Ведущий специалист предприятия ЭКОМАШ
Виктор Севрюков
Одним из основных решений в обеспечении указанных условий является включение в процесс производства водки автоматической системы управления и контроля технологического процесса (АСУ ТП), что позволяет с оптимальной производительностью, высокой точностью и стабильностью соблюдать технологию приготовления водки на всех этапах, начиная с приёмки спирта и заканчивая отпуском готовой продукции на линии разлива, а так же вести учёт расхода спирта и других расходных материалов.
Предлагаемая предприятием ЭКОМАШ АСУ ТП разработана в сотрудничестве с ВНИИ ПБТ и рекомендована к внедрению на ликёроводочных заводах.
Принципы построения системы.
Система построена по трёхуровневой иерархической схеме. На верхнем уровне помещён управляющий компьютер, он же выполняет функции сервера АСУ ТП, на который сведены пульты управления (ПУ) операторов спиртохранилища, цеха приготовления, отделения хранения, а также пульт контроля лаборатории качества под управлением которых работают удалённые системы сбора и обработки данных, которые в свою очередь принимают и обрабатывают информацию с датчиков и выдают управляющие сигналы на исполнительные механизмы.
Система выполняет все функции управления и контроля параметров процесса приготовления водки в автоматическом и ручном режимах.
В системе заложена возможность наращивания аппаратных и программных средств.
Верхний уровень системы - управляющий IBM-совместимый компьютер, который отвечает за характеристики технологического процесса в целом и подготовку необходимых данных для ПУ операторов. Заложенные в главный компьютер функции сервера АСУ ТП позволяют формировать архив по учёту расходных материалов, архив фактических параметров приготовляемых водок, а также архив фактических технологических режимов.
Средний уровень - пульты управления операторов, которые позволяют полностью контролировать и управлять всеми технологическими процессами в режиме автоматической работы, при необходимости вносить корректировки или управлять этими процессами в ручном режиме, а так же формировать отчеты по прохождению расходных материалов.
Пульты управления операторов выполнены на IBM-совместимых компьютерах с операционной системой Windows 98 и инструментальной системой «Good Help», на основе которой строится графическая визуализация системы управления, позволяющая выполнять все указанные функции системы.
Нижний уровень - системы удалённого сбора и обработки данных построены на основе РС-совместимых промышленных контроллерах (ПК) серии ROBO-3140 и комплекта модулей серии1-7000 фирмы ICP CON (модули дискретного и аналогового ввода/вывода), которые являются дистанционно управляемыми модулями сбора и обработки информации с датчиков уровня, расходомеров, измерителей концентрации спирта, и модулями формирования и передачи управляющих команд на исполнительные механизмы: насосы, запорные клапаны, мешалки. Связь между пультами управления и контроллерами, а также между контроллерами и модулями осуществляется с использованием интерфейса RS-485.
Программное обеспечение
Программное обеспечение верхнего уровня построено на базе программного пакета «Factory Suite A2» фирмы «Wonderware», учитывает все особенности технологического процесса приготовления водки и позволяет:
- управлять технологически процессом, поддерживая параметры технологического процесса в заданном диапазоне, как в автоматическом так и в ручном режимах;
- контролировать работу оборудования, наблюдая в реальном масштабе времени значения параметров технологического процесса в числовом и графическом виде без отключения режима управления;
- корректировать параметры технологического процесса без отключения режима управления;
- проводить диагностику оборудования и отработку аварийных режимов;
- проводить диагностику технологического процесса, что значительно сокращает простои и исключает ошибки операторов;
- вести учёт и архивацию расхода сырья и расходных материалов;
- создать электронный архив нормативной, справочной, рабочей и другой документации;
- вести архивацию и просмотр изменений параметров технологического процесса;
- проводить текущий контроль качества производимой продукции;
- отслеживать процесс производства с учетом загрузки оборудования.
