Технічні науки/12. Автоматизовані системи управління на виробництві
К.т.н.
Шепетюк Б.Д.
Чернівецький
національний університет імені Юрія Федьковича, Україна
Система багатофракційного дозування
Технологічний процес в промисловості нерозривно зв’язаний з автоматизацією
технологічних процесів. Автоматизація ефективно застосовується на сучасному
етапі розвитку людства з метою досягнення зростання показників
ресурсозбереження, поліпшення екології навколишнього середовища якості та
надійності продукції. При реалізації систем дозування будівельних сумішей
основними завданнями є підвищення якості та швидкості дозування суміші,
зменшення затрат людської праці, реалізації можливості ведення обліку
матеріалів, які затрачені при виробництві сумішей. Також першочерговим завданням
є забезпечення надійності виробництва, та миттєвої реакції на аварійні та
позаштатні ситуації. Було поставлено
задачу по реалізації системи
автоматизації виробництва будівельних сумішей на базі сучасного
тензометричного вагового обладнання.
Сьогодні ринок вагового обладнання надзвичайно насичений. Існує величезна
кількість тензометричних датчиків та промислових контролерів різних типів
[1-8].
Тензометричний датчик (тензодатчик) — це пристрій для вимірювання стану
напруження в металі. Конструктивно являє собою провідник певної форми, що
під’єднується до виробу, що вимірюється. При відомому опорі датчика в
недеформованому стані можна по зміні опору після калібровки визначити степінь
деформації. За методом передачі сигналу датчики поділяються на аналогові та
цифрові. Сигнал з аналоговго датчика оцифровується в ваговому терміналі за
допомогою АЦП (аналогово-цифровий перетворювач).
В цифрових датчиках АЦП знаходиться безпосередньо в корпусі датчика, і в
термінал предається вже оцифроване значення ваги. Також цифрові тензодатчики
повинні бути адресовані контролером, що робить можливим введення коефіцієнта
для кожного датчика окремо, чим досягається точна підстройка всієї системи без
введення необоротних змін.
Зараз на ринку доступні тензометричні датчики таких відомих виробників як Mettler–Toledo, HBM, Тензо–М та ін.
Основним критерієм при виборі було відношення «ціна/якість». При розробці
системи автоматизації використано тензометричні датчики балкового типу, що
заміряють деформацію на згин, вирбництва фірми HBM (рис.1.).
Ваговий термінал (контролер) – це пристрій, що приймає дані від одного чи
декількох тензодатчиків, інтерпретує та відображає їх. Сучасні вагові термінали окрім їхньої комплектації
можна розділити на вільнопрограмовані контролери та контролери з
передвстановлиними операторськими режимами. Вільнопрограмовані вагові термінали
мають значно ширші можливості і можуть вирішувати більш широкий спектр задач.
Серед доступних на ринку України вільнопрограмованих вагових контролерів
можна виділи SysTec IT6000/IT8000/IT9000/IT9000E та Mettler-Toledo IND780. Для реалізації поставленого завдання
було обрано SysTec IT8000 (рис.2).
Основні переваги вибору вагового терміналу SysTec IT8000 наступні:
·
порівняно
низька вартість системи. Обраний ваговий термінал дешевший за свого основного
конкурента Mettler-Toledo IND780;
Рис 1. Тензорезисторный
датчик
·
в порівнянні
з Mettler-Toledo IND780 обраний термінал має ширші можливості з програмування;
·
модульна
концепція дозволяє зібрати термінал під конкретну задачу не переплаючи за
компоненти, що не використовуються;
·
висока
швидкість опитування ваг.
Рис.2. Ваговий термінал SysTec IT8000
Ваговий термінал IT8000 зручний для використання при різноманітних
зважуваннях, наповненнях та пакуваннях. Він підключається до вагових платформ,
що використовують аналогові чи цифрові датчики.
Контролер IT8000 легко програмується, програмний код легко пристосовуються до специфічних
застосувань. Стандартне програмне забеспечення дозволяє використовувати у
стандартних застосуваннях, таких як наповнення, пакування, контрольне
зважування, реєстрація даних, автомобільне зважування тощо. Розробка
специфічних для користувача програм є можливою завдяки програмному генератору RTG 3.0, що забезпечує засоби для простого і
доступного програмування.
