РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ

ШКАФ УПРАВЛЕНИЯ ПЕЧЬЮ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ (ПАП)

ДЛЯ НУЖД ЭЛЕКТРОРЕМОНТНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
  • СРЕДНЕУРАЛЬСК, 2020
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Принцип работы печи ПАП

АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ (печь аэро­ди­на­ми­че­ско­го по­дог­ре­ва), печь для тер­мической об­ра­бот­ки ма­те­риа­лов и из­де­лий (например, спла­вов на ос­но­ве алю­ми­ния).

На­грев из­де­лий про­ис­хо­дит в ре­зуль­та­те об­ду­ва воз­ду­хом, имею­щим температуру до 550 °C.

Воз­дух, при­во­ди­мый в дви­же­ние цен­тро­беж­ным вен­ти­ля­то­ром, с вы­со­кой ско­ро­стью цир­ку­ли­ру­ет по замк­ну­той тра­ек­то­рии, пре­одо­ле­вая зна­чительные аэ­ро­ди­на­ми­че­ское со­про­тив­ле­ние. При этом ме­ха­ническая энер­гия дви­жу­ще­го­ся воз­ду­ха пе­ре­хо­дит (дис­си­пи­ру­ет) в те­п­лоту, что обес­пе­чи­ва­ет по­вы­ше­ние его температуры до ука­зан­ной ве­ли­чи­ны.

Дос­то­ин­ст­ва­ми печи аэродинамических потерь (ПАП) яв­ля­ют­ся:

  • вы­со­кая рав­но­мер­ность на­гре­ва из­де­лий;
  • вы­со­кий для на­гре­ва­тель­ных сис­тем кпд (до 90% и бо­лее);
  • от­сут­ст­вие вред­ных вы­бро­сов в ок­ру­жаю­щую сре­ду (в от­ли­чие от ­топливных пе­чей).

Спо­соб аэ­ро­ди­на­мического на­гре­ва и пер­вые кон­ст­рук­ции печей аэродинамических потерь раз­ра­бо­та­ны в Рос­сии в 1960-х гг. (В. Н. Кос­точ­кин, П. И. Те­вис и др.).

ЗАДАЧА/ПРОБЛЕМА

Требуемый функционал системы управления

  • Обеспечить выполнение технологического процесса в печи в автоматическом режиме (поддержание заданной температуры через управление работой нерегулируемого и регулируемого ротора)
  • Реализовать только ручное управление толкателем и заслонкой
  • Ввод параметров технологического процесса осуществить через сенсорную панель оператора
  • Реализовать функцию отключения печи по продолжительному выходу на заданный режим работы
  • Простота эксплуатации и технического обслуживания.
  • Управление и документация на русском языке.
  • Предусмотреть вывод сигналов "Работа" и "Авария" "сухим контактом".
  • Предусмотреть запись архива основных параметров технологического процесса (температура, время, состояние системы)
система управления печью аэродинамических потерь
РЕАЛИЗАЦИЯ

Примененные решения

  • Управляющий контроллер Siemens S7-1200, включая модули аналоговые и дискретные ввода-вывода, разработка ПО в среде TIA Portal

  • Сенсорная панель оператора Weintek MT8071iE для визуализации и удобного конфигурирования техпроцесса, разработка в Easy Builder Pro

  • Частотный привод Freniс предоставлен заказчиком

  • Измеритель регулятор ОВЕН ТРМ-1 для измерения сигнала с термопары, индикации и дублирования в ПЛК

РЕЗУЛЬТАТ

Описание работы готовой системы

Шкаф управления печью аэродинамических потерь (ПАП) осуществляет управление комплексом технических устройств в автоматическом и ручном режимах.

Изделие погружается кран-балкой на подвижную площадку. Далее с помощью кнопок ручного управления запускается привод толкателя и изделие перемещается в печь. Также с помощью кнопок на шкафу управления осуществляется закрытие печной заслонки.

Оператор вводит необходимые параметры процесса (заданная температура, время сушки, максимальное время разогрева) с помощью сенсорной панели оператора Wientek и запускается рабочий цикл.

Процесс сушки состоит из трех этапов: разогрев, поддержание заданной температуры, остывание.

В разогреве участвуют два ротора (регулируемый и нерегулируемым) для обеспечения максимально быстрого нагрева.

Далее поддержание заданной температуры осуществляется с помощью регулируемого посредством частотного преобразователя ротора. Контроль температуры осуществляется с помощью датчика температуры. Сигнал от датчика температуры преобразуется ОВЕН ТРМ-1 в стандартный 4-20мА и подается на аналоговый вход ПЛК Siemens S7-1200. С помощью ПИД-регулятора формируется задание на необходимую частоту вращения регулируемого ротора.

На третьем этапе регулируемый ротор также отключается. По достижению температуры в печи до фиксированной уставки автоматический цикл сушки заканчивается.

В случае, если по истечению максимального времени на разогрев фактическая температура не поднялась до необходимой, привода роторов останавливаются и формируется свето-звуковой аварийный сигнал.

В случае аварийного отключения регулируемого ротора во время автоматического цикла сушки, в работу через выдержку времени включается нерегулируемым привод. Поддержание температуры в данном режиме осуществляется за счет вариаций соотношений времени включенного и выключенного привода ротора. При достижении нижнего рабочего предела нерегулируемым ротор включается, при достижение верхнего — выключается.

В случае кратковременного пропадания напряжения, которое не привело к падению температуры ниже критической, ПЛК Siemens S7-1200 возобновляет цикл автоматической сушки. Если температура за время отключения упала ниже критической, цикл сушки останавливается и подается аварийный свето-звуковой сигнал.

Включение механизмов заслонки и толкателя возможно только при остановленном процессе автоматической сушки.

К списку

Выполненные работы