Материал: Автоматизация производства алюминиевых профилей

САР температуры внизу контейнера. Для стабилизации температуры в контейнере установлен датчик температуры ТСПУ Метран 276 (10-1), сигнал с которого поступает на модуль аналогового ввода контроллера. C контроллера (модуля аналогового вывода) сигнал поступает на электропневматический преобразователь МТМ810 (10-2), далее сигнал поступает на пневматический исполнительный механизм (10-3), который связан с регулирующим органом (10-4) расхода газа на нагрев.

САР температуры вверху контейнера. Для стабилизации температуры в контейнере установлен датчик температуры ТСПУ Метран 276 (9-1), сигнал с которого поступает на модуль аналогового ввода контроллера. C контроллера (модуля аналогового вывода) сигнал поступает на электропневматический преобразователь МТМ810 (9-2), далее сигнал поступает на пневматический исполнительный механизм (9-3), который связан с регулирующим органом (9-4) расхода газа на нагрев.

САР уровня в гидробаке. Для стабилизации уровня в колонне синтеза установлен датчик уровня Метран -100-ДД (3-1), сигнал с которого поступает на модуль аналогового ввода контроллера. C контроллера (модуля аналогового вывода) сигнал поступает на электрогидравлический преобразователь Remosa (3-2), далее сигнал поступает на гидравлический исполнительный механизм (3-3), который связан с регулирующим органом (3-4) расхода масла в гидробак.

САР перемещения пресс-штемпеля. Для стабилизации перемещения в гидравлическом прессе установлен датчик перемещения ЛИР-9 (5-1), сигнал с которого поступает на модуль аналогового ввода контроллера. C контроллера (модуля аналогового вывода) сигнал поступает на электрогидравлический преобразователь Remosa (5-2), далее сигнал поступает на гидравлический исполнительный механизм (9-3), который связан с регулирующим органом (9-4) расхода масла в распределители.

САР прижима контейнера к матрице. Для стабилизации давления в гидравлическом прессе установлен датчик давления Sitrans DSIII (4-1), сигнал с которого поступает на модуль аналогового ввода контроллера. C контроллера (модуля дискретного вывода) сигнал поступает на электрогидравлический преобразователь Remosa (4-2), далее сигнал поступает на гидравлический исполнительный механизм (4-3), который связан с регулирующим органом (4-4) расхода масла в распределители.

САР отделения пресс-остатка. Для стабилизации давления в гидравлическом прессе установлен датчик давления Sitrans DSIII (7-1), сигнал с которого поступает на модуль аналогового ввода контроллера. C контроллера (модуля дискретного вывода) сигнал поступает на электрогидравлический преобразователь Remosa (7-2), далее сигнал поступает на гидравлический исполнительный механизм (7-3), который связан с регулирующим органом (7-4) расхода масла в распределители.

САР перемещения пуллера пилы. Для стабилизации скорости пермещения в на пуллере пила установлен инкрементальный энкодер DDS36 (12-1), сигнал с которого поступает на преобразователь частоты DanfosVLT208 (12-2) далее сигнал поступает модуль аналогового вывода контроллер и модуль дискретного вывода. Таким образом происходит регулирование скорости пуллера пилы.

САР перемещения пуллера натяжения. Для стабилизации скорости перемещения в на пуллера натяжения установлен инкрементальный энкодер DDS36 (13-1), сигнал с которого поступает на преобразователь частоты DanfosVLT208 (13-2) далее сигнал поступает модуль аналогового вывода контроллер и модуль дискретного вывода. Таким образом происходит регулирование скорости пуллера натяжения.

САР перемещения пуллера натяжения. Для стабилизации скорости пвращения вентиляторов установлен преобразователь частоты DanfosVLT208 (14-2) далее сигнал поступает модуль аналогового вывода контроллер и модуль дискретного вывода. Таким образом происходит регулирование скорости вращения вентиляторов.

САК температуры втулки. Для измерения температуры втулки (8-1) используется датчик температуры ТСПУ Метран 276. Далее сигнал поступает на вход модуля аналогового ввода контроллера.

САК температуры профиля. Для измерения температуры профиля на выходе (11-1) используется пирометр М67П. Далее сигнал поступает на вход модуля аналогового ввода контроллера.