В якості зважувального інтерфейсу аналого-цифровий модуль (ADM)
забезпечує підключення до аналогової підструктури з тензодатчиками за 4-х або
6-ти дротовою технологією.
Середовище розробки RtgWin 3.0 дозволяє розробляти програми для вільно програмованих
контролерів Systec IT6000/IT8000/IT9000, завантажувати їх та проводити їх
відладку за допомогою вбудованих функцій. Для створення бази даних в середовищі розробки RtgWin потрібно тільки задати ім’я бази даних та її
структуру ( ім’я, тип та розмір кожного поля ), все інше генерується
автоматично.
Ваговий контролер SysTec IT9000 забезпечує роздільну здатність в 3000
дискрет, що при використанні вагового бункеру в 1 тонну забезпечує точність в
+\- 500 грамм, це дозволило досягти
високої точності при дозуванні суміші. Частота зчитування значення ваги
становить 60Гц, що також позитивно відзначається на точності та швидкості
дозування.
З допомогою даних технічних засобів було розроблено систему дозування
багатофракційних будівельних сумішей на базі промислового вагового контролера SysTec IT9000 та аналогових датчиків виробництва HBM класу точності С3. Основним завданям було проектування, в першу
чергу, надійної систем, що б працювала в складних умовах без збоїв. В
розробленому программному засобі передбачена
система реакціїї на можливі аварійні ситуації за допомогою системи
дискретних входів та виходів і електричних реле. Основні процедури та
функції розробленого програмного забезпечення наступні:
Load2Mix – процедура,
що керує завантаженням сухої суміші в мішалку. Виконується виключно після
дозволу від функції CheckMix. Стартує таймер мішалки .
CheckMix – функція
визначає фазу роботи мішалки. True – можна завантажувати наступну порцію на
змішування; False – мішалка працює, наступну порцію ще не можна
завантажувати.
GetTare – процедура,
тарує ваги.
CheckTare – функція, перевіряє чи готовий бункер
до подальшої роботи. Якщо значення тари більше визначеної величини, вимагається
очистка бункера, про що виводиться відповідне повідомлення Повертає булевий результат:
True –
тара в межах норми; False – тара перевищує норму, необхідна чистка
бункеру.
AlertBtn – функція,
визначає чи ненатиснена кнопка аварійного виходу. Повертає булевий результат. True –
натиснуто; False –
ні.
EnoughtFraction – булева функція, яка перевіряє чи
достатньо кожної з фракцій, аналізуючи сигнали дискретних входів, та виводить
номер фракції якої невистачає. Повертає результат True – якщо
достатньо фракцій для виготовлення принаймні однієї суміші.
OkТoStartShowErr– процедура
перевіряє початковий стан системи та виводить повідомлення про виявлені помилки,
з відповідним номером помилки.
ValveOK – булева
функція, що первіряє стан головної заслонки мішалки. В випадку, коли шибер
незакрито, необхідно виключити засипку матеріалів в мішалку
CloseAll – процедура,
яка відновлює початковий стан системи.
SimpleWeighing – процедура
простого зважування. Оновлює змінні дати часу та ваги.
Впровадження розробленої системи значно підвищило продуктивність роботи
комплексу в цілому. Для роботи з великою кількістю
різноманітних матеріалів та рецептів пердбачено відповідні бази даних. Розроблена система
автоматизації виробництва будівельних сумішей задовільняє основні вимоги до
подібних систем на сьогодні, а саме, швидке та точнее безперебійне дозування
суміші з обліком затрачених на
виробництво матеріалів. На базі
розробленої системи проведено автоматизацію
виробництва асфальтової суміші на підприємстві, шо знаходиться в м. Кам’янець-Подільський.
Література:
1. Klaus Bernards IT9000. Technical manual. – Bergheim.:
SysTec GmbH.
2.
Klaus Bernards
IT9000. Operating manual. – Bergheim.: SysTec GmbH.
3. Klaus Bernards RtgWin tutorial guide. – Bergheim.: SysTec GmbH.