АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ СУШКИ И ОБЖИГА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА

Предлагаемая группа полезных моделей относится к оборудованию для производства строительных материалов и может найти применение на заводах по выпуску керамических изделий при автоматизации процессов сушки и обжига.
Известна туннельная печь-сушилка, включающая рабочий канал, разделенный условно на зоны сушки, подготовки, обжига и охлаждения изделий, вентилятор подачи холодного воздуха в конце зоны охлаждения, вентилятор отбора дымовых газов в, отопительную систему и систему рециркуляции (см., например, Кашкаев И.С.и Шейнман Е.Ш. Производство глиняного кирпича. М.: Стройиздат, 1978. С.227-232). Недостатком известной печи-сушилки является трудность создания в зоне сушки рациональных влажностного и аэродинамического режимов и низкое качество готовых изделий из-за сушильного брака.
Известна также линия формования, сушки и садки керамических изделий, содержащее ленточный пресс, автомат двухстадийной резки и укладки сырца на технологическую оснастку с подавателем оснастки и ускоряющим рольгангом, многоярусные блоки сушил, разгрузчик с челночным сталкивателем, пакетоформующее устройство с садчиком на печные вагонетки (Авторское свидетельство СССР №1621310, МПК В28В 15/00, опублик. 23.06.1992). Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не обеспечивает равномерности сушки кирпича.
Наиболее близкой к предлагаемой группе полезных моделей по технической сущности и достигаемому при ее использовании техническому результату является многокамерная печь, содержащая камеры для последовательно проводимых в каждой из них операций сушки, обжига, охлаждения и систему рециркуляции, включающий последовательную загрузку заготовок в камеру сушки, подачу воздуха в камеру охлаждения, а теплоносителя в камеру обжига, отбор отходящих газов из камер печи в систему рециркуляции и удаления отработанных газов в атмосферу, выгрузку изделий из камеры охлаждения (Кашкаев И.С., Шейнман Е.Ш. Производство керамического кирпича. М.: Высшая школа, 1983. С.143-144).
К недостаткам известной многокамерной печи следует отнести невысокое качество керамических изделий. Кроме того, недостаток известной печи заключается в том, что она не обеспечивает решение следующих важных задач управления: возможности дистанционного управления сушилкой и камерой обжига, а также обеспечения оптимального по быстродействию управления технологическим процессом сушки и обжига при максимизации значений качественных показателей высушиваемых изделий.
При разработке современных технологических линий используются АСУ, выполненные на базе микропроцессорной и компьютерной техники (см. В.С.Зорохович. Микропроцессорная и компьютерная техника для автоматизации заводов промышленности строительных материалов. «Строительные материалы». 2003, №1. С.14-16). Такие системы управления обычно содержат соответствующие датчики, получающий от них информацию компьютерный комплекс ввода и обработки технологической информации, включающий процессор, накопитель информации и блоки отображения информации, а также интерфейсную плату и блоки преобразования сигналов, и управляемые последним исполнительные механизмы.
Задачей, положенной в основу настоящей полезной модели, является повышение безопасности и эффективности работы поточной линии и стабилизация марочности выпускаемой продукции путем автоматизации процесса сушки и обжига.
Задача, положенная в основу настоящей группы полезных моделей, решается тем, что в поточную линию сушки и обжига керамического кирпича, включающую рабочий канал, условно разделенный на зоны для последовательно проводимых операций сушки, обжига и охлаждения, тележки подачи кирпича, установленные в соответствующих каналах заслонки и измерители температуры, вентиляторы отбора дымовых газов, теплоносителя из зоны охлаждения обжиговой печи, теплоносителя из зоны сушки и вентилятор подачи атмосферного воздуха в зону охлаждения обжиговой печи, отопительную систему и вентиляционную систему с рециркулятором зоны сушки, дополнительно введены измерители влажности и температуры, установленные в зоне сушки, и измерители давления, установленные около канала выхода дымовых газов, отопительной системы зоны обжига, на выходе из зоны охлаждения обжиговой печи и в вентиляционной системе зоны сушки, при этом заслонки каналов дымососа, зоны охлаждения обжиговой печи и вентиляционной системы зоны сушки снабжены приводами управления заслонками.
Кроме того, зона сушки выполнена в виде набора из n сушилок камерного типа.
Задача, положенная в основу настоящей группы полезных моделей, решается также и тем, что автоматизированная система управления поточной линией сушки и обжига керамического кирпича, включающая рабочий канал, условно разделенный на зоны для последовательно проводимых операций сушки, обжига и охлаждения, тележки подачи кирпича, установленные в соответствующих каналах заслонки и измерители температуры, вентиляторы отбора дымовых газов, теплоносителя из зоны охлаждения обжиговой печи, теплоносителя из зоны сушки и вентилятор подачи атмосферного воздуха в зону охлаждения обжиговой печи, отопительную систему, вентиляционную систему с рециркулятором зоны сушки и систему автоматического управления, содержащую соответствующие датчики, получающий от них информацию компьютер с подключенными к нему устройствами ввода-вывода и отображения и управляемые компьютером исполнительные механизмы, снабжена установленными в шкафу контроля и управления и связанными по информационному кабелю с компьютером блоком преобразователей сигналов и релейным блоком, причем последний выполнен с возможностью управления двигателями исполнительных механизмов поточной линии, а блок преобразователей сигналов выполнен с возможностью преобразования входных сигналов от датчиков различных типов в нормированное напряжение.
Кроме того, компьютер снабжен прикладным программным обеспечением сбора, архивирования текущих технологических параметров для объективного анализа данных и программирования оптимальных алгоритмов управления процессами сушки и обжига кирпича, индикации предаварийных и аварийных состояний механизмов и устройств, управляемых и контролируемых системой, и обеспечением возможности автоматического перехода на резервные программы управления технологическими процессами при отказе тех или иных устройств, входящих в состав системы, и содержит модуль координации работы системы, соединенные с ним модуль взаимодействия с платой ввода/вывода, модули управления сушильными камерами, модуль управления обжиговой печью, модуль программирования и редактирования программ сушки, модуль индикации ошибок, модуль просмотра и вывода на печать архивных данных, модуль хранения и обмена данными, модуль служебных программ, разделяемый ресурс для обмена данными между модулями управления и модулем взаимодействия с платой ввода/вывода и введенные в него базу данных для хранения программ сушки кирпича, базу данных для хранения событий и данных и библиотеку градуировочных таблиц для термопар.
