Корзина
9 отзывов
+79787626132
Система управления процессом обжига керамических изделий
Контакты
АТП-Крым, ООО
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или индивидуального предпринимателя.
+7978762-61-32
+7978829-47-95
+7985964-08-98Viber, What's Up
Потеряхин Валерий Борисович
Республика КрымСевастопольФиолентовское шоссе 1/2, офис 215299053
Карта

Система управления процессом обжига керамических изделий

Описанная в данной статье автоматизированная система управления технологическим процессом обжига керамических изделий позволила существенно оптимизировать затраты на электроэнергию. Система существенно расширила возможности по контролю и управлению процессом обжига изделий из керамики. Понятный пользовательский интерфейс и автоматизация основных операций позволили снизить влияние человеческого фактора на результат производства, а использованные программно-аппаратные решения от компаний ОВЕН и Schneider Electric обеспечили её высокую надежность.  
 
Объект автоматизации
 
На предприятии по производству изделий из керамики и бетона имеется цех обжига, основным оборудованием которого являются 11 электрических печей разной мощности (до 160 кВт). На каждой из них уставлен технологический терморегулятор фирмы ОВЕН (одноканальных ТРМ251 — пять штук, двухканальных ТРМ151 — шесть). Информация с терморегуляторов передается по интерфейсу RS-485 на автоматизированное рабочее место оператора (АРМ). На компьютере было установлено ПО OWEN Process Manager, которое и служило для отображения и архивации данных о температуре в печах обжига. Вследствие ограниченной мощности подстанции обжиг не мог производится во всех печах одновременно, кроме того основной объем работ связанных с обжигом приходилось проводить ночью при минимальной стоимости электроэнергии.
Данная структура привела к следующим проблемам:
- время начала цикла ночного обжига не было детерминированным и зависело от действий оператора-печника, в результате ошибки которого обжиг мог начаться или раньше (во время действия более высокого тарифа) или позже, что приводило к увеличению затрат на электроэнергию;
- удаленный мониторинг состояния терморегулятора печи был затруднён, в следствие чего аварийные ситуации зачастую обнаруживались слишком поздно, что приводило к тому, что печь не выполняла положенную программу обжига и его приходилось выполнять в дневное время при высокой стоимости электроэнергии;
- отсутствовал контроль за потребляемой печами мощностью, что неоднократно приводило к авариям различной степени тяжести на подстанции вследствие перегрузки;
- не было способа объективно отслеживать наработку (моточасы) печей обжига, что часто приводило к внезапным поломкам спиралей нагревателей;
- объективный контроль времени работы каждой печи отсутствовал, из-за чего усложнялась задача по составлению отчета о потреблении электроэнергии печами обжига.
В общем и целом использовавшие программно-аппаратные средства были не способны решить трудности изложенные выше, не позволяли создать наглядную систему визуализации управления (человеко-машинный интерфейс) и автоматизировать составление отчётной документации.
 
Цель автоматизации
 

Из-за проблем приведённых выше заказчиком была поставлена задача создания автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) обжига. АСУТП должна была обеспечить решение следующих проблем путём:

- снижения влияния человеческого фактора и обеспечения рационального использования времени действия ночного тарифа на электроэнергию;

- обеспечения оперативного уведомления о работе печей и протоколирования всех событий, связанных с технологическим процессом;

- недопущения возникновения аварийных ситуаций, при помощи программной блокировки невозможности включения печей в случае угрозы перегрузки подстанции;

- автоматизации создания отчетных документов.

 
Выбор средств автоматизации
 

Для организации визуализации, сбора и архивации данных на ПК используется SCADA-система Vijeo Look (производитель Schneider Electric), которая обеспечивает оптимальное сочетание простоты реализации приложения и функциональных возможностей. Для непосредственной реализации алгоритма управления терморегуляторами печей используется промышленный логический контроллер (ПЛК) Schneider Electric TwidoTWDLMDA20DRT, который позволяет реализовать поставленные задачи при сохранении оптимальной стоимости. Контроллер управляет терморегуляторами ОВЕН ТРМ151 и ТРМ251 посредством интерфейса RS-485 (используется протокол «ОВЕН»). Связь со SCADA-системой происходит при помощи Ethernet. Структура системы изображена на рисунке 1.