Программное обеспечение имеет возможность интеграции режима мониторинга технологического процесса в локальную сеть предприятия.
Конструктивное исполнение.
Конструктивно АСУ выполнена в виде распределённо-модульной системы. Пульты управления устанавливаются в комнатах операторов, там же размещаются шкафы управления, в которых размещаются контроллеры, блоки питания, цепи искрозащиты и электрические автоматы. Устройства сбора и обработки информации размещаются также в шкафах со степенью защиты не менее IP 54 в непосредственной близости от управляемого оборудования. Крепёж всех элементов в шкафах осуществляется на DIN-рейки, что максимально сокращает время замены любого элемента. Кабельная разводка выполняется в трубах и гибких металлорукавах.
Предприятием «Экомаш» также разработаны и выпускаются установки для приготовления сортировки в автоматическом режиме непрерывного (в потоке) и периодического действия.
В первом случае вода и спирт в необходимых количествах подаются в смеситель одновременно и приготовление сортировки происходит в потоке. Расход воды и спирта контролируется ротаметрами, объём сортировки и её крепость контролируется расходомером.
Во втором случае необходимые количества спирта и воды подаются в сортировочный чан поочерёдно, затем происходит смешение либо с помощью мешалки, либо с посредством перекачивания сортировки с выхода на вход сортировочного чана. Количество воды, спирта и крепость сортировки контролируется расходомером.
Управлять любой из этих установок и контролировать их работу можно как с пульта управления, так и с персонального компьютера в случае его подключения.
Устройство управления позволяет:
- задавать количество и крепость приготавливаемой сортировки;
- производить расчёт необходимого количества воды и спирта под заданный объём и крепость сортировки;
- осуществлять приготовление сортировки в автоматическом режиме под заданный объём с контролем объёма, крепости, температуры и плотности сортировки;
- корректировать параметры технологического процесса без отключения управления;
- управлять включением/выключением клапанов, насоса и мешалки в ручном и автоматическом режимах;
- индицировать крепость и температуру спирта, расход воды и спирта, объём, крепость, температуру и плотность сортировки, состояние клапанов, насоса, мешалки;
- индицировать сообщения оператору в случае отклонения текущих параметров от заданных, в случае выхода из строя оборудования и в случае ошибочных действий оператора.
При подключении устройства управления к персональному компьютеру дополнительно появляются следующие функции:
- архивация параметров технологического процесса в числовом и графическом виде;
- формирование в автоматическом режиме отчётной документации по прохождению спирта и сортировки;
- архивация отчётной документации по прохождению спирта и сортировки;
- контроль, диагностика и учёт работы оборудования;
- архивация аварийных ситуаций и действий оператора в отдельный архив;
- ведение в электронной форме рабочих журналов;
- возможность подключения к локальной сети компьютеров других пользователей: главного технолога, главного механика и т.д.
Возможно расширение и дополнение функций устройства управления по требованию заказчика.
Во втором варианте возможно дооснащение имеющихся на предприятии заказчика сортировочных чанов измерительными приборами, клапанами и устройством управления.
Предприятием «Экомаш» также выпускаются установки для охлаждения сортировки в потоке на различную производительность. Основным элементом установки является теплообменник набранный из пластин немецкой фирмы "FUNKE" и изготовленных из нержавеющей стали марки AISI 316. В качестве уплотнения используется пищевая резина марки EPDM. Прижимная и упорные плиты изготовлены также из нержавеющей стали.
Возможно объединение в единый комплекс установки приготовления сортировки и установки охлаждения сортировки в потоке с единой системой управления, также возможна полная автоматизация всего технологического процесса приготовления водки.
Установки выпускаются на различную производительность. Применение данных установок полностью исключает ошибки оператора, облегчает процесс управления и контроля технологического процесса, а высокая точность измерительных приборов и большое количество контролируемых параметров гарантирует приготовление сортировки со стабильно высоким качеством.