UNIVERZITET FAKULTET U NOVOM SADU TEHNIČKIH NAUKA Elektronika, energetika i telekomunikacije - Katedra za mikroračunarsku elektroniku
Kandidat: Momčilo Krunić Broj indeksa: E9420
DIPLOMSKI – MASTER RAD MIKRORAČUNARSKI SISTEM ZA AUTOMATIZACIJU RADA ASFALTNE BAZE
Mentor: Prof. dr Veljko Malbaša
Novi Sad, Jun 2009
Sadržaj
Sadržaj......................................................................................................................................2 Uvod...........................................................................................................................................4 Analiza problema..................................................................................................................5 1.1 Opis procesa proizvodnje asfalta .................................................................................................5 1.1.1 Preddoziranje agregata sa transportom do sušare....................................................................................6 1.1.2 Sušenje agregata sa transportom do sita..................................................................................................7 1.1.3 Sistem otprašivanja agregata...................................................................................................................8 1.1.4 Sistem prosejavanja, vaganja i mešanja..................................................................................................9 1.1.5 Sistem doziranja punila i drugih dodataka............................................................................................11 1.1.6 Sistem skladištenja asfaltne mase..........................................................................................................11 1.1.7 Sistem za skladištenje bitumenskih masa..............................................................................................11 1.2 Funkcionalni zahtevi....................................................................................................................................12 1.2.1 Automatika preddoziranja agregata.......................................................................................................12 1.2.2 Automatika sušenja agregata sa transportom do sita.............................................................................13 1.2.3 Sistem otprašivanja agregata.................................................................................................................14 1.2.4 Automatika vaganja, mešanja i skladištenja asfaltne mase...................................................................15 1.2.5 Sistem doziranja punila i drugih dodataka............................................................................................19
Pregled pristupa rešavanju...................................................................................................19 1.3 Pristup projektovanju upravljačkog sistema.................................................................................................19 1.3.1 Faze razvoja Upravljačkog sistema.......................................................................................................19 1.3.2 Metode razvoja upravljačkog sistema...................................................................................................20 1.4 PLC ..............................................................................................................................................................21 1.4.1 Generalno o PLC kontrolerima.............................................................................................................21 1.4.2 Ulazni uređaji........................................................................................................................................23 1.4.3 Izlazni uređaji........................................................................................................................................24 1.4.4 Opis sistema upravljanja PLC uređajem...............................................................................................24 1.4.5 Sistemski pristup projektovanju upravljačkog sistema pomoću PLC...................................................25 1.4.6 Osnovna struktura PLC uredaja............................................................................................................26 1.5 SCADA alati ................................................................................................................................................29 1.5.1 WinCC flexible .....................................................................................................................................29 1.5.2 Simatic HMI..........................................................................................................................................30
Opis rešenja primenom SIMATIC STEP 7 i WinCC flexible paketa...............................31 1.6 Arhitektura softverskog rešenja....................................................................................................................32 1.7 Funkcija FC1-Skaliranje promenljivih.........................................................................................................32 1.8 Funkcija FC2-Režimi rada...........................................................................................................................34 1.8.1 Funkcija FC4-Ručno upravljanje..........................................................................................................34 1.8.2 Funkcija FC5-Automatsko upravljanje.................................................................................................36 1.8.3 Funkcija FC6-Doziranje komponenti ...................................................................................................38 1.8.4 Funkcija FC11-Simulacija rada vaga i protokometra bitumena............................................................48 1.9 Funkcija FC3-Alarmi...................................................................................................................................52 1.9.1 Funkcija FC7-Alarm temperatura.........................................................................................................52 1.9.2 Funkcija FC8-Alarm motora.................................................................................................................54 1.9.3 Funkcija FC9-Alarm pneumatskih cilindara.........................................................................................55
Zaključak................................................................................................................................58 2
Literatura................................................................................................................................59
3
Uvod Naziv rada „Mikroračunarski sistem za automatizaciju rada asfaltne baze“ u priličnoj meri objašnjava temu rada. Tema se odnosi na rešavanje problema modernizacije upravljačkog sistema u industriji i realizaciji adekvatne HMI (Human Mashine Interface) podrške. Rešava se primer modernizacije upravljačkog sistema u asfaltnoj bazi, koji se, zbog svoje složenosti, može smatrati reprezentativnim. Upravljanje hardverom asfaltne baze obavljaće se pomoću PLC „SIMATIC S7-300”, dok će praćenje i upravljanje procesom proizvodnje biti ostvareno pomoću SCADA „WinCC flexible“ programskog paketa. Proizvodnja asfalta se odvija u nekoliko odvojenih tehnoloških celina (predozoranje, sušenje i otprašivanje, vruće prosejavanje, i finalno namešavanje agregata i bitumena). U zavisnosti od namene asfalta (put, avionska pista, parking, itd) primenjuju se različite recepture u proizvodnji. Da bi se dobio asfalt koji odgovara nameni, receptura mora biti strogo ispoštovana, što znači da proces proizvodnje mora biti precizno kontrolisan. Cilj je da se hardverskim i softverskim rešenjem unapredi zastarela tehnologija upravljačkog sistema navedene klase proizvodnih pogona. Zatim, da se obezbedi precizan uvid i kontrola u proces proizvodnje, čime se obezbeđuje veći kvalitet finalnog proizvoda. Pored navedenog, cilj je projektovanje univerzalnog modela upravljačkog sistema koji zamenjuje ili nadograđuje postojeći zastareli sistem. Sve prethodno navedeno je neophodno da bi se realizovala bolja zaštita od neželjenih pojava (prosipanja materijala, nedoslednosti u kvalitetu proizvoda i slično), zatim da bi se proces proizvodnje oslobodio od manuelnih i često nepreciznih poslova praćenja i podešavanja raznih parametara proizvodnje, čime se utiče na kvalitet finalnog proizvoda.
4
Analiza problema
U ovom poglavlju se definišu projektni zahtevi vezani za nadzorno-upravljački sistem asfaltne baze. Da bi zahtevi mogli biti precizno definisani neophodno je, pre svega, opisati proces proizvodnje asfalta.
1.1
Opis procesa proizvodnje asfalta
Asfaltna baza je postrojenje za proizvodnju asfaltnih masa (asfalta). Asfalt se koristi za izradu puteva, aerodromskih pista, parkirnih platoa, fabričkih dvorišta i drugih površina. U zavisnosti od konkretne namene, primenjuju se različite recepture u proizvodnji asfalta. Recepture svih vrsta asfalta mogu da sadrže sledeće materijale: -
Kameni agregati (agregati) granulacija od 0-32 mm, bitumeni raznih vrsta ( bit. 45, 60, 90, 120, polimerni,... ), punila (kameno brašno ili sopstveno punilo dobijeno iz sistema oprašivanja), razni dodaci u vidu praškastih ili tekućih materijala (elastomeri, polimeri, i sl.).
Proizvodnja asfalta se odvija u nekoliko odvojenih tehnoloških celina: a. b. d.
e. f.
g. h.
preddoziranje agregata sa transportom istog do sušare, sušenje agregata sa transportom istog do sita, c. sistem otprašivanja agregata sistem prosejavanja, vaganja i mešanja, sistem doziranja punila i drugih dodataka, sistem skladištenja goriva za zagrevanje komponenti asfaltne mase, sistem za skladištenje bitumenske mase i sistem za upravljanje proizvodnjom asfaltne mase.
Na slici 2.1.1. dat je izgled asfaltne baze, gde su sve prethodno nabrojane tehnološke celine, objedinjene u jedinstven tehnološki proces. U daljem tekstu biće, prema tehnološkom redosledu, opisani delovi postrojenja koji čine asfaltnu bazu.
5
Slika 2.1.1. Ilustracija asfaltne baze
1.1.1
Preddoziranje agregata sa transportom do sušare
Sa preddoziranjem agregata počinje tehnološki proces proizvodnje asfaltne mase. Sistem za preddoziranje se sastoji iz sledeće opreme: -
Bunkeri u kojima se vrši preddoziranje Transportne trake za sabiranje agregata ispod bunkera Kosa transportna traka za odvoz materijala sa međutračnog sita u sušaru.
Bunkeri preddozatora su kapaciteta 5 . Baza, koju ćemo predstaviti, ima pet bunkera za predoziranje. Ispod svakog bunkera se nalaze trakasti izuzimači. U zavisnosti od recepture asfalta koji želimo da proizvedemo, podešavamo brzine trakastih izuzimača, čime kontrolišemo udeo kamenih agregata različitih granulacija u finalnom proizvodu.
6
U okviru asfaltne baze, pored postrojenja za proizvodnju asfalta, moraju se nalaziti i deponije agregata različitih granulacija. Utovarivačima se pune bunkeri kamenim agregatom jedne vrste granulacije. Kameni agregati različitih vrsta mogu imati granulacije sa sledećim vrednostima: -
0-4 mm 4-8 mm 8-11mm 11-16 (11-22) mm i 0-22 (32) mm.
Slika 2.1.1.1. Bunkeri predozatora sa utovarivačem i deponijama agregata.
Sistem predoziranja sadrži nekoliko asinhronih motora koji pokreću trakaste izuzimače. Njihova brzina se reguliše frekventnim regulatorima.
1.1.2 Sušenje agregata sa transportom do sita Jedan od ključnih delova u proizvodnji asfalta predstavlja sistem za sušenje agregata. U bubnju za sušenje izvodi se zagrevanje i otprašivanje zagrejanog agregata kako bi se „izvukle" sve prašinaste čestice bilo kamenog, bilo glinenog sastava. Ova prašina se vodi dalje u ciklone i filtere gde se suvim ili mokrim postupkom kamena prašina odvaja od glinene prašine. Ovako izdvojena kamena prašina ponovo se vraća kao punilo u postupak proizvodnje asfaltne mase. Sistem za sušenje agregata sastoji se iz sledećih elemenata: -
rotacione sušare gorionika elevatora za transport osušenog (vrućeg) agregata do sita za prosejavanje. 7
U unutrašnjosti sušare su specijalne lopatice za dizanje agregata zbog sušenja i istovremeno za transport istog od početka do kraja sušare. Izlaz agregata iz sušare je predviđen prostim padom preko izlaznog levka. Iz levka materijal ide u vrući elevator. U sušari se agregat, u zavisnosti od recepture asfaltne mase, zagreva do 1800C, a za specifične asfaltne mase do 1600C. Na izlaznom levku je ugrađena IR sonda, kojom se meri temperatura osušenog i zagrejanog agregata. Visoka temperatura, u bubnju, se postiže sagorevanjem nafte, mazuta, zemnog gasa, ili nekog sličnog energenta.
