2) Современные АСУТП имеют иерархическую структуру с тремя
уровнями. Полевой уровень - уровень функционирования полевых
КИПиА, включающий датчики контроля параметров, исполнительные
устройства, управляемые электроприводы, средства комплектной
автоматики оборудования. Уровень процесса - уровень функционирования
автоматизированных систем управления, включающий программно-
технические средства станций управления технологическим процессом,
противоаварийной защиты процесса и оборудования. Уровень управления
- уровень функционирования автоматизированных технологических
объектов, включающий персональные компьютеры промышленного
исполнения, принтеры, резервированную управляющую сеть,
соединяющую уровень управления и уровень процесса;
3) Обмен информацией между уровнями происходит по
промышленным протоколам, таким как Modbus, Profibus, Ethernet;
Проведенные исследования и полученные авторские выводы
позволяют перейти к рассмотрению материала второй главы, посвященной
анализу деятельности и разработке технического задания на
автоматизацию технологической линией приготовления комбикорма на
предприятии ООО "ИЗКОРМ".
25
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ООО "ИЗКОРМ",
РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ АСУ ТП
ПРЕДПРИЯТИЯ
2.1. Анализ деятельности предприятия и обоснование необходимости
разработки АСУ ТП
Успешное приготовление многокомпонентной смеси в
производстве кормов достигается точной дозировкой компонентов. Схема
смешения представлена на рисунке 7.
Рисунок 7 – Структурная схема системы смешений
Компоненты корма храниться в восьми вертикальных бункерах,
выход из которых осуществляется на шнек, который доставляет
компонент в мерную емкость. Мерная емкость закреплена на весах и
имеет выход в емкость фасовки готовой продукции и емкость смешения.
[7]
В настоящее время процесс приготовления корма не
автоматизирован, но имеет дистанционное управление из диспетчерской.
Оператор поочередно, дистанционно, открывает заслонки бункеров
хранения компонентов корма, отмеряя необходимое по рецепту
количество. После взвешивания компонент подается в емкость смешения.
26
Когда все компоненты отмеряны согласно рецепта и загружены в
емкость смешения, оператор начинает перемешивание на определенное
рецептом время. [28]
После окончания времени смешения готовый продукт через мерную
емкость и повторного взвешивания поступает в емкость фасовки, откуда
фасуется в мешки по 10, 25 и 50 кг.
При данном методе управления, основанном на использовании
результатов взвешивания, в значительной степени влияют чисто
субъективные причины, вносимые мастерами смен. Их опыт, понимание
основных закономерностей процесса и эффектов взаимодействия
различных управляющих факторов, умение производить правильную
оценку косвенной информации о процессе дает им возможность в какой-
то мере приближаться к оптимальным режимам, при этом каждым из них
вносится субъективный фактор в процесс управления, оценка которого
может быть различной. [28]
Текущий уровень автоматизации контроля довольно низок,
следствием чего является его неэффективное функционирование. [7]
Дежурными операторами в течение дня обрабатывается большое
количество информации для которых отсутствует автоматизированная
обработка, что является причиной высоких затрат труда и времени.
Выходная информация не всегда представлена удачно. Например, в
процессе работы сотруднику может потребоваться просмотр информации
по предыдущим загрузкам, для этого ему приходится искать все данные в
журналах, заполненных вручную. Все это приводит к повышению
вероятности возникновения ошибок при вводе данных, не говоря уже о
ручной обработке документов, где ошибка может возникнуть и в процессе
расчетов. [28]
Использование множества программ для обработки однотипной и
связанной между собой информации доставляет сотрудникам большие
27
Низкая эргономичность
Неудобный ввод информации
Неудобное хранение информации
Низкая надежность
Существует вероятность возникновения ошибок при заполнении отчетов
Низкая экономичность
Высокие затраты труда
Необходимость выполнять однообразную работу в больших количествах
Неэффективная работа
оператора
Невысокая производительность
Отсутствие автоматизированной обработки для некоторых документов
Низкая оперативность подготовки отчетных данных
неудобства. Например, если требуется провести выборку некоторых
данных из двух документов, реализованных в разных программах, то
работник вынужден либо просматривать распечатанные документы и
выбирать данные вручную, либо переключаться с одной программы на
другую в поисках нужной информации. Следствием чего является низкая
скорость обработки документов. [28]
Еще одной проблемой является дублирование при вводе и хранении
информации. Каждый сотрудник пользуется удобным для него
программным обеспечением, поэтому данные заносятся в разных
документах и хранятся на нескольких компьютерах, в силу чего некоторые
данные могут дублироваться на каждом из них.
