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