Slika 2.1.2.1. Rotirajući bubanj za sušenje i otprašivanje agregata.
1.1.3 Sistem otprašivanja agregata Za izdvajanje prašine iz vrućeg vazduha, koja se stvara u sušari prilikom sušenja i rotacije sušare, predviđena je oprema za otprašivanje. Opremu za otprašivanje čine: predizdvajač grube prašine filterski otprašivač za fino otprašivanje glavni ventilator za otprašivanje cevovodi za povezivanje opreme otprašivača oprema za transport grube i fine prašine iz sistema otprašivanja skladišni silos povratne – sopstvene prašine tzv. sopstvenog punila druga prateća oprema sistema za otprašivanje (mot. klapne, merenje temperature, ...) -
8
Predizdvajač grube prašine je namenjen za izdvajanje grube prašine, koja dolazi iz sušare. Za izdvajanje fine prašine iz sušare, odnosno one koja je prošla kroz predizdvajač grube prašine, predviđen je filterski otprašivač. Filterski otprašivač je tzv. vrećasti filter, jer se filtracija gasova odnosno prašine vrši putem filterskih vreća.
Slika 2.1.3.1. Šema otprašivanja agregata
Za izvlačenje dimnih gasova je predviđen glavni ventilator otprašivanja tzv. exhaustor. Povezivanje opreme otprašivanja predviđeno je cevovodom koji čine: -
sušara – predizdvajač grube prašine, predizdvajač – vrećasti filter filter - glavni ventilator otprašivanja.
Za transport grube i fine prašine odnosno sopstvenog punila iz otprašivača su ugrađeni transportni puževi, koji odvoze punilo na određene lokacije. Tako se gruba prašina putem puža odvozi u vrući elevator, a fina sopstvena prašina u skladišni ležeći silos za punilo.
1.1.4 Sistem prosejavanja, vaganja i mešanja Vruće prosejavanje je neophodno jer se prilikom zagrevanja i otprašivanja agregat delimično raspada, čime se gubi deo njegove mase i remeti granulometrijski sastav sa kojim je "došao" u bubanj za sušenje. Zbog toga agregat "ide" na vruće prosejavanje. Tu se popravlja granulometrijski sastav pojedine "frakcije" agregata i usklađuje se ponovnim vaganjem pre mešanja sa zadatim sastavom koji je predviđen po “recepturi” vruće asfaltne mešavine. 9
Vrući agregat, koji izlazi iz rotacione sušare, se putem elevatora transportuje na opremu sistema za prosejavanje, vaganje i mešanje. Opremu čine: -
-
sita za prosejavanje vrućih agregata međubunkeri za privremeno skladištenje prosejanih agregata sistem vaga (agregat i punilo) mešalica za mešanje asfaltne mase.
Prvo se agregat iz elevatora dovodi na vibracijsko sito, gde se prosejava na predviđene granulacije. Pomešani agregati se razdvajaju na nove granulacije, koje se dovode u međusilose za vruće agregate. Sito razdvaja agregate na pet frakcija, a veličina frakcije zavisi od ugrađenih sita. Ispod sita su ugrađeni međubunkeri za privremeno skladištenje vrućih prosejanih agregata. Na vrhu bunkera su ugrađene prelivne cevi, kojima se eventualni višak agregata odvozi na deponiju. Svaki međubunker ima svoju elektronski kontrolisanu pneumatsku klapnu putem koje se agregati doziraju na vagi. Sistem vaganja obuhvata sledeće vage: -
vaganje agregata kapaciteta do 1500 kg vaganje punila kapaciteta do 300 kg
Obe vage čini mehanička posuda sa dozirnim elementima, elementima za zatvaranje vaga, odnosno ispuštanje agregata iz vage, i mernih ćelija. Izvagane količine agregata i punila se prebacuju u posebnu vrtložnu mešalicu gde se sve mase dobro izmešaju u konačan proizvod - asfalt. Doziranje bitumena se realizuje protokometrom.
Slika 2.1.4.1. Sistem prosejavanja mešanja i vaganja
10
1.1.5 Sistem doziranja punila i drugih dodataka Sistem punila se sastoji od sistema za dodavanje: -
-
sopstvenog punila, kao nus proizvod iz sistema otprašivanja kupovnog punila.
O sopstvenom punilu je bilo već reči u ranijem tekstu. Oprema se sastoji od skladišnog ležećeg silosa, transportnog puža za vezu silos-dupli elevator za punilo i međubunkera za punilo iznad vage za punilo. Međubunker za punilo je opremljen sa ćelijastim dozatorom putem kojeg se sopstveno punilo dozira kao jedna komponenta na vagu za punilo. Zajedničku opremu sopstvenog i tuđeg punila čini tzv. dupli elevator za punilo, kojim se punilo diže na visinu u međubunkere za punilo smeštene na mešaonom stubu na etaži iznad vage. U sklopu sistema doziranja punila može se svrstati i oprema za doziranje određenih aditiva odnosno specijalnih dodataka za poboljšanje kvaliteta asfaltne mase. Sistem se sastoji od skladišnog bunkera, transportnog puža za doziranje na vagu, vage kapaciteta do 20 kg, sistema transporta izvaganih dodataka do ciklona kao privremenog skladišnog prostora (duvaljke – transportnog ventilatora, dozatora i transportnog cevovoda), te sistema za doziranje dodataka iz ciklona u mešalicu (el. pneumatske klapne).
1.1.6 Sistem skladištenja asfaltne mase Asfaltna masa koja se proizvede u mešalici, se putem korpe transportuje u skladišni silos. Silos je sa dva bunkera ukupnog kapaciteta 180t. Bunker je izolovan kamenom vunom tako da je hlađenje asfaltne mase usporeno. Asfaltna masa se putem ispusta na dnu silosa utovara u kamione i odvozi na gradilišta. 1.1.7 Sistem za skladištenje bitumenskih masa Jedna od komponenti, koja učestvuje u proizvodnji asfaltne mase, je bitumen. Postoji više vrsta bitumena: Bit 45, Bit 60, Bit 120, Bit 200 i polimerni bitumeni. S obzirom na raznolikost u kvalitetu bitumena i kapaciteta asfaltne baze, predviđa se oprema za skladištenje bitumena. Predviđena su četiri ležeća rezervoara kapaciteta po 40m3. Rezervoari su temperaturno izolovani. Sam bitumen u rezervoarima se greje putem ugrađenih izmenjivača toplote. Kroz grejače teče zagrejano termo ulje sa radnom temperaturom do 1800C. Zagrejavanje termo ulja se vrši u toplotnoj stanici. Sama toplotna stanica ima takođe izmenjivač toplote u kom se zagreva termo ulje koje putem cevovoda povezuje grejače u bitumenskim rezervoarima. Transport bitumena iz rezervoara do mesalice je izvedeno preko pumpe za bitumen. Ispred protokometra je ugrađen dozirni ventil, koji usmerava bitumen u mesalicu odnosno nazad u izabrani rezervoar za bitumen. Upravljanje sa tim ventilom se vrši putem izrađenog sistema vaganja. 11
U bitumenskim rezervoarima se mora održavati radna temperatura bitumena i to u odnosu na vrstu bitumena, jer svaka vrsta bitumena ima svoju radnu temperaturu. Ukoliko dođe do prekoračenja radne temperature bitumena, isti se može oštetiti.
Slika 2.1.7.1. Sistem za skladištenje bitumenskih masa
1.2 Funkcionalni zahtevi Funkcionalni zahtevi, vezani za automatizaciju nadzorno – upravljačkog sistema asfaltne baze, najbolje se mogu opisati kroz podsisteme za proizvodnju asfalta. 1.2.1
Automatika preddoziranja agregata
Kontrola procesa preddoziranja agregata treba biti projektovana tako da se može vršiti na dva načina: manuelno (preko SCADA aplikacije) i automatski. Automatska kontrola procesa treba da se realizuje tako da se brzine izuzimača automatski podese, u zavisnosti od unete recepture. Manuelna kontrola procesa treba da omogući pojedinačnu korekciju brzina svih izuzimača, kao i podešavanje brzine svih izuzimača zajedno. Podsistem za predoziranje agregata se sastoji od: -
Pet trakastih izuzimača (pet motora sa pet frekventnih regulatora)
-
Sabirne trake (jedan motor)
-
Kose transportne trake, kojom se vrši transport agregata od sabirne trake do sušare (jedan motor)
12
Sam proces proizvodnje treba da pokreće operater izdavanjem naredbe na korisničkom interfejsu. Kad je naredba zadata, prvo treba da se sukcesivno upale motori svih podsistema, po napred određenom redosledu. Kad su svi sistemi u stanju pripravnosti pale se motori izuzimača, počevši od najudaljenijeg od kose trake, pa do najbližeg, kako bi se obezbedio optimalan dotok frakcija do vrućih bunkera. Sledeći algoritam 2.2.1.1. opisuje redosled događaja nakon starta postrojenja za proizvodnju asfalta.
