепта на приготовление бетонной смеси.

Система способна работать как в автономном режиме, так и в составе локальной сети. Во втором случае сменное задание, рецепты, база данных и т.д. могут быть размещены на сетевом сервере.

Функции оператора бетоносмесительной установки при этом могут быть либо незначительно ограничены, либо сведены только к контролю технологического процесса и действиям в аварийных ситуациях.

Программное обеспечение (ПО) системы управления имеет дружественный оператору пользовательский интерфейс. Все параметры технологического процесса выводятся на красочную мнемосхему в удобном для восприятия виде. Команды оператора вводятся через стандартную клавиатуру с использованием сравнительно небольшого количества легко запоминающихся клавиш; кроме того, разрешённые к использованию в конкретной ситуации клавиши всегда указываются в соответствующей строке подсказки.

ПО написано на языке С++ и работает в среде MS-DOS. Для удобства представления информации на мнемосхеме используется графический интерфейс с разрешением 800×600.

ПО системы можно условно разделить на несколько уровней.

  • Уровень непосредственного управления оборудованием.
    Реализован в виде драйвера и обеспечивает цифровую фильтрацию и преобразование данных от различных датчиков в физические параметры (вес, объём, температура, ток, влажность, положение), а также выполнение элементарных команд («Дозировать», «Выгрузить», «Выгрузить дозу», «Включить»/«Выключить», «Открыть»/«Закрыть» и т.д.).
  • Уровень управления технологическим процессом.
    Реализован в главном модуле программы и обеспечивает управление бетоносмесительной установкой, визуализацию технологического процесса, работу с базой данных и т.д.
  • Сервисный уровень.
    Реализован в виде отдельных модулей и обеспечивает:
    • техническое обслуживание системы, для чего в начале рабочей смены оператору выдаётся перечень регламентных работ, которые система рекомендует выполнить в течение смены;
    • диагностику состояния оборудования, для чего из базы данных выбираются все ошибки, возникшие в работе оборудования за указанный период, строится гистограмма ошибок (рис. 2), и на основе этих данных обслуживающий персонал имеет возможность произвести профилактический ремонт механизма, не дожидаясь его полного отказа;
    • возможность аттестации контрольной аппаратуры на основе поверки и настройки измерительных каналов.

Рис. 2. Гистограмма ошибок в работе оборудования за определённый период (высота столбца соответствует частоте ошибки)

Модульный принцип построения ПО системы позволяет изменять количество и тип дозаторов, датчиков и исполнительных механизмов без переделки программы. Для обучения операторов вне БСУ и для демонстрационных целей в ПО предусмотрен имитатор аварийных ситуаций.

Мнемосхема как зеркало технологического процесса

Рис. 3. Мнемосхема бетоносмесительной установки

На рис. 3 представлена мнемосхема бетоносмесительной установки, на которой в режиме анимации отображаются изменения состояния оборудования, органов управления, выполнение отдельных операций, текущие значения параметров технологического процесса и т.д. Условные изображения расходных бункеров, компонентов бетонной смеси, а также баков воды и добавок (верхняя часть мнемосхемы) снабжены надписями с наименованием соответствующего компонента бетонной смеси и закрашены цветом, близким к реальному цвету этого компонента. Числа внутри изображений бункеров показывают влажность соответствующих компонентов в процентах (за исключением бункеров с керамзитом и цементом). На изображении пустого бункера никакие числа не высвечиваются, благодаря чему такой бункер легко идентифицируется. Изображения двух баков воды закрашены голубым цветом, и каждое из них содержит в своём поле по два числа, если соответствующий бак не пуст: верхнее число указывает заданную для автоматического поддержания температуру, а нижнее — текущую температуру воды. Если используются добавки, то на мнемосхеме изображение соответствующего бака тоже закрашено цветом содержимого и имеет надпись с наименованием добавки. Внизу изображений конусной части бункеров и сливных труб баков показаны затворы. Они открываются по команде на дозирование компонентов. Если при этом материал в бункере (баке) есть, то на мнемосхеме средствами анимации отображается процесс его высыпания (переливания) в дозатор и соответствующее изменение уровней наполнения.

