Заводы промышленности стройматериалов без традиционных контрольно-измерительных приборов (КИП) и релейной автоматики.

Инженер В.С. Зорохович
Институт "НИИстроммаш", г. Гатчина.

Сейчас, когда в любом посёлке широко используются компьютеры, а работать с ними могут и школьники, традиционные релейно-контактные системы автоматического управления (САУ) и аппаратура КИП и А или "РЕМИКОНТЫ" на Вашем заводе должны быть заменены удобной в эксплуатации и адаптированной под Ваши задачи распределённой микропроцессорной системой, использующей в качестве пульта серийный персональный компьютер IBM PK, а на нижнем уровне - микропроцессорные программно логические контроллеры или взаимозаменяемые многоканальные контроллеры-регуляторы.

Практически стопроцентное применение микропроцессорной и компьютерной техники в системах автоматического управления (САУ) современных технологических линий обусловлено её несравнимо более высокой по сравнению с ранее применявшейся аппаратурой надёжностью и удобством в эксплуатации. Стоимость микропроцессорных САУ соизмерима со стоимостью САУ на контактной технике, "жёсткой логике" или КИП и имеет постоянную тенденцию к уменьшению. Следует также отметить, что благодаря повсеместному распространению в быту и в финансовых службах персональных компьютеров преодолён психологический барьер по их применению и сняты проблемы поиска специалистов, обслуживающих эту технику. САУ автоматических линий для производства стройматериалов, выполненные на базе микропроцессорных программируемых контроллеров и компьютерной техники, разрабатывается и поставляется "под ключ" институтом "НИИСТРОММАШ" с 1986-го года. Десятки таких систем успешно работают по настоящее время, причём проблем с их эксплуатацией не возникало ни в С. Петербурге, ни в Германии, ни в удалённом на 800 км. от железной дороги Тувинском посёлке Усть-Элегесте.

Современная САУ должна удовлетворять следующим требованиям:

• Обеспечивать безусловную высочайшую надежность собственной работы и способствовать повышению надежности работы и расширению технологических возможностей управляемого ею оборудования;
• Обслуживаться персоналом средней квалификации;
• Обеспечивать диагностику неисправности оборудования и самой САУ;
• Обеспечивать вывод и документирование объективных, защищенных от подделки данных о работе каждого из участков завода за текущее время и за любой предыдущий отрезок времени.

При строительстве нового завода создаётся единая автоматизированная система управления технологическим процессом. Она решает на заводе три основные задачи:

1. Обеспечивает управление поточными автоматическими линиями и транспортными механизмами. Управление производится от программно-логических микропроцессорных контроллеров (ПЛК) с дискретными сигналами информации и управления. Ранее здесь применялась релейно-контактная автоматика или аппараты "жёсткой логики".

2. Обеспечивает контроль и автоматическое регулирование температуры, давления и других параметров. Устройства контроля и регулирования технологических процессов построены на базе микропроцессорных регулирующих контроллеров (РК) с аналоговыми сигналами информации и, частично,. управления. Современные РК могут содержать модули обработки дискретных сигналов и одновременно выполнять функции ПЛК, управляя, например, печным и сушильным транспортом. РК используют для автоматизации печей, сушил и других тепловых агрегатов. Ранее здесь применялись системы КИПиА.

3. Обеспечивают по компьютерной сети завода, с которой связаны все ПЛК и РК., информацией о работе технологических участков завода все службы от директора до слесаря - наладчика.

Управление транспортной автоматикой и поточными линиями.

В САУ транспортной автоматики и поточных линий используются, как правило, дискретные входные и выходные сигналы, т.е. сигналы, имеющие два значения: единица-ноль (включено - выключено). ПЛК таких САУ программируются с помощью языков, построенных на базе алгебры логики или релейно-контактных символов. Работа с этими языками не требует привлечения программистов, т.к. они легко осваиваются обслуживающим персоналом, включая электромонтёров-наладчиков. Простейшие ПЛК содержат установленные в каркасе источник питания, модуль процессора и модули входов и выходов. На входные модули подаются сигналы с путевых выключателей и датчиков-сигнализаторов управляемого объекта. Сигналы выходных модулей обеспечивают включение соответствующих механизмов. Разработанный алгоритм работы механизмов записывается в модуль процессора. ПЛК всех участков соединены с сервисными компьютерами, которые, в свою очередь, могут быть связаны локальной цеховой сетью.

Система с ПЛК заменяет релейно-контактную, обеспечивая большую надёжность, возможность быстрой перестройки и замены программ. Появилась также возможность резко расширить диагностику, поскольку в отличие от релейно-контактных систем и систем "жёсткой логики" здесь увеличение числа операций (контактов) здесь не приводит к усложнению, т.е. снижению надёжности или увеличению стоимости аппаратуры. ПЛК имеют возможность работать совместно с серийным компьютером, либо с прибором программирования, выполненным на базе компьютера. Входные модули выпускаются для приёма дискретных сигналов от 12 до 220 В постоянного и переменного тока. Имеются также спецмодули, в частности, для приёма импульсных сигналов ЧПУ. Модификации выходных модулей выполняются для нагрузок на любое напряжения до 220 В и на токи до 10 А. Т.е. входные модули могут быть подобраны для подключения любых датчиков или выключателей объекта, а к выходным модулям могут быть подключены непосредственно электромагниты и пускатели приводов управляемых механизмов. Благодаря использованию в процессорных модулях элементной базы современных ЭВМ многократно повысились интеллектуальные возможности ПЛК, в частности, появилась возможность заменить громоздкие пульты на небольшие и удобные дисплеи, на экраны которых выводятся наименования выполняемых команд и информация по диагностике и учёту.