Также довольно актуальна проблема доступа одного сотрудника к
документам другого сотрудника. [9]
Ниже изображено графическое представление дерева проблем,
рисунок 8.
Рисунок 8 – Дерево проблем ООО "ИЗКОРМ"
28
Текущая система диспетчерского контроля и управления занимается
непосредственно управлением/наблюдением технологического процесса и
контролем небольшого числа параметров жизненно важных для самого
процесса управления. [9]
Перечень нормативно-технологических параметров составлен
специальными службами таким образом, чтобы контроль именно этих
параметров обеспечивал слежение за оборудованием. Необходимо
отметить, что создание системы контроля требует индивидуального
подхода для каждого объекта, ввиду существенных различий в
использовании технологического оборудования, требований надежности и
условий их функционирования. [30]
Рассмотрим систему управления питателями. Система питания
сжатым воздухом состоит из двух пневматических цилиндров М1 и М2,
влагоотделителя ВД, двух распределителей Р1 и Р2, двух
маслораспылителей МР1 и МР2, двух регуляторов давления КР1 и КР2,
двух манометров. [29]
Воздух из сети через входной ниппель, вентиль и влагоотделитель
поступает на вход регулятора давления, к распределителю.
Если распределитель Р1 обесточен, то воздух не поступает в
пневмоцилиндр, при переключении распределителя в крайнее левое
положение поршень пневмоцилиндра М1 начинает выдвигаться, затвор
дозатора открывается. При переключении распределителя в крайнее
правое положение поршень пневмоцилиндра М1 начинает движение назад,
затвор дозатора закрывается. [29]
По тому же принципу построена схема пневмопривода затвора
смесителя.
Цепь питания оборудования трехфазная. Величина номинального
напряжения и номинальная частота питающей сети не должны отличаться
от указанных на агрегатах. [10]
29
Сечение подводящих проводов в зависимости от их длины
выбирается так, чтобы падение напряжения в проводах при номинальном
токе не превышало 5%. Подключение агрегатов к силовой цепи
производится через автоматический выключатель. [31]
Подводимая воздушная сеть должна иметь давление до 630 кПа.
Качество воздуха по ГОСТ 17433—80.
Пневмосистему к воздушной магистрали подключить резиновыми
рукавами с внутренним диаметром 9 мм. [10]
После монтажа электрической схемы проверить работу аппаратуры.
Заземлить все металлические нетоковедущие части оборудования,
участка сухих смесей.
В базовом исполнении система управления построена на РКС с
применением электромагнитных пускателей в силовой части схемы.
Для включения питателя необходимо переключить селектор SA3 в
соответствующее положение, выбрать необходимое значение веса на
весовом модуле. После нажатия кнопки SB16.2 включается
электромагнитный пускатель KM6, в силовую цепь которого подключен
электродвигатель питателя. При достижении заданного веса контакт KL21
весового модуля размыкается, питатель останавливается. Остальные 5
питателей подключены по идентичной схеме. Электрическая схема одного
из питателей приведена на рисунке 9. [30]
Рисунок 9 - Схема питателя
30
Для того чтобы освободить дозатор для следующего компонента
необходимо открыть пневмозатвор. Открытие дозатора обеспечивается
нажатием кнопки SB11.2 (KL3) до достижения конечного выключателя
SQ1. После ссыпания компонента в смеситель затвор закрывается
нажатием кнопки SB12.2. Управление распределителем пневмозатворов
осуществляется его электромагнитами YA1, YA2. Концевые положения
контролируются конечными выключателями SQ1, SQ2. Управление
пневмозатвором смесителя осуществляется по идентичной схеме. Схема
управления пневмозатвором приведена на рисунке 10. [30]
Рисунок 10 - Схема управления пневмозатвором
До начала выгрузки первого компонента из дозатора в смеситель он
должен быть включен. Для включения смесителя необходимо нажать
кнопку SB2.2 при этом включается пускатель KM2, в силовую цепь
которого включен электродвигатель смесителя. Для запуска элеватора
необходимо нажать кнопку SB3.2 при этом включится пускатель KM3, в
31
силовой цепи которого включен электродвигатель элеватора. Схема
управления элеватором и смесителем приведена на рисунке 11.