 
 
Рисунок 1. Структура системы управления
 
Функции системы и решаемые задачи
 

В итоге разработанная АСУТП обжига керамических изделий состоит из следующих компонентов:

- программируемых терморегуляторов печей ОВЕН ТРМ151 и ТРМ251;

- щита управления, где находятся контроллер и оборудование для связи по интерфейсам RS-485 и Ethernet

автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора, ключевым элементом которого является компьютер, на котором установлена SCADA-система VijeoLook.

 

АСУТП выполняет следующие функции:

1. Мониторинг значений температуры, поступающих с терморегуляторов, и отображение их в виде трендов (график «время-значение»), с их последующей архивацией;

2. Отслеживание наработки (моточасов) каждой из печей. В случае выхода значения выше установленного предела выдается предупреждение. Это позволяет вовремя заменить спираль нагревателя;

3. Запуск и остановка программ терморегуляторов по заданной последовательности, что дает возможность более эффективно использовать ночное время и снизить влияние человеческого фактора при проведении ночного обжига;

4. Ручное управление терморегуляторами по сети с АРМ оператора, а также выбор программы технолога для выполнения.

5. Отображение состояния терморегуляторов печей, что даёт оператору возможность оперативно определять состояние (выполнение программы, ожидание включения, авария, потеря связи и т.д.) печей, вовремя реагировать при аварийных ситуациях;

6. Контроль мощности работающих печей. Теперь ведется подсчет потребляемой нагревателями печей мощности, и в случае если включение печи вызывает перегрузку, то происходит ее автоматическое отключение. Это происходит на уровне контроллера вне зависимости от работы SCADA-системы. Также при попытке включить печь по сети с АРМ происходит расчет потребляемой мощности и, если она превышает номинальную, выдается сообщение о невозможности включения.

7. Автоматическое создание отчетов в MS Excel. В отчете отображается время (с точностью до минуты), которое печь проработала за сутки и приблизительное значение потреблённой электроэнергии. Отчеты автоматически сохраняются каждые сутки или по требованию оператора.

8. Автоматическая запись всех событий, происходящих с печами во время технологического процесса в журнал с указанием времени.

 

В среде SCADA-системы VijeoLook был разработан набор страниц визуализации технологического процесса, при помощи которых осуществляется мониторинг и управление технологическим процессом. В него входят:

- Главная страница (рисунок 2). На ней можно получить общую информацию о технологическом процессе (температура и состояние печей, выполняемая программа технолога, потребляемая мощность и т. д.);

- Страниц подробной информации о работе печей (рисунок 3). На этих страницах кроме информации доступной с главной страницы можно также просмотреть график (тренд) температуры, причем, как и в реальном времени, так и в режиме просмотра архивных данных.

 
Рисунок 2. Экран визуализации технологического процесса
 

Также экране общей визуализации, где отображена информация по всем печам, при наведении курсора на соответствующую печь появляется всплывающее окно, в кототором присутствует более подробная информация.

 
Рисунок 3. Экран подробной информации о работе печи
 
Заключение
 

АСУТП обжигом керамических изделий успешно внедрена и работает. Система управления обеспечила оптимизацию затрат электроэнергии, повышение эффективности работы печного комплекса цеха, снизила влияние человеческого фактора на технологический процесс. Главный энергетик предприятия теперь имеет возможность получения развернутой статистики времени использования оборудования, что позволяет объективно оценить энергозатраты за отчетный период. Новая система позволяет персоналу вовремя угрозу разрушения нагревателей печей и оперативно производить предупредительный ремонт.

Система управления процессом обжига керамических изделий