Введение дополнительных измерителей влажности и температуры, установленных в зоне сушки, и измерителей давления, установленных около канала выхода дымовых газов, отопительной системы зоны обжига, на выходе из зоны охлаждения обжиговой печи и в вентиляционной системе зоны сушки позволяет создать в зоне сушки рациональные влажностной и прямоточно-противоточный аэродинамический режимы и тем самым получить изделия высокого качества.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображена общая структурная схема поточной линии сушки и обжига керамического кирпича;
- на фиг.2 показан технологический регламент сушки;
- на фиг.3 изображена структурная схема сушильной камеры;
- на фиг.4 изображена структурная схема взаимодействия модулей программного обеспечения;
- на фиг.5 изображена структурная схема управления воздушными заслонками;
- на фиг.6 изображена структурная схема управления работой рециркулятора;
- на фиг.7 изображена структурная схема управления температурным режимом обжиговой печи;
- на фиг.8 изображена структурная схема обжиговой печи;
- на фиг.9 изображена структурная схема транспортирования кирпича. Предпочтительные варианты исполнения полезной модели описываются далее на основе представленных чертежей, где:
1. - зона пластического формирования кирпича-сырца;
2. - зона транспортировки сырого кирпича в сушильные камеры 3;
1
10
3. - зона сушки кирпича -10 сушилок камерного типа (K…К);
4. - зона выгрузки высушенного кирпича из сушильной камеры и укладки на вагонетки для обжига;
5. - туннельная обжиговая печь;
6. - зона транспортировки готовой продукции в зону упаковки;
7. - воздушная магистраль для подачи теплоносителя в сушильные камеры;
8. - воздушная заслонка горячего воздуха;
9. - отводящая магистраль отработавшего теплоносителя;
10. - воздушная заслонка;
11. - датчик (первичный преобразователь) влажности в сушильной камере;
12. - датчик (первичный преобразователь) температуры в сушильной камере;
13. - двигатели вентиляторов рециркулятора;
14. - привод перемещения рециркулятора 15 в сушильной камере;
15. - рециркулятор;
16. - датчик контроля положения рециркулятора 15 по конечным точкам рельсового пути;
17. - датчик контроля положения рециркулятора 15 по конечным точкам рельсового пути;
18. - шкаф контроля и управления;
19. - релейный блок (блок управления двигателями исполнительных механизмов на релейном уровне);
20. - блок преобразователей сигнала;
21. - выход релейного блока;
22. - вход блока преобразователей сигнала, тип входного сигнала: термо ЭДС (термопара);
23. - вход блока преобразователей сигнала, тип входного сигнала: контактные датчики (концевики, доп. контакты пускателей);
24. - вход блока преобразователей сигнала, тип входного сигнала: токовая петля переменного тока (контроль работы электродвигателей);
25. вход блока преобразователей сигнала, тип входного сигнала: токовая петля постоянного тока (первичные преобразователи, регулирующие органы);
26. - плата ввод/вывода;
27. - системный блок персонального компьютера;
28. - информационный кабель;
29. - 50-pin разъемы;
30. - прикладное программное обеспечение;
31. - операционная система;
32. - монитор;
33. - манипуляторы;
34. - термопара для измерения температуры газов дымососа;
35. - канал дымососа;
36. - термопара для измерения температуры в зоне преднагрева;
37. - зона преднагрева;
38. - термопара для измерения температуры в зоне обжига;
39. - зона обжига;
40. - термопара для измерения температуры в зоне охлаждения обжиговой печи;
41. - зона охлаждения обжиговой печи;
42. - датчик толкания вагонеток;
43. - обжиговая вагонетка;
44. - двигатель дымососа;
45. - двигатель дымососа;
46. - контровик (вентилятор подачи теплоносителя сушильной камеры);
47. - двигатель отбора горячего воздуха;
48. - двигатель скоростного охлаждения;
49. - подвагонеточное пространство;
50. - концевые выключатели положения «Открыто» гильотинных ворот;
51. - гильотинные ворота предкамеры и посткамеры;
52. - предкамера;
53. - посткамера;
54. - концевые выключатели положения «Закрыто» гильотинных ворот;
55. - концевые выключатели положения «Авария» гильотинных ворот;
56. - концевые выключатели натяжения цепи привода гильотинных ворот;
57. - концевой выключатель наличия вагонетки перед предкамерой;
58. - концевой выключатель наличия вагонетки в предкамере 52 печи;
59. - концевой выключатель наличия вагонетки в посткамере 53 печи;
60. - контакты кнопки «Общий стоп» толкания;
61. - контакты «Толкание» направлений движения толкателя;
62. - контакты «Возврат» направлений движения толкателя;
63. - датчики тока двигателей 13 вентиляторов рециркулятора;
64. - датчики тока двигателей 13 вентиляторов рециркулятора;
65. - датчики тока двигателя 14 перемещения рециркулятора;
66. - датчики тока двигателей насосов подачи воздуха в газовые горелки;
67. - двигатели насосов подачи воздуха в газовые горелки;
68. - газовые горелки;
69. - датчик тока двигателя 44 дымососа;
70. - датчик тока двигателя 48 скоростного охлаждения;
71. - датчик тока двигателя 46 теплогенератора;
72. - датчик тока двигателя 49 охлаждения подвагонеточного пространства;
73. - датчик тока двигателя отбора горячего воздуха из печи;
74. - датчик положения вала привода заслонок влажного воздуха;
76. - датчик положения вала привода заслонок горячего воздуха;
75. - датчик положения вала привода заслонки дымососа;
77. - датчик положения вала привода заслонки скоростного охлаждения;
78. - датчик положения вала привода заслонки отбора холодного воздуха;
79. - заслонка отбора холодного воздуха;
80. - датчик положения вала привода заслонки 81 отбора горячего воздуха;
81. - заслонка отбора горячего воздуха;
82. - датчик положения вала привода заслонки 83 охлаждения;
83. - заслонка охлаждения;
84. - датчик положения вала привода заслонки 85 регулирования давления в магистрали 7;
85. - привод заслонки регулирования давления в магистрали 7;
86. - датчик давления в зоне дымососа;
87. - датчик давления в зоне обжига;
88. - датчик давления в зоне отбора горячего воздуха;
89. - датчик давление в воздушной магистрали 7;
90. - датчик температуры теплоносителя, предназначенного для сушильных камер;
91. - заслонка дымососа;
92. - заслонка подачи воздуха скоростного охлаждения;
93. - модуль программирования и редактирования программ сушки;
94. - кнопка "Старт" панели быстрого запуска ПО АСУ;
95. - модуль координации работы системы;
96. - панель задач ОС Windows;
97. - регламент относительной влажности в сушильной камере;
98. - регламент положения воздушных заслонок влажного и горячего воздуха от времени;
99. - регламент работы рециркулятора в сушильной камере;
100. - база данных для хранения программ сушки;
101. - кнопки запуска сушильных камер;
102. - подводящая магистраль горячего воздуха в сушильную камеру;
103. - модуль управления сушильной камерой;
104. - световой оповещатель;
105. - звуковой оповещатель;
106. - отводящая магистраль влажного воздуха из сушильной камеры;
107. - база для хранения событий и данных;
108. - плоскость воздушной заслонки;
109. - угол поворота воздушной заслонки;
110. - программируемое проходное сечение;
111.- реле закрытия заслонки;
112. - реле открытия заслонки;
113. - вал привода заслонки;
114. - привод заслонки;
115 - нагрузка токовой петли;
116. - нормирующий усилитель токовой петли;
117 - реле включения вращения влево;
118 - реле включения вращения вправо;
119. - реле включения движения влево;
120. - реле включения движения вправо;
121. - нормирующий усилитель правого концевика;
122. - нормирующий усилитель левого концевика;
123. - нормирующий усилитель токовой петли переменного тока двигателя движения;
124. - нормирующий усилитель токовой петли переменного тока двигателя вращения №1;
125. - нормирующий усилитель токовой петли переменного тока двигателя вращения №2;
126. - реле включения светового оповещателя сушильной камеры;
127. - реле включения звукового оповещателя сушильной камеры;
128. - измерение температуры в подвагонеточном пространстве;
129. - датчик тока двигателя охлаждения;
130. - толкатель вагонеток;
131. - модуль управления обжиговой печью;
132. - туннельная печь;
133. - библиотека градуировочных таблиц для термопар;
134. - блок управления толканием вагонеток;
135. - зона перекладки высушенного кирпича с сушильных вагонеток на обжиговые;
136. - участок транспортирования обжиговых вагонеток в печь;
137. - участок транспортирования через обжиговую печь;
138. - участок транспортирования обжиговых вагонеток на разгрузку в зону упаковки;
139. - участок транспортирования обжиговых вагонеток на перекладку;
140. - зона технического обслуживания;
141 - модуль индикации ошибок.