Рисунок 11 - Схема управления смесителем и элеватором
Данная схема не позволяет выполнять циклы смешивания в
автоматическом режиме, т.е. рабочему необходимо участвовать на каждом
этапе работы оборудования, что несомненно ведет к увеличению ошибок
при смешивании. В связи с этим необходимо автоматизировать процесс
дозирования и смешивания, таким образом, минимизировать участие
человека в производственном цикле. [30]
2.2. Анализ и обоснование выбора аппаратно-программных средств
для разработки АСУ ТП приготовления комбикорма
Подлежащими автоматизации являются следующие функции:
управляющие, информационные, вспомогательные и функции
безопасности. [30]
Конечной целью создания системы является создание
автоматизированной системы управления непрерывными
технологическими процессами приготовления комбикорма с высоким
уровнем функциональной надежности взамен устаревшей системы и
повышение качества функционирования ООО "ИЗКОРМ". [13]
32
По функциональным признакам АСУ ТП должна состоять из
следующих подсистем: [26]
подсистемы автоматизированного контроля и управления (АКУ)
технологическим процессом для сбора, обработки, отображения и вывода
информации и управления технологическим процессом в
регламентированном режиме;
подсистемы противоаварийной автоматики (ПАЗ), построенную на
базе программно-технического комплекса повышенной надежности,
служащую для реализации функций безопасности процесса и
оборудования;
сервера ОРС (ExaOPC server).
Программно-технический комплекс (ПТК) должен обеспечивать
контроль уровней доступа пользователей к различным группам операций
(например, управление электротехническим оборудованием, изменение
уставок терминалов защит, конфигурирование Системы).
Различные операции должны разделяться на группы: [26]
– администрирование системы (редактирование экранов процесса,
конфигурирование системы);
– оперативное управление технологическим процессом;
По каждой группе могут быть обеспечены следующие уровни прав
доступа:
– «просмотр» – только просмотр;
– «управление» – разрешено управление;
– «инженер» – разрешено изменение настроек;
– «системный администратор» – разрешены все операции, в том
числе изменение прав других пользователей.
Информация об аварийных ситуациях в ПТК должна автоматически
отображаться на дисплеях АРМ, а также записываться и храниться на
жестких дисках. [34]
33
При отказе и последующем восстановлении работоспособности
локальной сети должен автоматически восстанавливаться обмен
информацией. [26]
ПТК должен обеспечивать контроль уровней доступа пользователей
к различным группам операций (например, управление
электротехническим оборудованием, изменение уставок терминалов
защит, конфигурирование Системы). [14]
Различные операции должны разделяться на группы:
– администрирование системы (редактирование экранов процесса,
конфигурирование системы);
– оперативное управление технологическим процессом;
По каждой группе могут быть обеспечены следующие уровни прав
доступа:
– «просмотр» – только просмотр;
– «управление» – разрешено управление;
– «инженер» – разрешено изменение настроек;
– «системный администратор» – разрешены все операции, в том
числе изменение прав других пользователей.
Подцелями создания АСУ ТП цеха являются:
получение необходимых по количеству и качеству конечных
продуктов при минимизации технологических и трудовых затрат;
надежность работы и безопасность эксплуатации участка
непредельных углеводородов;
защита технологического оборудования от аварий;
повышение стабильности ведения технологических процессов;
повышение технического уровня и качества управления,
улучшение условий труда персонала.
Достижение цели обеспечивается благодаря: [33]
34