Непосредственно под бункерами и баками на мнемосхеме находятся дозаторы,имеющие номера с 1 по 6. Изображение каждого дозатора включает столбчатый и цифровой индикаторы, показывающие величину его заполнения. В процессе дозирования и выгрузки в поле изображения каждого дозатора появляются три (четыре) числа. Верхнее число показывает заданный вес или объём дозируемого компонента в килограммах или кубических дециметрах, среднее число отражает реально набранный вес или объём в тех же единицах измерения (при переходе с дозирования по весу на объёмное дозирование и обратно надписи с единицами измерения автоматически изменяются), а нижнее — относительную погрешность дозирования в процентах. Если дозатор имеет датчик влажности, то появляется дополнительное четвёртое число, показывающее измеренное значение этого параметра. Дозаторы заполнителей (1, 2, 3) имеют по одному выпускному затвору (рис. 4), и материал при высыпании из этих дозаторов подаётся в смеситель по шиберу, который переключается в одно из двух фиксированных положений. Дозаторы цемента, воды и добавок (4, 5, 6) имеют по два выпускных затвора, которые трубами соединены каждый со своим смесителем. Выпускные затворы открываются по команде загрузки компонентов в смеситель. Для дозаторов 1, 2, 3 на мнемосхеме средствами анимации показывается процесс высыпания материала.

Читайте также:  Установка второй операционной системы с флешки

Рис. 4. Дозаторы заполнителей

Ниже дозаторов на мнемосхеме показаны два смесителя, имеющих номера 1 и 2. Каждый смеситель имеет мотор, приводящий в движение лопасти, и выпускной затвор для выгрузки смеси. На мнемосхеме средствами анимации показывается движение лопастей при включённом моторе.

В поле изображения смесителей высвечиваются следующие данные:

  • номер заявки,
  • номер рецепта,
  • объём замеса (м 3 ),
  • номер замеса/всего замесов,
  • ток мотора смесителя (А),
  • температура бетонной смеси (°С).

В нижней части изображения смесителя имеется линейный индикатор, показывающий, в зависимости от текущего режима, время перемешивания или время до окончания выгрузки.

Под каждым смесителем находится площадка выгрузки. В случае наличия транспорта под смесителем на мнемосхеме появляется изображение тележки, и при выгрузке, когда затвор смесителя открывается, средствами анимации отображается процесс высыпания бетонной смеси.

В правой верхней части мнемосхемы условно изображены вентилятор, лопасти которого вращаются при включенной аспирации, и манометр давления воздуха в пневмосети. Если стрелка манометра находится в зелёном секторе шкалы, то давление воздуха в норме, если в красном — ниже нормы.

В самом низу мнемосхемы находятся панели, индицирующие текущее состояние технологических процессов на линии каждого смесителя:

  • «Свободен» — линия свободна;
  • «Подготовка» — идёт подготовка оборудования к дозированию компонентов;
  • «Дозирование» — выполняется дозирование компонентов;
  • «Загрузка» — производится загрузка компонентов из дозаторов в смеситель;
  • «Перемешивание» — идёт перемешивание в смесителе; если заданное в рецепте время перемешивания вышло (линейный индикатор в поле смесителя полностью закрашен), то по команде начинается выгрузка (рядом с изображением бетоновоза появляется значок разрешения выгрузки);
  • «Выгрузка» — производится выгрузка бетонной смеси из смесителя;
  • «Отправка транспорта» — включается в последнем замесе выполняемой заявки на приготовление бетонной смеси, подаётся звонок для отъезда транспорта из-под смесителя;
  • «Выполнено» — технологический процесс завершен.

В правой нижней части мнемосхемы находится справочная панель, в которой указаны текущие дата и время, а также индикаторы выполнения заявки, наличия автотранспорта и состояния пульта ручного управления. Кроме мнемосхемы, на экране всегда присутствует окно главного меню программы управления бетоносмесительной установкой. При выборе пунктов главного меню открываются соответствующие окна, которые могут частично или полностью закрывать информацию из неактивных в данный момент ранее открытых окон.

В окно в зависимости от его назначения выводятся данные, субменю или производится ввод данных. Ввод-вывод данных выполняется только в активном окне, которое отличается синим цветом заголовка. Каждое окно имеет рамку, заголовок, раскрывающий его назначение, и набор «горячих» клавиш управления окном.

