330 / ЗаданКурсЖурналПолныйМПУСУ / 1СУ_УровняМассыЦемент
.pdf
РАЗРАБОТКИ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ СТРОЙМАТЕРИАЛОВ
Автоматизированная система контроля уровня и массы цемента в силосах готовой продукции цементных заводов
Виктор Гусев, Михаил Бронин, Александр Кулешов
В статье рассмотрена автоматизированная система контроля уровня и массы цемента, которая успешно внедряется на цементных заводах. Внедрение системы обеспечило учёт готовой продукции, оптимизацию загрузки силосов, отображение архивной и текущей информации на компьютерах в сети предприятия, передачу данных в АСУ предприятия.
|
ЦЕМЕНТНЫЕ СИЛОСЫ |
|
|
Сложность автоматизации измере |
диоволновых уровнемеров БАРС 322И |
||||||
|
КАК ОБЪЕКТ КОНТРОЛЯ |
|
ний связана с тем, что цементные си |
(рис. 3). Приборы отлично зарекомен |
|||||||
|
Современный |
цементный |
завод |
лосы (рис. 2) – это бетонные конст |
довали себя при решении задач бескон |
||||||
|
(рис. 1) представляет собой сложный |
рукции высотой 27 30 метров и диа |
тактного измерения |
уровня |
сыпучих |
||||||
|
комплекс оборудования и технологий, |
метром 10 12 метров, каждый силос |
сред (цемента, извести, песка, щебня, |
||||||||
|
обеспечивающий |
переработку |
сырье |
вмещает до 4000 тонн продукта, а засы |
руды, шихты, угля). При этом обеспе |
||||||
|
вых материалов (известняков, мела и |
паемый цемент имеет температуру |
чивается высокая надёжность и ста |
||||||||
|
др.) в цемент различных видов и марок. |
100…120°C. В таких условиях измере |
бильность показаний в диапазоне от 0 |
||||||||
|
Цемент применяется в больших коли |
ние уровня практически исключает |
до 30 м с погрешностью ±5 см незави |
||||||||
|
чествах в качестве основного строи |
применение любых датчиков, контак |
симо от воздействий дестабилизирую |
||||||||
|
тельного материала. |
|
|
тирующих с продуктом, а также инфра |
щих факторов (широкий диапазон тем |
||||||
|
В цементной промышленности авто |
красных и ультразвуковых датчиков. |
ператур, агрессивный характер изме |
||||||||
|
матизация осуществляется в широких |
|
ряемой среды, запылённость). Прибо |
||||||||
|
масштабах и предусматривает техноло |
ПРОГРАММНО ТЕХНИчЕСКИЕ |
ры могут работать как автономно, так и |
||||||||
|
гический контроль и автоматическое |
СРЕДСТВА, СТРУКТУРА |
в составе АСУ ТП. Одним из примеров |
||||||||
|
регулирование параметров, дистанци |
И ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ |
применения уровнемеров семейства |
||||||||
|
онное управление механизмами и сиг |
С 2000 года ООО «Предприятие |
БАРС в составе системы управления яв |
||||||||
|
нализацию, обеспечивая стабильную |
КОНТАКТ 1» осуществляет выпуск ра |
ляется их использование в АСУ ТП цеха |
||||||||
|
работу агрегатов. Описание |
|
|
|
|
углеприёма обогатительной |
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
принципов построения та |
|
|
|
|
фабрики «Сибирь» [2]. |
|||||
|
ких систем автоматизации |
|
|
|
|
На |
базе |
радиоволновых |
|||
|
приведено во многих источ |
|
|
|
|
датчиков |
уровня |
БАРС |
|||
|
никах, в том числе и в [1]. |
|
|
|
|
322И |
была разработана и |
||||
|
Однако, несмотря на высо |
|
|
|
|
успешно внедряется авто |
|||||
|
кую степень автоматизации |
|
|
|
|
матизированная |
система |
||||
|
в отрасли, до настоящего |
|
|
