RU   UA   EN   DE
ГлавнаяНовостиУслугиПроектыКаталог продукцииЛицензииПолезная информацияКонтакты
Проекты
Новости
ПроектыПроизводство сахара → АСУТП диффузии на сахарном заводе

Создание АСУТП диффузии на сахарном заводе

     Отделение диффузии 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.
     Процесс получения сока диффузионным способом состоит в противоточном высолаживании нарезанной стружки сахарной свеклы горячей водой. При этом сахароза и часть несахаров постепенно переходят в воду, в результате чего содержимое их в стружке снижается, а в воде увеличивается.
     На объекте установлена колонная диффузионная установка, она включает в себя высоладживатель колонного типа, ошпариватель, подогреватели сока и оборудование подготовки воды для питания аппарата.

Задачи контроля и управления
     При работе диффузионной установки необходимо поддерживать оптимальные значения качественных показателей, в частности концентрацию сухих веществ в диффузионном соке и количество сахара в жоме. Непосредственное  управление этими параметрами невозможно, поэтому возникает необходимость их регулирования путем изменения косвенных параметров. К последним относятся показатели материального баланса, теплового режима, нагрузки аппаратов.

     На станции требуемый режим обеспечивается за счет введения следующих контуров:

  • контроля и управления расходом стружки по ленточным весам,  установленным на транспортере,
  • стабилизации производительности свеклорезок,
  • поддержания уровня сока в колонне,
  • стабилизации откачки диффузного сока,
  • регулирования откачки сока из колонны,
  • контроля содержимого сухих веществ диффузионного сока на выходе ошпаривателя,
  • стабилизации температуры питательной воды и циркуляционного сока за счет которой достигается необходимый температурный режим,
  • контроля рН сока в колонне,
  • измерения перепада давления на ситах колонны и ошпаривателя,
  • определения удельной нагрузки на электродвигателях приводов ошпаривателя и колонны.

     На станции диффузии 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;
  • контроль состояния приводов оборудования,
  • 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).

     Для увеличения надежности системы было предусмотрено управление процессом посредством SCADA-системы или непосредственно с щита оператора, отдельно по каждому каналу регулирования. Система имеет возможность перехода с автоматического режима на ручной и обратно, причем переход на автоматический режим «безударный».

Структурная схема АСУТП диффузии

     Рисунок 1 – Структурная схема АСУТП диффузии.

     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, и кроме того вязкость, агрессивность и загрязненность измеряемой среды (сокостружечная смесь, сульфитированая вода).  
    
     Для измерения технологических параметров были использованы:

  • термометры сопротивления ТСП100 (ТЕРА, Украина);
  • датчики давления Kobold (Германия);
  • расходомеры Endress+Hauser и Siemens (Германия);
  • для измерения напряжения и тока на двигателях постоянного тока – преобразователи постоянного напряжения и трансформаторы тока фирмы Микрол (Украина);
  • рН метры и газоанализаторы.

     В качестве исполнительных механизмов были использованы пневматические механизмы: МИП и ПСП. Для регулирования скорости двигателей приводов постоянного  тока применялись заводские тиристорные преобразователи.

     На трубопроводах основных потоков установлено по два насоса – основной и резервный. Для плавного управления насосами в системе были использованы частотные преобразователи фирмы Lenze, а именно 8200 Vector.
     Схемой было предусмотрено переход с одного насоса на другой, при этом управление двигателями осуществляется одним и тем же частотным преобразователем.
    
     Использование преобразователей позволило:

  • максимально точно регулировать расход (экономия ресурсов);
  • экономить электроэнергию;
  • увеличить время эксплуатации самих двигателей.

     Любой частотный преобразователь имеет возможность работы в четырех режимах:

  • автоматический;
  • ручной, со SCADA-системы;
  • ручной, со щита оператора;
  • ручной, непосредственно возле самого преобразователя.

     В автоматическом режиме управление насосами происходит согласно заданной программе пользователя. В  дистанционном «ручном» режимах есть возможность запустить, остановить и задать производительность насоса. Для повышения безопасности «по месту» непосредственно возле самого насоса предусмотрены кнопки «Пуск» и «Стоп», которые могут использованы в случае неисправности автоматического режима, пусконаладочных работах,  проведение обслуживания и ремонта насоса.
     При проектировании системы предусмотрена возможность перехода с автоматического режима на ручной и обратно, причем переход на автомат должен был быть безударным. Возможность перехода реализована с помощью вторичных приборов фирмы Микрол.
    
     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 проекте, реализованном на заводе:

  • 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;
    - для связи с контроллером-партнером через S5-совместимые коммуникации на транспортном протоколе TCP/IP.

     При создании системы автоматизации на станции диффузии необходимо было установит 16 модулей расширения.

     Информационная емкость системы:

  • общее количество сигналов – 152;
  • дискретных входных сигналов – 48;
  • дискретных выходных сигналов – 16;
  • аналоговых входных сигналов – 64;
  • аналоговых выходных сигналов – 24.

     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, включая скорости вращения трубовалов и насосов, управляемых частотными и тиристорными преобразователями;
  • отображать аварийные сообщения, используется графическую диагностику;
  • проводит выбор технологического режима, с помощью дисплейной мнемосхемы; 
  • отображать данные производственной статистики и анализа работы.

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 диффузии

     Рисунок 2
- Мнемосхема технологического процесса диффузии


Результаты и эффект внедрения
     Спроектированная и реализованная система управления станции диффузии позволяет:

  • стабилизировать расход стружки при автоматическом управлении свеклорезками и контроле уровней в бункере;
  • рационально проводить подготовку питательной воды;
  • 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 дифузии 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 диффузионной установки;
  • увеличения содержания сахара в диффузионном соке;
  • снижения расхода энергии, пара (газа).

 

04.05.2009 

← Вернуться к списку проектов