Автоматика и модернизация бетонных заводов

Необходимость автоматизации и модернизации БСУ

ООО «Фирма «Скалес» занимается разработкой и модернизацией как самого оборудования, так и систем автоматизации для различных по производительности бетонных заводов – от крупных стационарных предприятий до небольших мобильных РБУ и БСУ, асфальтобетонных заводов (АБЗ), асфальтосмесительных установок типа ДС-158, ДС- 117, «Тельтомат» и т. п., является производителем бетонных заводов СДМ-40.

Для предприятий, занимающихся выпуском бетона, растворобетонных и асфальтобетонных смесей, в условиях высокой конкурентности наиболее важным является производство качественной продукции и бесперебойная работа оборудования. Качество производимых смесей напрямую зависит от точности дозирования ингредиентов и поддержания в норме всех технологических параметров. При этом не менее важными становятся возможность управления дозированием компонентов бетонных смесей в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах работы, накопления и хранения информации по событиям и авариям, а также учет затрат материалов в процессе приготовления бетонных смесей. Обеспечить выполнение всех этих требований может только АСУ.

Структурная схема сбора данных о выработке продукции бетоносмесительной установкой

Рабочее место оператора БСУ

Рабочее место оператора в модернизированной системе создаётся для управления одним человеком тремя технологическими линиями приготовления бетонных смесей (дозирование, перемешивание, выгрузка бетонов и растворов), управления заполнением и контролем материалов в расходных бункерах, управления заполнением расходных емкостей затворённых химдобавок, управления адресной подачей бетонов в цех.

Система построена по децентрализованной распределённой многоуровневой схеме. На нижнем уровне находятся исполнительные механизмы и программируемые логические контроллеры (ПЛК). На втором уровне находятся операторские TOUCH-панели. На вершине иерархии находится центральный компьютер (сервер) со SCADA системой. Таким образом, АСУ ТП БСУ представляет собой комплекс техни­ческих средств технического, информационного, математического и программного обеспечения для управления технологически­ми объектами, который обеспечивает оптимальный при заданной структуре и технических средствах уровень автоматизации сбора и переработки информации для формирования управляющих сигналов и передачи их без потерь и искажения на исполнитель­ные механизмы в целях достижения наиболее эффективной работы технологического объекта управления в целом. По такой децентрализованной схеме построены АСУ ТП на многих объектах нефтегазовой промышленности, а также министерства обороны. Система построена на базе современных высоконадёжных программируемых контроллеров фирмы «ОВЕН» Российского производства. Это означает, во первых - каждая линия представляет из себя независимый автоматизированный комплекс. При выходе из строя, зависания сервера SCADA системы или сбои в компьютерной сети предприятия (что далеко не редкое явление) не повлекут за собой остановки технологического процесса. Во вторых-стоимость комплектующих и инструментального программного обеспечения существенно ниже раскрученных иностранных брэндов таких как SIEMENS, HONEYWELL, OMRON и так далее.

Выбор средств автоматизации

ООО «Фирма «Скалес», ранее выпускающая системы управления на базе контроллеров собственной разработки, с февраля 2012 года производит новые cмарт-cистемы автоматики на базе оборудования ОВЕН.

Основная задача подобной системы – обеспечение интерфейса «человек-машина», выполненного по принципу «Вам не нужно изучать наши системы, мы учим наши системы понимать Вас» (Стив Джобс). В модернизированной смарт-системе введена принципиально новая визуализация технологического процесса «волна сверху-вниз», позволяющая оператору одним взглядом оценить, что делает система, и что собирается делать. Система легко интегрируется в общую АСУ ТП завода, в том числе в систему SCADA, с возможностью неограниченного дальнейшего расширения.

Смарт-системы автоматики легко интегрируются в общую АСУ ТП завода, в том числе в систему SCADA, с возможностью неограниченного дальнейшего расширения.

В режиме реального времени осуществляется оценка подвижности бетонной смеси и принятие решений по поддержанию водно-цементного соотношения.

Всю информацию о ходе технологических процессов можно передавать в локальную сеть предприятия и в сеть Интернет по gsm-каналу.