САК наличия пламени в 1-ой горелке. Для измерения наличия пламени в 1-ой горелке (6-1) используется датчик ФДА-0.3. Далее сигнал поступает на вход модуля аналогового ввода контроллера.

2.2 Разработка документации на проектно-компонуемый комплект автоматизации (с применением МП контроллера)

Основными критериями выбора промышленного контроллера являются:

·          быстродействие (скорость обработки данных);

·        надежность (безотказность работы, бесперебойность питания);

·        возможность наращивания системы;

·        простота монтажа, наладки и эксплуатации;

·        обеспечение связи с ЭВМ верхнего уровня;

·        простота загрузки и изменения рабочей программы;

·        стоимость.

Наиболее подходящим для обеспечения этих критериев является ПЛК каркасного типа, содержащий: встроенный процессорный модуль, блок питания, интерфейс связи с внешними устройствами.

Контроллер Simatic S7-300, соответствует этим критериям.

SIMATIC S7-300 - это модульные программируемые контроллеры, работающие с естественным охлаждением. Модульная конструкция, возможность построения распределенных структур управления, наличие дружественного пользователю интерфейса позволяет использовать контроллер для экономичного решения широкого круга задач автоматического управления в различных областях промышленного производства. Контроллер SIMATIC S7-300 имеет модульную конструкцию и включает в свой состав:

1. Модули центральных процессоров (CPU). В зависимости от степени сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающиеся производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, наличием или отсутствием коммуникационных интерфейсов.

2. Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами.

В рамках семейства контроллеров SIMATIC S7-300 предлагаются CPU с различными мощностными характеристиками:

1)      CPU 312 IFM - для автоматизации небольших установок с использованием или без использования аналоговых входов/выходов

2)      CPU 313 - для автоматизации установок с повышенными требованиями к объему программы управления.

3)      CPU 314 - для автоматизации процессов, предъявляющих высокие требования к объему программы управления и скорости ее обработки

)        CPU 314 IFM - компактный центральный процессорный модуль со встроенными входами и выходами для автоматизации процессов, предъявляющих высокие требования к объему программы управления и скорости ее обработки

5)      CPU 315/315-2-DP, CPU316, CPU318 - для решения сложных задач автоматизации с большим объемом программы управления и для построения систем управления с децентрализованной структурой на базе PROFIBUS

В составе контроллера использованы модуль блока питания (PS), обеспечивающий возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120 или 230В.        

Контроллеры отличаются высокой стойкостью к ударным и вибрационным нагрузкам. Имеет стандартное исполнение с диапазоном рабочих температур от 0 до 60°С.

Основой конфигурирования ПЛК (выбор типа и количества модулей) является функциональная схема автоматизации. В нашем случае система автоматического управления процесса состоит из следующих контуров:

a) регулирование перемещения прессштемпеля (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

б) регулирование температуры в гидробаке (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

в) регулирование температуры в трубопроводе (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

г) регулирование уровня в гидробаке (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

д) регулирование прижима контейнера к матрице (1 канал аналогового входа и 1 канал дискретного выхода);

е) регулирование прижима контейнера к матрице (1 канал аналогового входа и 1 канал дискретного выхода);

ж) регулирование отделение пресс-остатка от матрицы (1 канал аналогового входа и 1 канал дискретного выхода);

з) регулирование прижима контейнера к матрице (1 канал аналогового входа и 1 канал дискретного выхода);

и) регулирование температуры низа контейнера (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

к) регулирование температуры верха контейнера (1 канал аналогового входа и 1 канал аналогового выхода);

контроля:

а) Температуру втулки (1 канал аналогового входа);

б) Температуру профиля на выходе из матрицы(1 канал аналогового входа);

в) наличие пламени в 1-ой вверху контейнера (1 канал аналогового входа);

г) наличие пламени в 2-ой ввнизу контейнера (1 канал аналогового входа);

д) Розжиг горелки 1 (1 канал дискретного выхода);

е) Розжиг горелки 2 (1 канал дискретного выхода);

ж) подключение 4 поршневых насосов (4 канал дискретного входа и 4 канала дискретного выхода);

з) подключение 2 компресоров для подачи природного газа и воздуха (2 канал дискретного входа и 2 канала дискретного выхода);

и) Регулирование перемещения пуллера пилы (1 канал аналогового выхода и 1 канала дискретного выхода);

к) Регулирование перемещения пуллера натяжения (1 канал аналогового выхода и 1 канала дискретного выхода);

л) Регулирование скорости охлаждения с помощью вентиляторов (1 канал аналогового выхода и 1 канала дискретного выхода);

В результате имеем: 12 каналов аналогового ввода, 13 канала дискретного вывода, 9 каналов аналогового выхода, 6 каналов дискретного входа.