1
10
Поточная линия сушки и обжига керамического кирпича, включающая рабочий канал, условно разделенный на зоны для последовательно проводимых операций сушки, обжига и охлаждения, содержит зону 1 пластического формирования кирпича-сырца, зону 2 транспортировки сырого кирпича в сушильные камеры 3 - зону сушки кирпича, состоящую из 10-ти сушилок камерного типа (K…К), зону 4 выгрузки высушенного кирпича из сушильной камеры и укладки на вагонетки для обжига, туннельную обжиговую печь 5 и зону 6 транспортировки готовой продукции в зону упаковки.
Подача свежего теплоносителя в сушильные камеры 3 осуществляется по воздушной магистрали 7 из обжиговой печи 5.
Автоматическое управление сушкой изделий осуществляется с помощью следующих узлов, контролируемых автоматизированной системой (фиг.3):
- регулировка расхода свежего теплоносителя, поступающего в сушильную камеру по магистрали 7 с помощью воздушной заслонки 8, оснащенной электрическим приводом;
- регулировка расхода отработавшего теплоносителя, выходящего из сушильной камеры в отводящую магистраль 9 отработавшего теплоносителя с помощью воздушной заслонки 10, оснащенной электрическим приводом;
- измерение влажности с помощью датчика влажности в сушильной камере - первичного преобразователя 11;
- измерение температуры с помощью датчика температуры в сушильной камере - первичного преобразователя 12;
- осуществление рециркуляции теплоносителя в сушильной камере с помощью электродвигателя 13 вентиляторов рециркулятора;
- осуществление перемещения рециркулятора 15 по рельсовому пути в сушильной камере с помощью привода 14;
- контроль положения рециркулятора 15 по конечным точкам рельсового пути осуществляется контактными датчиками 16 и 17.
Автоматическое управление обжигом изделий осуществляется с помощью следующих узлов, контролируемых автоматизированной системой (фиг.1):
- измерение температуры в тоннеле обжиговой печи в зонах преднагрева 37, обжига 39, охлаждения 41 обжиговой печи с помощью групп термопар 36, 38, 40;
- измерение температуры в канале 35 дымососа, основной магистрали 7 подачи горячего воздуха в сушильные камеры, в подвагонеточном пространстве 49 (приямке) с помощью термопар 34, 90, 128;
- измерение давления в зоне преднагрева 37, зоне обжига 39, зоне охлаждения 41 обжиговой печи, в воздушной магистрали 7, отбора холодного воздуха в воздушную магистраль 7 с помощью измерителей давления 86, 87, 88, 89, 73;
- контроль тока потребления двигателями вентиляторов дымососа 44, охлаждения 45, контровика 46, охлаждения 47 подвагонеточного пространства 49, скоростного охлаждения 48, подачи воздуха 67 в газовые горелки 68 с помощью датчиков тока 69, 129, 71, 72, 70, 66;
- управления воздушными заслонками отбора горячего воздуха 81, охлаждения 83, регулирования давления 85 в воздушной магистрали 7, отбора холодного воздуха 79, заслонки дымососа 91, заслонки скоростного охлаждения 92;
- контроль положения гильотинных ворот 51 предкамеры 52 и посткамеры 53 с помощью концевых выключателей положения 50 и 54, контроль исправности гильотинных ворот с помощью концевых выключателей 55 (авария) и 56 (натяжение цепи);
- контроль позиций вагонеток 43 в печи с помощью концевых выключателей 57 (вагонетка в зоне загрузки), 58 (вагонетка в предкамере), 59 (вагонетка в зоне выгрузки (посткамере);
- контроль положения толкателя 130 вагонеток 43 в печи с помощью концевых выключателей 61 и 62;
- контроль выполнения толкания вагонеток с помощью датчика 42 и аварийной остановки толкания кнопкой 60.
Управление исполнительными механизмами на релейном уровне осуществляется с помощью установленного в шкафу контроля и управления 18 релейного блока 19. Релейный блок 19 состоит из программируемых реле, "сухие контакты" которых подключены к выходу 21 шкафа управления. Каждое отдельное программируемое реле имеет запоминающее устройство, с помощью которого происходит управление сухими контактами. Для замыкания и размыкания сухих контактов реле в запоминающее устройство записывается соответственно логическая "1" или логический "0". Релейный блок 19 объединяет в себе 192 программируемых реле.
Преобразование входных сигналов в нормированное напряжение от датчиков различных типов осуществляется блоками преобразователей сигнала 20, установленных в шкафу 18.
К входам 22 блока 20 преобразователей сигнала, предназначенным для преобразования термо ЭДС в напряжение, подключены термопары: 34 - измерение температуры газов в канале 35 дымососа 44; 36 - измерение температуры в зоне преднагрева 37 (5 шт.); 38 - измерение температуры в зоне обжига 39 (6 шт.); - 40 - измерение температуры в зоне охлаждения 41 (6 шт.).
К входам 23 блока 20 преобразователей сигнала, предназначенным для обработки сигнала, поступающего от датчиков контактного типа, подключаются концевые выключатели 16 и 17 движения рециркуляторов 15 сушильных камер в количестве 20 шт., датчик толкания 42 вагонеток 43 в обжиговой печи 5, сухие контакты пускателей двигателей вентиляторов: дымососа 44; охлаждения 45; контровика 46; охлаждения 47 подвагонеточного пространства 49 (5 шт.), концевые выключатели 50 (3 шт.) положения «Открыто» гильотинных ворот 51 предкамеры 52 и посткамеры 53 обжиговой печи, концевые выключатели 54 (3 шт.) положения «Закрыто» гильотинных ворот 51 предкамеры 52 и посткамеры 53 обжиговой печи, концевые выключатели 55 (3 шт.) положения «Авариям гильотинных ворот 51 предкамеры 52 и посткамеры 53 обжиговой печи, концевые выключатели 56 (3 шт.) натяжения цепи привода гильотинных ворот 51 предкамеры 52 и посткамеры 53 обжиговой печи, концевой выключатель 57 наличия вагонетки перед предкамерой 52 в зоне загрузки печи, концевой выключатель 58 наличия вагонетки в предкамере 52 печи, концевой выключатель 59 наличия вагонетки в посткамере 53 печи, контакты кнопки 60 «Общий стоп» толкания, контакты направлений движения толкателя «Толкание» 61 и «Возврат» 62.
К входам 24 блока 20 преобразователей сигнала подключены датчики переменного тока, потребляемого двигателями исполнительных механизмов. 63 и 64 датчики тока двигателей вентиляторов 13 рециркулятора 15 в сушильных камерах (20 шт.), 65 датчики тока двигателя 14 перемещения рециркулятора 15 по рельсовому пути (10 шт.), 66 датчики тока двигателей насосов 67 подачи воздуха в газовые горелки 68 (всего 6 шт. по числу групп горелок), 69 датчик тока двигателя дымососа 44, 70 датчик тока двигателя скоростного охлаждения 48, 71 датчик тока двигателя контровика 46, 72 датчик тока двигателя 47 охлаждения подвагонеточного пространств.
К входам 25 блока 20 преобразователей сигнала, предназначенным для обработки сигнала типа «токовая петля», поступающего от датчиков аналогового типа, подключаются датчики влажности 11 сушильных камер в количестве 10 шт., датчики температуры 12 сушильных камер в количестве 10 шт., датчик 74 положения вала привода заслонок горячего 8 и 75 влажного 9 воздуха в количестве 20 шт., датчик 76 положения вала привода заслонки 91 дымососа 44, датчик 77 положения вала привода заслонки скоростного охлаждения 48, датчик 78 положения вала привода заслонки 79 отбора холодного воздуха, датчик 80 положения вала привода заслонки 81 отбора горячего воздуха, датчик 82 положения вала привода заслонки 83 охлаждения, датчик 84 положения вала привода заслонки 85 регулирования давления в магистрали 7, датчики 86 давления в зоне дымососа, давления 87 в зоне обжига, давления 88 в зоне отбора горячего воздуха, давление 89 в воздушной магистрали 7, датчик температуры 90 теплоносителя, предназначенного для сушильных камер.
