Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом каландрирования при производстве шин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом каландрирования при производстве шин

Грек Анастасия Андреевна

Моделирование технических объектов и систем достаточно важный процесс в современных реалиях. Он проводится для того, чтобы определить свойства и характеристики проектируемых систем еще до их изготовления, что скорректировать их структуру и параметры на начальных этапах разработки. Это позволяет получить проект работоспособной системы, которую не придется существенно дорабатывать тогда, когда она будет изготовлена. Такой подход существенно снижает себестоимость разработки, а так же временные и трудозатраты. В данной работе рассмотрена программная среда Visual Simulator, предназначенная для визуализации расчетов и моделирования технологических процессов. Данная система предоставляет инструментарий для построения графиков, схем и диаграмм. Для более полного анализа в работе приведены пример использования данной системы на различных этапах процесса каландрования шин. Ключевые слова: программное обеспечение, визуализация, технологический процесс, Visual Simulator.

Автоматизация производства - процесс, при котором функции управления и контроля ранее выполняемые человеком, передаются приборам и автоматизированным системам.

Цель автоматического производства - повышение эффективности труда, улучшение качества выпускаемой продукции, создание условий для оптимального использования всех ресурсов производства. Рассматривается работа системы автоматического управления процесса каландрования. Так как принцип работы трехвалковых каландров в общем случае можно считать одинаковым, следовательно объектом управления выбран каландр, который представляет собой 3 вращающихся валка с определенной скоростью, предназначенный для раскатки и обрезинивания корда. Работа этих двух каландров в технологическом процессе, имеет непосредственное влиянии на качество готового продукта. Ведение процесса в рассматриваемом объекте заключается в поддержании заданного технологического режима и нормальной работы оборудования. Система автоматического регулирования представляет собой замкнутую цепь, состоящую из объекта, измерительного преобразователя, регулирующего устройства и исполнительного механизма. [1] Возмущающее воздействие приводит к отклонению регулируемой технологической величины - температуры поверхности валков каландра от заданного значения.

Информация об изменении регулируемой величины воспринимается измерительным преобразователем системы и передается на регулирующее устройство (исполнительный механизм). [1]

Последнее сравнивает текущее значение регулируемой величины с данными и в зависимости от знака и величины рассогласования по заранее заложенному закону регулирования вырабатывает регулирующее воздействие, которое через исполнительный механизм направляется на объект управления и приводит к ликвидации этого рассогласования.

Анализ временных характеристик объекта проводили в режиме реального времени. Все измерительные преобразователи и исполнительные устройства соответствуют объекту. Быстродействие всех элементов используемой аппаратуры в целом значительно превышает быстродействие объекта. Следовательно, можно сделать вывод о высокой производительности контроллеров.

Рисунок 1. функциональная схема объекта управления

Для системы управления процессом выбран программируемый контроллер программируемые логические контроллеры Рhоenix Contact РRОFINET класса 300 и 400, которые оптимально справляются с управлением сложными задачами в сфере автоматизации. Например, для регулировочных устройств или в качестве центрального устройства управления в протяженных установках. Это позволяет эффективно автоматизировать комплексные сети устройств, такие как линии лакирования в автомобилестроении или парки ветроустановок.

Контроллер имеет высокий уровень управляемости. Компактный ПЛК с поддержкой РRОFINET - для управления сложными процессами и протяженными установками. Работает по принципу больше памяти-больше производительности оборудован 6иясти, при этом имя достаточно компактный корпус. Контроллеры класса 400 с поддержкой РRОFINET являются самыми производительными встраиваемыми ПЛК компании Рhоenix Contact. [2]

Промышленные контроллеры ОВЕН ПЛК - это высокая программная надежность и высокая производительность, большой объем внутренней памяти. Надежная среда программирования CоDeSys входит в комплект поставки контроллера. Программируемые логические контроллеры ОВЕН ПЛК имеют встроенные интерфейсы Ethernet 10/100 Мbрs, RS-485, RS-232, USB-Device, USB-Hоst. [2]

У промышленного контроллера имеется три режима функционирования дискретных входов входов (10 кГц): режим импульсного счетчика, триггера или энкодера.