Оператор во время выполнения любого процесса может по своему разумению задать новую команду или изменить любые параметры. Система в это время сделает паузу и продолжит работу при вступлении новых параметров в силу. Если команда не противоречит ранее выданной, система продолжит работу, а в случае конфликта система спросит оператора, что сделать далее (изменить рецепт, изменить объём оставшихся замесов, изменить время перемешивания, выгрузки и т. д.). Все эти изменения можно производить в любое время без каких-либо переключений.

Модернизация существующей на предприятии системы управления включает:

1. Обследование предприятия, выявление слабых мест в механике (низкая производительность, нет точности и т. п.), увеличение количества точек контроля (нагрузка на двигатель, уровень цемента, заполнителей, температура смеси, воды и т. д.)
2. Замена пульта управления
3. Дополнительные разводки и при необходимости шкафы управления дополнительных точек контроля и дополнительных механизмов.
4. Регистрация системы управления в местном сервисном центре.

В новом пульте управления заменены локальные контроллеры с реализацией всех функций соответствующего дозатора, с добавлением функции диагностики. Информация на «Операторской панели ИР320» может отображаться в виде графиков и в буквенно-цифровом виде.

Место центрального контроллера теперь занимает операторская сенсорная панель.

Объекты, на которых внедрена новая автоматика на базе оборудования ОВЕН:

Принципиальные отличия

Полная автономность работы каждого дозатора или иного устройства. Мы собрали лучшее от ведущих мировых производителей и применили это в наших системах.

Принцип «Система понимает Вас»

При выполнении процесса оператору можно дать любую команду и поменять любые параметры. При этом система сделает паузу и продолжит выполнение задачи уже после актуализации новых параметров. В случае, если введенная команда противоречит ранее заданной, система, столкнувшись с конфликтом, задаст вопрос оператору, что выбрать, при отсутствии противоречий система продолжит выполнение текущей процедуры.

Таким образом, изменение объёма оставшихся замесов, корректировку рецептуры, времени перемешивания или выгрузки и т. д. можно осуществлять в любое время без каких либо переключений. При нажатии кнопок пульта управления система будет подчиняться действиям оператора, при необходимости поставив соответствующее устройство в режим «Пауза», и автоматически продолжит работу, если данное действие не отменено оператором.

Наличие одного режима: «Работа».

Дозирование цемента

Вход материала из расходного бункера D = 250 мм.

Выход материала в дозатор D = 150 мм.

Подача цемента в дозатор осуществляется шлюзовым (камерным) питателем.

Материал (цемент) попадает в питатель самотёком под действием силы тяжести через входную трубу диаметром не менее 250 мм. Для более лучшего наполнения питателя можно применять аэрацию. Наиболее эффективна аэрация импульсами 1 сек.-подача воздуха, 1 сек –пауза в течение 50% набора дозы. Камеры питателя герметично защищены друг от друга, поэтому цемент, даже под давлением не проникает в выходную трубу при неподвижном роторе.

-Скорость вращения ротора 0,7 об/сек.

-Производительность 800 кг/мин.

-Коэффициент наполнения камер 0,5.

Поскольку объём одной камеры фактически вмещает около 6 кг цемента, то дискрета дозирования может быть максимально равна объёму камеры. Для повышения точности дозирования необходимо применение за выходной трубой питателя герметичного затвора «баттерфляй», открываемый синхронно с включением двигателя питателя.

Основными преимуществами данного питателя перед шнековым транспортёром, оснащенным затвором «баттерфляй» является простота обслуживания. Снятие боковой крышки питателя для удаления инородинородных предметов (ботинок, электродов, камней и т.п.) занимает не более 2-5 минут. Так же удаление инородных предметов возможно с помощью включения реверса двигателя питателя.

Дозирующая ёмкость дозатора вывешивается на три датчика растяжения. Ёмкость вмещает в себя 600 кг. цемента для работы с бетоносмесителем 1,0 м3 по выходу. Выходная труба D = 250 мм. Оснащена герметичным дисковым затвором. Объём дозирующей ёмкости и объём за герметичной заслонкой сообщаются между собой «дыхательной» трубой Dу = 80 мм.