Регулирование и контроль технологических параметров тепловых агрегатов.

Для автоматизации тепловых агрегатов используют регулирующие контроллеры (РК), главным отличием которых от ПЛК является наличие возможности математической обработки аналоговых (непрерывных) сигналов. Как и ПЛК совместно с РК для сервисных функций обычно используют компьютер. Конструктивно РК выполняется, как правило, с теми же корпусом, источником питания, модулем микропроцессора и дискретными входными и выходными модулями, что и ПЛК. Дополнительно устанавливаются модули приёма сигналов непосредственно от термопар, терморезисторов и унифицированных (по ГСП) сигналов других датчиков. В большинстве случаев имеется интерфейсная связь с автономными (часто разнесёнными по объекту) микропроцессорными контроллерами с аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), к которым подключаются близлежащие датчики. Такой АЦП - контроллер обеспечивает автономное автоматическое регулирование одного или нескольких параметров и дополнительную аварийную сигнализацию о недопустимом отклонении параметров. В любом случае предусмотрена возможность контроля и задания зоны допустимых значений этих параметров через компьютер. РК обеспечивает контроль и автоматическое регулирование температуры, давления и других параметров в цифровой форме с большой точностью, а также сигнализацию о предельных отклонениях, диагностику обрыва цепей измерения и неисправностей датчиков и приборов. Настройка системы, задание технологических параметров и их контроль выполняются с помощью компьютера. Специалистам - технологам предоставляется удобный интерфейс, обеспечивающий наглядное формирование "коридора" заданных допустимых значений параметров и сигнализацию об их отклонениях; представление на экране и распечатки графиков, диаграмм и таблиц (текущие параметры и их значения для любого момента предыдущего месяца), а также "технологическая история" изготовляемой продукции. Ниже приведена система контроля и автоматического регулирования процессов сушки и обжига на Рузаевском кирпичном заводе:

Создание общецеховой (общезаводской) системы контроля (ОСК) технологического процесса.

ОСК обеспечивают информацией о работе завода все службы от генерального директора до слесаря - наладчика. Информация выдаётся от компьютеров компьютерной сети завода, с которой связаны все ПЛК и РК. В частности, обеспечивается: выдача диаграмм и графиков технологических параметров тепловых агрегатов в любой (по желанию потребителя) форме как на текущий момент, так и за любой предыдущий промежуток времени. По каждому из участков постоянно выдаются данные о производительности, простоях и их причинах и перечни отказов как текущие, так и за любую смену. Эти же компьютеры используются для диагностики отказов оборудования, включая собственно САУ, и для отладки рабочих программ.. Некоторые виды информации (например, данные лабораторных анализов) могут заноситься в ОСК ответственными лицами вручную и также могут быть востребованы персоналом в виде таблиц и графиков. На базе оперативной информации компьютерной сети можно реализовать создание и контроль графиков ППР; контроль расхода запчастей; контроль складского хозяйства; создание машинного архива техдокументации; учёт расхода энергоносителей; учёт отгрузки продукции. Естественно, к отдельным видам информации допуск ограничивается

Вопросы реконструкции САУ действующего оборудования.

При реконструкции САУ транспортной автоматики и поточных линий предварительно рассматривается целесообразность модернизации самого оборудования с учётом новых возможностей, предоставляемых микропроцессорной и компьютерной техникой. Решаются вопросы структуры управления: оставить ли привычный пульт или использовать пульт с дисплеем. Целесообразно также заменить контактные путевые выключатели на бесконтактные и на фотореле. Замена САУ может быть выполнена поэтапно по участкам. Схемы подключения разрабатываются с учётом существующих коммуникаций. Предварительно прокладывают дополнительные кабельные трассы. Рабочие программы ПЛК отрабатывают на стенде в соответствии с предполагаемыми алгоритмами работы модернизируемого оборудования. После изготовления и стендовой проверки новых комплектных устройств их замена и наладка занимают от 3-х до 10-и суток.

При модернизации САУ тепловых агрегатов, как и при модернизации поточных линий, желательно проанализировать технологический процесс с учётом новых возможностей, предоставляемых микропроцессорной и компьютерной техникой. Например, можно ввести автоматическую корректировку заданной кривой обжига в зависимости от числа толканий вагонеток. При необходимости монтируются дополнительные датчики и исполнительные механизмы, прокладывают кабельные трассы. Отрабатывают на стенде предполагаемые алгоритмы управления и регулирования. После изготовления, стендовой проверки и установки новых комплектных устройств производится монтаж интерфейсных цепей обмена информации РК с компьютером и с автономными АЦП-контроллерами и отладка этих цепей. Переключение датчиков и исполнительных механизмов к новой системе может в большинстве случаев вестись последовательно по зонам без остановки тепловых агрегатов.