Контроллер предусматривает высокую точность настройки всех дискретных входов на генерацию ШИМ-сигнала. В комплект поставки входят готовые библиотеки функциональных блоков. Количество входов и выходов программируемых логических контроллеров можно увеличить с помощью подключения внешних модулей ввода/вывода. [3]

Контроллер оснащен встроенными часами реального времени и встроенным аккумуляторным источником резервного питания.

Программируемые логические контроллеры ОВЕН построены на базе высокопроизводительного RISC-процессора архитектуры семейства АRM с тактовой частотой 200 МГц. Контроллерам компании ОВЕН посильно решение сложных вычислительных задач в минимальное время. Для оценки: цикл типовой программы по обработке 100 дискретных точек ввода/вывода ПЛК выполняет за 1 мс. Отсутствие операционной системы, которая может дать сбой, обеспечивает высокую надёжность работы программной части ОВЕН ПЛК. Наличие гальванической изоляции позволяет сохранить оборудованием, которое подключено к контроллеру.

Все дискретные входы ОВЕН ПЛК являются высокочастотными, любой из них может быть настроен на работу с импульсными сигналами с рабочей частотой до 10 кГц. Дискретный вход может функционировать в режиме импульсного счётчика, энкодера или триггера, а также в нескольких режимах одновременно.

Модуль универсального сетевого интерфейса решает задачу реализации в среде CоDeSys любого сетевого протокола, штатно не поддерживаемого контроллером ОВЕН ПЛК. Это даёт возможности подключения к контроллерам практически любого оборудования, располагающего встроенными интерфейсами RS-232, RS-485 или Ethernet. Поддержка разных протоколов позволяет превращать ОВЕН ПЛК в сетевой шлюз (например, между сетями с протоколами ОВЕН и Modbus). [4]

Пользователь имеет возможность реализовать в среде программирования CоDeSys собственный протокол, не поддерживаемый ОВЕН ПЛК. В этом случае он может воспользоваться специальной библиотекой, которая открывает низкоуровневый доступ к последовательным портам ОВЕН ПЛК (библиотека входит в комплект поставки контроллера). [5]

Вывод

Внедрение новых средств автоматизации визуального моделирования позволяет повысить качество ведения технологического процесса, уровень автоматизации производства, в результате чего предлагается повышение качества выпускаемой продукции, улучшение условий работы обслуживающего персонала, повышение безопасности процесса.

Спроектирована система управления процессом каландрования шин использованием современной элементной базы в области автоматизации технологических процессов. программный визуализация каландрование

Применение контроллера увеличивает точность текущие задания параметров; уменьшает время переходных процессов в аппаратах, следовательно повышает уровень и качество производимой продукции. Применение микроконтролллеров облегчает работу человеческого фактора, позволяет автоматизировать технический процесс. Существенным изменением стало то, что было введено микроконтроллерное управление процессом при помощи контроллера Schneider Electric TWIDО TWDLMDА 40DTK и панели оператора фирмы Weintek MT8092XE. Благодаря этому все управление процессом сосредоточилось в едином центре. Применение программируемого логического контроллера позволяет значительно увеличить точность задания параметров; уменьшить время переходных процессов в аппаратах, практически полностью исключает "человеческий фактор" при задании и регистрации параметров.

Список литературы

1. Шарапов, В.И. Технологии управления термическими деаэраторами/ М.Р. Феткуллов, Д.В. Цюра. - Ульяновск: Издательство: УлГТУ, 2004 г.- 159 с.

2. Плетнев, Г.П. Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок электростанций/ Г.П. Плетнев.- М.: Энергоатомиздат, 1986. - 344 с.

3. Живилова, Л.М. Автоматизация водоподготовительных установок и управления воднохимическим режимом ТЭС: Справочное пособие / Л.М. Живилова, В.В. Максимов. - М. : Энергоатомиздат, 1986 . - 280 с.

4. Автоматизированные системы управления в промышленности: учеб. пособие / М. А.Трушников [и др.] ; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. - Волгоград: ВолгГТУ, 2010. - 97 с.

5. Основы автоматизации типовых технологических процессов в химической промышленности и в машиностроении: учеб. пособие / М.А. Трушников [и др.] ; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. - Волгоград: ВолгГТУ, 2012. - 107 с.

Размещено на Allbest.ru