OOO 'Baltic Servise-Nord''

ОПИСАНИЕ
автоматической система управления многокомпонентными весами (МКВ)
комбикормового производства

1. НАЗНАЧЕНИЕ

Весы многокомпонентные, предназначены для порционного взвешивания сыпучих продуктов при изготовлении комбикормов в автоматическом режиме, согласно заданного рецепта.
Автоматизированная система управления многокомпонентными весами комбикормового производства (в дальнейшем система), предназначена для:
автоматического и дистанционного управления двигателями дозаторов, задвижками и другими исполнительными механизмами, участвующими в работе системы с непрерывным контролем их работы.
визуального контроля за работой системы на экране дисплея.
звукового оповещения обслуживающего персонала в случае возникновения аварийной (нестандартной) ситуации.
сохранения в архив полной информации о работе системы.
распечатки на принтере рапортов и прочей необходимой информации из архива.
связи по компьютерной сети с другими системами (компьютерами) для оператив-ного обмена информацией (получения рецепта и т.д.).

2. УСТРОЙСТВО И ОБЩИЙ ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМЫ

Многокомпонентные весы могут изготовляться для дозирования различного количества материала от 50 кг до 2000 кг по желанию заказчика. В состав одних многокомпонетных весов могут входить до 12 дозирующих шнеков.
Аппаратная часть представляет собой компьютер, соединённый сетью с управляющими контроллерами и другими компьютерами завода. По сети из компьютера оператора-технолога в управляющие контроллеры передаются задания, команды управления режимами работы, исполнительными механизмами. Обратно передается информация о работе оборудования, результатах измерения веса и скорости, режимах контроллера и т.д. Результаты работы системы в виде рапортов, журналов, трендов передаются в заводскую сеть.

Рис. 1. Внешний вид МКВ.

3. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МКВ

1. Конструктивно весы представляют собой круглый конусообразный бункер, вписанный в равносторонний треугольник (см. рис. 1). Углы треугольника через тензодатчики опираются на опоры.
2. Разгрузка весов производится открытием задвижки с пневмоприводом.
3. Весы имеют 3-точечную схему подвески, благодаря чему все 3 тензодатчика всегда находятся в одной плоскости, и нагрузка на них распределяется приблизительно равномерно.
4. Весы имеют простую систему регулировки, позволяющую перемещать раму вместе с бункером, как по вертикали, так и по горизонтали.
5. Благодаря этому рама с помощью двух подстроечных винтов устанавливается по уровню в плоскость горизонта.
6. Имеются 3 отжимных болта, позволяющие снимать нагрузку с тензодатчиков. Поэтому тензодатчики легко устанавливать и снимать.
7. Отжимные болты одновременно являются предохранительным механизмом, исключающим поломку тензодатчика от перегрузки.
8. Весы имеют площадки для установки калибровочных и поверочных гирь. Площадки находятся в углах треугольника.
9. При монтаже шнеков над весами, площадки используются как монтажные столы, на которые можно размещать шнеки и по которым могут ходить монтажники.
10. Весы легко адаптируются к реальным условиям на заводе при его реконструкции за счёт укорочения или удлинения ног.
11. Весы имеют разборную конструкцию и собираются на месте из деталей.
12. Единственная крупная деталь - это бункер. Треугольник - разборный.
13. При поставке нескольких весов разной производительности бункера могут вставляться друг в друга и иметь одно упаковочное место.
14. После открытия задвижки в днище весов материал из них высыпается полностью.
15. Имеется воздушный канал, связывающий весы со смесителем. При разгрузке весов вытесняемый из смесителя воздух переходит в весы и давление в обоих агрегатах выравнивается. При этом ничто не мешает весам разгружаться.
16. Весы различной грузоподъемности отличаются только размерами бункера и треугольной рамы. Все остальные детали - одинаковы.
17. Благодаря загрузочным шнекам специальной конструкции и высокоинтеллектуальному алгоритму управления весами, их погрешность не превышает 0.15% от максимальной загрузки. Благодаря учёту предыстории пересыпов компонентов и регулированию скорости шнеков достигается наивысшее качество смеси в отвесе.

4. ОСОБЕННОСТИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЕРХНЕГО УРОВНЯ
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ МКВ

В состав верхнего уровня системы автоматизации комбикормового завода предполагается включить комплект промышленного ПК с установленными платами расширения для работы с интерфейсом RS-485; на ПК установлено ПО, изготовленное на фирме "Балтик Сервис". Программное обеспечение работает под управлением ОС Windows 2000.
Основные возможности программного обеспечения верхнего уровня и особенностями алгоритмов управления перечислены далее.
1) Оптимизация качества внутри отвеса. При отвесе компонентов производится учет пересыпов и недосыпов по каждому отвешенному компоненту и производится корректировка массы отсыпаемых компонентов с учетом уже отсыпанных. Это осуществляется с целью сохранения процентного соотношения рецепта.
2) Оптимизация производительности. Осуществляется путём решения дифференциальных уравнений в реальном времени, что позволяет оперативно изменять состав рецепта (как процентный состав, так и сами составляющие). Программа определяет необходимые параметры управления, прежде всего для преобразователей частоты (ПЧ) с целью получения максимальной производительности при заданном качестве (допустимой точности отвешивания).
3) Непрерывное управление скоростью шнековых питателей. Отвешивание ведётся при помощи шнековых питателей, управляемых программируемыми преобразователями частоты (ПЧ).Управление ведётся непрерывно для стабилизации скорости отвешиваемого потока, что позволяет повысить точность отвешивания до величины 0,1 - 0,5% с минимально возможными потерями производительности. Непрерывное управление также уменьшает износ оборудования (двигатели электропривода шнековых питателей плавно запускаются с нулевой частоты и заканчивают работу на нулевой частоте).
4) Отработка "зависания" отсыпаемых компонентов. При "зависании компонента" (отказе питателя, окончании материала, либо застревании материала в бункере) программа позволяет оперативно поменять "зависший" бункер на любой другой.
5) Оптимизация величины отвеса и количества отвесов. Программа оптимизирует производительность, количество отвесов и загрузку смесителя.
6) Регулируемый порядок выгрузки компонентов в весы.
7) Регулируемый порядок разгрузки в смеситель.
8) Возможность работы в ручном и полуавтоматическом режиме. Программа позволяет работать не только в автоматическом, но и в ручном и полуавтоматическом режимах (оператор при этом находится за персональным компьютером и в ручную управляет отвешиванием, используя программу).
9) Удобное составление и быстрый выбор задания на засыпку. Программа позволяет составлять библиотеку рецептов и быстро задавать установленный рецепт при последующем его использовании.
10) Документирование. Программа осуществляет документирование всех результатов работы в электронном виде с возможностью дальнейшей обработки и вывода на различные виды носителей.

5. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ НИЖНЕГО УРОВНЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ МКВ

Элементом нижнего уровня системы автоматизации МКВ является блок управления многокомпонентными весами (БУ МКВ). Задача БУ МКВ: производить точные отвесы компонентов заданными шнеками, а после набора полного отвеса - разгрузить весы. Вся информация о фактически набранных отвесах компонентов передаётся в управляющий компьютер, который учитывает суммарный расход сырья. БУ МКВ получает команды с пультового или с центрального компьютера и выполняет их.
Для включения шнеков, вибраторов, для открывания дна весов, БУ МКВ содержит клеммную плату и опторазвязкой на 24 выхода TBI-0/24. С помощью встроенного модуля ввода-вывода UNIO-48, CPU188 выдаёт сигналы на данную клеммную плату, в которой сигналы с +5 В преобразуются в -24 В. При включении шнека, напряжение -24 В поступает на блоки в РП (распределительном помещении), содержащие электронное реле. Реле, при включении, подаёт переменное напряжение 220 В на пускатель шнека.
Для приёма сигналов обратной связи используется клеммная плата с опторазвязкой на 24 входа TBI-24/0-1. В ней сигналы 24 В с помощью оптической развязки преобразуются в сигналы 5 В. Сигналы обратной связи приходят с пускателей шнеков и с датчиков дна весов.
Для измерения веса компонентов, весы используют три тензодатчика, включённых параллельно. Тензодатчики подключены по 6-проводной схеме к измерительному преобразователю SPJ. Данный преобразователь обеспечивает настройку величины сигнала при пустых и полных весах в диапазоне от 0 до 10 вольт, что позволяет использовать весь диапазон АЦП для измерения величины сигнала. Это приводит к наибольшей точности измерения веса компонента.
Для управления оборотами шнеков МКВ необходимо на преобразователь частоты (ПЧ) подавать изменяемое напряжение от 0 до 10 В. Эту задачу CPU188 решает с помощью встроенного ЦАП. Для старта ПЧ, в БУ МКВ используется такое же реле, как и для включения шнеков.