В статье рассматривается система управления пневмотранспортом сыпучих продуктов на предприятиях строительной индустрии. Приведены технологическая схема объекта автоматизации и структурная схема системы управления. Описаны состав оборудования, а также принципы построения и работы системы.
Одно из условий дальнейшего повышения эффективности промышленного производства в строительной индустрии – рост его технической вооружённости, в том числе развитие и совершенствование оборудования для погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ с сыпучими материалами. Для транспортировки таких материалов в настоящее время широкое распространение получили пневматические устройства, которые имеют целый ряд преимуществ перед другими видами транспортного оборудования. Рассмотрим основные из этих преимуществ.
Пневмотранспортные установки обеспечивают возможность перемещения сыпучих материалов по сложной траектории, забор материала из различных средств доставки и труднодоступных мест, выдачу его в различных точках, надёжную защиту от атмосферных воздействий и необходимые санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала. Кроме того, обеспечивается защита самой окружающей среды от распыления транспортируемого материала.
Пневмотранспортные установки требуют относительно малых площадей для оборудования и трубопроводов, которые могут быть проложены с учётом любых местных условий производства, в том числе и в труднодоступных местах. Это оборудование отличается простотой эксплуатации, лёгкостью управления, возможностью автоматизации процессов транспортирования и использования дистанционного управления.
Применение пневмотранспорта особенно важно для улучшения условий труда на предприятиях строительной индустрии, при производстве цемента, гипса, глинозёма, на мельничных комбинатах и др. Широкое внедрение пневмотранспорта для пылящих материалов имеет большое социальное значение и направлено на резкое уменьшение опасности роста массовых профзаболеваний.
К недостаткам пневмотранспорта относят сравнительно высокий удельный расход электроэнергии на тонну перемещаемого материала и износ трубопроводов и других частей установок, соприкасающихся с транспортируемым материалом. Однако эти недостатки сейчас успешно нивелируются за счёт внедрения новых эффективных технологий и современного оборудования.
Развитие пневматического транспорта и его усовершенствование в нашей стране идёт в следующих направлениях:
В настоящее время имеются осуществлённые и оправдавшие себя в эксплуатации пневмотранспортные системы в различных отраслях народного хозяйства, которые представляют интерес как примеры возможных схем пневматического транспортирования отдельных видов сыпучих грузов.
Представленная в данной статье система автоматизированного управления пневмотранспортом предназначена для управления работой устройств перекачки сыпучих продуктов между приёмными ёмкостями, ёмкостями хранения и ёмкостями отгрузки. Система обеспечивает уменьшение расхода электроэнергии за счёт снижения времени работы оборудования вхолостую. Последовательность включения и отключения устройств, а также встроенные блокировки уменьшают вероятность закупорки пневмопровода продуктом. Также обеспечено снижение влияния человеческого фактора.
На предприятиях «КОНТАКТ-1» (г. Рязань) и «МЕТАЛТЕК» (г. Москва) осуществляется совместная разработка и ввод в эксплуатацию таких систем. Для примера рассмотрим систему, внедрённую в городе Алма-Ате.
Объект автоматизации – пневмотранспортная система для сыпучих продуктов. Продуктом является цемент. Технологическая схема объекта автоматизации представлена на рис. 1.
Перекачка производится из приёмного силоса Е-1, который имеет два выпускных конуса, в ёмкости хранения Е-2…Е-7, откуда продукт перекачивается в ёмкости отгрузки Е-8, Е-9, Е-10. Перекачка производится насосами Н1, Н2 из силоса Е-1 и насосами Н3…Н8 из соответствующих силосов хранения Е-2…Е-7. Сжатый воздух в насосы подаётся из трёх магистралей. Магистраль 1 обслуживает насосы Н1 и Н2, магистраль 2 – насосы Н3 и Н4, Н5, магистраль 3 – насосы Н6, Н7 и Н8. Для управления подачей воздуха в насосы используются электромагнитные клапаны К-1…К-11. Клапаны К-1 и К-3 работают в противофазе (на сброс воздуха) с аналогичными клапанами К-2 и К-4, установленными непосредственно на насосах Н1 и Н2. На входе силосов Е-2…Е-10 установлены вибраторы В-1…В-9 для встряхивания фильтров.
В системе используются электрические клапаны EVXP 2390 (клапаны тарельчатого типа с катушкой 220 В переменного тока) и вибраторы WA 1030 180W.
Пневмотранспорт отделён от ёмкостей посредством шиберных задвижек, которые позволяют производить вы-бор силосов для загрузки и выгрузки.
В системе применены следующие шиберные задвижки:
Наряду с исполнительными устройствами пневмотранспортная система использует три вида датчиков: датчики уровня LIC1… LIC6, сигнализаторы уровня LCA1…LCA5 и датчики давления PIC1…PIC11.
Структурная схема системы автоматизированного управления пневмотранспортом представлена на рис. 2.
Реализация базовых принципов размещения аппаратуры в условиях конкретного производственного объекта привела к разделу оборудования данной системы на три части, установленные в подвальной части хоппероприёмника, на складе цемента и в операторной.