START
Dijagnostika kvara i eliminisanje istog
Sukcesivno paljenje motora svih podsistema
Ne
Svi podsistem i rade
Da Sukcesivno startovanje motora izuzimača
Algoritam 2.2.1.1. Algoritam startovanja svih motora
1.2.2
Automatika sušenja agregata sa transportom do sita
Sušenje agregata treba realizovati tako da se jačina plamena gorionika menja u zavisnosti od temperature agregata na izlazu iz sušare. Ukoliko je temperatura agregata, koji izlazi iz sušare, niska potrebno je povećati plamen, i obrnuto. Osim merenja temperature agregata na izlazu iz sušare, meri se i temperatura unutar 13
same sušare, koja nam služi kao alarm. Podsistem za sušenje agregata sa transportom istog do sita sastoji se od: -
Bubnja sušare ( dva motora, gorionik, dva temperaturna senzora)
-
Vrućeg elevatora ( jedan motor )
U ovom podsistemu operater treba da ima mogućnost izmene željene temperature agregata na izlazu iz sušare, kako bi se dobila zahtevana temperatura asfalta. Algoritmom 2.2.2.1. se opisuje automatika sušenja agregata. Unos tražene temperature agregata na izlazu iz sušare
Korigovanje jačine plamena gorionika
Ne
Temperatur a agregata na izlazu iz sušare je dobra
Da
Promena tražene temperatur e agregata
Ne
Da Algoritam 2.2.2.1. Algoritam za podešavanje temperature agregata
1.2.3 Sistem otprašivanja agregata Nad sistemom otprašivanja agregata treba da se vrši isključivo nadzor. Sam sistem se sastoji od: -
Ventilatora otprašivanja (jedan motor)
-
Centralni puž (jedan motor)
-
Dva lopatičasta izuzimača (dva mototra) 14
-
Dva puža od vrećastog filtera do izlaza iz sušare (dva motora)
-
Puž od vrećastog filtera do elevatora (jedan motor)
-
Elevator za silos domaćeg filera (jedan motor)
-
Puž od silosa do vage filera (jedan motor)
Pored navedenih elemenata sistem treba da ima i temperaturni senzor, koji služi kao alarm ukoliko temperatura dostigne kritičan nivo. Otprašivanje agregata se startuje pri sukcesivnom startovanju motora, o čemu je bilo reči u prethodnom poglavlju. 1.2.4
Automatika vaganja, mešanja i skladištenja asfaltne mase
U ovom podsistemu potrebno je realizovati automatsko vaganje i mešanje agregata, bitumena i filera, u zavisnosti od trenutne recepture asfaltne mešavine. Trenutna receptura asfaltne mešavine podrazumeva doziranje svih komponenti (agregata, bitumena i filera) u unapred određenom odnosu. Vaganje agregata se obavlja na jednoj vagi. Iznad vage postoje četiri vruća bunkera agregata. Prilikom vaganja vrući bunkeri se sukcesivno otvaraju i zatvaraju i na taj način vrše doziranje agregata na vagu. Kada se završi vaganje agregata, to jest zatvori se poslednji vrući bunker, otvara se klapna sa pneumatskim pogonom, čime se sadržaj sa vage prosleđuje u mešalicu, nakon čega se klapna zatvara. Istovremeno dok se vagao agregat vagao se i filer. Nakon što je agregat ubačen u mešalicu vrši se doziranje filera, a zatim i bitumena. Kada se završi proces mešanja otvara se klapna sa pneumatskim pogonom i asfaltna mešavina se iz mešalice izbacuje u korpu. Kada je celokupan sadržaj mešalice prebačen u korpu zatvara se klapna mešalice i korpa kreće do silosa za skladištenje asfalta. Sadržaj korpe se izručuje u silos, nakon čega se korpa vraća ispod mešalice, čima se završava ciklus. Vreme koje je potrebno korpi da ode do silosa i da se vrati, treba da bude jednako vremenu potrebnom za vaganje i namešavanje asfaltne mešavine, kako bi se ostvarila optimalna brzina rada afaltne baze. Ovaj podsistem se sastoji od sledećih elemenata: -
Četiri vruća bunkera (četiri pneumatska cilindra)
-
Vaga agregata (jedan pneumatski cilindar)
-
Vaga filera (jedan pneumatski cilindar)
-
Protokometar bitumena
-
Mešalica (jedan motor, jedan pneumatski cilindar)
-
Korpa za transport asfalta do silosa (jedan motor, dva indikatora položaja korpe)
Algoritam sa slike 2.2.4.1. opisuje na koji način treba da se odvija automatika vaganja, mešanja i skladištenja asfaltne mase. Učitavanje recepture asfaltne mešavine
15
Ne
Ne
Vaga je spremn a
Da
Da
Otvori pneumatski cilindar prvog bunkera
3
Startovanje puža (silos filera – vaga filera)
1
3
2
1
Ne
Vaga je spremn a
2
dostignuta je odgovarajuć a vrednost na vagi agregata
Ne
dostignuta je odgovarajuć a vrednost na vagi filera
Da Da Zatvori pneumatski cilindar prvog bunkera
Zaustavi puž (silos filera – vaga filera)
Otvori pneumatski cilindar drugog bunkera
Ne
dostignuta je odgovarajuć a vrednost na vagi agregata
Da Zatvori pneumatski cilindar drugog bunkera
16
Otvori pneumatski cilindar trećeg bunkera
Ne
3
dostignuta je odgovarajuć a vrednost na vagi agregata
4
5
Da 3
5
4
Zatvori pneumatski cilindar trećeg bunkera
Otvori pneumatski cilindar četvrtog bunkera
Ne
dostignuta je odgovarajuć a vrednost na vagi agregata
Da Zatvori pneumatski cilindar četvrtog bunkera
Ne
Mešalica je spremna i proces 1 završen
Proces 1
Da
17
Ne
Otvori pneumatski cilindar vage agregata
Startuj puž ( vaga filera – mešalica)
Celokupan sadržaj sa vage agregata je prebačen u mešalicu
Celokupan sadržaj sa vage filera je prebačen u mešalicu
Ne
Da
Zaustavi puž ( vaga filera – mešalica)
6
7
6 Proces 6
3
Ne
Završen i su procesi 6i7
7
Proces 7
Da
Ne
Završen je proces 8 i mešanje komponent i
Proces 8
Da Ne
Ne
Dozirana je potrebna količina bitumena
Da
Zatvori pneumatski cilindar vage agregata
3
Otvori ventil za dotok bitumena u mešalicu
Korpa se nalazi ispod mešalice i prazna je
Da Otvori pneumatski cilindar mešalice
Sačekaj vreme T 18
Da Zatvori ventil za dotok bitumena u mešalicu
8
8
Zatvori pneumatski cilindar mešalice
Startuj pogonski motor korpe za transport asfalta
Ne
Korpa je stigla do silosa
Da 99
Istresi korpu u silos
Vrati korpu ispod mešalice
KRAJ CIKLUSA Slika 2.2.4.1. Algoritam automatike vaganja, mešanja i skladištenja asfaltne mase
1.2.5 Sistem doziranja punila i drugih dodataka Doziranje punila i drugih dodataka, kao što je slučaj i kod doziranja agregata, potrebno je automatizovati, tako da se prilagođava trenutnoj recepturi.
Pregled pristupa rešavanju 1.3 Pristup projektovanju upravljačkog sistema 1.3.1 Faze razvoja Upravljačkog sistema 19
Osnovni koncepti razvoja upravljačkog sistema sastoje se iz više faza. Posle strateškog planiranja i izbora konkretnog US (Upravljačkog sistema) koji treba razvijati, definiše se tim za razvoj datog US. Dalje sledi faza planiranja US koja podrazumeva dekompoziciju US, odnosno definisanje granica problemskih područja pojedinih upravljačkih podsistema (UPS) datog US, što je u prethodnim poglavljima već urađeno. Prolazeći kroz fazu planiranja US, sa strateškog nivoa se stiže do taktičkog, tj. do projektovanja definisanih UPS. Realizacija samog projekta UPS, od izrade projektnih zahteva do implementacije softvera, izvodi se kroz standardne faze razvoja, iterativno i inkrementalno po modelu "spirale".
Taktički nivo
Strateški nivo
REALIZACIJA
MENADŽMENT MENADŽMENT T
PLANIRANJE US
Slika 4: Put od strateškog do taktičkog nivoa realizacije IIS
KONCEPTUAL. ANALIZA DIZAJN
STRATEŠKO PLANIRANJE US
* * *
EVOLUCIJA ODRŽAVANJE
Slika 3.1.1.1. Faze razvoja upravljačkog sistema
Na taktičkom nivou razvoja US realizuju se softverska rešenja konkretnih UPS. Standardne faze razvoja softverskih sistema su: • • • • •
konceptualizacija - ustanovljavanje srži zahteva za softver (Funkcionalni zahtevi), analiza - razvoj modela željenog ponašanja sistema, dizajn - kreiranje arhitekture za implementaciju, evolucija - evolucija implementacije kroz sukcesivno prečišćavanje, održavanje - upravljanje evolucijom isporučenog softvera.
1.3.2 Metode razvoja upravljačkog sistema Metoda je disciplinovan proces za generisanje skupa modela koji opisuju razne aspekte razvoja softverskih sistema koristeći dobro definisanu notaciju. 20
Metodologija je kolekcija metoda primenjenih kroz životni ciklus razvoja softvera objedinjene nekim generalnim filozofskim prilazom. Sve značajne analitičke i dizajn metode mogu se svrstati u jednu od tri vrste : • • •
dizajn sa vrha na dole (top-down), dizajn toka podataka (data driven), objektno orijentisani dizajn.
Nove informacione tehnologije su zasnovane uglavnom na objektno orijentisanoj analizi i projektovanju, što podrazumeva model softverskog sistema kao kolekciju kooperativnih objekata, gde se individualni objekti tretiraju kao instance klase unutar hijerarhije klasa. Uprkos razlikama sve softverske dizajn metode imaju sledeće elemente: • • •
notacija - jezik za izražavanje svakog modela, proces - aktivnosti koje vode do modela sistema, alati - koriste se da se eliminiše monotona izgradnja modela i sadrže sama pravila o modelu, tako da se eliminišu greške i nekonzistentnosti.
