Návrh programového systému pro řízení vybraných objektů cihelny

Transkript

Diplomová práce
1
1. ÚVOD
Historické prameny uvádějí, že cihly, jako stavební materiál, se používaly již asi 5 000
let př. n. l. Mezopotamská architektura dosáhla vrcholu v zikkuratech, velkých stupňovitých
chrámech stavěných ze sušených cihel. Zdi ve starověkém Římě se stavěly užitím pálených
cihel [5]. I dnes jsou pálené cihly typickým stavebním materiálem. Jejich velikost a tvar jsou
v každém státě sjednoceny normou a vývoj směřuje k normalizaci mezinárodní. Výroba cihel
tak absolvovala dlouhý vývoj od sušených cihel, přes plné pálené cihly, až po dnes
nejpoužívanější duté cihly. Existují také nepálené cihly, například vápenopískové z čistého
křemičitého písku a hašeného vápna. Pálené cihly první jakosti musí splňovat množství
parametrů. Mezi nejzákladnější patří rozměrová a geometrická přesnost, pevnost v tlaku, malá
tepelná vodivost a neprůzvučnost.
Dnes je při výrobě cihel kladen důraz nejen na parametry vyrobených cihel, ale i na
ekonomičnost výroby, celkovou produkci a vliv na životní prostředí. Na základě těchto
skutečností byla provedena modernizace cihelny v Tuněchodech. V rámci této modernizace
mi byl přidělen úkol navrhnout a zpracovat programový systém pro řízení vybraných objektů
cihelny.
Úkolem bylo navrhnout takový programový řídicí systém, který by na základě
technologického postupu vykonával akční zásahy na vybraných objektech cihelny, které by
v konečném důsledku měly za následek zvýšení výroby při zachování požadované kvality,
snížení nákladů na tunu pálené hmoty a dodržení norem souvisejících se znečišťováním
životního prostředí. Řídicí systém měl být bezobslužný, s možností zásahu pověřené obsluhy.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
2
2. FORMULACE PROBLÉMU A CÍLŮ JEHO ŘEŠENÍ
Úkolem měřicího a řídicího programového systému bylo řešit problém shromažďování
a zpracování velkého množství údajů týkajících se výrobního procesu v cihelně při výrobě
pálených cihel. Na základě těchto údajů pak bylo zapotřebí provést akční zásahy do výroby.
Dříve téměř všechny úkony musela provádět vyškolená obsluha. Proto bylo nutné vytvořit
takový měřicí a řídicí systém, který by tyto úkony zautomatizoval a přinesl i další nové prvky,
jako je například archivace a možnost analýzy archivních dat. Cílem bylo přinést celkové
zefektivnění výroby.
Proto bylo zapotřebí navrhnout a zkonstruovat hlavní měřicí a řídicí počítač, včetně
měřicích a komunikačních karet. Tento počítač musel být odolný proti prašnému prostředí a
proti zvýšené okolní teplotě. Dále měl být dostatečně rychlý, aby byl schopen na pozadí
obsloužit všechna připojená zařízení a aby přitom zároveň plynule komunikoval s uživatelem.
Pro řízení hořákových sekcí pak bylo zapotřebí zkonstruovat podřízený počítač, který
s hlavním nadřízeným počítačem komunikoval a přijímal od něho řídicí instrukce.
Vývojovým prostředím, pod kterým měl programový sytém posléze i pracovat, byl
zvolen Control Panel 3.0. Úkolem bylo navrhnout systém tak, aby při výpadku kteréhokoliv
prvku i celého řídicího systému byla co nejméně narušena výroba. Výsledný měřicí a řídicí
programový systém musel být také zabezpečen proti neoprávněnému přístupu.
