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.

Объектом исследования и автоматизации является сушка соли сульфата аммония в сушилке “кипящего слоя” поз.Т.100

Целью является: стабилизация качества выпускаемой продукции и уменьшение человеческих трудовых затрат на осуществление технологического процесса.

Для этого будет обеспечиваться внедрение модернизированной автоматизированной системы управления сушкой соли сульфата аммония.

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.

Из всех существующих технических средств автоматизации в качестве регулирующего устройства, в соответствие с заданием, была выбрана фирма «Siemens AG».

Один из последних разработок фирмы “Siemens” является семейство “Simatic S7” . Из всех существующих разновидностей данного семейства был выбран многоканальный регулирующий микропроцессорный контроллер «Simatic S7-300», так как данный контроллер находит применение в системах автоматизации, отличающихся высокой производительностью и имеющих развитую структуру систем локального и распределенного ввода-вывода. Он обладает высокой надёжностью и имеет широкий спектр функциональных возможностей. Он подходит для решения задач регулирования, сигнализации, блокировки, защиты и дистанционного управления технологическим процессом.

В качестве основного модуля я остановился на контроллере CPU 314, который имеет следующие характеристики:

- максимальная конфигурация – 1 стойка;

- встроенные интерфейсы: RS 485;

- рабочая память: встроенная 16 кбайт

- количество аналоговых каналов входа/выхода: – до 64;

- количество цифровых каналов входа/выхода – до 256;

- потребление тока 0.6 А ;

Проанализировав весь спектр модулей, подключаемых к основному контроллеру, и сопоставив эти данные с таблицей 2.3 была выбраны модули, представленные в таблице 2.4.

В ПЛК должен быть предусмотрен резерв незадействованных каналов ввода/вывода 20-30%

Таблица 1 - Типы и количество локальных модулей контроллера

Устройство ввода-вывода	Число Необходимых точек	Каталожный номер	Число точек ввода-вывода на модуль	Количество модулей
Аналоговый вход, 4-20 мА	15	6ES7331-7HF0x-0AB0	8	3
Аналоговый выход, 4-20 мА	8	6ES7332-5HD01-0AB0	8	1
Дискретный вход/вывод 24 В	22	6ES7323-1BH01-0AA0	16	2

Таблица 2 - Расчет потребляемой мощности питания контроллера

№ п/п	Каталожный номер	Потребление тока, мА			Мощность потерь модуля, Вт
		от внутренней шины	из отдельного блока питания L+
1	CPU 314	200 мА
2	6ES7331-7HF0x-0AB0	100 мА	50 мА	1,5Вт
3	6ES7331-7HF0x-0AB0	100 мА	50 мА	1,5Вт
4	6ES7331-7HF0x-0AB0	100 мА	50 мА	1,5Вт
5	6ES7332-5HD01-0AB0	60 мА	240 мА	3Вт
6	6ES7323-1BH01-0AA0	40 мА	40 мА	3,5Вт
	Всего			11Вт

В качестве источника питания взят блок питания PS307/5A.

Верхний уровень системы включает в себя ЭВМ – это основные расчетные станции и сервер, который осуществляет сбор и обработку основных параметров протекания производства, поступающих с контроллерного уровня, а также обеспечивает выход в сеть Internet.

Выбор ЭВМ заключается в выборе промышленных компьютеров, которые могут обеспечить бесперебойную обработку данных, не зависать при максимальной загрузке системы. Операционная система должна быть проста в эксплуатации. Монитор должен быть не менее 17 дюймов.

Система управления на разрабатываемом участке состоит из одного рабочего места оператора этого участка. Для предотвращения невозможности наблюдения за процессом при выходе из строя основного АРМ, необходимо установить второй компьютер, для реализации резервного АРМ.

В качестве рабочей станции применяем панельные ПК SIMATIC PC 477 , которые разработаны для использования в стандартных шкафах и пультах управления или непосредственно на установке. Типичными областями применения являются автоматизация зданий, производства и процесса.

SIMATIC Panel PC 477 прекрасно объединяет прочность встроенных платформ с открытостью  PC:

Его гибкость позволяет интеграцию различных приложений автоматизации на базе одних и тех же технических средств. Отсутствие вентиляторов охлаждения и дисковых накопителей  позволяет производить установку  Panel PC непосредственно на оборудовании и в условиях тяжелой эксплуатации. С использованием Ethernet и PROFIBUS интерфейсов, система может быть интегрирована в существующую среду автоматизации (SIMATIC world, Siemens drive systems).

Panel PC 477 является предпочтительным средством автоматизации при следующих требуемых критериях:

Компактность, суровые условия эксплуатации, отсутствие сервисной поддержки ;

Объединение различных задач таких, как визуализация, управление, обработка данных, на одной аппаратной платформе ;

Использование специальных приложений и оборудования ;

Использование в установках и машинах ;

Быстрый старт в области автоматизации со встроенными решениями :

SIMATIC WinCC flexible RT предустановлена и готова к применению (Panel PC 477-HMI) или SIMATIC WinCC flexible и SIMATIC WinAC RTX предустановлена и готова к применению (Panel PC 477-HMI/RTX) ;

PROFIBUS и Industrial Ethernet полностью сконфигурированы для использования в SIMATIC среде ;

конфигурирование и программирование с SIMATIC WinCC flexible ES и SIMATIC STEP 7 через Industrial Ethernet или PROFIBUS ;

Надежность работы :

работа без диска на базе Compact Flash карты (1 GB CF card) и встроенной Windows XP;

отсутствие вентиляторов;

Гибкость автоматизации на базе PC:

открытость для других PC приложений;

расширяемость с PC/104+ картами;

подключение USB устройств, плоскопанельный монитор или экран;

использование  WinAC ODK с SIMATIC WinAC RTX;

Сохранность данных для WinAC RTX даже без использования источника бесперебойного питания (UPS) .

Опираясь на проведенный анализ , сформирована двухуровневая структура АСУ ТП, представленная на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структура АСУТП

Таким образом, решены задачи разработки технического обеспечения АСУ ТП сушки соли сульфата аммония, выбраны технические средства контроллерного уровня – контроллер «Simatic S7-300», 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