УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ДОЗИРОВАНИЯ И СМЕШИВАНИЯ
В ПРОИЗВОДСТВЕ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
Поляков С.И. (ВГЛТА, г.Воронеж, РФ)
Means of automation of a site of dispensing and mixing of the crushed wood with glue are considered. Appointment, structure and the maintenance of the automated control system by dispensing and mixing of the crushed wood with glue are resulted. Problems of management by dispensing and mixing processes in manufacture of plates, algorithms of subroutines of weighing and processing of emergencies are considered.
Древесностружечные плиты – один из наиболее перспективных конструктивно-отделочных материалов для мебельной промышленности и строительства по сравнению с пиломатериалами и другими листовыми материалами. Управление технологическим процессом производства ДСтП в соответствии с заданным регламентом является ответственнейшей задачей. Возникает проблемы выбора современных технических средств, обеспечивающих точное и надежное управление технологическим процессом. В статье рассматриваются технические средства контроля и автоматизации, а также организация АСУТП дозирования и смешивания в производстве ДСтП. Технические средства базируются на разработки и предложения ВНИИДРЕВ на приборы и автоматизацию. Предлагаемый вариант технических средств, структуры АСУТП ориентирован, прежде всего, на технологический процесс производства ДСтП в ОАО «Волгоградмебель».
При дозировании связующего в стружку возникают два аспекта проблемы, один из которых связана с созданием автоматизированной системы управления технологическим процессом дозирования связующего в массу древесных частиц при производстве древесных плит, а другой с созданием АСУ смешиванием. В настоящее время комплекс технических средств для автоматизации процессов дозирования базируется на современной элементной базе. Анализируя литературные публикации по данному вопросу, и прежде всего, журнала «Современные технологии автоматизации», можно выделить типовую структурную схему КТС по автоматизации процессов дозирования, обеспечивающую необходимый и достаточный состав средств для реализации поставленной задачи управления, например, схема КТС автоматизации дозирования стружки, представленной на рисунке 1. Схема базируется на применении типового промышленного компьютера. Блочно-функциональная структура системы включает опрос состояния тензодатчиков, дискретных датчиков, управление позиционного типа «Включить-выключить», сигнализацию о работе, сигнализацию «Авария».
Назначение АСУТП дозирования - целенаправленное ведение технологического процесса. При этом целью являлось взвешивание заданных доз сыпучих и жидких материалов с требуемой точностью. Рассматриваемая АСУТП дозирования с вычислительным комплексом выполняет функции непосредственного (прямого) цифрового управления.
Рисунок 1 – Структурная схема КТС автоматизации дозирования стружки
При таком способе управления информация первичных преобразователей объекта (весовых дозаторов) поступает на вычислительный комплекс, который вырабатывает непосредственное воздействие через согласующие устройства на исполнительные механизмы регулирующих величин ("Открытие - закрытие" регулирующих органов, изменение частоты вращения). Отличительной особенностью АСУТП прямого управления является высокая гибкость системы в управлении технологическим процессом. АСУ дозированием и смешиванием связующего со стружкой предназначена для стабилизации основных технологических параметров согласно установленного регламента, контроля технологических параметров и автоматического управления по задаваемой программе технологическим процессом дозирования стружки и связующего, смешивания.
Схема автоматизации дозирования-смешивания связующего со стружкой приведена на рисунке 2. Технологическое оборудование участка дозирования-смешивания содержит: бункер сухой стружки, расходные емкости связующего, шнековый конвейер бункера сухой стружки, бункер-дозатор, ленточный конвейер подачи сухой стружки в смеситель (весоизмерительное устройство), смеситель, ленточный или скребковый конвейер подачи осмоленной стружки из смесителя в бункер формирующей машины, бункер формирующей машины, оборудование подготовки связующего, система управления подготовкой и дозированием связующего. АСУ участка дозирования-смешивания связующего со стружкой содержит следующее оборудование: датчик уровня сыпучих материалов (стружки) поз. 1, 2, 7, 8; датчик уровня связующего поз. 3, 4, 5, 6; мотор-редуктор поз. 9, 10, 11, 12, 13, 14; влагомеры инфракрасные непрерывного действия ИВ2000М разработки ВНИИДРЕВ поз. 15, 16; весы конвейерные тензометрические непрерывного действия ВКТ-4, ВКТ-5 поз. 17; преобразователи частоты "Пульсар", "Универсал", AMD-B, AMD-S поз. 18, 19, 20; блок управления мотор-редуктором поз. 21, 22, 23; контроллер Amron, Siemens, C-60; насосно-дозирующий агрегат для связующего ДП 1600/16 с индивидуально регулируемым приводом на базе 3-х фазного асинхронного двигателя поз. 24.