Управление релейным блоком 19 и преобразование нормированного сигнала, полученного с блока 20 преобразователей сигнала, в цифровое значение осуществляется платой ввода/вывода 26, установленной в системном блоке 27 персонального компьютера.
Связь между шкафом управления 18 и персональным компьютером 27 осуществляется по специальному информационному кабелю 28, оконеченному 50-pin разъемом 29.
Персональный компьютер 27 снабжен прикладным программным обеспечением 30 сбора, архивирования текущих технологических параметров для объективного анализа данных и программирования оптимальных алгоритмов управления сушкой и обжигом кирпича, индикации предаварийных и аварийных состояний механизмов и устройств, управляемых и контролируемых системой, и обеспечением возможности автоматического перехода на резервные программы управления поточной линией при отказе тех или иных устройств, входящих в состав системы и содержит модуль 95 координации работой системы, соединенные с ним модуль взаимодействия с платой ввода/вывода, модули 103 управления сушильными камерами, модуль 131 управления обжиговой печью, модуль 93 программирования и редактирования программ сушки, модуль 141 индикации ошибок, модуль просмотра и вывода на печать архивных данных, разделяемый ресурс для обмена данными между модулями управления и модулем взаимодействия с платой ввода/вывода, модуль служебных программ и введенные в него базу данных 100 для хранения программ сушки кирпича, базу данных 107 для хранения событий и данных и библиотеку 133 градуировочных таблиц для термопар.
Осуществление технологических регламентов, сбор и архивацию текущих технологических параметров, индикацию текущих технологических параметров осуществляет прикладное ПО 30 созданное для операционной среды 31 Windows NT/2000/XP и рассчитанное на круглосуточную непрерывную работу.
Ввод и визуальный контроль технологических параметров осуществляется с помощью монитора 31 и манипуляторов 32.
Для обеспечения автоматизации сушки кирпича в поточной линии необходимо задать программу сушки с помощью программы-редактора (модуль программирования и редактирования программ сушки 93) (фиг.4), входящей в комплект программного обеспечения 30 АСУ.
Rt
S
start
Открытие программы-редактора 93 начинается с нажатия кнопки 94 панели задач модуля координации работой системы 95, имеющей схожие свойства с панелью задач 96 ОС Windows, находящейся на «рабочем столе» операционной системы 31 Windows. В выпадающем списке «Меню» выбрать программу-редактор 93 и открыть ее. Задание программы сушки (фиг.2) сводится к составлению регламента 97 зависимости относительной влажности от времени [функция F(t)], регламента 98 положения воздушных заслонок влажного и горячего воздуха от времени [функция F(t)] и регламента 99 работы рециркулятора в сушильной камере [функция F(t)].
Редактирование параметров регламента сушки осуществляется в графическом режиме переводом экранного курсора мыши в режим редактирования влажности. Вначале необходимо задать общее время Т (примерно около 72 часа в зависимости типа продукции) сушки для регламентов влажности, положения воздушных заслонок и работы рециркулятора. Далее необходимо задать начальное значение влажности регламента сушки в точке t0. На этом этапе программа-редактор автоматически добавляет две контрольные точки регламента сушки: t1 и Т, и соединяет все три точки линией. Далее необходимо откорректировать время t1 (около 40 мин), при этом значения влажности Rt0 в точке t0 и Rt1 всегда равны. Равенство Rt0=Rt1 обеспечивается программой автоматически. Далее с помощью мыши назначить дополнительные контрольные точки в диапазоне t1…Т.
Составление регламента положения заслонки 8 горячего воздуха начинается переводом экранного курсора мыши в режим редактирования регламента заслонки горячего воздуха. С помощью мыши устанавливается последовательность контрольных точек. Причем первая назначенная контрольная точка автоматически устанавливается в точке t0. Значение ординаты контрольной точки соответствует относительной площади проходного сечения (в процентах) воздуховода в месте установки воздушной заслонки, т.е. 0% воздушная заслонка закрыта и 100% воздушная заслонка полностью открыта.
Составление регламента положения заслонки 10 влажного воздуха осуществляется по аналогии с регламентом для горячего воздуха.
Составление регламента работы рециркулятора 15 начинается переводом экранного курсора мыши в режим редактирования регламента работы рециркулятора. Работа рециркулятора состоит из двух режимов - рециркулятор включен (режим «СТАРТ») или выключен (режим «СТОП»). Для режима «СТАРТ» назначается период времени (фиг.2) t0…t2, t3…t4, t5…t6 и т.д. Для режима «СТОП» назначается период времени t2…t3, t4…t5 и т.д. Для облегчения составления регламента работы рециркулятора программа-редактор предлагает автоматически назначить контрольные точки t2…t8 с вводом периодов времени для режимов работы «СТАРТ» и «СТОП» для всего диапазона времени сушки.
Добавление и удаление контрольных точек осуществляется с помощью инструментария интерфейса программы редактора. Инструментарий интерфейса интуитивно понятный и с наличием подсказок. Некорректный ввод данных отслеживается программой автоматически. При этом минимальный шаг контрольных точек по оси абсцисс для регламентов сушки и положения воздушных заслонок составляет 5 минут, для регламента работы рециркулятора 10 минут.
Далее для программы сушки назначается Имя, номер сушильной камеры и она сохраняется в базе данных 100 (фиг.4) для хранения программ сушки. Составленную программу сушки можно скопировать для каждой сушильной камеры или назначить для каждой сушильной камеры свою индивидуальную программу сушки с учетом особенностей каждой сушильной камеры. Для каждой сушильной камеры может быть составлен ряд разных программ сушки, учитывающих особенности сушильной камеры, исходного сырья, марки выпускаемой продукции и т.д. В каждом ряде программ сушки назначается только одна, активная программа сушки, по регламентам которой должна работать соответствующая сушильная камера.
