Разработка подсистемы сбора и обработки данных на участке производства диетических продуктов молокозавода

Объект автоматизации.
   Система автоматизации имеет структуру состоящую с пяти отдельных групп танков (сборников), в которых находится готовый продукт. В первой, второй и третьей группе по 12 танков, в четвертой – 9,  в пятой - 8.
   В танке могут храниться следующие продукты: молоко, топленое молоко, кефир, био-кефир, ряженка, био-ряженка, йогурт, био-йогурт. В каждом танке есть мешалка для возможности непрерывного перемешивания.



           Рисунок 1 - Участок производства диетических продуктов молокозавода

Задачи контроля и управления
     При работе системы автоматизации необходимо поддерживать оптимальные значения температуры хранения готового продукта в танках, контролировать количество хранящегося продукта, управлять двигателем мешалки.
  
     Все выше перечисленные функции должны выполняться:

• с панели оператора, которые установлены непосредственно возле самих танков;
• с персонального компьютера (с предустановленной SCADA-системой), который находится в пункте управления. 

     Должна быть предусмотрена возможность: выбора необходимой группы танков и просмотра данных, относящихся к этой группе, с любой панели оператора.
  
     Система автоматизации выполняет следующие функции:

• принятие и последующая обработка сигналов от датчиков температуры и уровня;
• реализация рабочих алгоритмов, алгоритмов аварийных ситуаций, подача управляющих сигналов на соответствующие  исполнительные механизмы;
• контроль состояния двигателей установленных на мешалках, с возможностью управления;
• передача диагностирующей информации, сигналов с датчиков и исполнительных механизмов на операторскую станцию;
• оперативный централизованный контроль в режиме реального времени и вывод информации о ходе технологического процесса в графической форме на операторские панели, установленные непосредственно возле самого оборудования;
• оперативный централизованный контроль в режиме реального времени и вывод информации о ходе технологического процесса в графической форме в SCADA-системе;
• предупредительная и аварийная сигнализация об отклонениях измеренных или расчетных значений технологических параметров от допустимых пределов;
• контроль ввода оператором заданий и уставок, с целью предотвращения возможных ошибок;
• прием от оператора команд управления двигателями мешалками с операторских панелей или в дистанционном режиме с SCADA-системы;
• формирование и отображение архивной информации о параметрах технологического процесса, состоянии технологического оборудования и сигналах управления;
• архивирование значений технологических параметров работы оборудования, ведения протокола нарушений и технологического журнала работы системы и действий оператора.

Структура системы автоматизации
     Система автоматизации проектировалась как трёхуровневая иерархическая система управления: 

• нижний уровень: датчики и исполнительные механизмы;
• средний уровень: контроллер, коммутационная аппаратура;
• верхний  уровень: рабочая станция оператора (АРМ оператора).

     Для увеличения надежности системы было предусмотрено управление процессом посредством SCADA-системы или операторских панелей установленных непосредственно возле оборудования.


 
           Рисунок 2 – Структурная схема АСУТП хранения молока и молокопродуктов

     При создании системы автоматизации были использованы датчики и исполнительные механизмы, которые представляют собою серийные компоненты и имеют унифицированные сигналы.  При их выборе необходимо было учитывать, пригодность использования для пищевой промышленности и повышенную влажность окружающей среды. 
    
     Управление двигателями возможно в трех режимах: 

• со SCADA-системы;
• с операторской панели;
• «по месту», непосредственно возле самого двигателя (для повышения безопасности  предусмотрены кнопки «Пуск» и «Стоп», которые используются в случае неисправности автоматического режима, пусконаладочных работ, проведения обслуживания и ремонта двигателя).

     Для автоматического управления всей системой используется промышленный контроллер с  поддержкой Ethernet сети.
     На каждом отделении, для сбора данных, используются модули удаленного доступа, которые передают данные на операторскую панель и на пункт управления с установленным контролером. Обмен данными происходит по сети Ethernet через протокол Modbus TCP/IP.
     На любой панели оператора системы можно выбрать необходимую группу танков и просмотреть данные, относящиеся к этой группе.

     При создании системы автоматизации необходимо было установить один процессорный модуль, четыре модуля удаленного доступа для сети Ethernet, пять промышленных хабов и 32 модуля расширения.

     Информационная емкость системы:

• общее количество сигналов – 159;
• дискретных выходных сигналов – 53;
• аналоговых входных сигналов – 106.

     В проекте было использовано следующее оборудование:

• процессорный модуль VIPA216-2BT10;
• четыре модуля удаленного доступа VIPA253-1NE00;
• пять промышленных хаба VIPA240-1DA10;
• модулей аналоговых входов VIPA231-1BD53 – 27шт.;
• модулей дискретных выходов VIPA222-1BH10 – 5шт.;
• пять операторских панелей HMI525 от фирмы  ESA;
• датчики температуры ТСП 100 – 53шт.;
• датчики давления «WIKA» - 53шт.;
• пускатели, реле, монтажные аксессуары.

     В качестве SCADA-системы на компьютере установлена система MoviconX.

     При разработке в SCADA-системе интерфейса автоматизированной системы придерживались следующих принципов:

• простоты: каждая картинка на дисплее отображала модель физического процесса и его работу, при этом вместе с важными данными не выводилась ненужная и избыточная информация;
• наглядности: обеспечивалась связь между техническим процессом, его режимами работы и оператором;
• последовательности: для отображения одинаковых, или аналогичных элементов системы применялись однотипные обозначения.

     При этом оператор может иметь минимальный опыт работы с компьютером.
  
     База данных изменения параметров записывается в течении 30 дней. По окончании этого срока, запись обнуляется и отсчет производится заново.
     Кроме того, каждый день запускается программа архивации данных за прошедший день.  Для простоты поиска данных, в имени архива используется дата, за которую сохранялись данные.
     У оператора и обслуживающего персонала существует возможность просмотра данных с двух источников: непосредственно с самой SCADA-системы и архивов.
     Для анализа базы данных может быть использована стандартная программа Microsoft Access.



           Рисунок 3 - Окно рабочей станции оператора диетучастка

Результаты и эффект внедрения
  
     Спроектированная и реализованная система позволяет:

• контролировать температуру и количество готовой продукции в танке;
• управлять двигателями мешалок;
• возможность работы с системой (доступ ко всем данным) не только с пункта управления (SCADA-системы) но и с операторских панелей, установленных непосредственно возле технологического оборудования;
• эффективно управлять температурным режимами;
• оптимизировать технологический процесс;
• обеспечить ритмичность и повысить производительность работы всех отделений;
• повысить надежность системы, уменьшен человеческий фактор;
• интегрировать созданную систему в единую информационную сеть предприятия;
• осуществлять удобное управление процессом и производить последующий анализ работы станции.

     При введении в эксплуатацию системы автоматизации экономический эффект достигается за счет:

• повышения производительности всех отделений;
• снижения расхода энергии;
• снижение расхода хладагента.
  

← Вернуться к списку проектов