Выбор технических средств

выбираем ТСА исходя из следующих соображений:

·        использовать оборудование без искрозащиты;

·        использовать электрогидравлический преобразователь;

Полный список всех ТСА приведен в спецификации оборудования (приложение1).

Комплектация микропроцессорных средств регулирования

Для реализации контроля и регулирования технологических параметров было решено использовать программируемый логический контроллер S7-300. Он обладает рядом преимуществ:

·        возможность помодульной комплектации;

·        средства программирования на достаточно простом и удобном языке Step-7;

·        средства связей между процессорами по сети Profibus DP;

·        относительная дешевизна покупки и обслуживания.

Среди центральных процессоров S7-300 были выбраны CPU NET и CPU CPU 315/315-2-DP (Profibus DP - слейв), обладающие следующими техническими характеристиками:

Таблица 2.1 - Блоки, входящие в состав контроллера

.3 Мероприятия по диагностике систем управления

Диагностика систем автоматизации является необходимой частью любого процесса. В последнее время производители средств автоматизации уделяют данной проблеме огромное значение. Для разрешения проблемы диагностики на уровне сетей в микропроцессорной технике разработана следующая методика. Прежде, чем подать запрос на получение информационного сигнала центральное устройство (ЦУ) “запускает” в сеть контрольный бит информации по всей системе. Таким образом проверяется работоспособность всей системы. Данный метод наиболее удобен при использовании связи по Ethernet и ей подобных сетях.

Для обнаружения неполадок в коммуникационных линиях и определения неисправных линий замеряются характеристики всех линий (сопротивление, емкость между проводами, напряжение, сила тока в линии), эти характеристики заносятся в устройство слежения (которым может быть промышленный компьютер или контроллер), которое будет сравнивать их с текущими параметрами линии, определяя таким образом неполадки.

При необходимости диагностики трубопроводов в современной промышленности так же используется электрический сигнал. В трубопроводе укладываются провода, и замеряется емкость между ними. При возникновении разрывов или образовании различных наростов в трубопроводе эта емкость изменяется. Ее изменение регистрируется и определяется неисправная линия. При этом необходимо учитывать возможное изменение вышеизложенных величин при регулировании, поэтому в следящие устройства обязательно нужно подавать информацию о появлении и величине управляющего воздействия. Имеющиеся на сегодняшний день достаточно мощные вычислительные машины в состоянии обеспечивать такие функции, а соответственно и выполнять диагностику системы автоматизации на необходимом уровне.

Диагностическая блок-схема процесса прессования представлена на рисунке 1.2:

Примечание: "ПУ" - параметры удовлетворительны

Рис. 2.1 − Блок-схема управления процессом прессования

На рисунке. 2.2 показана блок-схема контроля матрицы. Поскольку процесс прессования характеризуется многими параметрами, необходимо выдерживать близкую взаимосвязь между режимом прессования, в расчете на который была спроектирована матрица, режимом опрессовки и режимами, при которых будет эксплуатироваться матрица. Кроме того, может быть выполнен ряд экспериментов с учетом контрольного листа процесса прессования для определения наиболее приемлемых параметров процесса с точки зрения производительности и качества профилей для конкретного сплава и матрицы.

Правка растяжением и порезка играют важную роль в получении профиля с требуемой геометрией при максимальном выходе годного. Изменение величины удлинения при правке позволяет менять форму и размеры поперечного сечения профиля, хотя и в ограниченном диапазоне.

Рис. 2.2 − Блок-схема контроля матрицы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Во время прохождения практики в отделе по производству алюминиевого профиля методом экструзионного литья я ознакомился с системой технологической подготовки производства, правилами разработки технологической документации, изучил систему автоматизацию технологического процесса производства алюминиевого профиля, рассмотрел требования к системе управления и параметрам, подлежащим контролю, регулированию и сигнализации, разработал принципиальную схему автоматизации процесса производства алюминиевых профилей, также составил диагностические блок-схемы прессования и контроля матрицы.