Для правильной работы механизмов в процессе выполнения регламентов сушки в автоматическом режиме необходимо произвести установки технических параметров. Такая настройка выполняется для каждой сушильной камеры отдельно во время регламентных работ и замены оборудования. Для осуществления данных необходимо вызвать панель настроек, предназначенную для сушильных камер. Вызов панели настроек осуществляется щелчком мыши по кнопке "СТАРТ" 94 на панели задач ПО АСУ. На панели задач находятся:
- вкладка для установки параметров контроля тока, потребляемого Двигателями вращения 13, двигателем движения 14 и рециркулятора 15. Контроль исправности двигателей осуществляется по значению потребляемого ими тока в определенном диапазоне, границы которого устанавливаются на данной вкладке. Кроме того устанавливается время, в течение которого не контролируется потребляемый ток после включения двигателя из-за переходных процессов. Данные о потребляемом токе поступают с трансформаторов тока, включенных в цепь питания электродвигателей, и измеряются в диапазоне 0,1…100 А. Для правильного измерения тока на данной вкладке вводится коэффициент пересчета в зависимости от применяемого трансформатора тока;
- вкладка для установки параметров перемещения рециркулятора 15 по рельсовому пути и параметров управления двигателями 13 вращения. На данной вкладке устанавливается период времени равный периоду времени перемещения рециркулятора 15 между концевыми выключателями 16, 17 и время движения рециркулятора по инерции после отключения питания двигателя перемещения 14. Это время замеряется вручную и вводится один раз. В рассматриваемой программе предусмотрен реверсивные режим рециркуляции. Для этого на данной вкладке вводится время вращения в одну и противоположную стороны и время, необходимое для реверсирования вращения;
- вкладка для ввода параметров концевых выключателей 16 и 17. На данной вкладке учитываются типы применяемых концевых выключателей, которые могут быть механическими и электронными с общим "минусом" или "плюсом" и учетом остаточного напряжения падения на включенном электронном выключателе;
- вкладка для установки алгоритмов обработки ошибок движения рециркулятора. Устанавливается максимальное время ожидания срабатывания концевика 16 или 17 при движении рециркулятора. Если оно превышено установленное, то считается, что концевой выключатель вышел из строя и, если на данной вкладке установлено разрешение, то в этом случае программа автоматически переходит с алгоритма движения "по концевикам" на алгоритм движения по "времени". Значение периода времени берется с предыдущей вкладки или измеряется автоматически в процессе работы рециркулятора;
- вкладка для ввода параметров "токовой петли" датчиков 74 и 75 положения вала привода воздушных заслонок 8 и 10 (фигура 1) и ввода временных характеристик приводов воздушных заслонок 8 и 10. На данной вкладке вводится значение сопротивления нагрузки токовой петли равное 250 Ом с точностью не хуже 1%, ток в положениях заслонки открыто 0% и 100%, погрешность установки заслонки в заданное значение, период времени при перемещении заслонки из положения «закрыто» в положение «открыто». Значение тока вводится реальное после проведения измерений для повышения точности позиционирования воздушной заслонки;
- вкладка для ввода параметров "токовой петли" датчиков 11 и 12 измерения температуры и влажности. На данной вкладке вводится значение сопротивления нагрузки токовой петли для каждого датчика равное 250 Ом с точностью не хуже 1%, ток для влажности, соответствующей 0% и 100%, ток для температуры, соответствующий 0°С и 100°С;
m
- вкладка для ввода параметров алгоритма поддержания влажности в соответствии с регламентом. На данной вкладке вводится параметр Д, равный разности сечений пропускных каналов горячего и влажного воздуха, т.е. - сечение отводящей магистрали 9 влажного воздуха должно быть на Δ% меньше сечения подводящей магистрали 102 влажного воздуха для минимизации влияния негерметичности сушильной камеры и создания избыточного давления. Таким образом, заслонка 10 влажного воздуха всегда открыта относительно заслонки 8 горячего воздуха на Δ% и регламент влажности задается непосредственно для заслонки 8 горячего воздуха. На данной вкладке устанавливается параметр времени 9 (цикл) в течение которого заслонка 8 не меняет свое положение при определенных условиях. За этот период времени происходит сравнение значений влажности в начале и в конце цикла 9 и вычисление скорости изменения влажности при текущем положении заслонок 8 и 10. На данной вкладке, также, добавлена возможность включать ограничение открытия заслонки 8. Этот параметр необходим для ограничения степени открытия заслонки 8 при возможной большой разнице значений текущей и заданной регламентом влажности в сушильной камере. В этом случае АСУ ориентируется на текущие значения регламента 98 положения воздушных заслонок 8 и 10,, который назначил технолог (фиг.2) программы сушки. В процессе работы сушильной камеры большая разница значений текущей и заданной влажности может возникнуть при несанкционированной остановки процесса сушки, открытия загрузочных ворот и т.п. Параметр V (максимальная скорость падения влажности в сушильной камере) предназначен для ограничения скорости изменения влажности при неправильном подборе режима сушки кирпича в целях исключения брака. Параметр измеряется экспериментально на основе предшествующих циклов сушки и равняется усредненному значению 4,3  для пустотелого кирпича в пределах значений влажности от 95% до 60%.
После загрузки сушильной камеры кирпичем-сырцом и закрытия загрузочных ворот оператор вызывает на рабочий стол скрытую по умолчанию панель 94 (фиг.4) быстрого запуска ПО АСУ. На панели расположен ряд кнопок 101 с обозначениями (“К1”…“К10”) соответствующим номерам сушильных камер. Кнопка соответствующей сушильной камеры находится в отжатом состоянии. Оператор нажимает на кнопку с номером сушильной камеры, готовой к запуску процесса сушки. После нажатия кнопки на рабочем столе появляется программный модуль 103 (фиг.4) сушильной камеры, входящий в состав ПО АСУ. Программный модуль 103 проверяет в электронной базе 102 (фиг.4) данных наличие незаконченных процессов сушки данной сушильной камеры, которые могут образоваться в результате остановки процесса вручную оператором, отключения электропитания или других внештатных ситуаций. Если такие процессы остались, то модуль сушильной камеры предлагает закончить процесс сушки или удалить их из списка незаконченных сушек. Оператор отказывается от продолжения незаконченных циклов сушек, если такие имеются, и нажимает на кнопку "Начать новый цикл сушки". Программный модуль 103 выбирает активную программу из ряда программ сушек, предназначенных для данной сушильной камеры, еще раз запрашивает разрешения у оператора с указанием названия программы сушки, и, если поступает подтверждение от оператора, начинает процесс сушки. Перед началом сушки программный модуль 103 проверяет выбранную программу сушки на наличие логических ошибок при составлении регламента положения воздушных заслонок, регламента влажности и регламента управления рециркулятором. Если указанные ошибки обнаружены, программный модуль 103 отказывается от начала сушки и выводит на экран предустановленный номер ошибки и ее краткое описание.
Если логические ошибки в регламенте сушки не обнаружены, то программный модуль 103 в базе данных 107 (фиг.4) создает новый архивный файл, где сохраняет дату и время начала сушки, название программы сушки, все заданные регламенты программы сушки, исходные установки технических параметров механизмов данной сушильной камеры. В контрольной точке t0 программный модуль 103 включает звуковой оповещатель 105 (фиг.3) на 1 минуту в соответствующей сушильной камере и световой оповещатель 104, расположенный около входа в сушильную камеру, на время всего цикла сушки. Для включения оповещателей используются реле 126 и 127 (фиг.6).
При выполнении регламентов сушки программный модуль 103 контролирует исправность механизмов. Все неисправности механизмов и датчиков подразделяются на 3 категории:
- 1 категория неисправностей - при выявлении неисправностей такого типа программный модуль 103 выполняет действия по временной остановке всех регламентов сушки, полной остановке всех включенных механизмов данной сушильной камеры, принимает действия по полному перекрытию воздушных каналов 102 и 106, включает в мигающий режим световой оповещатель 104 и выводит сообщение о характере неисправности на монитор оператора с помощью программного модуля 141 индикации ошибок;
- 2 категория неисправностей - при выявлении неисправностей такого типа программный модуль 103 переходит на альтернативные алгоритмы управления механизмами без остановки регламентов сушки и выводит сообщение о характере неисправности на монитор оператора с помощью программного модуля 141 индикации ошибок;
- 3 категория неисправностей - при выявлении неисправностей такого типа программный модуль 103 выводит предупреждение на монитор оператора о характере неисправности с помощью программного модуля 141 индикации ошибок.
Данные действия программного модуля 103 помогают уменьшать брак при выполнении регламентов сушки, прогнозировать поломки механизмов и уменьшать время простоя оборудования при возникновении неисправностей механизмов.
В контрольной точке t0 (фиг.2) программный модуль 103 заслонками 8 и 10 полностью перекрывает воздушные магистрали 102 горячего и 106 влажного воздуха и выполняет регламент рециркуляции в период времени t0…T. В момент времени t1 программный модуль 103 измеряет разницу между текущим и регламентным значениями влажности в точке t1:
3
И
ΔRt=Rt-Rt, где
3
Rt - регламентное значение влажности в точке t1,
И
Rt - измеренное значение влажности
Rt
i
и создает новый регламент влажности, аналогичный заданному F(t), в котором координата времени контрольных точек t остается неизменной, а новые значения влажности вычисляются по формуле:
Новый регламент влажности сохраняется в архивном файле.
Если при измерении значений влажности выявляется неисправность датчика влажности 11, то программный модуль 103 прекращает выполнять регламент влажности 97 (фиг.2), формирует сообщение о неисправности 2-й категории, переходит на альтернативный алгоритм управления воздушными заслонками и выводит сообщение о неисправности на монитор оператора. Альтернативным алгоритмом управления регламенту влажности 97, в данном случае, является регламент 98 положения воздушных заслонок.