Pro získávání údajů o stavu řízených a sledovaných objektů a pro akční zásahy se
mělo co nejvíce využít již instalovaného zařízení a kabeláže. Programový systém musel být
schopen shromažďovat informace o teplotách, vlhkostech, tlacích, poloze klapek, výkonech
a stavech ventilátorů, výkonech hořákových sekcí, stavech jednotlivých hořáků a o obsahu
CO a O2 ve spalinách. Dále musel získávat informace z programovatelného automatu
TECOMAT NS950, shromažďovat informace a nastavovat parametry autonomních regulátorů
KS 20, frekvenčních měničů VS-616 P5 a podřízeného počítače a nastavovat polohy klapek a
výkony hořákových sekcí tak, aby byl dodržen technologický postup a bylo dosaženo co
nejvyšší efektivnosti při výrobě. Při vzniku jakékoli poruchy musel programový systém
informovat co nejpřesněji obsluhu, která tak mohla zajistit její odstranění.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
3
3. SOUČASNÝ STAV V PRŮMYSLOVÉ AUTOMATIZACI
3.1 Operační systémy
Operační systém (OS) je takový sobor programů, který umožňuje komunikaci člověka
s počítačem či připojenými periferiemi. Dále umožňuje spouštění a běh uživatelských
programů, které člověk používá pro zvýšení efektivnosti práce nebo i pro zábavu. V dnešní
době se používá velké množství OS. Mezi velmi rozšířené patří OS od firmy Microsoft:
•
MS-DOS Ver. 6.x
•
Windows 95 a Windows 98
•
Windows NT a Windows 2000
Toto jsou dnes nejpoužívanější OS pro počítače řady 8x86. Dále stojí za zmínku například OS
od firmy Novell "Novell DOS", který lépe podporuje práci počítačů v síti, nebo různé
varianty OS UNIX, např. LINUX.
Různé OS mají různou úroveň komunikace s uživatelem, některé podporují na
hardwarové úrovni souběžné zpracování úloh, dále je zde různá úroveň podpory práce
počítačů v síti. Mezi velice důležité kritérium patří nároky OS na hardware, stabilita a
zabezpečení operačního systému.
3.1.1 Vlastnosti operačních systémů pro počítače 8x86
3.1.1.1
MS-DOS Ver. 6.x
Tento OS je ze tří, uvedených v odstavci 3.1, nejstarší. Byl navržen pro počítače třídy
8x286 a vyšší. Neumožňuje spuštění více programů současně, s výjimkou rezidentních
programů. Mezi jeho výhody patří zejména malé nároky na hardware, a také to, že spuštěný
program nemůže zhavarovat v důsledku dalšího spuštěného programu, nepočítaje rezidentní
programy.
3.1.1.2
MS-Windows 95 a MS-Windows 98
Jedná se o novou generaci OS, navazujících na MS-DOS, pracujících na počítačích
řady 8x386 a vyšší. Pro zachování zpětné kompatibility je částí těchto OS také nová verze
MS-DOS Ver. 7.x. Je možné pracovat v novém grafickém prostředí, nebo používat pouze
MS-DOS. Mezi jejich přednosti patří vyšší uživatelský komfort, podpora práce počítačů v síti
a vylepšená komunikace s připojenými periferiemi. Oproti OS MS-DOS Ver. 6.x jsou u nich
kladeny daleko vyšší nároky na hardware. Je zde také velké riziko havarování OS v důsledku
FSI VUT Brno
Diplomová práce
4
špatného běhu uživatelského programu. Uživatelských programů může být spuštěno více
zároveň. Není zde řádně ošetřen přístup jednotlivých programů na hardwarovou úroveň, a tak
mohou uživatelské programy přistupovat zároveň ke stejné periferii, a tak způsobit zhroucení
celého OS.
3.1.1.3
MS-Windows NT a MS-Windows 2000
Tyto dva OS, pracující téměř výhradně v grafickém prostředí, patří k velmi robustním
OS. Mají mnoho společných rysů s MS-Windows 95 a 98. Mezi podstatné rozdíly patří např.
souběžné zpracování úloh na hardwarové úrovni, velké zabezpečení proti neoprávněnému
přístupu jak už z hlediska uživatele, tak i z hlediska programů. Vykazují také velmi dobrou
stabilitu a odolnost proti havárii celého OS. Všechny tyto výhody mají za následek vyšší
nároky na hardware.
3.2 Systémy k vytváření řídicích programů
Na trhu existuje velké množství programových systémů, pomocí kterých je možné
vytvořit nové uživatelské programy. Liší se nejen druhem OS, pod kterým mohou být
spuštěny nebo pro které se jejich užitím mohou vytvářet nové programy, ale také
uživatelským komfortem a různou úrovní podpory českého jazyka.
