RU   UA   EN   DE
ГлавнаяНовостиУслугиПроектыКаталог продукцииЛицензииПолезная информацияКонтакты
Проекты
Новости
ПроектыПроизводство сахара → АСУТП сокоочистки на сахарном...

Создание АСУТП сокоочистки на сахарном заводе

     Отделение сокоочистки одно из первых стадий в процессе сахарного производства. От его работы зависит темп и ритмичность работы завода в целом, именно это отделение определяет качественные и количественные показатели сахарного производства.

Объект автоматизации.
     Для станции сокоочистки очень важен технологический режим, от которого зависит доброкачественность сиропа при уваривании диффузионного сока. При повышении доброкачественности очищенного сока на одну единицу можно получить дополнительно 0,2 - 0,25% сахара от массы свеклы, которая идет на переработку. Таким образом, поддержание технологических параметров в допустимых режимах имеет решающее значение в процессе устранения несахаров и, как результат, повышении эффективности сахарного производства в целом.
Для получения высокого эффекта очистки диффузионного сока необходимо выделить несахара из сока, максимально использовать адсорбционное свойство частиц карбоната кальция, быстро отделять созданный осадок.
     Типовая технологическая схема процесса очистки, включает в себя такие стадии, как преддефекацию, основную холодно-горячую дефекацию, сатурацию с последующей фильтрацией сока, дефекацию перед II сатурацией, II сатурацию с фильтрацией и сульфитацию.

Задачи контроля и управления
     Автоматизированная система управления станции сокоочистки выполняет следующие задачи:

  • максимальное удаление несахаров из сахарного роствора;
  • стабилизации расходов сока на первую и вторую сатурации, в зависимости от расхода диффузионного сока на производство и с учетом уровней в холодном дефекаторе и сборнике фильтрованного сока первой сатурации;
  • регулирования соотношений:
    а) расходов циркуляционного сока 1-ой сатурации к расходу сока на производство,
    б) общего расхода известкового молока к расходу сока на производство,
    в) расхода известкового молока на 2-ую сатурацию к расходу сатурируемого сока,
  • стабилизации рН сока на конечной ступени преддефекации;
  • регулирования подачи газа в сатуратор 1А по разомкнутой схеме в связи с неинформативностью значения рН с учетом расхода сатурируемого сока;
  • стабилизации рН соков 1-ой и 2-ой сатураций воздействием на расход сатурационного газа;
  • регулирования давлений сатурационного газа в коллекторе и перед форсунками на 2-ой сатурации;
  • регулирования температур сока перед 1-ой и 2-ой сатурациями, а также перед фильтрацией сока 1-ой сатурации;
  • контроля уровней во всех сборниках отделения и буферных сборниках примыкающих участков процесса;
  • контроля концентрации содержания СО2 в сатурационном газе.

     На станции сокоочистки система автоматизации выполняет следующие функции:

  • принятие и последующая обработка сигналов от датчиков температуры, давления, уровня, расхода, концентрации, величины рН;
  • реализация рабочих алгоритмов, алгоритмов аварийных ситуаций, подача управляющих сигналов на соответствующие исполнительные механизмы;
  • требуемые блокировки при управлении оборудованием;
  • 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;
  • 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 исполнительными механизмами в дистанционном режиме работы со щита;
  • 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, преобразователи для двигателей постоянного и переменного тока;
  • верхний  уровень: рабочая станция оператора (АРМ оператора).

Структура АСУТП сокоочистки

     Рисунок 1 – Структурная схема АСУТП сокоочистки.

     Для увеличения надежности системы было предусмотрено управление процессом посредством SCADA-системы или непосредственно с щита оператора, отдельно по каждому каналу регулирования.
     Все элементы системы размещаются в промышленных монтажных шкафах, которые состоят из передней и задней панели. На передней панели размещаются элементы оперативного управления на видном и легкодоступном месте, во внутренней части размещены преобразователи, ПЛК, блоки питания коммутационная аппаратура.
     При создании системы автоматизации были использованы датчики,  исполнительные механизмы и преобразователи, которые представляют собою серийные компоненты и имеют унифицированные сигналы.  При их выборе необходимо было учитывать повышенную влажность окружающей среды, а также вязкость, агрессивность и загрязненность измеряемой среды (диффузионный сок, гашенная известь - Ca(OH)2, газы SO2 и CO2). 

     Для измерения технологических параметров были использованы:

  • термометры сопротивления ТСП100 (ТЕРА, Украина),
  • датчики давления Kobold (Германия), 
  • расходомеры Endress+Hauser и Siemens (Германия),
  • рН метры и газоанализаторы. 

     В качестве исполнительных механизмов были использованы пневматические механизмы: МИП и ПСП.

     При проектировании системы была предусмотрена возможность перехода с автоматического режима на ручной и обратно, причем переход на автомат должен был быть безударным. Возможность перехода реализована с помощью индикаторов и пневматических панелей.

Для автоматического управления всей системой используется промышленный контроллер фирмы VIPA c процессором SPEED7.
     Выбор этого контроллера был обусловлен его высокой производительностью и поддержкой открытых интерфейсов: Ethernet (одновременно два порта – активный и пассивный) и Profibus-DP master/slave.  Последнее, дает воз­можность подключать дополни­тельные аппаратные средства и облегчает интеграцию отдельных производственных участков в инфор­мационную сеть предприятия.
    
     В реализованном проекте, первый Ethernet порт используется для конфигурирования, программирования, наладки и диагностики контроллера в режиме on-line,  второй - для двух групп соединений:
- для связи с программой SCADA/HMI, выполняющимся им на ПК,
- для связи с контроллером-партнером, через S5-совместимые коммуникации на транспортном протоколе TCP/IP.

При создании системы автоматизации на станции сокоочистки было установлено 11 модулей расширения.

    Информационная емкость системы:

  • общее количество сигналов – 128;
  • дискретных входных сигналов – 64;
  • дискретных выходных сигналов – 16;
  • аналоговых входных сигналов – 32;
  • аналоговых выходных сигналов – 16.

     Для удобства работы операторов станций, на базе программного пакета Genesis32, разработан человеко-машинный интерфейс, который позволяет вести контроль над технологическим процессом, а также одновременно управлять узлами и механизмами на всех стадиях работы.
 
     На экране монитора можно:

  • контролировать все технологические параметры;
  • проводить выбор технологического режима, с помощью дисплейной мнемосхемы;
  • отображать данные производственной статистики и анализа работы;
  • отображать аварийные сообщения, используя графическую диагностику.

Доступ к изменению технологических параметров выполняется через пароли с разными уровнями приоритетов.

     При разработке человеко–машинного интерфейса для 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.

Мнемосхема процесса сокоочистки

      Рисунок 2 - Мнемосхема технологического процесса сокоочистки

Результаты и эффект внедрения

     Спроектированная и реализованная система управления станции сокоочистки позволяет:

  • более качественно производить очистку диффузионного сока;
  • эффективно управлять гидродинамическим и температурным режимами;
  • оптимизировать технологический процесс;
  • обеспечить ритмичность подачи сокового потока и согласовать производительность отделений с производительностью смежных отделений;
  • повысить надежность системы, уменьшен человеческий фактор;
  • интегрировать систему управления процессом сокоочистки 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:

  • повышение эффекта очистки сока и его фильтруемости;
  • сокращение потерь сахара на участке очистки и последующих участках производства; 
  • снижения расхода энергии, извести, сатурационного газа,  пара (газа).

 

10.05.2009 

← Вернуться к списку проектов