Мнемосхема технологического процесса подачи химических добавок на БСУ

Решение задач по транспортировке (перекачке) жидкостей из одной емкости в другую - широко распространенная практика на современных предприятиях. Наше решение - АСУ подготовки и транспортировки жидкостей - позволяет реализовать ряд производственных задач:

  • оптимизация распределения материальных потоков, позволяющая обеспечить бесперебойную подачу жидкостей потребителю (в накопительные, промежуточные емкости, а также емкости на отгрузку);
  • автоматический выбор маршрута подачи жидкостей от источника к приемнику в зависимости от текущей оперативной ситуации и состояния промежуточного оборудования
  • управление паралельной подачей жидкостей по различным непересекающимся маршрутам
  • улучшение контроля маршрутов подачи жидкостей, повышение эффективности использования оборудования;
  • увеличение срока службы оборудования за счет существенного сокращения нарушений технологического регламента, сокращений количества нештатных и аварийных ситуаций, блокировки работы линии при неисправном технологическом оборудовании;
  • сокращение числа обслуживающего персонала за счет внедрения автоматизированной системы;
  • повышение общей культуры производства и облегчение труда обслуживающего персонала.
Укрупненно состав оборудования, управляемого АСУ транспортировки жидкостей состоит из емкостей-источников, из которых при помощи насосов жидкости подаются в емкости-приемники. Каждая емкость-источник может иметь несколько емкостей-приемников. На емкостях-приемниках установлены клапаны. Емкости комплектуются дискретными датчиками верхнего и нижнего уровней (или аналоговыми уровнемерами для непрерывного контроля уровня), а также датчиками переполнения. В емкостях-источниках могут устанавливаться клапаны рециркуляции жидкостей или различные перемешивающие устройства.
АСУ подготовки и перекачки жидкостей строится по трехуровневому принципу.
  • Первый (нижний) уровень - датчики, исполнительные механизмы, контроллеры первичной обработки сигналов, обеспечивающие сбор информации о ходе технологического процесса и выдачу управляющих воздействий технологическому оборудованию.
  • Второй (средний) уровень - управляющий контроллер (УК), который, получая от нижнего уровня данные о состоянии устройств и механизмов, обеспечивает управление процессом транспортировки и реализацию технологических блокиовок.
  • Третий (верхний) уровень - персональный или промышленный компьютер, на котором функционирует АРМ оператора линии подготовки и перекачки жидкостей. Основными задачами АРМа являются отображение на мнемосхемах процесса транспортировки материалов, состояния оборудования, хранение архивных данных о событиях и нештатных ситуациях, передача заданий управляющему контроллеру.
АСУ подготовки и транспортировке жидкостей архитектурно представляет собой распределенную систему. Контроллеры первичной обработки сигналов и выдачи управления (нижний уровень) расположены непосредственно у датчиков, технологических механизмов и агрегатов. Обмен данными между этими контроллерами и УК осуществляется по коммуникационным каналам. В условиях предприятия, отдельные участки которого расположены на большом расстоянии друг от друга и от операторского поста, подобное решение имеет неоспоримые преимущества по сравнению с централизованной архитектурой. Отпадает необходимость прокладки большого количества кабельной продукции (для опроса периферийных датчиков и выдачи управляющих сигналов) на большие расстояния. Электромонтаж производится между технологическим оборудованием и контроллерами первичной обработки сигналов, находящимися в непосредственной близости от оборудования. Обмен данными между контроллерами первичной обработки сигналов и управляющим контроллером осуществляется по коммуникационным каналам. Подобное построение системы существенно сокращает сроки монтажных работ и сдачи системы в эксплуатацию, а в дальнейшем упрощает обслуживание и поддержку в работоспособном состоянии силами службы КИПиА предприятий.
 

Перечень функций автоматизированной системы управления подготовкой и транспортировкой жидкостей.

Автоматический режим работы.

Алгоритм автоматической подачи жидкостей от емкостей-источников к емкостям-приемникам. Для запуска процесса оператору достаточно указать источник и приемник материала. Система выполнит автоматическую проверку возможности пуска и включит подачу жидкости в приемные емкости, выбрав и подготовив предварительно маршрут транспортировки (открыв нужные клапаны). Возможности системы позволяют осуществлять параллельную подачу жидкостей по нескольким непересекающимся маршрутам в автоматическом режиме. После включения подачи жидкостей система осуществляет постонный контроль уровня в емкости-приемнике, при срабатывании датчика верхнего уровня подача автоматически отключается. При уменьшении уровня жидкости в емкости-приемнике, система автоматически открывает подачу жидкости из емкости-источника. Работа системы в данном режиме требует от оператора линии только действий по ее запуску.