3.2.1 Control Panel 3.0
Control Panel je objektově orientovaný systém, který slouží ke generování měřicích,
řídicích a regulačních programů pro PC. Systém může být využit ve strojírenství, hutnictví,
potravinářském a chemickém průmyslu, energetice, ale také v poloprovozech, v laboratořích,
vývojových dílnách a ve školách při výuce. Existuje jak v anglické, tak v české verzi a
pracuje pod OS MS-DOS [27].
Vývojové prostředí s překladačem a sadou užitečných nástrojů je integrováno
v systému a může běžet současně se spuštěným aplikačním programem i s ostatními
nainstalovanými úlohami. Systém Control Panel podporuje souběžné zpracování úloh na
softwarové úrovni a pracuje v prostředí s kvalitním grafickým uživatelským rozhraním. Dále
plně využívá všech výhod chráněného módu, z čehož plyne i jeho dobrá stabilita.
Prostředí Control Panel umožňuje vytvářet programy pomocí symbolického popisu
navrhovaného systému. Návrh nějakého systému v prostředí Control Panel je vyšší formou
programování. Autor aplikace v tomto prostředí musí ovládat výrazové prostředky, podobně
jako programátor prostředky programovacího jazyka. Díky použité technologii visuálního
FSI VUT Brno
Diplomová práce
5
programování je možno aplikace snadno vytvářet pouhým sestavováním objektů. Visuální
programování spočívá v tvorbě aplikací výhradně pomocí myši, grafických symbolů,
algoritmických a visuálních struktur. Objekty jsou nakonec popsány v textovém formátu
(obr. 30), který je možno také upravovat v případě nutnosti razantnějšího zásahu do
vyvíjeného programu. Systém tak nabízí programátorům možnost volby způsobu práce podle
vlastního uvážení [2].
Tento OS je vytvořen v České republice, a proto podporuje měřicí karty, které jsou
k dostání na našem trhu. Pokud není ovladač k dispozici, je možné pomocí Device Driver Kit
(DDK) vytvořit si ovladač vlastní. DDK systému Control Panel slouží pro vývoj a tvorbu
ovladačů vstupně/výstupních zařízení v podobě dynamicky linkovaných knihoven (DLL).
Pomocí DDK lze vytvořit ovladače pro zásuvné karty, průmyslové automaty, měřicí přístroje
a moduly a mnohá další zařízení, která je možno připojit k počítači.
3.2.2 LabVIEW
LabVIEW je programový systém sloužící ke generování měřicích a řídicích programů.
Toto prostředí slouží pro vývoj kompletního programového systému, zajišťujícího řízení
celého procesu sběru měřených dat, jejich analýzy a grafické prezentace. Sběr dat lze
provádět z řady zařízení, zahrnujících přístroje vybavené sběrnicemi GPIB, VXI nebo
sériovým rozhraním a zásuvných karet do osobních počítačů. Datové soubory jsou též
přístupné ze sítě prostřednictvím protokolu TCP/IP, využitím dynamického předávání dat
(DDE) mezi jednotlivými aplikacemi a z ostatních databázových programů pomocí
dotazovacího jazyka SQL. Sebraná data lze analyzovat rozsáhlým matematickým aparátem,
zahrnujícím knihovny pro generaci signálů, okénkové funkce, digitální filtry, statistiku,
analýzu signálu v časové a frekvenční oblasti, regresní funkce, operace s poli a lineární
algebru [29].
V LabVIEW, pracujícím na platformách Windows 3.x, Windows 95/98, Windows NT,
Macintosh, SUN a HP-UX, se programová aplikace vytváří v jednom okně formou blokového
schématu, přičemž ve druhém okně vzniká odpovídající interaktivní přední panel virtuálního
přístroje, mající vnitřní návaznost na program. Programuje se tedy výhradně ve vizuálním
prostředí, přičemž se výstupy prvků spojují se vstupy dalších prvků (viz ukázka na obr. 1).
Pro tvorbu předního panelu slouží grafické uživatelské rozhraní, které obsahuje rozsáhlou
knihovnu grafických objektů, pomocí nichž může panel získat podobu reálného přístroje.