В подвальной части хоппероприёмника находятся ёмкость Е-1, насосы Н1 и Н2, шиберные задвижки ЗД-1…ЗД-4, электрические клапаны К-1…К-5, датчики нижнего уровня LCA1, LCA2, датчики давления PIC1…PIC3, а также вторичные приборы – местные блоки МБ-24/0(1) и МБ-0/24, шкаф контроля и управления ШКУ-01.
Шкаф ШКУ-01
Шкаф ШКУ-01 построен на базе конструктива ZPAS серии SWN (800×800×300 мм) с использованием кнопок, переключателей и индикаторов Schneider Electric со степенью защиты IP54. Для коммутации используются реле Omron MY4 с клеммными блоками WAGO. Питание устройств обеспечивают блоки Siemens LOGO!Power (24 В/ 2,5 A).
Шкаф служит для выполнения следующих функций:
Местный блок МБ-24/0(1)
Местный блок МБ-24/0(1) служит для выполнения следующих функций:
Все местные блоки системы, включая блок МБ-24/0(1), строятся на базе модулей CPU188-5LC, TBI-24/0С-1, TBI-0/24С, TBCOM фирмы FASTWEL и блоков питания Siemens LOGO!Power (24 В/ 1,3 A и 5 В/ 3 A). Для устанавливаемого в местные блоки микроконтроллера CPU188-5LC была разработана специальная программа на языке Си. Оборудование каждого местного блока размещено в отдельном шкафу ZPAS с габаритными размерами 400×400×200 мм.
В местных блоках МБ-24/0(1)/(2) и МБ-48/0(1)/(2) осуществляются сбор данных с дискретных входов через модули TBI-24/0C-1 и их передача по запросу на компьютер по интерфейсу RS-485. В местных блоках МБ-0/24 и МБ-0/48 по командам с компьютера, передаваемым по интерфейсу RS-485, формируются выходные дискретные сигналы типа «открытый коллектор» и выдаются через модули TBI-0/24C.
Местный блок МБ-0/24
Местный блок МБ-0/24 служит для выполнения следующих функций:
Датчики нижнего уровня
В качестве датчиков нижнего уровня LCA1 и LCA2 в ёмкости Е-1 используются сигнализаторы уровня СУ-503.1П с защитными стаканами. Эти датчики подключаются к местному блоку МБ-24/0(1) по трёхпроводной схеме и обеспечивают формирование выходного дискретного сигнала, когда чувствительный элемент датчика выходит из толщи цемента. Применяемые датчики отличаются высокой стабильностью при работе в условиях запылённости.
Датчики давления
В качестве датчиков давления PIC1…PIC3 используются датчики 7MF1563-5CA00 (Siemens), имеющие двухпроводную схему подключения, выходной сигнал 4…20 мА и погрешность измерения не более 0,25% от полной шкалы. Эти датчики предназначены для эксплуатации в тяжёлых условиях. Их отличают высокая стабильность и надёжность работы.
На складе цемента находятся ёмкости Е-2…Е-7, насосы Н3…Н8, шиберные задвижки ЗД-5…ЗД-30, электрические клапаны К-6…К-11, вибраторы В-1…В-9, датчики уровня LIC1…LIC6, датчики давления PIC4…PIC11, а также вторичные приборы – местные блоки МБ-48/0(1), МБ-48/0(2), МБ-24/0(2), МБ-0/48, шкафы контроля и управления ШКУ-02 и ШКУ-03.
Кроме того, в это помещение приходят сигналы от датчиков верхнего уровня LCA3, LCA4, LCA5 в ёмкостях Е-8, Е-9, Е-10. В качестве датчиков верхнего уровня тоже используются сигнализаторы СУ503.1П с защитными стаканами, настраиваемые на срабатывание при достижении цементом чувствительного элемента.
Датчики давления здесь аналогичны рассмотренным ранее.
Шкаф ШКУ-02
Шкаф ШКУ-02 строится из комплектующих, аналогичных применяемым в шкафу ШКУ-01, и служит для выполнения следующих функций:
Шкаф ШКУ-03
Шкаф ШКУ-03 служит для выполнения следующих функций:
Местный блок МБ-48/0(1)
Местный блок МБ-48/0(1) служит для выполнения следующих функций:
Местный блок МБ-48/0(2)
Местный блок МБ-48/0(2) служит для выполнения следующих функций:
Местный блок МБ-24/0(2)
Местный блок МБ-24/0(2) служит для выполнения следующих функций:
Местный блок МБ-0/48
Местный блок МБ-0/48 служит для выполнения следующих функций:
Датчики уровня
В качестве датчиков уровня LIC1…LIC6 в системе используются радиоволновые уровнемеры БАРС 322МИ (производство «КОНТАКТ-1»). Датчики обеспечивают бесконтактное измерение уровня цемента и передачу информации по интерфейсу RS-485.
В операторной устанавливается шкаф контроля и управления ШКУ-04.