Prema prethodnom izlaganju, struktura US se može shvatiti kao mreža kooperativnih, samostalno razvijenih UPS. Dakle, osnovna jedinica izgradnje US je UPS.
1.4 PLC 1.4.1 Generalno o PLC kontrolerima Sistem upravljanja u elektrotehnici čini skup elektronskih uređaja i opreme koji obezbeđuju stabilnost, tačnost i elimininaciju štetnih prelaznih stanja u proizvodnim procesima. Sistem upravljanja može biti različitog oblika i implementacije, od energetskih postrojenja do mašina. Sistemi upravljanja su se razvijali tokom vremena. U ranom periodu razvoja sami ljudi su obavljali upravljačke zadatke. Krajem šezdesetih godina prošlog veka sistemi upravljanja su bili zasnovani na primeni relejne logike, zasnovane na relativno jednostavnim logičkim algoritmima. Glavna mana relejne logike je ta, da se pri bilo kakvoj promeni sistema upravljanja ona mora menjati fizički, promenom ožičenja ili čak ubacivanjem novih sklopova. Te promene izazivale su velike troškove ne samo zbog menjanja opreme već i zbog dugotrajnih zastoja potrebnih za modifikaciju i testiranje. Napredak tehnologije u izradi mikroprocesora, u to vreme, doveo je do revolucije u sistemima upravljanja. Pojavila se ideja o izradi mikroprocesorskog upravljačkog uređaja koji bi se mogao jednostavno reprogramirati u slučaju izmene upravljačkih zadataka. Prvi takvi uređaji su dobili naziv programabilni logicki kontroleri (Programmable Logic Controllers) ili skraćeno PLC. Dalji razvoj ovih uređaja je bio vrlo brz, pošto su pokazali izuzetne prednosti u odnosu na logiku zasnovanu na primeni releja, jer nemaju mehaničkih pokretnih 21
delova, fleksibilniji su zbog mogućnosti programiranja, manja je moguća pojava grešaka tokom ožičavanja, manjih su dimenzija, imaju manju sopstvenu potrošnju i pouzdanost rada im je velika. Prema standardima udruženja proizvođača električne opreme (The National Electrical Association – NEMA) programabilni logički kontroler definisan je kao: “Digitalni elektronski uređaj koji koristi programabilnu memoriju za pamćenje naredbi kojima se zahteva izvođenje specifičnih funkcija, kao što su logičke funkcije, sekvenciranje, prebrojavanje, merenje vremena, izračunavanje, u cilju upravljanja različitim mašinama i procesima”. PLC kao industrijski računar samim svojim dizajnom predviđen je za primenu u neposrednom okruženju procesa kojim upravlja, tako da je otporan na razne nepovoljne uticaje kao što su, prašina, vlaga, visoka temperatura, vibracije i elektromagnetne smetnje. Obično se primenjuje za rešavanje decentralizovanih upravljačkih zadataka, na samom mestu upravljanja, gde se povezuje preko ulaza i izlaza sa uređajima kao što su operatorski paneli, motori, senzori, prekidači, ventili i slično. PLC kao i svaki računar ima operativni sistem, koji svakako ima mnogo manje mogućnosti od operativnih sistema opšte namene, ali u današnje vreme opšte potrebe za komunikacijama, može u potpunosti da ih podrži. Stoga je moguće izvesti povezivanje programabilnih logičkih kontrolera (PLC-a) i centralnog računara radi rešavanja složenijih upravljačkih zadataka ili jednostavne akvizicije podataka i upravljanja sa daljine. Mogućnosti komunikacije među PLC uređajima su tako velike da omogućavaju visok stepen iskorišćenja i koordinacije procesa, kao i veliku fleksibilnost u realizaciji upravljačkog procesa. PLC kontroler je elemenat automatizovanog sistema, koji na osnovu prihvaćenih ulaznih signala po određenom programu, formira izlazne signale sa kojima upravlja i uređajima prikačenim na njih. U automatizovanom sistemu, PLC kontroler je obično centar upravljanja. Izvršavanjem programa smeštenog u programskoj memoroji, PLC neprekidno posmatra stanje sistema preko ulaznih uređaja. Na osnovu logike implementirane u programu PLC određuje koje akcije trebaju da se izvrše na izlaznim uređajima. Za upravljanje složenim procesima moguće je povezati više PLC kontrolera među sobom ili sa centralnim računarom. Prema broju ulazno/izlaznih priključaka PLC uređaji se mogu podeliti na mikro sa maksimalno 32, male do 256, srednje do 1024 i velike PLC-e preko 1024 ulazno/izlaznih priključaka. Sa povećanjem broja priključaka mora se povećati i brzina procesora i količina memorije, a samim tim raste složenost i cena samog uređaja.
22
Slika 3.2.1.1. Arhitektura fizičkog sistema
1.4.2 Ulazni uređaji Ulazni uređaji, čije signale prihvata PLC, mogu biti vrlo različiti. Po tipu signala koji daju na svom izlazu mogu se podeliti na digitalne (kontaktne prirode ON / OFF) i analogne. Karakteristični digitalni ulazni uređaji su tasteri, prekidači, krajnji prekidači, fotoćelije, temostati i drugi. Karakteristični analogni ulazni uređaji su termoelementi, otpornički termometri i drugi pretvarači električnih i neelektričnih veličina u standardne strujne i naponske signale. Ulazni signali pri tome se moraju prilagoditi odgovarajućim PLC ulaznim modulima. Ulazni moduli konstruišu se za prihvat jednosmernih i naizmeničnih električnih signala naponskih nivoa od 10 do 250V, strujnih nivoa od 0(4) do 20mA, signala na TTL nivoima, impulsnih ulaza sa brojačkim ili interapt prihvatom i slično.
23
Slika 3.2.2.1. Tipični ulazni uređaji
1.4.3 Izlazni uređaji Izlazni uređaji kojima upravlja PLC na osnovu programa i stanja na ulazima mogu biti releji, kontaktori, elektromagnetni ventili, elektromotori, step motori, pneumatski cilindri i drugi slični uređaji. Takođe kao i ulazni mogu se podeliti na digitalne i analogne, pri čemu se izlazi PLC kontrolera moraju prilagoditi potrebnim naponskim i strujnim nivoima.
Slika 3.2.3.1. Tipični izlazni uređaji
1.4.4
Opis sistema upravljanja PLC uređajem
Sistem koji se automatizuje odnosno na koji se želi primeniti automatsko upravljanje naziva se objekat upravljanja. Rad objekta upravljanja se konstantno prati ulaznim uređajima (senzorima koji daju informaciju PLC uređaju o zbivanju u sistemu). Kao odgovor na to PLC šalje signal spoljnim izvršnim elementima koji zapravo kontrolišu rad sistema na način kako je to programom određeno. Programer PLC uređaja programira na osnovu zahteva i postavljenih kriterijuma definisanih tehnološkim zadatkom. Program se piše u namenskom 24
programskom jeziku, koji svaki proizvođač daje uz svoj PLC, a koji predstavlja kombinaciju programskog editora, kompajlera i komunikacionog softvera. U editoru se program piše prateći redosled operacija upravljanja, a zatim se proverava njegova sintaksa i vrši kompajliranje. Ako je sve u redu, komunikacionom vezom softver se šalje u memoriju PLC-a gde se smešta i pokreće. Ulazni i izlazni uređaji, koji se povezuju na PLC, optimalno se odabiraju na osnovu zahteva i postavljenih kriterijuma definisanih u tehnološkom zadatku koji treba da zadovolje.
1.4.5
Sistemski pristup projektovanju upravljačkog sistema pomoću PLC
Proučavanje zahteva upravljačkog sistema Povezivanje U/I uređaja Crtanje blok dijagrama toka 25 sistema upravljanja
Provera U/I veza
Izbor U/I priključaka i veličine PLC uređaja Testiranje programa
Prevod blok dijagrama u lestvičasti dijagram
Ispravljanje grešaka
Ne Transfer programa u PLC
Progra m je O.K.?
Da Potrebne izmene programa
Upisivanje programa u EPROM
Testiranje i simuliranje programa
Ne
Da
Progra m je O.K.?
Izrada projektne dokumentacije
Kraj
Algoritam 3.2.5.1. Algoritam projektovanja upravljačkog sistema pomoću PLC
1.4.6
Osnovna struktura PLC uredaja
Svi PLC kontroleri bez obzira na veličinu imaju istu hardversku strukturu, sličnu drugim računarskim sistemima, adaptiranu industrijskom okruženju, koja ima iste osnovne celine: • • • • •
CPU (centralna procesorska jedinica). Memorija za program i podatke. Komunikacioni deo. Mrežni deo za napajanje. Ulazni deo (digitalni, analogni). 26
• Izlazni deo (digitalni, analogni). • Deo za proširenje.
