XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Автоматизация технологических процессов производства осуществляется путем внедрения систем контроля, регулирования и управления на базе комплекса технических средств общепромышленного и отраслевого назначения. Широкому внедрению автоматизации промышленности способствует наличие ряда предпосылок. В их числе применение поточных и непрерывных способов производства, оснащение предприятий новым высокопроизводительным оборудованием, наличие современных технических средств автоматизации. Наряду с локальными системами управления отдельными операциями и основными технологическими процессами широко внедряются также централизованные системы управления на базе мини- и микро-ЭВМ. Опыт показал, что применение локальных систем управления отдельными операциями эффективно для небольших заводов и при малых объемах производства. Применение систем управления с использованием программируемых средств управления на основе микропроцессорной техники обусловлено универсальностью, высокой надежностью в эксплуатации, возможностью изменения программы функционирования. Стоимость таких систем ниже стоимости аналогичных систем, созданных на основе традиционных технических средств автоматического управления.

Объектом исследования и автоматизации является печь для выпечки вафельных листов. Анализ объекта управления показал, что нарушение температурного режима выпечки вафельных листов вызывает их пригорание, что негативно сказывается на цвете, вкусе и запахе готового продукта. Исключение брака и необходимость его переработки и утилизации при выпечке листов вафель будет обеспечиваться внедрением модернизированной автоматизированной системы управления печью.

Для реализации современных автоматизированных систем управления при выборе программируемого логического контроллера предпочтение следует отдавать модульным контроллерам, поскольку по сравнению с моноблочными они обладают большими функциональными возможностями. Так же за счет возможности замены модулей – они более надежны, что важно при автоматизации крупных промышленных объектов.

После анализа модульных контроллеров, представленных на отечественном рынке, был выбран программируемый контроллер автоматизации от компании ICP DAS – WinPAC-8000 [1]. Особенностью данного контроллера является то, что он свободно программируемый (типа Soft-PLC), и при его настройке легко производится согласование с программным обеспечением верхнего уровня АСУ ТП. Операционная система Windows CE является многозадачной системой семейства, оптимизированной для решения задач реального времени. Благодаря этому контроллеры серии WinPAC располагают расширенным функционалом высокоуровневого программирования, отвечая при этом всем необходимым требованиям задач промышленной автоматизации. 

WinPAС-8000 включает в себя VGA-порт, позволяющий пользователю подключить ЖК-монитор для отображения HMI приложений, и USB-порт, который позволяет подключить устройства с USB для хранения или сенсорный монитор, а также PS / 2 для ввода данных.

Главной отличительной особенностью контроллеров WinPAС-8000 является поддержка «высокопрофильных» модулей ввода-вывода, которые отличаются от «низкопрофильных» поддержкой функции «горячей» замены. Обладая такой способностью, контроллеры стали более надежными, существенно увеличилась их ремонтопригодность.

Предпочтение отдано серии WinPAC 8x41. Слоты ввода/вывода контроллеров поддерживают параллельный и последовательный типы шины. Также возможны подключения дополнительных устройств через протокол Ethernet, корзину расширения, по протоколу RS-485.

По результатам анализа информационной емкости технологического процесса выпечки вафель, типов модулей ввода/вывода и количества необходимых входов и выходов, сформирована таблица 1. Таким образом, выбран контроллер WinPAC 8841-EN, который имеет мультиязычную ОС и 8 слотов для подключения модулей, именно столько необходимо для решение рассматриваемых задач.

Таблица 1 – Типы и количество локальных модулей контроллера

Устройство ввода/вывода	Число необходимых точек	Каталожный номер	Число точек ввода-вывода на модуль	Количество модулей
Модуль аналогового ввода	10	I-87017-RCW	14	2
Модуль аналогового вывода	2	I-87024 CW	2	1
Модуль дискретного ввода	10	I-87040-W	2	1
Модуль дискретного вывода	4	I-87041-W	2	1

Расчет потребляемой мощности питания представлен в таблице 2.

Таблица 2 – Расчет потребляемой мощности питания контроллера

Каталожный номер	Количество	Потребляемая мощность, Вт		Общая потребляемая мощность, Вт
		из задней шины	из блока питания
I-87017-RCW	2	1,3	-	2,6
I-87040-W	1	1,6	-	1,6
I-87041-W	1	1,7	-	1,7
WinPAC-8841	1	-	9,1	9,1
Всего	6	4,6	9,1	15 Вт

В качестве источника питания выбран источник питания FARADAY 18 Вт, имеющий следующие технические характеристики:

1. Тип источника питания: питание переменного тока.

2. Конструкция: алюминиевый корпус.

3. Вход:

- диапазон входного напряжения: 100…240 В (максимально 94…264 В);

- частота входного тока: 47…63 Гц.

4. Выход:

- выходная мощность 18 Вт;

- номинальное выходное напряжение 12…24 В;

- диапазон выходного напряжения 11,5…24,5 В;

- номинальное выходной ток 1,5…0,75А;

- частота преобразования 65 кГц.

Связь с контроллером WinPAC 8841 осуществляется через сеть Ethernet. В качестве коммутатора Ethernet взять D-Link DGS-1005D.

Верхний уровень системы управления представлен основным и резервным АРМ, а также АРМ главного механика и начальника цеха. Общий вид структуры АСУ ТП представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структура АСУ ТП на базе контроллера WinPAC 8841-EN

Таким образом, решены задачи разработки технического обеспечения АСУ ТП выпечки вафель, выбраны технические средства контроллерного уровня – контроллер WinPAC 8841-EN, выбраны средства коммуникации, которые позволяют обеспечить обмен информацией между уровнями АСУ ТП.

Список литературы:

1. Официальный сайт компании ICP DAS (https://icpdas.ru/).

Код для цитирования: Скопировать