При ошибках оборудования выполнение технологического процесса приостанавливается, на мнемосхеме значком показывается механизм, вызвавший ошибку, открывается окно ошибок и система предлагает оператору выбрать один из вариантов действий: повторить операцию, игнорировать сообщение и т.д. (рис. 5). Окна с сообщениями об ошибках оформлены ярко-желтым цветом с красной рамкой и красным заголовком, что сделано специально для привлечения внимания оператора.

Рис. 5. Мнемосхема с аварийным сообщением и указанием неисправного оборудования

Аппаратные средства системы

Рис. 6. Структурная схема системы управления бетоносмесительной установкой

Структурная схема системы управления бетоносмесительной установкой представлена на рис. 6. Основу системы составляет индустриальный компьютер фирмы Advantech (рис. 7), выполненный на базе шасси IPC-610 и процессорной платы PCA-6178V, в котором установлены платы дискретного ввода-вывода PCL-724 (Advantech), плата АЦП L-264A (L-Card) и сетевая карта. Компьютер не имеет жесткого диска, вместо него используется DiskOnChip MD2202 (M-Systems) объёмом 32 Mбайт.

Рис. 7. Индустриальный компьютер, выполненный на базе изделий фирмы Advantech

Компьютер соединен со шкафом управления (рис. 8), выполненным на базе конструктива CONCEPTLINE (Schroff) со степенью защиты IP66. В шкаф управления установлены блоки питания NLP65-7624 и BXA10-48D15 (Artesyn Technologies), контроллер ADAM-4500 (Advantech) или I-7188 для управления подсистемой подачи материалов и транспортной подсистемой, модули твердотельных реле (Cosmo), клеммы WAGO. Для фиксации кабелей, подводимых через отверстия в стенках шкафа, и их герметизации используются кабельные вводы фирмы RST. Исполнение шкафа управления с учётом размещения индикатора, выключателя и кнопок на передней панели базового конструктива CONCEPTLINE обеспечивает степень защиты IP53. Шкаф управления кабелями соединён с датчиками и исполнительными механизмами, для подключения которых в местах установки оборудования используются монтажные корпуса QLINE-D (Schroff) с установленными клеммами WAGO.

Для контроля положения исполнительных механизмов применены индуктивные датчики E2EGX5MB1 (Omron).

Каналы измерения веса дозаторов построены на основе тензорезисторных датчиков T2, S2 (Тензо-М) и нормирующих усилителей с выходным сигналом 0. 5 В. Измерение объёма материала в дозаторе производится по показаниям ультразвукового датчика уровня заполнения (Siemens), которые компьютером пересчитываются в объём.

Канал измерения влажности использует СВЧ-влагомер Microradar MR113 с унифицированным выходным сигналом 4. 20 мA. Такой же выход имеют медные термосопротивления ТСМУ-205 (Элемер) каналов измерения температуры.

Каждый канал измерения тока мотора смесителя имеет в своём составе трансформатор тока и нормирующий усилитель.

В системе предусмотрен пульт ручного управления исполнительными механизмами, который включается поворотом специального ключа. Дозирование компонентов с пульта разрешается компьютером после ввода заявки на приготовление смеси. Переход на ручное управление автоматически учитывается системой.

Индустриальный компьютер и шкаф управления находятся в помещении операторской (рис. 9), остальные элементы системы расположены в местах установки оборудования.

Рис. 9. Индустриальный компьютер и шкаф управления в помещении операторской

Заключение

Внедрение на ЗАО «Железобетон» системы управления бетоносмесительной установкой позволило стабильно получать качественную бетонную смесь в строгом соответствии с заданным рецептом, за счёт чего достигнут значительный экономический эффект.

Например, при выпуске на этом предприятии 53 тыс. м 3 сборного железобетона снижен коэффициент вариации прочности бетона с 15 до 7 единиц, что позволило сэкономить 600 тонн цемента в год.

Опыт эксплуатации системы управления бетоносмесительной установкой на нескольких заводах показал её высокую надёжность, отказов по вине системы не зафиксировано.

К настоящему времени разработан расширенный вариант системы, который, кроме приготовления смеси, обеспечивает автоматическую подачу материалов в расходные бункеры БСУ, управление складом заполнителей и автоматическую доставку смеси потребителям. Расширенный вариант системы монтируется на Вологодском заводе железобетонный конструкций и строительных деталей.

Журнал «Современные технологии автоматизации» № 1/2004.

источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *