SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Комплексная автоматизация цеха отгрузки и упаковки

Статья посвящена описанию общей концепции автоматизации цеха отгрузки и упаковки сыпучих материалов, которая поможет решить его проблемы: побороть пересортицу, хищения, перегрузку транспорта и пр. Приведен пример внедрения подобной системы на одном из цементных элеваторов.

Компания «ТоксСофт», г. Москва
Toxoft.jpg
Общая концепция

Процесс хранения и транспортировки продукции на предприятии, производящем сыпучие материалы (цемент, известь, минеральные удобрения и т.п.), не менее важен, чем сам процесс их производства. Ведь от этого зависит, дойдет ли продукт до конечного потребителя в указанном качестве и количестве.

Цех хранения и транспортировки продукции, как правило, разделен по своему функционалу на несколько участков: 
- участок хранения;
- участок тарной отгрузки;
- участок навальной отгрузки.

На каждом из этих участков есть свои задачи, которые персонал без автоматизации не в силах решить. Вот основные из них:
1. Пересортица. Сыпучий материал хранится до отгрузки потребителю в огромных емкостях  – силосах. Подается туда прямо с производственных линий с помощью трубопроводов. Один трубопровод может транспортировать сыпучий материал сразу в несколько силосов. Направление движения потока осуществляется с помощью двухходовых переключателей. На многих предприятиях ими до сих пор управляют вручную, а текущий уровень в силосах замеряют с помощью веревок. Понятно, что об оперативном управлении транспортом в силоса при таких условиях нет и речи, поэтому часто материал одной марки попадает в другой силос.
2. Хищения. В наше время никого не удивишь этой проблемой. Желание легких денег часто толкает людей на преступление. Как правило, хищениям подвергается продукция, которая «плохо» учтена и «плохо» охраняется. Вариантов множество: от недосыпа материала потребителю до стандартных способов.
3. Перегрузка. Установить весы под каждой площадкой загрузки часто не бывает возможности, и то, что машина/вагон перегрузились, становится понятно только при контрольном взвешивании. Разгрузка такого транспорта – дело достаточно трудоемкое и небыстрое.
4. Плохая экология. Пересыпы силосов, погрузка в транспорт с помощью морально устаревшего оборудования, отсутствие фильтров очистки воздуха – все это приводит к загрязнению окружающей среды и, как следствие, к конфликтам с экологическими службами.
5. Потеря информации. Ведение бумажных журналов, решение вопросов по телефону ведут к потере информации. Часто при возникновении вышеперечисленных проблем очень трудно найти причину.

Указанные трудно решаемые обычными способами задачи цеха можно решить с помощью автоматизации его основных процессов. Полученная информация о ряде предприятий, проведенный анализ и опыт внедрения позволяют предложить нам общую автоматизированную систему отгрузки и учета сыпучих материалов. Она предназначена для полного контролирования работы цеха отгрузки и упаковки. Система представляет собой многоуровневую структуру.

Нижний уровень. Он представляет собой периферийные датчики с источниками питания и согласующие устройства, установленные на участках цеха отгрузки и упаковки.

Средний уровень составляют локальные АСУ ТП:
- АСУ ТП на автовесах (весы, загрузочные устройства, бункера, задвижки);
- АСУ ТП на ж/д весах (весы, загрузочные устройства);
- АСУ ТП на тарной загрузке (весы, конвейер);
- АСУ ТП на заводской ж/д станции (весы);
- АСУ ТП на КПП (шлагбаумы, преграждающие проезд устройства, светофоры, электронные пропуска);
- АСУ ТП приема сыпучего материала в силоса и его хранения (уровни, задвижки).

Верхний уровень представляет собой информационную систему, содержащую информацию, поступающую не только из АСУ ТП, но и из ERP-систем и видеонаблюдения. Также здесь происходит печать накладных и различных отчетов.

Система выполняет следующие задачи:
1) автоматизацию сбора технологических параметров в цехе:
- значения конечного (тара, брутто, нетто), промежуточного веса, времени загрузки машин на весовых;
- состояние задвижек, шлагбаумов, конвейеров и пр.;
- значения аналоговых переменных (уровни, счетчик мешков и т.д.);
2) управление процессом загрузки;
3) ведение общей базы данных:
- протоколирование ключевых событий;
- взаимодействие с внешними базами данных;
- архивирование базы данных;
4) предоставление журналов, отчетов, сводок, необходимых для управления цехом;
5) печать накладных (при необходимости).

Система состоит из модулей, которые могут внедрятся отдельно или вместе. Система может применяться не только на крупных заводах, но и на отдельных элеваторах.

pic1.jpg

Рис. 1. Структура системы «Элеватор»



Пример внедрения

Описание объекта автоматизации

Примером подобной системы может служить система «Элеватор», внедренная компанией «ТоксСофт» на одном из московских цементных элеваторов.
Элеватор занимается приемом цемента, его хранением и реализацией предприятиям-заказчикам. Предприятие разделено на два цеха: сыпучих материалов и тарированного цемента. 

В цех сыпучих материалов входят участки:
- ж/д весовая;
- фуллерная (4 бункера);
- силоса (18 силосов);
- автомобильная весовая (двое весов).

В цех тарированного цемента входят:
- участок фасовки;
- склад тарированного цемента.

Прием цемента осуществляется на железнодорожной (ж/д) весовой. Цемент поступает на элеватор в вагонах. Вагоны, которые должны поступить на элеватор, вносятся в систему ERP «Парус», в которой есть информация о каждом вагоне. Прибывшие вагоны на элеватор взвешиваются на ж/д весах сначала груженые, а после разгрузки пустые. Данные о весе груза и тары вносятся в программу ж/д весовой. Затем вагон разгружают бункер, где он хранится, либо его сразу же перекачивают в нужный силос. 

В силосах цемент хранится по маркам. Под каждым силосом есть своя площадка загрузки для машин. До и после загрузки машины взвешиваются на автомобильной весовой, где диспетчер заносит необходимые данные о автомобиле и водителе в ERP «Парус». После загрузки машина опять взвешивается, и диспетчер фиксирует вес брутто. Когда машина загружается не полностью, ее отправляют на дозагрузку, фиксируя промежуточный вес. После окончательного взвешивания диспетчер распечатывает накладную.


Описание системы

Система «Элеватор» представляет собой многоуровневую систему, структура которой отображена на рис. 1.

Система состоит из 3 уровней: 
1) исполнительных механизмов, датчиков, периферийных устройств;
2) локальных АСУ ТП:
- приема и хранения цемента (шкаф управления (ШУ) приема цемента);
- отгрузки в автомашины (ШУ отгрузки цемента);
3) информационной системы (АРМ сменного мастера), состоящей из:
- подсистемы отгрузки навального цемента в автомашины (интеграция с ERP «Парус» и контролирование правильности отгрузки в автомашины);
- подсистемы приема цемента в силоса и его хранения (интеграция с системами ERP «Парус» и «Ж/Д весовая»);
- подсистема безопасности (выдача электронных ключей, протоколирование событий).

Система «Элеватор» предназначена для полного автоматизированного контроля процессов приема и отгрузки цемента. В ней реализованы следующие задачи:
1. Мониторинг работы оборудования. На экранах АРМа сменного мастера и на панельном компьютере ШУ приема цемента отображается состояние основного оборудования и показания датчиков (уровень цемента в силосах и его марка, состояние двухходовых переключателей и загрузочных устройств, состояние насосов). Пример экрана изображен на рис. 2.

pic2.jpg

Рис. 2. Экран мониторинга приема и хранения цемента



pic3.jpg

Рис. 3. Экран мониторинга отгрузки цемента

2. Дистанционное управление приемом цемента (реализовано на ШУ приема цемента на сенсорной панели визуализации). С панели можно переключать двухходовые переключатели и управлять насосами.
3. Дистанционное управление отгрузкой цемента (реализовано на ШУ отгрузки цемента с помощью электронных ключей, пультов управления и считывателей на площадках).
4. Контролирование отгрузки цемента (возможно на АРМе с помощью мнемосхем и журнала отгрузки цемента в реальном времени, выдачи электронных ключей водителям и передачу на ШУ разрешения на отгрузку цемента).
5. Ведение журналов прихода и отпуска цемента (реализованы на АРМе). Пример экрана на рис. 3. 
6. Печать отчетов.
7. Протоколирование событий.
8. Информирование службы безопасности с помощью передачи ей необходимой информации для контроля работы элеватора.

Система интегрирована с ERP «Парус» и системой взвешивания на ж/д весовой. Из систем поступают данные о вагонах и машинах, что позволяет избежать ручного ввода, а также потери времени и информации.


Результаты внедрения

Система «Элеватор» была внедрена в 2004 году. За период работы система помогла избавиться от пересортицы, хищений и потери информации, что привело к повышению качества отпускаемой продукции и повышению прибыли предприятия.

В планах предприятия решить и другие задачи. Планируется заменить морально устаревшие загрузочные устройства (сейчас одно новое современное загрузочное устройство уже установлено и успешно работает), установить новые фильтры.


Заключение

В заключение хочется сказать, что компания «ТоксСофт» занимается не только задачами автоматизации цеха отгрузки и упаковки сыпучих материалов, но и решением проблем его технологического оборудования, что позволяет говорить о комплексном подходе в отрасли производства сыпучих материалов.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(24)_2009

Данилова М.А., ведущий инженер ИУС,
компания «ТокcСофт», г. Москва,
тел.: (495) 628-91-50,
e-mail: mail@toxsoft.ru