Slika 3.2.6.1 Arhitektura PLC
CPU - Centralna procesorska jedinica je mozak PLC kontrolera koji odlučuje šta da se radi. Brine o komunikaciji, međusobnoj povezanosti ostalih delova kontrolera, izvršavanju programa, upravljanju memorijom, nadgledanjem ulaza i postavljanjem izlaza. Centralna procesorska jedinica realizuje se mikroprocesorom ili mikrokontrolerom kod uređaja sa manjim i srednjim brojem ulaza i izlaza ili kao multiprocesorska kod uređaja sa većim brojem ulaza i izlaza. PLC kontroler komunicira sa upravljačkim procesom preko analognih, digitalnih i brojačkih ulaza i izlaza. Informacije o stanju ulaza primarno se obrađuju i smeštaju u memoriju stanja ulaza i izlaza. Memorija se može podeliti na sistemsku i korisničku: Sistemsku memoriju koristi PLC. U njoj se pored operativnog sistema nalazi i korisnički program u binarnom obliku. Ova memorija je obično EEPROM i može se 27
menjati samo kad se menja korisnički program. Korisnički program sa algoritmom obrade ulaznih informacija unosi se preko odgovarajućeg programatora, danas obično PC računara. Dobra praksa je da se program smešta i u RAM memoriju podržanu baterijom, tako da se izvršava iz RAM-a, odnosno da se učitava u RAM iz EEPROM-a svaki put kad se uključi PLC. Korisnička memorija je podeljena u blokove koji imaju posebne funkcije. Jedan deo ove memorije se koristi za čuvanje stanja ulaza i izlaza, drugi deo se koristi za čuvanje vrednosti promenljivih kao što su vrednosti tajmera i brojača. Na osnovu stanja ulaza, stanja vremenskih članova, brojača i memorisanih međustanja, vrši se obrada koja formira stanja izlaza, koja se prenose u odgovarajuće memorijsko područje a odatle preko internog basa ka izlazu. Komunikacioni deo obezbeđuje pre svega komunikaciju sa nadređenim programatorom ili PC računarom na kojem se piše upravljački program. Ostale mogućnosti su komunikacija sa drugim PLC uređajima i raznim senzorima, komunikacija sa operatorskim panelima, nadređenim računarima i modemskom vezom. Gotovo svi PLC imaju ugrađen serijski port za komunikaciju (RS232), a komunikacija se vrši preko protokola koji zavisi od proizvođača (najčešće full duplex serijska veza). Moduo napajanja obezbeđuje napajanje i neosetljiv je na smetnje koje dolaze iz električne mreže kao i na kraće ispade mrežnog napona u trajanju od 10 do 15ms. Standardni naponi napajanja su 120/230VAC i 24VDC. Ulazni prilagodni stepen štiti CPU od mogućih prevelikih signala na ulazu. Ulazni prilagodni stepen pretvara nivo stvarne logike u nivo logike koji odgovara CPU jedinici. Ovo se najčešće obavlja pomoću optokoplera kod digitalnih ulaza.
Slika 3.2.6.2. Ulazni prilagodni stepen
Izlazni prilagodni stepen takođe mora biti galvanski odvojen. Kod digitalnih izlaza, odvajanje je slično kao i kod ulaza. CPU dovodi signal na LED i uključuje ga. Svetlost pobuđuje foto tranzistor koji aktivira izlazni uređaj, obično relej koji je sposoban da vrši prekidanje jačih naponskih i strujnih signala.
Slika 3.2.6.3. Izlazni prilagodni stepen
28
liniju za proširenje čini određeni broj slotova u koji se stavljaju pojedini funkcionalni moduli. U zavisnosti od broja modula, PLC može imati i više od jednog kućišta. Dodatni moduli i proširenja povezuju se preko linije za proširenje.
1.5 SCADA alati Predstaviću detaljnije jedan od poznatih i široko primenjenih paketa za kreiranje i izvršavanje aplikacija koje služe kao veza između čoveka i mašine MMI (ManMachine Interface) – WinCC flexible. U svakom okruženju gde je potrebno nadgledanje, upravljanje procesima i prikupljanje podataka SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), primenljive su aplikacije razvijene WinCC flexible paketom. Kreiranje samih aplikacija je sa konceptom vizuelnog objektno orijentisanog programiranja u Windows okruženju. Aplikacija može da sadrži više složenih grafičkih ekrana istog ili različitog tipa. 1.5.1 WinCC flexible Simatic WinCC flexible je inovativan HMI softverski paket pod Windows-om za sve aplikacije u blizini mašina i procesa, u alatnim mašinama, serijskoj mašinskoj proizvodnji i inženjeringu postrojenja. Razvojni softver omogućava dosledno konfigurisanje svih Simatic HMI operatorskih panela. U tom smislu, operatorske jedinice od Mikro panela, dizajniranih za aplikacije sa Simatic S7-200 kontrolerima (za Mikro automatizaciju), do lokalnih rešenja pomoću Simatic Panel PC-a i lokalnih kontrolnih prostorija sa standardnim PC uređajima. WinCC flexible predstavlja najviše nivoe efikasnosti u konfigurisanju: biblioteke jednostavnih objekata, ekrane upotrebljive više puta, inteligentne alate do automatskog prevoda teksta u slučaju više-jezičnih projekata. WinCC flexible Runtime pruža ekonomično rešenje za osnovne operatorske funkcije i nadzor, uključujući sisteme alarma i arhiviranja i proširenja kroz opcione pakete na zahtev korisnika. Runtime funkcije su dostupne na Simatic HMI operatorskim uređajima za kontrolu i praćenje (Panelima, Mikro panelima, Mobilnim panelima i Multi panelima) u zavisnosti od klase uređaja. Koncepti koji sadrže Sm@rtClient-e i Sm@rtServer-e omogućavaju pristup promenljivama i slikama preko cele planete, distribuirane operatorske stanice kao i daljinsko upravljanje i dijagnostiku preko Web-a – i vezu sa Simatic operatorskim panelima, takođe. Skalirani sistem za vizuelizaciju procesa, Simatic WinCC je dostupan za kompleksnije PC bazirane aplikacije u oblastima proizvodnog i mehaničkog inženjeringa. Verzija 6 WinCC-a pruža punu SCADA funkcionalnost pod Windowsom u svim branšama industrije od jedno-korisničkih sistema do decentralizovanih više korisničkih sistema sa redundantnim serverima i rešenja kroz Web prezentacije korišćenjem Web klijenata. Sa sopstvenom, integrisanom bazom podataka (Historian), WinCC omogućava razmenu informacija širom kompanije, vertikalnu integraciju i veću transparentnost proizvodnje u smislu inteligencije postrojenja. 29
Sa WinCC flexible, Siemens Simatic HMI pravi značajan korak u inovaciji softverskog portfolija. Međutim, ovo je samo prvi korak na putu realizacije jedne softverske platforme za sve HMI zadatke, od konfigurisanja Mikro panela do vizuelizacije procesa u smislu više-korisnički sposobnog SCADA sistema. 1.5.2 Simatic HMI Maksimalna transparentnost je osnova za operatore koji se nalaze u okruženju gde procesi postaju sve kompleksniji a zahtevi za funkcionalnost mašina i postrojenja rastu. The Human Machine Interface (HMI) omogućava ovu transparentnost. Sistem HMI predstavlja vezu između čoveka (operatora) i procesa (mašine/postrojenja). Kontroleri predstavljaju jedinice koje upravljaju procesom. Dakle, postoji jasna veza (interface) između operatora i softvera WinCC flexible (na HMI uređaju) i veza između WinCC flexible i kontrolera. HMI sistem preuzima sledeće zadatke: • Vizuelizaciju procesa Na HMI uređaju se vizuelizuje proces. Ekran HMI uređaja se dinamički update-uje, zasnovano na trenutnom stanju u procesu. • Kontrolu operatora nad procesom Operator kontroliše proces pomoću grafičkog korisničkog interfejsa. Na primer, operator može uneti referentne veličine ulaza procesa ili startovati motor. • Prikaz alarma Kritična stanja u procesu automatski startuju alarm, na primer, kada dođe do preskoka reference. • Arhiviranje procesnih veličina i alarma HMI sistem može da pamti alarme i druge promenljive u procesu. Ova opcija omogućava učitavanje ranijih sekvenca rada procesa kao i pristup pređašnjim podacima u procesu.
• Praćenje alarma i procesnih promenljivih HMI sistem može dati izveštaj o alarmima i promenljivama u procesu. Ovim se, na primer omogućava štampanje proizvodnih izveštaja na kraju smena. • Upravljanje parametrima procesa i mašina HMI sistem može čuvati parametre procesa i mašina u recepturama. Na primer, u jednom ciklusu se mogu download-ovati parametri sa HMI uređaja u PLC i time izmeniti verziju proizvoda u proizvodnom procesu.
30
Slika 3.3.2.1. Uloga Simatic HMI i WinCC flexible-a u hijerarhiji upravljanja proizvodnjom
Opis rešenja primenom SIMATIC STEP 7 i WinCC flexible paketa Ukoliko želimo neki sistem da automatizujemo, prethodno je potrebno definisati sve senzore i aktuatore koji će zadovoljiti potpunu funkcionalnost automatizovanog postrojenja. Kada smo sistem definisali određujemo koliko ulaza i izlaza mora da poseduje PLC koji će se implementi. Konkretno, ovaj rad se odnosi na asfaltnu bazu Wibau 80, koja ima 24 asinhrona motora, 10 pneumatskih razvodnika, 5 frekventnih regulatora, 1 modulator plamena, 8 PT-100 sondi, 2 vage, 1 protokometar i 2 induktivna senzora. Na osnovu identifikovanih senzora i izvršnih organa može se zaključiti da je potreban PLC koji ima 60 digitalnih ulaza, 3 analogna ulaza, 8 temperaturnih ulaza, 58 digitalnih izlaza i 6 analognih izlaza. Nakon utvrđivanja tipa i vrste hardverskih i softverskih komponenti sistema, treba odlučiti koji će proizvođači PLC i SCADA softverskog paketa biti zastupljeni. U 31
ovom radu se opredeljujemo za SIMATIC S7-300 siemens PLC i WinCC flexible SCADA softverski paket. Razlog zbog koga se odlučujemo baš za ovaj kontroler je taj što ima dovoljno brz procesor koji bez problema može da obrađuje definisani broj ulaznih i izlaznih promenljivih, a pored toga nudi najbolji odnos cene i kvaliteta. SIMATIC S7-300 PLC se programira programskim paketom STEP-7, oba od istog proizvođača - SIEMENS. Pre nego što se počne sa programiranjem poželjno je program izdeliti na modularne celine, kako bi se problem mogao parcijalno rešavati, kao i dodeliti imena ulaznim i izlaznim promenljivima, radi lakšeg snalaženja u toku programiranja. Nakon završenog programiranja PLC, pristupa se razvijanju SCADA aplikacije. SCADA aplikacija se razvija na osnovu zahteva tehnološkog procesa, odnosno na osnovu zahtevanih operaterskih aktivnosti. SCADA aplikacija treba da ima jednostavan interfejs, kako bi se operater uz kratkotrajnu obuku osposobio za rad. 1.6
Arhitektura softverskog rešenja
Najviši nivo u arhitekturi softvera ima SCADA aplikacija, preko koje operater kontroliše rad asfaltne baze. Runtime SCADA aplikacija se instalira na SIMATIC HMI operatorski panel. Nivo ispod, u softverskoj hijerarhiji, imaju tri funkcije: FC1Skaliranje promenljivih, FC2-Režimi rada i FC3-Alarmi, koje se implementiraju u EPROM PLC. Svaka od navedenih funkcija sadrži pod funkcije. 1.7
Funkcija FC1-Skaliranje promenljivih
Ova funkcija obavlja dva osnovna zadatka. Prvi zadatak je očitavanje ulaznih analognih signala i njihovo skaliranje u željenom opsegu. Na primer, kao što se vidi sa slike 4.2.1 ., za skaliranje ulaznih analognih signala, u programskom paketu STEP-7, koristi se sistemska funkicija FC105. Ulazna analogna promenljiva se A/D konvertorom transformiše u digitalnu reč, koja se u ovom slučaju smešta na memorijsku lokaciju, PIW752. Vrednost digitalne reči sa memorijske lokacije PIW752, se skalira u opsegu od nula do dve hiljade (zato što je nosivost vage dve tone), i dobija se proporcionalana vrednost vage u kilogramima, na memorijskoj lokaciji MD162, što je i bio cilj.