|
|
АСК |
«Цемент Завод». |
||||
|
времени контроль уровня |
|
|
|
|
Структурная схема |
систе |
||||
|
цемента в силосах готовой |
|
|
|
|
мы приведена на рис. 4. |
|||||
|
продукции часто осуществ |
|
|
|
|
В системе задействованы |
|||||
|
ляется с помощью обычной |
|
|
|
|
необходимые технические |
|||||
|
верёвки. При этом значения |
|
|
|
|
средства |
и программное |
||||
|
уровня получаются сильно |
|
|
|
|
обеспечение. |
|
|
|||
|
зависящими от места прове |
|
|
|
|
Технические средства: |
|||||
58 |
дения измерения и многих |
|
|
|
|
● датчики |
уровня |
БАРС |
|||
субъективных факторов. |
Рис. 1. Современный цементный завод |
|
322И (до 48 шт.); |
|
|||||||
|
www.cta.ru |
|
|
|
|
|
|
|
|
СТА 3/2006 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
© 2006, CTA Тел.: (495) 234 0635 Факс: (495) 232 1653 http://www.cta.ru
РА З Р А Б О Т К И /П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь С Т Р О Й М А Т Е Р И А Л О В
●пересчёт значений частоты в значе ния уровня по калибровочным точ кам;
●вычисление объёма продукта по вво димым тарировочным таблицам;
●ведение архива (240 записей с задан ным периодом);
●ведение журнала событий;
●отработка до двух уставок уровня по каждому каналу с формированием выходного сигнала «открытый кол
Рис. 2. Цементные силосы |
|
Рис. 3. Радиоволновый уровнемер БАРС 322И |
лектор» при их срабатывании; |
|
|||
|
|
|
|
● обмен данными с ПЭВМ по интер |
|||
● блок |
питания БП 240 (1 шт.) или |
400×400×220 мм фирмы Schroff. Час |
фейсу RS 485 (протокол ModBus |
||||
БП 120 (до 2 шт.); |
|
тотные сигналы от датчиков поступают |
RTU). |
|
|
|
|
● блок сбора и обработки данных Б1 |
на блок сбора и обработки данных Б1 |
Программное обеспечение для блока |
|||||
БАРС 322 (до 2 шт.); |
|
БАРС 322, который построен на базе |
выполнено на языке Borland C++ 5.02. |
||||
● преобразователь |
интерфейсов |
следующих изделий фирмы Fastwel: |
Блоки Б1 БАРС 322 поддерживают |
||||
ADAM 4561 (1 шт.). |
|
модуля микроконтроллера CPU188 |
работоспособность системы при от |
||||
Программное обеспечение: |
5BS, модулей ввода сигналов TBI |
сутствии ПЭВМ. На рис. 5 показано, |
|||||
● сервер опроса приборов; |
24/0C 3 и модулей вывода дискретных |
как могут |
монтироваться |
блоки |
|||
● клиентское приложение; |
сигналов TBI 0/24C. Блок снабжён |
Б1 БАРС 322 |
и |
БП 120. |
Блоки |
||
● сервер базы данных MySQL. |
16 кнопочной пылевлагозащищённой |
Б1 БАРС 322 объединяются по интер |
|||||
Датчики уровня БАРС 322И устанав |
клавиатурой FK 3 (тоже Fastwel) и |
фейсу RS 485 и через преобразователь |
|||||
ливаются на цементных силосах. При |
двухстрочным индикатором PC1602L |
ADAM 4561 (Advantech) подключают |
|||||
боры |
запитываются |
напряжением |
(Powertip). |
ся к АРМ оператора. Протокол |
|||
+20 В от блока питания БП 240, кото |
Блок Б1 БАРС 322 обеспечивает вы |
ModBus RTU даёт возможность при |
|||||
рый изготовлен из модулей питания |
полнение следующих функций: |
необходимости |
подключать |
блоки |
|||
Siemens Logo!Power (24 В / 2,5 A), раз |
● приём частотных сигналов от датчи |
сбора и обработки данных к большин |
|||||
мещённых в шкафу CONCEPTLINE |
ков БАРС 322И (до 24 шт.); |
ству SCADA систем. |
|
||||
|
|
|
Операторная |
|
|
|
|
БП 240 |
|
Б1 БАРС 322 |
|
|
АРМ оператора |
|
|
|
1 |
|