Скорость выхода цемента из дозатора примерно 150-250 кг./сек.

Дозирующая ёмкость вместе с питателями смонтирована на единой раме устанавливаемой на пол дозировочного отделения

Недостатком питателя является невозможность размещение дозатора цемента в стороне от выходного отверстия расходного бункера (склада цемента).

В целом дозатор

обеспечивает дозирование цемента от 10 до 600 кг за время не более 40 сек. с точностью +/- 1 кг.

Дозирование заполнителей

Как правило, на БСУ заполнители дозируются из 6 расходных бункеров. Наиболее целесообразно использовать два дозатора, один на дозирование четырёх компонентов и другой на два компонента с наибольшими пределами дозирования 2500 кг и 2000 кг соответственно.

Четыре расходных бункера оснащаются датчиками влажности. Материал из данных расходных бункеров используется для изготовления из делий сборного железобетона из жёстких бетонов. Два других бункера датчиками влажности не оснащаются, и материал из бункеров используется для приготовления товарного бетона и бетонов на полигон.

Секторные затворы расходных бункеров выполняются с противовесами. Секторные затворы дозирующих бункеров выполняются без противовесов.

Четыре расходных бункера оснащаются датчиками влажности. Материал из данных расходных бункеров используется для изготовления изделий сборного железобетона из жёстких бетонов. Два других бункера датчиками влажности не оснащаются, и материал из бункеров используется для приготовления товарного бетона и бетонов на полигон.

Секторные затворы расходных бункеров выполняются с противовесами. Секторные затворы дозирующих бункеров выполняются без противовесов.

Конусная часть расходного бункера песка оснащается навесным вибратором, включаемый совместно с приводом заслонки расходного бункера.
Автоматика дозирования должна обеспечивать и автоматически выбирать как минимум 3-5 способов загрузки дозирующего бункера. Это связано с тем, что часто требуется дозировать один из компонентов в пределах 100-300 кг. при летящей не взвешенной массе компонента около 250 кг.

 

Для более точного дозирования песка наиболее целесообразно применять ленточный питатель. Выходная щель питателя один раз в сезон настраивается в зависимости от подвижности песка, напрямую связанную с влажностью.

Фактическое время дозирования трёх компонентов составляет 15-25 с. При точности дозы каждого компонента +/- 5 кг.

Одновременно с дозированием каждый датчик влажности определяет влажность каждого компонента и передаёт данные в центральный контроллер системы. Так же в центральный контроллер передаются данные о количествах дозируемых компонентов из локального контроллера заполнителей. Таким образом центральный контроллер рассчитывает количество воды, приносимой каждым компонентом и корректирует рецепт дозатору воды и химдобавок.
Дозирующие бункеры смонтированы на единой раме устанавливаемой на пол дозировочного отделения.

Дозирование воды и химдобавок

Выход материала в дозатор D = 150 мм.

Диаметре ёмкости Д=500 мм. Точность дозирования воды +/-1 кг, хим. добавок +/-0,2 кг. Время дозирования в пределах 20-25 сек.

Дозатор воды обеспечивает при наибольшем пределе дозирования НПД = 300 кг.

Дозирование воды должно осуществляться в зависимости от влажности заполнителей. Дозирование воды и химдобавок в одну ёмкость осложнено «раскачиванием» массы воды в ёмкости.
Для исключения колебания показаний веса воды предлагается способ измерения веса методом определения давления жидкости в ёмкости, имеющей равные площади сечений по по высоте (цилиндр, куб, и т. п.).

Для дозирования воды желательное применение клапанов типа «баттерфляй».

Для дозирования химдобавок – шаровых кранов из нержавеющей стали с поворотным приводом.
Ёмкость дозатора может быть оснащена 1-2 клапанами выпуска Д=150 мм. Для работы с 1-2 бетоносмесителями.

Дозирующая ёмкость ставится на подставку на пол дозирующего отделения.

Ёмкость может быть выполнена из химически стойких пластмасс. Подвод химдобавок выполняется металло пластиковыми трубами.

Скачать руководство по эксплуатации