32
Slika 4.2.1. Skaliranje ulaznog analognog signala PIW752
Pored skaliranja ulaznih signala uočava se potreba i za skaliranjem izlaza, (Slika 4.2.2.), što predstavlja drugi zadatak funkcije FC1.
Slika 4.2.2. Skaliranje izlaznog analognog signala PQW370
U ovom slučaju imamo obrnutu situaciju u odnosu na prethodnu. Naime, ovde se očitava vrednost digitalne reči sa memorijske lokacije MD142, i u zavisnosti od njene vrednosti, i zadatog opsega u kome se ona mora naći; dobija se proporcionalna vrednost na memorijskoj lokaciji PQW370. Vrednost, sa memorijske lokacije PQW370, se D/A konverzijom konvertuje u analogni signal na izlazu PLC.
33
1.8
Funkcija FC2-Režimi rada
Ova funkcija predstavlja osnovu celog upravljačkog sistema. U njoj se rešava ručno upravljanje (FC4), automatsko upravljanje (FC5), doziranje komponenti (FC6), kao i simulacija rada vaga agregata i filera, i simulacija protokometra bitumena (FC11). 1.8.1
Funkcija FC4-Ručno upravljanje
Kao što se može primetiti sa slike 4.3.1.1., promenljivom M0.0 “Režim rada” određuje se u kom režimu želimo da radimo. Ukoliko se odlučimo za ručno upravljanje, to će nam omogućiti da svakim izvršnim organom (motori, klapne,…) upravljamo ručno.
Slika 4.3.1.1. Režimi rada
Kao što se vidi sa slike 4.3.1.2. u ručnom režimu rada motorom se upravlja setovanjem ili resetovanjem određene promenljive. U slučaju sa slike 4.3.1.2. upravlja se motorom sabirne trake na predozatorima. Setovanjem i resetovanjem memorijskog bita M5.0, pali se ili gasi motor sabirne trake, respektivno.
34
Slika 4.3.1.2. Ručno upravljanje motorom sabirne trake na predozatorima
Integracijom programskih paketa STEP-7 i WinCC flexible, omogućava se pristup istim promenjivim, tako da se projektovanje SCADA aplikacije dosta pojednostavljuje. Na slici 4.3.1.3. je dat izgled operatorskog panela u ručnom režimu rada.
Slika 4.3.1.3. Izgled operatorskog panela u ručnom režimu rada 35
Na slici 4.3.1.3. se može primetiti da ispod svakog motora postoji dugme. Pritiskom na dugme invertuje se memorijski bit kojim se vrši ručno upravljanje motora. Ukoliko želimo, na primer, da upalimo motor sabirne trake jednostavnim pritiskom na dugme ispod motora setuje se bit M5.0, čime se stiče uslov za setovanje izlaza PLC Q0.0 (Slika 4.3.1.2.), na koji je povezan motor sabirne trake. Kada upalimo motor iza njega počinje da blinkuje zeleno svetlo. Gašenje motora, takođe, realizujemo pritiskom na dugme ispod motora. Pritiskom na dugme “Automatski režim rada”, na operatorskom panelu, setuje se memorijski bit M0.0 čime se stiče uslov za prelazak u automatski režim rada (Slika 4.3.1.1. Režimi rada). 1.8.2
Funkcija FC5-Automatsko upravljanje
U automatskom režimu rada startovanje motora se vrši prednjom ivicom bita M0.2.
Slika 4.3.2.1. Startovanje motora u automatskom režimu rada
Znači, operater ne mora pojedinačno da startuje sve motore, već ih startuje automatski kada pređe u automatski režim rada i na operatorskom panelu pritisne dugme „Start proizvodnje“ (Slika 4.3.1.3.). Ovom akcijom se setuje bit M0.2 čime se automatski setuju svi izlazi iz PLC za koje su vezani motori, što uzrokuje startovanje istih. Gašenje motora se takođe odvija automatski, negativnom ivicom bita M0.2. Motori se mogu ugasiti na više načina. Kada se odradi zadati broj korpi resetuje se bit M0.2, čime se motori automatski gase. 36
Ukoliko želimo da završimo sa proizvodnjom pre nego što se odradi zadati broj korpi, pritiskom na dugme „Stop pre vremena“, iniciramo sledeću akciju: Odradiće se tekući ciklus, nakon čega će se resetovati bit M0.2. čime će se motori ugasiti i obustaviće se proizvodnja. Pored navedenih načina gašenja motora, ukoliko se javi neka od neregularnih situacija, aktiviraće se alarm, i režim rada će automatski preći u ručni režim. Na slici 4.3.1.2. Ručno upravljanje motorom, možemo primetiti da će motor biti ugašen ukoliko nije setovan bit koji je zadužen za njegovo ručno paljenje. Kako su svi bitovi zaduženi za ručno paljenje motora inicijalno resetovani, prelazak u ručni režim rada će rezultirati gašenjem svih motora. Jedina razlika između operatorskih panela u ručnom i automatskom režimu rada je ta, da se u automatskom režimu rada operatoru ne ostavlja mogućnost nasumičnog paljenja i gašenja motora kako ne bi poremetio proces proizvodnje.
Slika 4.3.2.2. Gašenje motora u automatskom režimu rada.
37
Slika 4.3.2.3. Izgled operatorskog panela u automatskom režimu rada
1.8.3
Funkcija FC6-Doziranje komponenti
Funkcija FC6-Doziranje komponenti predstavlja srž automatskog upravljanja asfaltnom bazom, jer se u njoj rešavaju problemi koji direktno utiču na kvalitet i kvantitet finalnog proizvoda. Ova funkcija realizuje algoritam sa slike 2.2.4.1.
Slika 4.3.3.1. Funkcija FC6-Doziranje komponenti
U zavisnosti od unete recepture vrši se doziranje komponenti. Doziranje se obavlja automatski po algoritmu 2.2.4.1. Slika 4.3.3.2. prikazuje na koji se način dozira filer na vagu. U automatskom režimu rada puž filer-vaga filera, kojim se vrši doziranje filera na vagu, će raditi sve dok se ne dostigne vrednost na vagi koja je zadata recepturom. 38
Slika 4.3.3.2. Doziranje filera na vagu filera
Slična se situacija dešava i sa doziranjem agregata na vagu, slika 4.3.3.3. Sa led dijagrama (Slika 4.3.3.3.) možemo primetiti da će u automtskom režimu rada (kada je promenljiva M0.0 “Režim rada” setovana), pneumatski razvodnik držati otvorenu klapnu između prvog vrućeg bunkera i vage agregata sve dok se ne dostigne vrednost na vagi koja je zadata recepturom, a nalazi se na memorijskoj lokaciji MD50. Sa istog dijagrama se takođe može primetiti da do doziranja neće ni doći ukoliko je otvoren pneumatski razvodnik, koji otvara klapnu između vage agregata i mešalice. Ovaj uslov je neophodan kako bi bili sigurni da je prethodni ciklus, doziranja agregata u mešalicu, završen.
39
Slika 4.3.3.3. Doziranje agregata na vagu agregata (Prvi vrući bunker)
Kada se završi doziranje na vagu agregata iz prvog vrućeg bunkera, počinje doziranje iz drugog vrućeg bunkera, slika 4.3.3.4. Kao što se sa slike 4.3.3.4. može primetiti situacija je slična kao u prethodnom slučaju. Jedina razlika je u opsegu u kom se mora vrednost na vagi nalaziti da bi klapna drugog vrućeg bunkera bila otvorena. Vrednost na vagi agregata mora biti veća ili jednaka vrednosti na memorijskoj lokaciji MD50, gde je zadata vrednost prve frakcije, i mora biti manja od vrednosti na memorijskoj lokaciji MD 54, gde je zadata vrednost druge frakcije, da bi se stekli uslovi za doziranje agregata iz drugog vrućeg bunkera. Kada se završi sa doziranjem iz drugog vrućeg bunkera, prelazi se na treći, i tako redom, sve dok se ne završi sa doziranjem iz poslednjeg petog vrućeg bunkera.
40
Slika 4.3.3.4. Doziranje agregata na vagu agregata (Drugi vrući bunker)
Ukoliko je mešalica spremna otpočinje se sa doziranjem agregata u mešalicu. Doziranje će trajati sve dok vrednost na vagi ne bude jednaka nuli (Slika 4.3.3.5.).