Преобразователь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
интерфейсов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
питания |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADAM |
USB |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок сбора |
4561 |
|
|
|
|
|
|
и обработки |
|
|
|
|
|
|
|
данных |
|
|
|
|
|
+20 В |
Уровень 1 |
Выход 1 |
RS 485 |
|
|
Ethernet |
|
|
|
|
|
|
|||
Барс 322И (1 48) |
|
|
|
|
|
||
|
|
(ModBus RTU) |
|
|
(в сеть предприятия) |
||
|
|
|
|
|
|||
|
Уровень 24 |
Выход 24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Силосы |
|
|
|
|
|
Б1 БАРС 322 |
Датчики уровня |
Датчики уровня |
|
||
|
|
Барс 322И |
|
Барс 322И |
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
+20 В |
Уровень 1 |
+20 В |
Уровень 48 |
|
|
|
1 |
|
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Блок сбора |
|
|
|
|
|
|
|
и обработки |
|
|
|
|
|
|
|
данных |
|
|
|
|
|
|
Уровень 25 |
Выход 25 |
|
|
|
|
|
|
Уровень 48 |
Выход 48 |
|
|
|
|
|
Рис. 4. Структурная схема АСК «Цемент Завод» |
|
|
|
|
59 |
||
СТА 3/2006 |
|
|
|
|
|
www.cta.ru |
|
|
|
|
|
© 2006, CTA |
Тел.: (495) 234 0635 |
Факс: (495) 232 1653 |
http://www.cta.ru |
Р А З Р А Б О Т К И /П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь С Т Р О Й М А Т Е Р И А Л О В
Рис. 6. Экран просмотра клиентского приложения, на который выведены окна «Показания силоса» с отображением марки цемента, текущих значений уровня и массы
Рис. 5. Монтаж блоков Б1 БАРС 322 и БП 120
На АРМ оператора могут быть уста новлены как все программы системы, так и отдельные части программного обеспечения (сервер опроса, клиент ское приложение).
Перечислим функции основных час тей программного обеспечения.
Функции сервера опроса приборов (PlantServer.exe):
●опрос блоков Б1 БАРС 322;
●пересчёт значений уровня цемента в значения массы по тарировочным таблицам;
●сохранение данных по уровню и мас
|
се цемента в архиве; |
|
Рис. 7. Окно «График» отображает архивные или текущие значения выбранного параметра |
||
|
● изменение марки цемента в силосе; |
|
|
||
|
ввод уставок для каждого силоса. |
Программное обеспечение сервера |
щие значения уровня, масса и марка |
||
|
Функции клиентского приложения: |
опроса и клиентского приложения вы |
цемента. |
||
|
● отображение текущих и архивных |
полнено на языке Borland Delphi 6. |
Состояние параметров характеризу |
||
|
значений уровня и массы цемента; |
Главной особенностью данной сис |
ется следующими цветами: |
||
|
● просмотр журнала событий; |
темы является то, что она может на |
● жёлтый – активна одна из предупре |
||
|
● создание и печать отчётов на основе |
страиваться для каждого конкретного |
дительных границ; |
||
|
текущей и архивной информации. |
цементного завода. При настройке |
● красный – активна одна из аварий |
||
|
Функции |
сервера базы |
данных |
вводится название силосов, осуществ |
ных границ; |
|
MySQL: |
|
|
ляется привязка к входам блоков Б1 |
● синий цвет индикатора – значение |
|
● ввод, коррекция и хранение таблиц, |
БАРС 322, вводятся геометрические |
уровня в норме; |
||
|
содержащих параметры настройки |
размеры силосов. Вычисление массы |
● чёрный – значение не обновляется. |
||
|
системы, |
тарировочные |
таблицы, |
продукта для каждого силоса осущест |
Время последнего измерения ото |
|
журнал событий, текущие и архив |