Rt
С момента времени t1 программный модуль 103 переходит на автоматическое регулирование влажности в сушильной камере в соответствии с новым регламентом сушки F(t).
1
и
1
1
m
1
i+1
i
i
Управление воздушной заслонкой 8 происходит циклически с периодом 8 в течении времени θ×i=T-t1 регламента сушки, где i - общее количество управляющих циклов равное (T-t1)/θ. Для перехода на автоматическое регулирование влажности в сушильной камере с момента времени t1 или после аварийной остановки процесса сушки, программный модуль 103 производит пробный цикл θ с целью измерения реального параметра V (скорости изменения влажности в сушильной камере от площади перекрытия канала горячего воздуха). Для этого в начале первого цикла θ программный модуль 103 производит следующие вычисления: значение влажности, заданной регламентом в начале цикла θ, угол открытия заслонки 8 горячего воздуха, учитывающего параметр V, заданный в настройках программного модуля 103. В конце пробного цикла θ измеряется реальное значение влажности и вычисляется реальная скорость V падения влажности от площади проходного сечения подводящих 102 и отводящих 106 воздушных магистралей. Таким образом, в каждых последующих циклах θ, при расчетах площади проходного сечения подводящего и отводящего воздуховодов, используется параметр V, измеренный в предыдущих циклах θ.
i
i
i
i
i
i
i+1
В течение каждого цикла θ непрерывно контролируется значение текущей влажности и если в течение цикла θ текущее значение влажности становится меньше регламентного, соответствующего времени конца цикла θ, то в этом случае программный модуль 103 возвращает положение заслонок 8 и 10 в предыдущее положение, соответствующее началу θ цикла, прерывает контроль θ цикла и ставит новую точку отсчета θ цикла и производит перерасчет положения заслонок. По полученным результатам вычисляет корректированный параметр V для применения его при расчетах в следующем цикле θ.
i
i
i+1
Если в течение цикла θ текущее значение влажности больше или равно регламентного значения, соответствующего времени конца цикла θ, программный модуль 103 доводит контроль текущего цикла до конца, вычисляет новое значение V и использует его в следующем цикле θ.
1
и
После внештатной остановки цикла сушки программный модуль 103 производит пробный цикл θ с целью измерения реального параметра V, как и в начале сушки. При этом отсчет времени начинается с момента остановки и с учетом текущего значения влажности на момент остановки цикла сушки. Данный алгоритм автоматического регулирования влажности обеспечивает минимальный процент брака выпускаемой продукции на этапе сушки, который полностью зависит от заданного регламента сушки.
Алгоритм управления воздушной заслонкой 8 (фиг.3) заключается в установки плоскости 108 (фиг.5) заслонки на угол 109 относительно продольной оси воздуховода, при котором значение относительной площади проходного сечения 110 воздуховода соответствует значению, задаваемому программным модулем 103.
Площадь 110 проходного сечения воздуховода 102 измеряется в относительных единицах:
i
S-текущая площадь проходного сечения 110 воздуховода 102;
max
S - площадь поперечного сечения воздуховода 102.
i
i
Текущая площадь проходного сечения S зависит от текущего угла поворота β плоскости заслонки 108:
i
max
S=S×cos(βi), где
i
β - текущее значение угла 109 поворота плоскости заслонки 108, которое равно:
i
l - текущее значение тока в токовой петле;
min
отн
l - значение тока (по умолчанию 4 мА) в токовой петле, при котором воздуховод 102 полностью перекрыт плоскостью заслонки 108 (при этом S=0);
max
отн
l - значение тока (по умолчанию 20 мА) в токовой петле, при котором воздуховод 102 полностью открыт плоскостью заслонки 108 (при этом S=100),
отн
отн
i
а зависимость изменения тока в токовой петле (или напряжения на нагрузке 115) от угла поворота вала 113 линейная. Таким образом, относительная площадь проходного сечения S является функцией от угла поворота 109 оси заслонки 108. S и β связаны зависимостью:
отн
i
S=cos(β)×100.
отн1
отн2
1
отн1
2
отн2
1
2
2
отн2
2
отн2
2
отн2
отн2
отн3
отн1
отн2
Если в программном модуле 103 формируется команда на изменение относительной площади проходного сечения 110 воздуховода 102 из текущего значения S в значение, равное S, то сначала программный модуль 103 измеряет значение текущего угла β(S) путем измерения напряжения, поступающего на вход платы ввода/вывода 26 с выхода нормирующего усилителя 116, вход которого подключен к нагрузке 115 "токовой петли" датчика тока 74, который, в свою очередь, отслеживает угол поворота вала 113, вычисляет значение заданного угла β(S), время Т поворота плоскости заслонки 108 из положения β в положение β и, в зависимости от направления поворота, дает команду на включение реле 111 (112) (фиг.5) с одновременной установкой программного таймера на время Т. Вал 113, который через систему рычагов связан с осью вращения заслонки 108, начинает поворачиваться в необходимом направлении. По истечении времени Т реле 111 (112) выключается и программный модуль 103 измеряет значение β(S). Если значение β(S) находится в заданных пределах, то задача поворота заслонки считается выполненной, если значение β(S) вышло за пределы установленных значений, то программный модуль 103 формирует новую команду на изменение относительной площади проходного сечения 110 воздуховода 102 из текущего значения S в значение S. Если по истечении времени Т значения S и S равны, то программный модуль 103 формирует сообщение о неисправности 1-й категории, извещает об этом оператора и запускает алгоритм аварийной остановки сушки, который заключается в обесточивании двигателей рециркулятора, подачей команд на закрытие заслонкам 8 и 10, включением в мигающий режим светового оповещателя 104. В архивный файл, созданный в начале сушки, заносятся данные о времени остановки и причина остановки процесса сушки. Если команда на изменение относительной площади повторяется более 3-х раз подряд, то программный модуль 103 формирует сообщение о неисправности 3-й категории. Данный тип неисправности может быть результатом неправильного ввода данных о точности позиционирования данной воздушной заслонки или износа исполнительного механизма, при этом процесс сушки не останавливается.
Если начался алгоритм сушки, то программный модуль 103 начинает управление рециркулятором 15 (фиг.6) в соответствии с регламентом рециркуляции 99 (фиг.2). Регламент рециркуляции состоит из контрольных точек по времени t0, t2, t3…ti и режимов "start" и "stop" (фиг.2). Если точке t0 соответствует высокий уровень "start" по регламенту работы рециркулятора, то это означает, что программный модуль 103 должен включить рециркуляцию, если контрольной точке t2 соответствует низкий уровень, то это означает, что программный модуль 103 должен выключить рециркуляцию. Задача рециркуляции заключается в перемещении рециркулятора 15 по рельсовому пути между концевыми выключателями 16 и 17, включении, выключении и реверсировании направления вращения лопастей вентиляторов 13. Если по регламенту работы рециркулятора необходимо включить рециркуляцию в точке t0 (фиг.2), то программный модуль с помощью нормирующих усилителей 121 и 122 (фиг.6) опрашивает состояние концевых выключателей 16 (левый по фиг.7) и 17 (правый по фиг.7). Если выключатель 16 активный, это означает, что рециркулятор стоит с левой стороны рельсового пути и необходимо включить движение по рельсовому пути в направлении к концевому выключателю 17. Если выключатель 17 активный, это означает, что рециркулятор стоит с правой стороны рельсового пути и необходимо включить движение по рельсовому пути в направлении к концевому выключателю 16. Если выключателя 16 и 17 не активные, то по умолчанию необходимо включить движение рециркулятора в направлении к концевому выключателю 17. Если после опроса состояние концевых выключателей 16 и 17 неактивное, то программный модуль 103 включает реле 120. Для контроля выполнения команды движения программный модуль 103, одновременно с включением реле 120, выполнят следующие действия:
65
- включает программный таймер Т (условное обозначение таймера времени разгона двигателя движения) на время, заданное в настройках программного модуля 103 равное времени разгона двигателя привода движения 14;
- включает непрерывный контроль тока потребления двигателем привода движения 14 с помощью датчика тока 65 и нормирующего усилителя 123;
- включает непрерывный контроль состояния концевого выключателя 17;
14
- включает программный таймер T (условное обозначение таймера времени движения между концевиками 16 и 17).
65
14
14
ост
ост
14
14
14
Если, сразу после включения реле движения 120, значение тока потребления двигателем привода движения 14 стало ниже нижнего порога диапазона допустимых значений, задаваемого в настройках, тока потребления двигателем привода движения 14, то программный модуль 103 начнет выполнение действий при неисправности 1-й категории. Если сработал концевой выключатель 17, что означает, что рециркулятор достиг конца рельсового пути, то в этом случае программный модуль включает алгоритм реверсирования направления движения, описание которого находится ниже. Если, по истечении периода времени Т, значение тока, потребляемого двигателем привода движения 14, будет находиться вне диапазона допустимых значений, то программный модуль 103 начнет выполнение действий при неисправности 1-й категории. Если время движения превысит значение T×1,5, то это может означать, что неисправен концевой выключатель 17. В этом случае программный модуль 103 начнет выполнение действий, соответствующих неисправностям 2-й категории, при которых исключается контроль состояния концевика и положение рециркулятора 15 на рельсовом пути. В этом случае положение рециркулятора на рельсовом пути определяется по времени относительного заданного таймером T. Если в результате движения сработал концевой выключатель 17, что означает, что рециркулятор достиг конца рельсового пути в правую сторону, то в этом случае программный модуль включает алгоритм реверсирования направления движения. Для этого выключается реле движения 120 в правую сторону, включается таймер Т, значение которого задано в настройках. По истечении времени Т включается реле движения 119 в левую сторону, включается таймер T и выполняются действия контроля движения в левую сторону, описанные выше при движении в правую сторону. Если в результате движения сработал концевой выключатель 16, что означает, что рециркулятор достиг конца рельсового пути, то в этом случае программный модуль включает алгоритм реверсирования направления движения и скорректирует время таймера T по результатам срабатывания концевиков 16 и 17, заданное в настройках на реальное. В контрольной точке t2 (фиг.2) заканчивается алгоритм выполнения движения рециркулятора и включается алгоритм "парковки" рециркулятора в середину рельсового пути. Для его выполнения программный модуль использует период времени таймера T и текущее время движения от последнего концевика. При этом учитывается и время "выбега" движения рециркулятора (время от момента выключения реле движения до полной остановки движения рециркулятора).
ост
Одновременно с выполнением алгоритма движения рециркулятора выполняется и алгоритм рециркуляции, который заключается во включении двигателей вращения 13 с помощью реле 117 в левую сторону и реле 118 в правую сторону (фиг.6). Контроль тока потребления осуществляется датчиками тока 63 и 64. Время раскрутки якоря двигателей 13 контролируется таймером Тез, время "выбега" таймером Т. Время вращения вправо и влево задается в настройках программного модуля 103. Алгоритм контроля тока двигателей вращения 13 аналогичен алгоритму контроля тока двигателя привода движения 14. Если значение тока, потребляемого двигателями вращения 13, будет находиться вне диапазона допустимых значений, то программный модуль 103 начнет выполнение действий при неисправности 1-й категории.
В процессе выполнения регламентов сушки программный модуль 103 выводит на экран и показывает в графическом виде следующие данные в реальном масштабе времени: анимацию движения рециркулятора по рельсовому пути, вращение лопастей рециркулятора, положение воздушных заслонок в каналах воздуховодов, кнопок меню, предназначенных для ручного управления, графики заданной влажности и текущей, график температуры. В табличном виде:
Для корректного анализа работы сушильной камеры программный модуль 103 сохраняет в базе данных 107 (фиг.4) для каждого цикла сушки следующие параметры: заданный регламент поддержания влажности в сушильной камере 97 (фиг.2), скорректированный автоматически регламент поддержания влажности, регламент 98 положения воздушных заслонок, регламент 99 работы рециркулятора, название программы сушки, дата и время начала выполнения регламентов сушки, длительность цикла сушки заданную, дата и время окончания цикла сушки, суммарное время промежуточных остановок цикла сушки по различным причинам, причина остановки цикла сушки (в результате полного выполнения программы сушки, в ручную оператором, в результате технических причин и т.д.), значение влажности и температуры в сушильной камере на момент остановки цикла сушки, положение воздушных заслонок на момент остановки цикла сушки, наименование созданного архивного файла с данными, список всех управляющих действий и команд оператором, графики: состояний концевых выключателей, реальной влажности и температуры, включения и выключения реле, значений потребляемого тока двигателями приводов, положения воздушных заслонок с привязкой по времени относительно начала сушки, коды и наименования ошибок (неисправностей) с привязкой по времени.
Автоматизация управления обжигом кирпича заключается в управлении температурным режимом обжиговой печи, аэродинамическим режимом, процессом толкания и контролем исправности механизмов.
Для обеспечения автоматизации процесса обжига кирпича необходимо выполнить настройки программного модуля обжига 131 (фиг.4). Для этого вывести на экран монитора программный модуль 131 с помощью кнопки "О", которая находится на панели задач ПО АСУ.
Для контроля и управления температурным режимом обжиговой печи необходимо ввести данные о следующих технических параметрах обжиговой печи (фиг.7):
- количество и позиционное расположение термопар 36 в зоне преднагрева 37, термопар 38 в зоне обжига 39, термопар 40 в зоне охлаждения 41;
- количество и позиционное расположение групп газовых горелок 68;
- установку программной привязки термопар к группам газовых горелок для обеспечения контроля и регулирования температуры в зоне обжига.
Таким образом, контроль и регулирование температурного режима обжиговой печи обеспечивается с помощью термопар в количестве 19 шт., групп газовых горелок в количестве 6 шт. Для расчета температуры по каждой позиции программный модуль обжига 131 учитывает реальное положение термопар в туннельной печи и групп горелок в каждой позиции. График температуры, отображаемый в окне программного модуля 131, отражает масштабное распределение температуры по длине печи. Программная привязка термопар к группам газовых горелок осуществляется следующим образом:
- контроль температуры в месте установки группы №1 газовых горелок 68 осуществляется с помощью термопары 38 под номером 8;
- контроль температуры в месте установки группы №2 газовых горелок 68 осуществляется с помощью термопары 38 под номером 9;
- контроль температуры в месте установки группы №3 газовых горелок 68 осуществляется с помощью термопары 38 под номером 10;
- контроль температуры в месте установки группы №4 газовых горелок 68 осуществляется с помощью термопары 38 под номером 11;
- контроль температуры в месте установки группы №5 газовых горелок 68 осуществляется с помощью термопары 38 под номером 12;
- контроль температуры в месте установки группы №6 газовых горелок 68 осуществляется с помощью термопары 38 под номером 13;
Для каждой термопары, обозначенной на фигуре 8 и контролирующих термопар (фиг.1) температуру в подвагонеточном пространстве 49 (термопара 128), температуру в канале дымососа 35 (термопара 34), температуру теплоносителя в канале воздуховода 7 сушильных камер (термопара 90) необходимо указать:
- название спая термоэлектродов, при этом программный модуль обжига 131 автоматический подберет соответствующую градуировочную таблицу из библиотеки 133 (фиг.4);
- температуру термокомпенсации холодного спая;
- номер клеммной колодки, расположенной на 22 блока преобразователей сигнала 20 (фиг.1) для соответствующей термопары.
Для контроля исправности (фиг.1) двигателей вентилятора 47 охлаждения подвагонеточного пространства 49, вентилятора 44 дымососа, вентилятора 67 подачи воздуха в газовые горелки, вентилятора 48 скоростного охлаждения, вентилятора 45 охлаждения, контровика 46 подачи теплоносителя в сушильные камеры с помощью датчиков тока 72, 69, 66, 69, 70, 129 и 71 установить значения "уставки" граничных токов потребления указанными двигателями.
Данные технические параметры устанавливаются в момент первичной инсталляции ПО АСУ и на этапе проведения регламентных работ по техническому обслуживанию автоматизированной системы управления.
Для контроля и управления температурным режимом обжиговой печи необходимо ввести следующие технологические параметры:
- значение уставки температуры регулирования в зоне обжига 39 (фиг.7) для каждой группы горелок 68 с помощью термопар 38;
- гистерезис поддержания температуры для каждой термопары 38;
- значение времени задержки на включение газовой горелки. Для начала алгоритма управления температурным режимом обжига необходимо установить разрешение для управления газовыми горелками с помощью панели управления программного модуля обжига 131 (фиг.4). Если значение температуры в зоне, контролируемой термопарой 38 под номером 8, равно или превышает значение температуры уставки, то программный модуль обжига 131 выключает подачу газа в горелку 68 под номером 1, иначе если значение температуры в зоне меньше значения температуры уставки на значение гистерезиса температуры, то программный модуль обжига 131 включает подачу газа в горелку 68 под номером 1. Аналогично происходит регулирование температуры в зонах, контролируемых термопарами 68 под номерами 9-13. Если начинается процесс толкания вагонеток 51 в обжиговой печи, то прекращается подача газа во все горелки 68 и регулирование температуры до окончания процесса толкания. Управление подачей газа осуществляется посредством управления газовыми электроклапанами с помощью отдельных реле релейного блока 19.
Для контроля и управления аэродинамическим режимом обжиговой печи необходимо ввести данные следующих технических параметров измерителей и механизмов обжиговой печи (фиг.8):
- параметры токовой петли выхода измерителей давления 86 (измеритель давления в зоне дымососа), 87 (измеритель давления в зоне обжига), 88 (измеритель давления в зоне отбора горячего воздуха), 89 (измеритель давления в подачи теплоносителя в сушильные камеры), 73 (измеритель давления подачи холодного воздуха в воздушную магистраль 7) аналогично измерителям температуры и влажности 11 и 12 (фигура 3);
- параметры токовой петли датчиков 76, 77, 80, 82, 78, 84 положения вала приводов 91, 92, 81, 83, 79, 85 воздушных заслонок аналогично приводам 8, 10 горячего и влажного воздуха (фиг.3).
Для контроля и управления аэродинамическим режимом обжиговой печи и стабилизации давления в воздушном канале 7 необходимо установить задание для каждой воздушной заслонки на поддержание определенного давления контролируемого соответствующим измерителем давления таким образом, чтобы распределить воздушные потоки внутри обжиговой печи, как показано на фигуре 8. При этом в зоне обжига устанавливается избыточное давление в пределах 0…+2 Па, а в зонах преднагрева и охлаждения - 5…-15 Па. В канале 7 стабилизируется избыточное давление в пределах +300…+500 Па. Алгоритм управления аэродинамическим режимом заключается в поддержании установленного регламентом давления для каждой воздушной заслонки, показанной на фиг.8. При этом совокупная работа воздушных заслонок обжиговой печи стабилизирует аэродинамический режим в обжиговой печи, т.е. обеспечивается оптимальная скорость нагрева и охлаждения обжигаемого кирпича, исключается попадание агрессивных газов из зоны преднагрева в канал сушильной камеры. Причем при регулировании отбора горячего воздуха из печи для сушильных камер приоритет отдается поддержанию аэродинамического режима печи, т.е. печь отдает горячего воздуха ровно столько, сколько это возможно не нарушая оптимальной аэродинамики печи. Если сушильным камерам требуется больше теплоносителя, то это достигается дополнительным отбором атмосферного воздуха посредством автоматического регулирование заслонкой 79.
Управление воздушными заслонками аналогично приводам 8, 10 горячего и влажного воздуха (фиг.3).
Если начинается осуществляться загрузка в печь или выгрузка из печи вагонеток 43, то прекращается, на время загрузки/выгрузки, регулирование приводами заслонок 91, 92, 81 и 83 вследствие разгерметизации печи из-за открытия гильотинных ворот 51.
Управление толканием вагонеток 43 через туннель обжиговой печи, управления открытием и закрытием гильотинных ворот, загрузкой и выгрузкой вагонеток из печи осуществляется с помощью существующего блока управления 134 (фиг.1). В этом случае программный модуль обжига 131 осуществляет лишь контроль наличия вагонетки в предкамере 52 по концевику 58, посткамере 53 по концевику 59 и задания времени обжига (или период между импульсами, где импульс это процесс толкания вагонеток), контроль исправности механизмов и ведения журналов событий и тепловых режимов для каждой вагонетки. Для осуществления указанных действий необходимо в настройках программного модуля обжига 131 задать время периода между импульсами. Если импульс не начат, то программный модуль 131 обеспечивает контроль и управление температурным и аэродинамическим режимами. Условия начала импульса следующие:
- наличие вагонетки в предкамере 52;
- отсутствие вагонетки в посткамере 53;
- окончание заданного периода времени между импульсами.
Если созданы условия для начала импульса, то программный модуль 131 прекращает управление аэродинамическим режимом, выключает газовые горелки и подает команду блоку управления 134 для начала импульса. Окончание импульса контролируется по датчику импульса 42.
Ведение журнала тепловых режимов осуществляется для каждой вагонетки, проходящей через туннель обжиговой печи. Если сработал концевик 58 наличия вагонетки в предкамере, то это означает, что в предкамеру зашла новая вагонетка. Оператор печи с помощью манипуляторов вводит номер, соответствующий заводскому. Если номер не введен, то программный модуль автоматически присваивает новой вагонетке порядковый номер из расчета, что всего 40 вагонеток и все они передвигаются по круговому пути (фиг.9), т.е. перекладка 135, транспортирование в печь 136, печь 137, транспортирование на упаковку 138, транспортирование на перекладку 139 без учета технического обслуживания 140. При перемещении вагонетки через туннельную печь в журнале тепловых режимов применительно к каждой позиции сохраняются максимальная, минимальная и средняя температуры, период между импульсами с привязкой к реальному времени. Окончание журнала тепловых режимов осуществляется по положению концевика 59 в посткамере.
Обработка ошибок, связанных с неисправностью механизмов осуществляется по аналогии с алгоритмом для сушильных камер. Вывод на экран монитора характера неисправности осуществляется с помощью программного модуля 141 индикации ошибок.
Использование предлагаемой автоматизированной системы управления поточной линией сушки и обжига керамического кирпича повышает безопасность и эффективность ее работы, повышает и стабилизирует марочночсть выпускаемой продукции, практически полностью исключает брак на этапе сушки и обжига. Эффективность работы достигается за счет высокого качества контроля параметров, гибкости настроек при составлении технологических регламентов сушки и обжига и надежной защиты от нештатных ситуаций. Новые алгоритмы управления горелками, аэродинамикой печи и рециркуляцией теплоносителя увеличивают срок службы стальных элементов конструкции печи, подвергающихся воздействию высоких температур, за счет исключения их перегрева, увеличения срока службы элементов сушильной камеры и выпускаемой продукции вследствие исключения попадания горячих газов из зоны преднагрева в сушильные камеры и взаимодействия их с влажной средой. Влияние человеческого фактора сведено к минимуму.