Slika 4.3.3.5. Doziranje agregata u mešalicu
41
Slika 4.3.3.6. Startovanje doziranja filera i bitumena u mešalicu
U tehnološkom postupku postoji zahtev da se u prvom ciklusu, kada se startuje proizvodnja, ne doziraju bitumen i filer, već da se sa njihovim doziranjem otpočne tek u drugom ciklusu. Taj zahtev postoji kako bi se iz sistema izbacio agregat koji je zaostao iz prethodne proizvodnje, a nalazi se iza sušare tako da ne može biti zagrejan. Kako bi se udovoljilo ovom tehnološkom zahtevu, uvodi se promenljiva “Start ciklusa”, koja je setovana sve dok se ne otpočne sa drugim ciklusom. Kada počne drugi ciklus i otvori se pneumatski razvodnik, koji kontroliše klapnu između vage agregata i mešalice, setuju se promenljive “Doziranje filera” i “Doziranje bitumena” (Slika 4.3.3.6.), čime se otpočinje doziranje filera i bitumena. Može se primetiti da se otvaranjem klapne između vage agregata i mešalice počinju odvijati tri paralelna procesa: Doziranje agregata, doziranje filera i doziranje bitumena. Slika 4.3.3.7. prikazuje led dijagram sa koga se može videti da će puž vaga filera – mešalica, kojim se vrši doziranje filera u mešalicu, početi sa radom kada se setuje promenljiva “Doziranje filera”, i da će raditi sve dok se celokupan sadržaj vage filera ne prebaci u mešalicu, to jest dok vrednost vage filera ne bude jednaka nuli. Led dijagramom sa slike 4.3.3.8. se rešava doziranje bitumena. Doziranje bitumena uslovljeno je promenljivom “Doziranje bitumena”. Setovanjem te promenljive otvara se ventil kojim se reguliše doziranje bitumena u mešalicu. Kao što se sa dijagrama može videti, doziranje bitumena će trajati sve dok se na protokometru ne dostigne vrednost bitumena koja je zadata recepturom, a nalazi se na memorijskoj lokaciji MD90.
42
Slika 4.3.3.7. Doziranje filera u mešalicu
Slika 4.3.3.8. Doziranje bitumena u mešalicu
43
Kada je završeno doziranje svih komponenti otpočinje se proces mešanja komponenti. Vreme mešanja je dobijeno empirijski, kako bi se maksimalno ubrzao proces mešanja, a da se pritom ne naruši kvalitet finalnog proizvoda. Vreme mešanja reguliše tajmer T0, slika 4.3.3.9.
Slika 4.3.3.9. Mešanje komponenti
Sa led dijagrama, predstavljenog na slici 4.3.3.9., može se primetiti da će se nakon isteka vremena T0 setovati pneumatski razvodnik mešalica-korpa, što će za posledicu imati otvaranje klapne koja se nalazi između mešalice i korpe, tako da će se celokupan, izmešani sadržaj, to jest asfalt, ispustiti u korpu.
Slika 4.3.3.10. Ispuštanje dobijenog asfalta u korpu 44
Tajmerom T1 regulišemo vreme koje je potrebno da bi se celokupan sadržaj mešalice izbacio u korpu. Vreme T1 je takođe dobijeno empirijski, kako bi se maksimalno ubrzao proces prebacivanja dobijenog asfalta u korpu, a da pritom ne ostane ništa u mešalici. Led dijagram, predstavljen na slici 4.3.3.10., reguliše klapnu mešalica-korpa, odnosno vreme za koje ta klapna treba da bude otvorena. Kao što se može primetiti tajmer T1 se aktivira kada se otvori klapna mešalica – korpa. Kada tajmer T1 odbroji klapna se zatvara, i pali se motor korpe. Kada korpa stigne do silosa za smeštanje asfalta, automatski se prazni, nakon čega se vraća ispod mešalice, čime se završava jedan ciklus. Sa slika opisanih u ovom poglavlju može se primetiti da se prebacivanjem moda rada iz automatskog u ručni (Resetovanjem promenljive “Režim rada”), zaobilazi sva opisana logika, i da se izvršnim organima upravlja setovanjem i resetovanjem određenih promenljivih. Na primer, na slici 4.3.3.8. (Doziranje bitumena u mešalicu) možemo primetiti da u ručnom režimu rada setovanjem promenljive M2.4 setujemo izlaz PLC Q3.1 na koji je prikačen ventil kojim se dozira bitumen u mešalicu, čime se otpočinje doziranje bitumena. Resetovanjem promenljive M2.4 resetuje se izlaz Q3.1, što rezultira prekidom ručnog doziranja bitumena u mešalicu. Iz svega do sada opisanog, u ovom poglavlju, može se zaključiti da je za rad asfaltne baze u automatskom režimu neophodno prethodno uneti recepturu tehnološkog postupka kako bi se prema njoj vršilo automatsko doziranje komponenti.
Slika 4.3.3.11. Početni ekran na simatic panelu u asfaltnoj bazi
Na slici 4.3.3.11. predstavljen je izgled početnog ekrana na operatorskom panelu. Pritiskom na dugme “Ulazak u proces” prelazi se na sledeći ekran, gde se vrši odabir recepture i režima rada, slika 4.3.3.12.
45
Slika 4.3.3.12. Izgled ekrana na kom se vrši odabir recepture za proizvodnju asfalta
Na slici 4.3.3.12. predstavljen je ekran na kome se vrši odabir recepture za proizvodnju asfalta. Kao što se može primetiti, odabir recepture se može realizovati tek kada operater unese korisničko ime i šifru. Posle traženog unosa operater je u mogućnosti da izabere odgovarajuću recepturu.
Slika 4.3.3.12. Izgled operatorskog panela nakon odabrane recepture
46
Osim unosa recepture moguće je korigovati postojeću recepturu, uneti i sačuvati novu recepturu, ili izbrisati postojeću. Ova mogućnost je ostavljena kako bi se u svakom momentu mogao korigovati kvalitet asfalta. Receptura se sastoji iz trinaest komponenti čije vrednosti određuje tehnolog. Recepturom se određuju brzine izuzimača, udeo različitih frakcija na vagi agregata, količina bitumena, temperatura sušare i količina filera. Kada se odabere određena receptura i asfaltna baza se pusti u rad, od svih komponenti, koje čine recepturu, jedino je moguće korigovati brzine izuzimača ručno (Slika 4.3.3.13.). Korigovanjem tih brzina ne utiče se na kvalitet finalnog proizvoda, već se utiče isključivo na brzinu proizvodnje asfalta.
Slika 4.3.3.13. Korigovanje brzina izuzimača
Do operatorskog panela prikazanog na slici 4.3.3.13. dolazimo ukoliko pritisnemo dugme “Korekcija brzine izuzimača” (Slika 4.3.2.3. Izgled operatorskog panela u automatskom režimu rada). Korigovanjem brzine izuzimača povećavamo brzinu proizvodnje asfalta, a time i produktivnost čitavog postrojenja.
47
1.8.4
Funkcija FC11-Simulacija rada vaga i protokometra bitumena
Funkcija FC11 (Slika 4.3.4.1.) je jedina funkcija koja se uklanja pre transfera programa u PLC. Simatic STEP-7 razvojno okruženje ima jedan vrlo koristan alat, softverski simulator. Značaj ovog alata je višestruk. Najbitnija osobina softverskog simulatora je ta da projektant može da napravi aplikaciju i da je istestira bez prisustva PLC i njegove okoline. Kod jednostavnih aplikacija gde nema paralelnih procesa, sam simulator je dovoljan da bi se program istestirao, međutim kod složenijih sistema gde postoje paralelni procesi, projektant mora da napravi dodatnu softversku simulaciju kako bi mogao da posmatra paralelne procese. U našem slučaju jedini paralelni složeni procesi se odvijaju prilikom doziranja komponenti u mešalicu, tako da je bilo neophodno napraviti softversku simulaciju rada vage agregata, vage filera i protokometra bitumena.
Slika 4.3.4.1. Funkcija FC11-Simulacija rada vaga i protokometra bitumena
Sa slike 4.3.4.1. može se primetiti da je funkcija FC11 aktivna jedino kada je startovano doziranje. Da bi se napravila realna softverska simulacija potrebno je da odgovara realnom sistemu.
48
Slika 4.3.4.2. Softverska simulacija rada vage agregata
Da bi softverska vaga odgovarala realnoj vagi potrebno je da se njena vrednost uvećava u onim momentima kada bi se uvećavala vrednost koju bi prikazivala stvarna vaga. U našem slučaju vrednost vage agregata se uvećava kada je otvorena klapna bilo kog vrućeg bunkera, a pri tome postoji dotok agregata. Sa led dijagrama prikazanog na slici 4.3.4.2. jasno se vidi upravo ta situacija. Kada je bilo koji pneumatski razvodnik, kojim se kontroliše klapna vrućeg bunkera, setovan, i motor vrućeg elevatora radi (Setovan izlaz Q0.3), čime je obezbeđen dotok agregata, tada se vrednost softverski realizovane vage uvećava. Vrednost realne vage bi se u istim okolnostima takođe uvećavala, pa se može zaključiti da je verodostojnost softverske simulacije u ovom slučaju potvrđena. Vrednost koju bi prikazivala realna vaga bi se smanjivala, u slučaju da se otvori klapna vaga – mešalica, a da je prethodno na vagi bilo agregata, pa se javila potreba za realizacijom softverske simulacije koja će oponašati vagu u ovakvim okolnostima.
49
Slika 4.3.4.3. Softverska simulacija rada vage agregata
Kao što se može primetiti na slici 4.3.4.3. dat je led dijagram kojim se rešava prethodno opisana situacija. Sa led dijagramima prikazanim na slici 4.3.4.2. i na slici 4.3.4.3. rešena je simulacija vage agregata u potpunosti.
Slika 4.3.4.4. Simulacija rada vage filera
Posmatrajući realan fizički sistem možemo zaključiti da će se vrednost vage filera uvećavati sve dok radi motor puža koji spaja silos za skladištenje filera i vagu filera. Na slici 4.3.4.4. prikazan je led dijagram kojim se simulira ovakvo ponašanje sistema. U slučaju da se upali motor puža kojim se dozira filer u mešalicu, vrednost koju bi prikazivala realna vaga bi počela da se umanjuje, ukoliko je prethodno bilo filera na njoj. Sa led dijagrama koji se nalazi na slici 4.3.4.5. jasno se vidi simulacija opisane situacije.