Алгоритм последовательного пуска и останова механизмов в маршруте. При старте происходит очередный запуск входящих в маршрут механизмов, начиная от открытия клапанов емкостей-приемников (конечного пункта доставки) и заканчивая пуском насоса емкости-источника. Запуск следующего механизма происходит только после включения предыдущего. Останов маршрута происходит в обратной последовательности - от источника к приемнику. Остановка следующего механизма происходит только после выключения предыдущего. Алгоритмы последовательного останова механизмов на маршруте подачи жидкости предусматривают защиту оборудования от гидроударов.

Функция рециркуляции. При остановленном маршруте и наличии материала в емкостии-источнике периодически осуществляется рециркуляция содержимого источника с целью предотвращения расслоения его на фракции. При включенной функции рециркуляции система периодически открывает клапаны рециркуляции и включает на заданное время насосы для выполнения процедуры рециркуляции.

Функция дренажа. Если жидкости подаются по неотапливаемому помещению в зимнее время, возникает опасность их замерзания в транспортной магистрали. Во избежание такой ситуации предусмотрена функция дренажа. При включенной функци дренажа система обеспечивает управление клапанами таком образом, чтобы позволить жидкости слиться в емкость-источник.

Функции технологических блокировок. Позволяют предотвратить возникновение аварийных ситуаций, влекущих за собой поломку технологического оборудования, смешивание разных видов материалов или разлива добавок. Функции технологических блокировок реализуются на всех этапах управления маршрутом: запуске, работе, останове. Система управления анализирует состояния уже запущенных механизмов и в случае сбоя одного или нескольких из них производит аварийный останов линии подачи. Аварийный останов от последовательного отличается тем, что все механизмы маршрута останавливаются одновременно.

Ручной режим работы.

Является вспомогательным режимом. Работа в ручном режиме позволяет в отдельности запускать, останавливать, переключать отдельные механизмы. Главное назначение ручного режима - проверка работоспособности механизмов после проведения ремонтных, пуско-наладочных работ, настройки оборудования. В ручном режиме отсутствуют многие технологические блокировки, реализованные в автоматическом режиме. Не работают алгоритмы автоматической подачи, пуска, останова, рециркуляции и дренажа.

Управление транспортными механизмами (насосы, клапаны).

  • Постоянный контроль функционирования исполнительных механизмов. В случае сбоя в работе механизма система выставляет ему признак аварии.
  • Функция сторожевого таймера: перевод контроллером первичной обработки сигналов всех выходных сигналов в безопасное состояние при отказе связи с УК на время, превышающее допустимое.
  • Визуализация состояния технологического оборудования и параметров процесса
  • Для всех механизмов отображаются состояния запрета на использование, аварии.
  • Блокировка ошибочных команд оператора. Система не допускает выполнение команд, которые могут привести к выходу из строя технологического оборудования, нарушению технологического процесса, возникновению аварийных ситуаций, например:
    • запуск механизма с установленным запретом на использование;
    • пуск маршрута, один или несколько механизмов которого не готовы к работе;
    • пуск маршрута, если в его источнике и приемнике находятся различные материалы, пуск маршрута с заполненным приемником.
  • Оперативное вмешательство оператора в процесс подачи материала: старт подачи (путем снятия запрета с приемника), останов подачи (путем установки запрета приемнику), аварийный останов подачи, установка запрета на использование механизма, переход на ручной режим управления.
  • Фиксация вмешательств оператора в технологический процесс в архиве событий для последующего разбора его действий.

Разработанная система управления чрезвычайно проста в эксплуатации и требует от оператора минимальных навыков работы с компьютером. Ход процесса подачи добавок в удобной графической форме отображается на экране монитора.

Перечень выполняемых оператором действий в штатном режиме сведен к минимуму. Ему требуется снять запреты на использование с требуемых емкостей источников и приемников. Система выполнит все предварительные проверки возможности запуска, включит подачу и будет постоянно контролировать процесс. По окончании загрузки подача будет остановлена. После того как приемник опорожнится, подача может быть автоматически возобновлена.

Разработанное решение с успехом может применяться не только на предприятиях строительной индустрии, где процесс подготовки и транспортировки жидкостей является второстепенным, но и на производствах в других отраслях промышленности, где задачи транспортировки жидкостей является основным технологическим процессом со сложной структурой и большим количеством маршрутов транспортировки как одного, так и многих жидких компонентов (линии подготовки и подачи химических добавок на бетоных производствах, раличные линии подачи и транспортировки жидких компонентов на предприятиях пищевой промышленности, линии по отгрузке жидкостей в транспорт и.т.п.).