автоматика. вычислительная техника
computer engineering
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БЕТОННЫМ ЗАВОДОМ С ДВУМЯ БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬНЫМИ УЗЛАМИ
Остроух А.В.1, Недосеко И.В.2, Айсарина А.А.3
1ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)», г. Москва, Российская Федерация 2ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет (УГНТУ)», г. Уфа, Республика Башкортостан, Российская Федерация 3ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологии и управления им. К.Г. Разумовского» (филиал в г. Мелеуз, Республика Башкортостан), г. Мелеуз, Республика Башкортостан, Российская Федерация
В статье предложена структура автоматизированной системы управления (АСУ) предназначенной для организации процесса производства и управления бетонным заводом с двумя бетоносмесительнымиустановками. АСУ имеет многоуровневую структуру и может включать в себя несколько территориально-распределенных заводов, связанных в единую технологическую систему, интегрированную в систему управления предприятием. Предложенная система является масштабируемой и может включать подсистемы управления бетонным заводом, диспетчерской службой, лабораторией, термовлажностной обработкой, весовым хозяйством, складами инертных материалов и цемента, адресной раздачи бетона, подсистем контроля доступа, рабочих мест управленческого персонала.
Ключевые слова: бетон; бетонный завод; мнемосхема; автоматизированная система управления (АСУ); управление; технологический процесс.
AUTOMATED CONTROL SYSTEM FOR CONCRETE PLANT WITH TWO UNITS CONCRETE MIXING
Ostroukh A.V.1, Nedoseko I.V.?, Aysarina A.A.3
1 State Technical University - MADI, Moscow, Russian Federation 2Ufa State Petroleum Technological University (USPTU), Ufa, Republic
of Bashkortostan, Russian Federation 3Moscow State University of Technologies and Management named after K.G. Razumovskiy, Meleuz, Republic of Bashkortostan, Russian Federation
In the article the structure of the automated control system (ACS) is intendedfor the organization ofproduction and management of a concrete plant with two concrete mixing plants. ACS has a layered structure, and may include multiple geographically distributed plants connected into a single technological system integrated into the enterprise management system. The proposed system is scalable and can include management subsystem concrete plants, air traffic control, laboratory, hydrothermal treatment, weight management, warehouse aggregates and cement, concrete targeted distribution, access control subsystems, jobs management personnel.
Keywords: concrete; concrete plant; mnemonic scheme; automated control system (ACS); management; process.
Введение
Совершенствование и ускорение процесса строительного производства, подъем его на новый уровень возможно только при высокой производительности и надежности функционирования соответствующих технологических линий. При возрастающих международных требованиях к качеству производственных процессов возникает необходимость его повышения и стабилизации.
Возведение ответственных объектов гражданского и промышленного строительства требует значительных объемов бетона, обеспечить которые в состоянии лишь бетонные заводы высокой производительности.
Управление технологическими процессами производства бетонных смесей в настоящее время невозможно без применения современных автоматизированных систем, построенных с применением современных контроллеров и программного обеспечения [1-19].
Технологический процесс приготовления бетонных смесей
Альтернативы бетону как строительному материалу, а также существенных изменений в технологии его производства пока не наблюдается. Несмотря на обилие разновидностей бетона, все они получаются путем тщательного перемешивания в бетоносмесителе основных компонентов для получения бетонной смеси высокой гомогенности. В случае индивидуального использования бетона для изготовления малых партий мелкоштучных бетонных изделий или сооружения дворовой пристройки достаточно бетономешалки небольшого объема.
Приготовление бетонной смеси включает подготовку материалов, дозирование компонентов и перемешивание бетонной смеси. Технологический процесс приготовления бетонных смесей показан на рис. 1.
Качественно приготовленная бетонная смесь должна обладать такой однородностью, при которой проба, взятая из любого места, имеет один и тот же состав и равномерное распределение всех компонентов. Для получения однородной бетонной смеси необходимо, чтобы не только отдельные объемы перемешиваемых материалов, но и по возможности каждая частица смеси в отдельности совершала многократные перемещения в смесителе по наиболее сложным, часто пересекающимся траекториям.
Существенное влияние на качество перемешивания оказывает его продолжительность, которая в смесителях циклического действия определяется с момента загрузки всех материалов до начала выгрузки [5-16]. При недостаточной продолжительности перемешивания ухудшается однородность бетона и понижается его прочность [14-16].
Рис. 1. Схема технологического процесса приготовления бетонных смесей
Описание объекта автоматизации
Основополагающими факторами при выборе бетонного завода являются паспортные характеристики бетоносмесительного оборудования заводской комплектации, а также репутация завода-производителя, наличие у него сертификатов качества, обеспечение технического патронажа в процессе эксплуатации поставленного оборудования. В последнее время широкое распространение получили быстромонтируемые бетонные заводы.