50
Slika 4.3.4.5. Simulacija rada vage filera
Ostalo je još da se reši simulacija rada protokometra bitumena. Simulacija protokometra je u izvesnoj meri jednostavnija od simulacije vage. U realnom sistemu vrednost koju prikazuje protokometar će se inkrementirati sve dok je otvoren ventil kojim se bitumen dozira u mešalicu i dok je upaljena pumpa bitumena. Kada se završi doziranje protokometar se softverski resetuje. Slika 4.3.4.5. prikazuje simulaciju opisanog ponašanja protokometra.
Slika 4.3.4.5. Simulacija rada protokometra bitumena
Opisani softverski simulatori su u velikoj meri pomogli u razvoju konačnog programskog rešenja. Bez opisanog načina simuliranja realnog sistema bilo bi skoro nemoguće predvideti ponašanje programa u realnim uslovima. 51
1.9
Funkcija FC3-Alarmi
Funkcija FC3-Alarmi (Slika 4.4.1.), sastoji se iz tri podfunkcije: FC7-Alarm temperatura, FC8-Alarm motora i FC9-Alarm pneumatskih cilindara. Navedenim podfunkcijama se detektuju neregularne situacije nastale u toku procesa proizvodnje.
Slika 4.4.1. Funkcija FC3-Alarmi
1.9.1
Funkcija FC7-Alarm temperatura
Kao što se iz samog naziva može zaključiti funkcija FC7 (Slika 4.4.1.1.) služi za detektovanje neregularnih temperatura u sistemu za vreme procesa proizvodnje.
Slika 4.4.1.1. Funkcija FC7-Alarm temperatura
Na slici 4.4.1.2. se vidi na koji način se detektuje neregularna temperatura u sušari. Temperatura sušare se detektuje PT-100 sondom čiji je izlaz povezan na ulaz PLC. Izlaz PT-100 sonde je naponski signal, koji je kvazilinearno zavisan od temperature u okolini PT-100 sonde. Na tom istom ulazu PLC postoji A/D konvertor koji konvertuje naponski signal u digitalnu reč i smešta je na memorijsku lokaciju PIW356. Vrednost koja se nalazi na memorijskoj lokaciji PIW356 se u svakom momentu poredi sa vrednosti na memorijskoj lokaciji MW210, gde se nalazi maksimalna dozvoljena vrednost temperature u sušari. Ukoliko trenutna temperatura u sušari pređe maksimalnu dozvoljenu temperaturu, setovaće se bit M212.0 koji nam služi kao indikator previsoke temperature.
52
Slika 4.4.1.2. Detektovanje previsoke temperature u sušari
Ukoliko se setuje indikator previsoke temperature (U ovom slučaju bit M212.0), celo postrojenje će stati sa radom dok se kritična temperatura ne smanji, a istovremeno će se na operatorskom panelu pojaviti ekran prikazan na slici 4.4.1.3., gde se operateru stavlja do znanja zašto je nastupila neregularna situacija.
Slika 4.4.1.3. Izgled operatorskog panela kada se desi alarm previsoke temperature 53
Pritiskom na dugme “Reset alarma”, prelazi se na operatorski panel prikazan na slici 4.3.1.3. ( Izgled operatorskog panela u ručnom režimu rada ), odakle se može preći u automatski režim rada i nastaviti sa proizvodnjom na mestu gde je zaustavljena. 1.9.2
Funkcija FC8-Alarm motora
Funkcija FC8-Alarm motora može nam dati dve indikacije, da je motor u kvaru ili da motor ne radi.
Slika 4.4.2.1. Funkcija FC8-Alarm motora
Indikacija da je motor u kvaru će se pojaviti ukoliko se desi ispad bimetala, a indikacija da motor ne radi će se pojaviti ukoliko startujemo motor i posle par sekundi ne dobijemo povratnu informaciju da motor radi.
Slika 4.4.2.2. Alarm motora
54
Na slici 4.4.2.2. prikazan je led dijagram kojim se detektuju napomenute neregularne situacije. Ukoliko je setovan izlaz PLC Q0.1, na koji je prikačen motor transportne trake, i na ulazu PLC I7.1 ( Ispad bimetala ) se pojavi signal, tada će se setovati bit M120.7. Isti bit ( M120.7 ) će se setovati ukoliko se posle tri sekunde ( Pošto je tajmer T8 presetovan na tri sekunde) nakon što je setovan izlaz Q0.1, na ulazu I7.0 ( Motor radi) ne pojavi signal. Bit M120.7 nam služi kao indikator da se desila neregularna situacija na motoru transportne trake. Ukoliko dođe do setovanja bita M120.7 celo postrojenje će stati sa radom i operateru će se javiti indikacija prikazana na slici 4.4.2.3.
Slika 4.4.2.3. Izgled operaterskog panela u slučaju kvara na motoru transportne trake
Pritiskom na dugme “Reset alarma” prelazi se na ekran prikazan na slici 4.3.1.3. ( Izgled operatorskog panela u ručnom režimu rada ), gde operater može svaki motor posebno da ručno upali. Kad se otkloni kvar koji je izazvao prekid proizvodnje, može se preći u automatski režim rada i nastaviti sa proizvodnjom na mestu gde je zaustavljena. 1.9.3
Funkcija FC9-Alarm pneumatskih cilindara
Pneumatski cilindri imaju dva induktivna senzora položaja. Ukoliko se desi da posle određenog vremena nakon što je izdata naredba cilindar ne dođe u željeni položaj funkcija FC9 ( Slika 4.4.3.1. ) bi trebala da nas alarmira da je došlo do neregularne situacije.
55
Slika 4.4.3.1. Funkcija FC9-Alarm pneumatskih cilindara
Na slici 4.4.3.2. možemo primetiti da će nakon setovanja izlaza PLC Q3.1, na koji je prikačen pneumatski cilindar bitumen – mešalica, tajmer T24 početi sa odbrojavanjem. Nakon četiri sekunde, pošto je tajmer T24 presetovan na četiri sekunde, ukoliko cilindar nije došao u zadati položaj, a to ćemo znati ukoliko se nije pojavio signal na ulazu I6.2 na koji je zakačen induktivni senzor položaja, tada će se setovati memorijski bit M10.1 koji nam služi kao indikator da je došlo do neregularne situacije na pneumatskom cilindru koji kontroliše ventil za doziranje bitumena u mešalicu.
Slika 4.4.3.2. Alarm pneumatskih cilindara
56
Ako dođe do setovanja bita M10.1, kao i u prethodnim alarmantnim situacijama, ugasiće se svi motori i pojaviće se ekran prikazan na slici 4.4.3.3.
Slika 4.4.3.3. Izgled operatorskog panela u slučaju neregularne situacije kod pneumatskog cilindra
Pritiskom na dugme “Reset alarma” prelazi se u ručni režim rada, gde se preko operatorskog panela može ručno probati odglaviti zaglavljeni cilindar. Isto kao i u prethodnim slučajevima, nakon što se reši neregularna situacija može se preći u automatski režim rada, i nastaviti sa proizvodnjom tamo gde je zaustavljena.
57
Zaključak
U radu je opisan način modernizacije upravljačkog sistema industrijskog postrojenja sa ciljem unapređenja tehnoloških procesa. Starija postrojenja, koja čine većinu u našoj privredi, su pravljena tako da mogu da izdrže velike radne napore. Međutim, upravljački sistemi koji su implementirani na takvim postrojenjima su često dotrajali i prevaziđeni, tako da smanjuju efikasnost i radni vek mašina. Jednokratnim ulaganjem u modernizaciju upravljačkog sistema može se postići višestruka korist: Radni vek postrojenja će se produžiti, povećaće se proizvodnja, povećaće se kvalitet finalnog proizvoda. Iskustva projektantskih kuća u obuci operatera ukazuju na veliku početnu odbojnost prema novim sistemima za vizelizaciju, nadzor i upravljanje, naročito kod starijih operatera. Po završenoj obuci, i kasnije radom na operatorskim uređajima, početna nepoverljivost iščezava. Pravilnim odabirom HMI uređaja, SCADA sistema i PLC se omogućava visoka fleksibilnost, jasno manipulisanje, jednostavan i pogodan korisnički interfejs, intuitivna dijagnostika i koherentan alarmni sistem. Ovim radom je pokazano da i starija industrijska postrojenja, gde nije bilo značajnih inovacija u samoj tehnologiji procesa proizvodnje, i te kako mogu parirati novijim, koja su daleko skuplja. Ova konstatacija može biti posebno zanimljiva našoj industriji, koju većinom čine starija industrijska postrojenja.
58
Literatura 1.
Siemens AG: Brochure - Simatic WinCC flexible - Flexibility in every HMI application –from Micro Panels to PCs, April 2007
2.
Siemens AG: SIMATIC Manuals - WinCC flexible 2005 Compact / Standard / Advanced, April 2006
3.
Siemens AG: SIMATIC Manuals - WinCC flexible Getting Started First Time User, April 2005
4.
Siemens AG: SIMATIC Manuals - WinCC flexible Getting Started Power User, April 2006
5.
Siemens AG: SIMATIC Manuals - WinCC flexible Getting Started Options, April 2006
6.
Siemens AG: SIMATIC Manuals - WinCC flexible 2005 Runtime, April 2005
7.
Siemens AG: SIMATIC System Manual - WinCC flexible 2007 What's new in WinCC flexible 2007, Jun 2007
8.
www.siemens.com/simatic-wincc-flexible
9.
www.siemens.com/simatic-wincc-flexible-options
10.
www.siemens.com/automation/service&support
11.
Siemens: S7-300 training documents
12.
Siemens: Information and training SIMATIC S7 TIA Basis
13.
Nebojša Matić, “ Uvod u industrijske PLC kontrolere”
14.
Hugh Jack, “Automating manufacturing systems with PLC”
59