Рисунок 2 – Схема автоматизации дозирования–смешивания связующего со стружкой
АСУ смешиванием должна обеспечить автоматическую стабилизацию соотношения "связующее - стружка" в зависимости от задания отношения массы смолы к массе стружки и сигналов о значении влажности сухой и осмоленной стружки. АСУ смешиванием должна быть снабжена блоком автоматического управления подачей стружки и связующего в смеситель.
К задачам программ управления процессами смешивания связующего со стружкой относится задание оператором отношения "связующее - стружка", контроль наличия стружки в расходном бункере, контроль наличия осмоленной стружки в бункерах формирующих машин, контроль наличия связующего в расходных емкостях, измерение и контроль влажности сухой и осмоленной стружки, измерение и контроль массового расхода стружки поступающей в смеситель, контроль расхода связующего поступающего в смеситель, управление производительностью насоса-дозатора по результатам расчета.
Задачи программ управления дозированием связующего включают контроль наличия компонентов связующего в расходных емкостях, контроль расхода компонентов связующего поступающего на смешивание, управление производительностью насосов-дозаторов по результатам расчета.
Алгоритм работы АСУ смешиванием предусматривает опрос датчиков уровня, влагомеров, весов тензометрических, определение наличия стружки в бункерах перед смесителем и связующего в расходных емкостях, считывание информации с задатчиков дозирования связующего, массового расхода стружки, включение приводов смесителей, включение подачи стружки и связующего в смесители, измерение массового расхода стружки и ее влажности на входе в смесители, измерение расхода связующего по частоте вращения приводов дозирующих насосов, измерение влажности осмоленной стружки, контроль уровня сухой стружки в бункерах, контроль уровня стружки в бункерах формирующей станции, контроль наличия связующего в расходных емкостях, контроль работы приводов насосов–дозаторов, подачи стружки в смесители, контроль работы смесителей и конвейеров отбора стружки из смесителей, выдачу сигналов на изменение подачи стружки и связующего в смеситель, выдачу сигналов на останов оборудования при аварийных ситуациях.
Алгоритм подпрограммы взвешивания WES и алгоритм обработки аварийных ситуаций приведены на рисунке 3 и 4 и содержат вычислительную процедуру считывания информации датчика веса (весоизмерительного устройства) в последовательно-параллельном двоично-десятичном коде.
Предложенная функциональная структура АСУ дозированием– смешиванием, задачи программ управления, алгоритмы работ АСУ позволяют усовершенствовать управление технологическим процессом производства древесных плит в соответствии с заданными параметрами качества. Управляющие функции автоматизированной системы управления дозированием заключаются в стабилизации значений веса дозатора, программном логическом управлении операциями дозирования с воздействием на технологическое оборудование. Информационные функции АСУ ТП дозирования заключаются в сборе, обработке и отображении информации на внешнем регистрирующем устройстве о ходе технологического процесса, возникших сбоях и нарушениях, а также о состоянии технологического оборудования. Для оператора предоставляется информация об измерении, вычислении, фактическом значении взвешиваемой стружки. АСУ смешиванием предназначена для контроля технологических параметров процесса смешивания связующего со стружкой, автоматического управления по задаваемой программе технологическим процессом дозирования связующего в массу стружки, стабилизации отношения массы связующего к массе стружки, снижения перерасхода связующего.
В состав АСУ смешиванием входит контроллер управления процессом смешивания, влагомеры инфракрасные непрерывного действия, насосно-дозирующие агрегаты с индивидуально регулируемыми приводами на базе трехфазных двигателей, устройство пуска и защиты асинхронных трёхфазных двигателей приводов, система управления подготовкой связующего, весы кон-
Рисунок 3 – Алгоритм подпрограммы взвешивания WES
Рисунок 4 – Алгоритм подпрограммы обработки аварийных ситуаций, возникающих в процессе дозирования AWAR
вейерные тензометрические непрерывного действия, датчики уровня сыпучих материалов.
Внедрение в технологический процесс рассмотренного варианта контроля и автоматизации процессов дозирования-смешивания в производстве древесностружечных плит, отвечающего всем современным требованиям, позволило бы получить, бесспорно, значительный экономический и социальный эффект. Однако приходится констатировать, что в силу ряда объективных и субъективных причин, таких как физический и моральный износ основного технологического оборудования, экономический спад производства, отсутствие в штате цехов инженеров по автоматизации, возникают трудности, сдерживающие полную автоматизацию технологического процесса производства древесностружечных плит.
Литература
1. Справочник по производству древесностружечных плит/ И. А. Отлев, Ц. Б. Штейнберг, Л. С. Отлева, Ю. А. Бова, Н. И. Жуков, Г. И. Конаш. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Лесн. пром-сть, 1990. – 384 с.
2. Техническое задание на разработку системы управления технологическим процессом для линии смешивания волокноподобных частиц со связующим. ЗАО «ВНИИДРЕВ». – Балабаново, 2004. – 26 с.
3. Поляков С.И. Автоматизация дозирования и учета расхода компонентов бетонных смесей. Диссер-я на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. – Воронеж, 1994. – 250 с.