Быстромонтируемый бетонный завод (рис. 2) представляет из себя установку со скиповой подачей инертных материалов.
Ключевыми особенностями заводов является их компактность, в связи с этим транспортировка оборудования осуществляется одним контейнером или фурой, сжатые сроки монтажа (демонтажа), а также отсутствие необходимости в подготовке специального фундамента и как следствие -
минимизация затрат на его заливку под установку завода. Таким образом, Быстромонтируемые бетонные заводы сочетают в себе характеристики как стационарных, так и мобильных установок.
Рис. 2. Быстромонтируемый бетонный завод QUICK MASTER 120
Конструкция оборудования позволяет в кратчайшие сроки произвести операции по монтажу/демонтажу и перевозке бетонного производства на другую площадку. Низкая себестоимость установки, обусловленная применением инновационных конструкторских решений, в сочетании со всеми вышеупомянутыми преимуществами, создали устойчивый спрос на них во всем мире.
В качестве объекта автоматизации рассмотрен быстромонтируемый бетонный завод QUICK MASTER 120, который выпускает компания ООО «ЭЛКОН» (Турция)
Стандартная комплектация бетонного завода включает:
1. Двухвальный смеситель TW 3000/2000 л
Боковая броня смесителя марки HARDOX. Привод: Редуктор BONFIGLIOLI (Италия) + 2х37 кВт двигатель. Оборот валов: 24 об./ мин. Гидравлическое открытие шибера выгрузки бетона. Сальниковые уплотнения валов (Германия). Автоматическая система смазки опор валов бетоносмесителя LINCOLN (Германия). Обеспечивает надежную работу валов смесителя, низкий износ сальниковых уплотнений на ва-
лах. Смеситель оснащен люком наблюдения и оцинкованными крышками обслуживания, крышки оснащены выключателями безопасности.
2. Бункера инертных материалов 4х20 м3 рядные с возможностью увеличения по желанию заказчика
Бункера инертных материалов регулируют поток материала за счет наличия двухчелюстных затворов. Раскрой и сварка стенок бункеров производится высокоточным роботом.
3. Скиповый подъёмник и ковш для инертных материалов 2,3 м3
Система предотвращающая падение скипа. Двойная запасовка троса. Двухскоростной электродвигатель.
4. Дозатор для воды 0-600 кг
Оцинкованная емкость. Дозатор для воды оснащен системой компенсации гидроудара DAF (Германия). Оснащен системой подачи воды под давлением через форсунки.
5. Дозатор цемента 0-1400 кг
Дозатор цемента имеет люк обслуживания, который дает хороший доступ к дозатору для очистки при налипании материала.
6. Дозатор химдобавок 0-25 л, два вида
Две оцинкованные емкости, позволяют дозировать независимо две химдобавки.
7. Дозатор для заполнителей 0-5000 кг
Оснащен высокоточными тензодатчиками.
8. Устройство сжатого воздуха
Компрессор HERTZ (Германия), пневматическая система, система клапанов и поршней.
9. Металлическая опорная конструкция
Опорные конструкции служат для установки и размещения смесителя, дозаторов, а также лестниц и платформ.
10. Электронная система взвешивания
Система из тензодатчиков и преобразователей, все контакторы SIEMENS.
11. Кабина оператора и контрольная панель
Оборудована кондиционером, системой отопления, в ней находится пульт управления и компьютерная система.
Схема системы управления бетонным заводом
На рис. 3 представлена система управления [14-16, 19] бетонным заводом двумя бетоносмесительными узлами. Управление процессом приготовления смеси и выдачи заказа предлагается осуществлять с помощью программируемых логических контроллеров (ПЛК) Mitsubishi Electric AnS.
Рис. 3. Система управления двумя бетоносмесительными узлами
Контроллеры выполняют следующие функции:
• обрабатывают данные, полученные от датчиков и исполнительных механизмов, на основании которых и осуществляется управление;
• предоставляют коммуникационный интерфейс для визуализации хода технологического процесса на экране операторской станции;
• возвращают фактическую информацию о выполненном заказе. Все итоговые данные с указанием времени выполнения заказа направляются в программу управления потоками автотранспорта, а также на выписку сопроводительных документов.
Система позволяет вести разного рода статистику:
• текущую - по количеству отгруженного продукта (м3) с начала смены;
• ежемесячную - по расходам сырья и материалов, с передачей в локальную сеть предприятия.
С помощью кнопок строки меню можно получить более подробную информацию по каждому из узлов и организовать работу со списками аварийных и технологических сообщений. Это позволяет оператору полностью контро
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.