Конвейерные весы как элемент системы управления технологического процесса предприятия

В условиях современного производства резко возрастают требования к его совершенствованию путем повышения качества продукции и рациональному использованию сырьевых и топливно-энергетических ресурсов. При этом возрастают требования к соблюдению правил и норм, обеспечивающих повышение уровня измерений при организации технологического учета сырья и готовой продукции практически во всех отраслях промышленности, особенно в горнодобывающей и металлургической.

Рост производительности, а также повышение качества продукции, в этих отраслях промышленности связан с поточными технологиями работ, с применение специализированных видов транспорта, основным из которых является конвейерный транспорт, который позволяет обеспечивать высокую пропускную способность транспортных магистралей.

Выбор оптимального режима работы и загрузки оборудования осуществляется системами управления и контроля конвейерных линий, одним из основных элементов которых являются весоизмерительные комплексы, выполняющие функции датчиков получения информации о текущей производительности конвейера и массе прошедшего через весы сыпучего материала.

Средством измерения массы транспортируемых материалов являются автоматические конвейерные весы (КВ), которые, кроме того могут фиксировать текущую производительность конвейерной установки. Они относятся к наиболее перспективным средствам автоматизации промышленного взвешивания и могут входить в состав систем автоматического управления (САУ) и регулирования (САР) как различных технологических процессов, так и самих конвейерных установок.

Структурная схема конвейерных весов представлена на рис. 1.

Рисунок 1 – Структурная схема конвейерных весов

Принцип действия наиболее распространенного варианта КВ основан на преобразовании деформации упругого измерительного элемента тензорезисторного датчика (датчик силы – ДС) возникающей под действием силы веса транспортируемого материала в аналоговый электрический сигнал, изменяющийся пропорционально линейной плотности транспортируемого сыпучего материала. Основными элементами КВ являются грузоприемное устройство (ГУ) со встроенным в него силоизмерительным тензорезисторным датчиком, датчик скорости конвейерной ленты (или преобразователь перемещения ленты – ПС) и микропроцессорное устройство, осуществляющее обработку сигналов, поступающих от датчиков. В связи с большой протяженностью конвейерных линий на производстве целесообразно формировать отдельный блок аналого-цифрового преобразования (АЦП) сигналов с его установкой рядом с ГУ, а цифровой сигнал передавать в соответствии с интерфейсом RS - 485 в операторный пункт для дальнейшей обработки отдельным микропроцессорным блоком обработки информации (МБОИ).

Рисунок 2 – Структурная схема блока аналого-цифрового преобразования (АЦП)

На рис. 2 представлена структурная схема блока аналого-цифрового преобразования (АЦП), основными элементами которой являются сам модуль преобразования аналогового сигнала силоизмерительного датчика в цифровой сигнал, счетчик импульсов (СИ), причем количество импульсов пропорционально расстоянию, пройденному лентой конвейера. Импульсы за определенное выбранное время суммируются с последующим преобразованием полученной суммы также в цифровой код.

Сформированная информационная посылка двух цифровых сигналов (от ДС и ПС) передаются по интерфейсу RS-485 с предварительной гальванической развязкой по линии связи в блок МБОИ.

Структурная схема микропроцессорного блока обработки информации представлена на рис. 3.

Рисунок 3 – Структурная схема микропроцессорного блока обработки информации (МБОИ)

Основными элементами МБОИ являются PC – совместимый промышленный контроллер, в котором заложен алгоритм обработки поступающей из блока АЦП информации, жидкокристаллический (ЖКИ) или сенсорный дисплей с отображением на нем результатов обработки информации, модуль аналогово вывода 4-20 mA.

В целях обеспечения гальванической развязки сигналов для связи с внешними устройствами (компьютером – PC и частотным преобразователем – ПЧ) используются конверторы RS232/RS485 и RS232/USB.

Примеры аппаратной реализации блоков АЦП и МБОИ с использованием стандартных модулей промышленной автоматики типа ISP DAS представлены на рис.4.

а)

б)

Рисунок 4 - Схемы аппаратной реализации регистрирующей аппаратуры КВ а - блок АЦП; б - блок МБОИ

Контроллер МБОИ в соответствии с алгоритмом обработки сигналов осуществляет следующие операции:

• -    определение массы прошедшего через ГУ сыпучего материала по формуле

М = J qVdt, где q - линейная плотность материала; V- скорость движения конвейерной ленты; с отображением на ЖКИ и передачи в компьютер;

• -    определение текущего значения производительности конвейера Q_T = qV .

Изменение условий транспортирования материала (неравномерное поступление сыпучего материала на ленту) приводит к изменению работы всего комплекса оборудования на производстве, т.е. отклонению от номинальных (а порой, и оптимальных) параметров эксплуатации, что может привести к сбою всего технологического процесса.

Для данного случая предлагается внести в систему управления конвейерной установки новые дополнительные опции, основанные на поддержании текущей производительности конвейера на заданном уровне.

При снижении линейной плотности материала от заданного значения появляется сигнал рассогласования производительности ^Q = Q_Ho_M — Q _t •

Данный сигнал формируется контроллером МБОИ в цифровой форме и поступает в частотный преобразователь (ЧП) асинхронного двигателя (АД) конвейера. ЧП увеличивает частоту питающего напряжения АД и, соответственно, увеличивается его скорость вращения до значения, при котором рассогласование производительности ^Q снизится до нуля. Тем самым, восстанавливается номинальный режим работы технологического оборудования.

Аналогичным образом, происходит реагирование системы управления на увеличение линейной плотности материала на ленте конвейера с последующим снижением скорости конвейера.

На изложенных выше принципах может быть построена АСУТП всего предприятия, включающего большое количество транспортных цепочек, что позволит в целом поддерживать номинальные параметры всего технологического процесса.