АСУ печей обжига

Система предназначена для одновременного управления большим количеством печей для обжига абразивных материалов. Внедрение системы управления технологическим процессом обжига изделий привело к снижению затрат на энергоресурсы. Система обладает широкими возможностями по контролю и управлению технологическим процессом. Автоматизация основных операций и развитой пользовательский интерфейс позволяют значительно снизить требования к квалификации оператора не уменьшая требований к выдержки технологии. Использованные в системе аппаратно-программные решения обеспечивают её высокую надёжность.

Обычно основными недостатками старых установленных систем с распределенными модулями, соединенными по RS-485, являются:

• вследствие ошибочных действий оператора-печника ночной обжиг мог начаться либо раньше (захватывая время дневного, более высокого тарифа), либо позже, что приводило к потере наиболее оптимального времени для проведения техпроцесса;
• отсутствует возможность дистанционного мониторинга за состоянием терморегулятора печи, из-за чего обнаружение нештатной ситуации происходило с запозданием. Как результат, некоторые из печей могли вообще не выполнить программу обжига, и его приходилось проводить в дневное время;
• отсутствует контроль за потребляемой печами мощностью, что неоднократно приводило к авариям различной степени тяжести на подстанции вследствие перегрузки;
• не ведется запись наработки (моточасов) печей, из-за чего отсутствует объективный контроль над состоянием спиралей нагревателей, и не производится их своевременная замена.

Установка автоматизированной системы должна решить следующие задачи:

• уменьшение затрат на энергоресурсы, за счет снижения влияния человеческого фактора на работу оборудования и более рационального использования времени действия ночного тарифа электроэнергии;
• оперативная сигнализация и протоколирование хода технологического процесса;
• предупреждение возникновения аварийных ситуаций;
• автоматизация документооборота отчетной документации.

Для реализации АСУ использовано SCADA-систему для мониторинга, сбора, архивации и визуализации данных, и систему управления на основе промышленного контроллера для управления ходом технологического процесса и реализации алгоритмов управления терморегуляторами печей. Выбраны продукты компании Schneider Electric: SCADA-система Citect 6.1, которая обеспечивает оптимальное сочетание простоты реализации приложения и функциональные возможности, и контроллер M340, являющийся оптимальным соотношением цены и функциональных возможностей.

Разработанная автоматизированная система управлениями печами обжига состоит из единой стойки управления, в который установлен контроллер и согласующее оборудование, ПК рабочей станции, монитор с тактильным управлением, блок бесперебойного питания. В качестве нижней автоматики использовалось существующее на предприятии оборудование (термопары, тиристорные преобразователи с оптронным управлением).

Система визуализации АСУ выполняет следующие функции:

• задание ступени обжига (до 40 ступеней на одну программу печи);
• задание степени нарастания температуры в зависимости от используемой рецептуры;
• планирование запуска печей по таймеру (автоматическое управление запуском/остановкой программ технолога терморегуляторов печей в соответствии с заданным расписанием с целью максимально эффективного использования технологического времени. Эта возможность позволяет исключить влияние человеческого фактора при проведении ночного обжига и по максимуму использовать дешевый ночной тариф потребления электроэнергии);
• планировщик запуска печей с ограничением количества одновременно запущенных (ограничение нагрузки сети);
• ограничение перегрева печи (максимальная температура);
• аварийные сообщения в случае невозможности выхода на заданную температуру в течении определенного времени (поломка нагревательных элементов печи);
• полная диагностическая и настроечная информация;
• отслеживание температурного режима каждой печи с архивацией и отображением температуры в виде графиков (трендов). Глубина архивации составляет 1 месяца с частотой записи 10 сек, чего вполне достаточно, так как техпроцесс обжига протекает достаточно медленно (полный обжиг в одной печи длится от трех до шести часов);
• подсчет моточасов работы каждой печи с выдачей предупреждающего сообщения при достижении установленного значения. Благодаря этой функции появилась возможность своевременной замены спирали нагревателя печи;
• контроль состояния программных терморегуляторов печей (выполнение программы, ожидание включения, авария и т.д.). Оператор получил возможность оперативно отслеживать состояние терморегуляторов печей и своевременно реагировать при возникновении различных внештатных ситуаций;
• ведение журнала работы терморегуляторов печей, в который записываются произошедшие  событие и время.

Возможные расширения системы:

• возможен контроль мощности работающих печей. Онлайновый подсчет потребляемой нагревателями печей мощности, и в случае если включение печи вызывает перегрузку, то происходит ее автоматическое отключение. Это происходит на уровне контроллера вне зависимости от работы SCADA-системы. Также при попытке включить печь по сети с АРМ происходит расчет потребляемой мощности и, если она превышает номинальную, выдается сообщение о невозможности включения;
• составление отчетов о времени работы каждой печи в MS Excel. Отчеты в, которых указывается время работы печей (с точностью до минут) и производятся расчеты затрат электроэнергии, составляются автоматически, а формат табличного процессора MS Excel позволяет использовать эти данные в заводском документообороте.