Samotná tvorba programu (blokového schématu) je usnadněna tím, že zbavuje programátora
starosti o řadu syntaktických detailů konvenčního programování. To umožňuje patentovaný
FSI VUT Brno
Diplomová práce
6
model programovaní, založený na toku dat, nepoužívající lineární architekturu textově
orientovaných jazyků. Protože pořadí vykonávání jednotlivých příkazů je v LabVIEW určeno
tokem dat mezi bloky, a ne sekvenčními řádky textu, lze vytvářet schémata, která jsou
počítačem vykonávána simultánně. Virtuální přístroje mají modulární uspořádání, kdy každý
přístroj může pracovat samostatně, nebo může být použit jako část jiného virtuálního
přístroje.
Obr. 1 Část blokového schématu programu v programovém systému LabVIEW
Tento programový systém je vhodný zejména pro měření v laboratořích. Pro použití
v průmyslovém provozu není již tak vhodný, protože vyžaduje kvalifikovanou obsluhu, která
umí pracovat s počítači na dobré úrovni.
3.2.3 LabWindows
Programový systém LabWindows patří také do skupiny programů určených
k vytváření měřicích a řídicích programů. Při vytváření nových programů se pracuje ve dvou
odlišných úrovních. V jedné se navrhuje vizuální část programu (jednotlivá okna s jejich
vizuálními a ovládacími prvky), druhá je založena na programovacím jazyku C, případně
Quick Basic. Zde se zpracovávají události, které vzniknou za běhu programu, např.
v důsledku zásahu uživatele. Vývojové prostředí LabWindows je určené pro tvorbu
aplikačních programů pro měřicí systémy na bázi standardizovaných rozhraní IEEE 488,
VXI, PXI, PCI a RS-232. Vývoj může probíhat v operačních systémech Windows3.x,
Windows 95/98 nebo Windows NT. Předností systému LabWindows jsou kvalitní knihovny
zaměřené na všechny klíčové fáze procesu automatizovaného měření. Těmi jsou komunikace
řídicího počítače s přístroji nebo měřicími moduly, sběr dat, jejich archivace a zpracování,
grafická prezentace výsledků, přenos dat v počítačových sítích, atd. [30].
3.3 Typy počítačů
V dnešní době existuje velké množství počítačů, od osobních až po super výkonné
servery s mnoha procesory. Zde se zaměřím pouze na počítače s procesory typu CISC třídy
8x86 a vyšší.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
7
3.3.1 Procesory
Srdcem každého počítače je procesor. Procesory se liší nejen výkonností, ale je zde i
další velmi důležitý parametr, a tím je jeho spotřeba. Na ní závisí také možnost použití
procesoru. Pokud je spotřeba příliš velká, není procesor vhodný například pro použití
v přenosných počítačích, kde je kladen důraz na spotřebu. Je zde i další důvod, a to, že zde
vzniká problém udržet teplotu procesoru na přípustné hodnotě. Při velké spotřebě je nutné
chladit procesor aktivními chladiči. Procesor pak také není vhodný pro práci za vyšších
okolních teplot.
Na našem trhu jsou dnes k dostání tyto typy procesorů: 80386, 80486, PENTIUM,
PENTIUM PRO, PENTIUM MMX, PENTIUM II, INTEL CELERON, PENTIUM III, X5,
K5, K6, K6/2, 6x86 (Cyrix), Cyrix M2, IDT WinChip C6, atd. Liší se nejen výkonností a
taktovacími kmitočty, ale i cenou.
3.3.2 Základní desky
Procesor nemůže pracovat samostatně, musí být umístěn na základní desce, která mu
umožňuje komunikaci s ostatními periferiemi. Různé základní desky jsou navrženy jen pro
určitou třídu procesorů. Dále se desky liší zejména typem použité sběrnice. ISA sběrnice,
jedna z nejstarších, je zatím implementována i na nejnovějších základních deskách. Dalším
typem sběrnice, která se dnes vyskytuje už jen zřídka, je VL-BUS. Její předností bylo
zejména to, že se zde mohla použít karta typu
VL-BUS i ISA. Poslední modely těchto
základních desek podporují pouze již zastaralé
procesory 80486. Novějším typem sběrnice,
dnes nejvíce rozšířeným, je PCI. Tento typ
sběrnice
dnes
podporují
téměř
všechny
základní desky. Nejnovějším typem sběrnice je
AGP Je velmi rychlá a je navržena zejména
pro grafické akcelerátory. Různé desky mají
Obr. 2 Základní deska AX8025 osazená
různý počet sběrnic, a tak je nutné při výběru
procesorem 80386DX, umístěná v pasivní
vědět, kolik sběrnic a jakého typu bude
ISA sběrnici
zapotřebí.
