Автоматизированная система управления бетоносмесительной установкой

Ввиду активизации жилищного строительства особую актуальность приобретают компактные автономные установки по производству бетона. Предложенная система управления на базе тензометрического метода взвешивания, дозировки и определения количества воды по ультразвуковому датчику уровня позволит эффективно заменить физически изношенные и морально устаревшие системы, построенные на базе сельсинов или обеспечить высокую продуктивность и учёт расхода материалов для новых бетоносмесительных комплексов.

• автоматическое управление процессом производства бетона с применением рецептурной технологии, создание и редактирование рецептов в соответствии с заявками;
• управление дозировкой в ручном и автоматическом режимах;
• контроль заполнения расходных бункеров и уровня цемента в силосах;
• автоматическое поддержание необходимой влажности смеси;
• отображение и архивирование основных технологических параметров;
• аварийная и предупредительная сигнализация;
• ведение журнала событий и сообщений системы;
• диагностика работы оборудования;
• учёт расхода сырьевых компонентов и выхода готовой бетонной смеси с формированием соответствующих отчетов.

В состав бетоносмесительной установки входит следующее технологическое оборудование:

• силосы для хранения цемента, оснащенные секторными затворами (1);
• бункеры хранения инертных материалов: щебня, гравия, песка (2), оснащенные ленточными конвейерами (3);
• ленточный конвейер для транспортировки инертных материалов (4);
• шнек с электроприводом для загрузки силосов и транспортировки цемента (5, 6);
• насосы добавок с электроприводами;
• насос для подачи воды и пластификатора (7, 8);
• дозаторы компонентов бетонной смеси с установленными на них весоизмерительными тензодатчиками и первичными преобразователями;
• бетоносмеситель;
• вентилятор аспирации;
• тензометрические весы для взвешивания автоцистерны с диапазоном 200...30000 кг (9);
• запорная арматура (затворы и клапаны с электро- и пневмопреобразователями для сыпучих компонентов смеси, воды и добавок).

Рис. 1. Упрощенная схема технологического процесса

В основе системы лежит микропроцессорный логический контроллер VIPA 200V с модулями входов/выходов, который осущесвляет управление технологическим процессом в соответствии с заложенной программой. Количество сигналов: 4 AI, 22 DI, 16 DO. Взаимосвязь оператора с процессом, реализация всех необходимых функций по созданию и модификации рецептов, формированию отчетов, архивов, диагностике оборудования возложины на рабочую станцию оператора с установленной SCADA системой zenon.

Система управления может работать в двух режимах: автоматическом и ручном. В автоматическом режиме оператор задает необходимую марку бетонно-растворной смеси и объем замеса, после чего запускает процесс на выполнение. Система производит тарировку (коррекцию массы тары), измеряет влажность инертных материалов и, исходя из этих данных, производит автоматическую коррекцию рецепта. Далее осуществляется процесс загрузки отдельных компонентов в смеситель.

Рис. 2. Диспетчерский интерфейс управления процессом

Ручной режим используется для проверки работоспособности оборудования. В этом случае включение и отключение механизмов производится через соответствующие элементы управления на пульте.

В процессе работы контроллер следит за работой электродвигателей конвейеров и насосов, тестирует состояние весов и измерителей влажности и в случае появления неисправности информирует оператора и подает сигнал на останов процесса загрузки.

Управление подачей питательных шнеков и конвейеров осуществляется с помощью преобразователей Lenze 8200 и общепромышленных асинхронных двигателей WEG W22.

Система автоматики с коммутационным оборудованием монтируется в шкафах управления расположенных в диспетчерском пункте и непосредственно возле регулирующих устройств.

Рис. 3. Внешний шкаф управления

Предложенная система позволяет достичь следующего результата:

• улучшить качество производимого бетона за счет повышения точности дозирования компонентов, исключения человеческого фактора и введения поправочного коэффициента, учитывающего влажность компонентов;
• оптимизировать работу установки по времени;
• оперативно устанавливать причины аварий и отказов в работе оборудования;
• вести учет расхода материалов;
• гибко подстраиваться под новое оборудование и интегрироваться в другие АСУ;
• осуществлять обслуживание установки;
• повысить надежность работы бетоносмесительного комплекса в целом.

Рис. 4. Пульт диспетчера