вляется по тарировочным таблицам, |
бражается на всплывающей подсказке |
||
|
ные значения уровня и массы цемен |
которые вводятся для различных ма |
при наведении указателя мыши на по |
||
|
та; |
|
|
рок цемента. В системе предусмотрен |
ле значений уровня и массы. |
|
● регистрация и проверка прав доступа |
ввод уставок уровня, при включении |
На рис. 7 представлено окно «Гра |
||
|
пользователей к системе; |
|
которых производится запись в жур |
фик», на котором отображаются архив |
|
|
● получение информации от сервера |
нал событий, цветовая и звуковая сиг |
ные или текущие значения выбранного |
||
|
опроса приборов; |
|
нализация. На рис. 6 показан экран |
параметра. Наименование объекта, |
|
|
● предоставление информации кли |
просмотра клиентского приложения, |
отображаемого параметра и его раз |
||
60 |
ентским приложениям, установлен |
на который выведены окна «Показа |
мерность приводятся в заголовке окна. |
||
ным на различных компьютерах. |
ния силоса», где отображаются теку |
При просмотре графика можно изме |
|||
|
|
|
|
|
|
|
www.cta.ru |
|
|
|
СТА 3/2006 |
© 2006, CTA Тел.: (495) 234 0635 Факс: (495) 232 1653 http://www.cta.ru
Р А З Р А Б О Т К И /П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь С Т Р О Й М А Т Е Р И А Л О В
нять масштаб по обеим осям, задавать временной диапазон просмотра дан ных, включать/выключать отображе ние точек по узловым значениям. Сис тема позволяет получить отчёт «Гра фик», который будет напечатан в том виде, в котором был выведен при про смотре.
Использование СУБД MySQL 3.23.51 для хранения архивов даёт воз можность при необходимости экспор тировать данные в АСУ предприятия. Одной из причин выбора именно этой СУБД стало стремление уменьшить стоимость ПО системы, так как MySQL распространяется бесплатно.
ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ
В настоящее время происходит ак тивное внедрение АСК «Цемент Завод» на цементных заводах. Ввод системы в эксплуатацию прошёл уже на трёх пред приятиях. Ещё на трёх заводах ведётся монтаж оборудования. Внедрение сис темы обеспечило учёт готовой продук ции, оптимизацию загрузки силосов, отображение архивной и текущей ин формации на компьютерах в сети пред приятия, передачу данных в АСУ пред приятия. Исключаются случаи хищения продукта и нарушения технологии при приёме/отпуске продукта.
Использование приборов БАРС 322И для цементного производства не ограничивается силосами готовой про дукции. Были разработаны и внедрены на цементных заводах автоматизиро ванные системы управления работой шлам бассейнов, где эти радиоволно вые уровнемеры применяются для контроля уровня шлама.
ООО «Предприятие КОНТАКТ 1» благодарит ЗАО «Системы и комплек сы» за плодотворное сотрудничество. ●
ЛИТЕРАТУРА
1.Автоматизация производственных про цессов в промышленности строительных материалов : Учебник для техникумов / Под ред. А.А. Ларченко. — Л. : Стройиз дат, 1975.
2.Виктор Волков, Владимир Ивайкин, Александр Лазько, Алексей Кобелев, Сергей Мечетин. АСУ ТП цеха угле приёма обогатительной фабрики «Си бирь» // Современные технологии авто матизации. 2000. № 3.
Авторы — сотрудники
ООО «Предприятие КОНТАКТ 1» Телефон: (4912) 33 3324, 38 7647
62 Факс: (4912) 21 4218, 36 0240
www.cta.ru |
СТА 3/2006 |
© 2006, CTA Тел.: (495) 234 0635 Факс: (495) 232 1653 http://www.cta.ru