Шкаф ШКУ-04 имеет в своём составе промышленный панельный компьютер iROBO-5052T с ПО АСУ «Пневмотранспорт» и обеспечивает выполнение следующих функций:
Для сигналов RS-485 шкафы ШКУ-01, ШКУ-02 и ШКУ-03 фактически являются только распределительными коробками. В шкафах ШКУ-01 и ШКУ-03 установлены модули АЦП I-7017RC, на входы которых поступают токовые сигналы от датчиков давления. Эти модули объединяются в одну линию интерфейса RS-485 с местными блоками, принимающими дискретные сигналы, и датчиками уровня, образуя линию контроля. Наряду с ней в системе можно выделить линию управления, к которой подключаются местные блоки с выходными дискретными сигналами. Обе интерфейсные линии соединены с портами промышленного компьютера шкафа ШКУ-04: линия контроля – с СОМ1, линия управления – с COM2.
Наличие шкафов управления ШКУ-01, ШКУ-02, ШКУ-03 обеспечивает возможность перевода любого из исполнительных устройств в ручной режим работы для выполнения ремонтных и регламентных работ. В шкафах расположены силовые реле для управления исполнительными механизмами. При этом управление системой в автоматическом режиме осуществляется безопасным напряжением +24 В.
Контроль перепада давления в магистралях 1, 2, 3 и на входе клапанов К-1, К-2, К-6…К-11 даёт возможность определять состояние этих клапанов для отработки блокировок, что создаёт условия для уменьшения вероятности закупорки пневмопровода транспортируемым продуктом.
На рис. 3 показаны шкафы системы (фотография сделана во время проведения испытаний на предприятии-изготовителе).
Программное обеспечение системы управления устанавливается на компьютере шкафа ШКУ-04 и обеспечивает:
Программное обеспечение разработано на языке Delphi. Его функционирование осуществляется под управлением операционной системы Windows семейства NT/2K/XP.
На рис. 4 показан внешний вид основного экрана системы. Особенностью программы является то, что она разработана для сенсорного экрана и позволяет оператору быстро формировать маршруты работы пневмотранспорта путем нажатия на изображения соответствующих силосов.
Разработанная система позволяет быстро и качественно управлять технологическим процессом загрузки/выгрузки силосов с использованием пневмотранспорта на современных строительных производствах.
Модульная конструкция даёт возможность легко компоновать и монтировать оборудование системы при различных конфигурациях объектов автоматизации.
Используемые при разработке шкафов комплектующие обеспечивают надёжную и безотказную работу системы в условиях повышенной запылённости строительных производств. Первая из таких внедрённых систем уже проработала больше трёх лет, и за время её эксплуатации не было ни одного отказа оборудования. ●
E-mail: VictorGusev@inbox.ru
Однофазные источники бесперебойного питания Systeme Electric
Почти все современные сферы промышленности, IT-инфраструктура, а также любые ответственные задачи и проекты предъявляют повышенные требования к питающей сети – электропитание должно быть надёжным, стабилизированным и обеспечивать бесперебойную работу. В данной статье мы рассмотрим решения по однофазному бесперебойному питанию от российской компании Systeme Electric. 28.12.2023 СТА №1/2024 1065 0 0Однопроводный канал телеметрии по PLC
В статье рассматриваются методы реализации однопроводных каналов передачи данных по силовым электросетям в жилых зданиях, загородных и промышленных помещениях. В качестве информационного провода предлагается использовать проводник «нейтраль» электропроводки. Приводятся анализ возможных конфигураций каналов передачи данных этого типа и результаты экспериментальных проверок. Рассматриваются преимущества новых методов по сравнению с традиционными PLC и области возможного применения данной технологии. 28.12.2023 СТА №1/2024 1172 0 0BioSmart Quasar 7 — мал да удал
Компания BIOSMART в пандемийном 2020 году весьма своевременно представила свой первый лицевой терминал Quasar (рис. 1) с диагональю экрана 10 дюймов. Уже в следующем, 2021 году был представлен бесконтактный сканер рисунка вен ладони PALMJET (рис. 2). Ну а в текущем 2023 году компания представила новую уменьшенную модель лицевого терминала Quasar 7 (рис. 3), который смог в компактном корпусе объединить обе передовые технологии бесконтактной биометрической идентификации. 28.12.2023 СТА №1/2024 1091 0 0Открытые сетевые платформы — когда сети и вычисления в одном устройстве
Открытая сетевая платформа (ONP) – это мощное средство для реализации как простых, так и масштабных сетей, а также инструмент, который позволяет в одном высокопроизводительном устройстве реализовать целый вычислительный комплекс, объединяющий внутри себя коммутаторы, маршрутизаторы, межсетевые экраны, а также сам сервер обработки данных. Используя все преимущества данной архитектуры, компания AAEON разработала своё решение, сетевую платформу FWS-8600, на базе высокопроизводительных процессоров Intel Xeon Scalable 2-го поколения. В статье раскрыты детали и особенности ONP, характеристики FWS-8600, а также почему использование процессоров Intel Xeon Scalable 2-го поколения значительно увеличивает потенциал платформы. 28.12.2023 СТА №1/2024 1357 0 0