Автоматизация процесса смешивания реагентов, основанная на принципе взвешивания исходных материалов

Задача

ООО «Взаимодействие» – микропредприятие по изготовлению битуминозных смесей, г. Тюмень. Необходимо было обезопасить производство от рисков нарушения в рецептуре битума, отклонений в последовательности и скорости работы оборудования, перерасхода ресурсов, а также ошибок, возникающих при ручном управлении технологическим процессом. Клиент обратился за автоматизацией подачи сырья, позволяющей наладить точное дозирование химических компонентов и последовательность их добавления, перемешивания и транспортировки.

Решение

Отдел проектирования АСУ ТП запросил у заказчика техническое задание (ТЗ) с указанием всех требований к реализации автоматизированной системы управления. Задачи, которые предстояло решить:

• затруднение специалистов производства в определении точного момента для добавления сырья, начала перемешивания материалов и необходимой скорости подачи жидкости;
• отсутствие удобного визуального контроля за параметрами технологического процесса, в том числе критических для химического синтеза – веса емкостей и скорости потока;
• ручное управление последовательной работой большого количества исполнительных устройств;
• потребность в помощи стороннего специалиста в разработке дизайна и настройке панели оператора, программировании реле, а также пусконаладочных работах шкафа контроля и управления подачей сырья.

На основе собранной информации инженеры «РусАвтоматизации» нашли решение – шкаф контроля и управления процессами подачи сырья для химического синтеза. Он позволяет оперативно проводить мониторинг состояния системы и управлять всеми исполнительными устройствами. В проекте были учтены и согласованы с заказчиком:

• перечень оборудования, участвующего в процессе;
• технические характеристики насосов, клапанов и других устройств;
• зависимость скорости потока жидкости от веса емкостей;
• влияние показаний датчиков для смесителей на работу кранов;
• количество будущих пользователей (операторов/наладчиков);
• список емкостей и их вес;
• логика всех процессов;
• пожелания к визуализации технологического процесса в интерфейсе HMI-панели.

Шкаф контроля и управления реализован с возможностью дальнейшей интеграции SCADA.

Техническая реализация с учетом особенностей процесса химического синтеза

Производство химических продуктов предполагает участие мешалок, транспортеров, устройств дозирования, насосов для подачи сырья. Для контроля и управления силовыми агрегатами в шкаф установлены:

• частотный преобразователь Innovert;
• устройство прямого пуска Innovert;
• промежуточные реле Oni;
• программируемое реле Овен;
• модули аналогового ввода сигналов тензодатчиков Овен;
• панель оператора Weintek;
• оборудования защиты от перегрузок Chint.

Внутри шкафа установлена система климат-контроля. О наличии в системе питания предупреждает сигнальная лампа желтого цвета на дверце шкафа.

На производстве вещества подаются в емкости и перемешиваются. Контролируются вес и время смешивания компонентов, а также положения кранов. Некоторые процессы проходят параллельно и повторяются. Кроме того, при химическом синтезе важно следить за температурой процесса. Программист АСУ ТП заложил в контроллер (ПЛК) алгоритмы выполнения технологического процесса и работы всех элементов системы и исполнительных механизмов.

Для удобства мониторинга параметров технологического процесса наши специалисты подобрали панель оператора, подходящую по исполнению под условия эксплуатации. Она связана с ПЛК и тензометрическими датчиками веса. Разработанный интерфейс позволяет оператору получать данные в виде графиков, визуализации процессов, предупредительных сообщений. Вся информация дублируется в журнале сообщений.

Тестирование и пуско-наладочные работы (ПНР)

После сборки шкафа проведена отладка работы всех элементов системы. Завершающим этапом стало контрольное тестирование решения по автоматизации с помощью воссоздания технологического процесса. Произведена проверка работоспособности на отказ оборудования. При этом создавались условия для алгоритмов, при которых возможны сбои в работе.

После получения заказчиком шкафа контроля и управления специалисты АСУ ТП дистанционно консультировали клиента по всем этапам подключения и настройки оборудования. Таким образом, получилось выполнить ПНР без нарушений и сохранить срок гарантии.

Итог проекта

Проект позволил ООО «Взаимодействие» полностью автоматизировать процесс подачи сырья для химического синтеза. Также стало возможным сделать рецептуру битума более точной благодаря автоматической системе учета веса емкостей и регулированию скорости подачи сырья. При этом существенно снизились риски, возникающие при ручном труде.