Existují i speciálně konstruované počítače, kde je základní deska navržena tak, že se
přídavné karty nezasouvají do ní, ale základní deska se zasouvá do speciální sběrnice (obr. 2),
do které se zasouvají i ostatní měřicí a řídicí karty. Počet volných pozic pro přídavné karty
FSI VUT Brno
Diplomová práce
8
pak určuje externí sběrnice a ne typ základní desky [21]. Takto speciálně konstruované
počítače, včetně jejich komponent, jsou velmi drahé a je zde také menší výběr než ve
standardních kancelářských počítačích.
3.4 Měřicí a řídicí karty
Jedná se o přídavné karty do počítače, které umožňují měření digitálních a
analogových vstupů, nastavování digitálních a analogových výstupů a komunikaci s dalšími
periferiemi.
Na trhu se vyskytuje velké množství těchto karet od různých výrobců. Mezi významné
dodavatele na náš trh patří např. firmy Advantech, Axiom, Omega a Philips.
3.4.1 Karty pro digitální vstup a výstup
Tyto karty jsou navrženy pro čtení digitálních vstupů a ovládání prvků typu
zapni/vypni. Jednotlivé karty se liší počtem vstupů a výstupů, možností softwarového
nastavení kanálu pro vstup nebo výstup, ochranou proti nežádoucímu přepětí, atd.
3.4.1.1
AX5244
AX5244 (obr. 3) je měřící karta od firmy Axiom Co., Ltd. Obsahuje 144 digitálních
kanálů, které mohou být softwarově nastaveny pro vstup nebo výstup. 144 TTL/DTL
digitálních vstupně-výstupních kanálů je rozděleno do šesti skupin po dvaceti čtyřech
kanálech. Ke každé skupině může být připojena přizpůsobovací karta. Karta AX5244 dále
podporuje
čtení
S počítačem
řízené
komunikuje
přerušením.
pomocí
ISA
sběrnice [16].
Pro čtení digitálních vstupů mohou být
použity tyto přizpůsobovací karty: AX1424,
AX754, AX755. Pro spínání digitálních
výstupů mohou být použity karty AX756A a
AX756B, každá s 24 reléovými výstupy [21].
3.4.1.2
Obr. 3 Digitální karta AX5244
PCL-720
Tato měřicí karta od firmy Advantech Co. umožňuje čtení 32 digitálních vstupů a 32
digitálních výstupů. Dále obsahuje tři šestnáctibitové čítače, nebo časovače (softwarově
nastavitelné). Všechny vstupní a výstupní kanály jsou kompatibilní s TTL/DTL. Pro připojení
FSI VUT Brno
Diplomová práce
9
jednotlivých měřených vstupů slouží přizpůsobovací karta PCLD-782, která je opticky
oddělena. Další přizpůsobovací kartou s 16 reléovými výstupy je PCLD-786. S počítačem
komunikuje pomocí ISA sběrnice, stejně jako AX5244 [11].
3.4.2 Analogově digitální karty
Tyto karty umožňují měřit napětí v různém rozsahu a s různou přesností, a tak jsou
jednotlivé karty vhodné pro různé typy měření. Některé jsou s optickým oddělením, aby byla
zajištěna vyšší bezpečnost, a také mohou podporovat softwarové nastavování rozsahů.
3.4.2.1
PCL-813
PCL-813 je analogová, opticky izolovaná, vstupní karta (obr. 4) od firmy Advantech Co. pro
měření napětí v různých rozsazích. Rozsahy je možné nastavovat softwarově a jedná se o tyto
rozsahy: ±5 V, ±2.5 V, ±1.25 V, ±0.625 V, 0~10 V, 0~5 V, 0~2.5 V, 0~1.25 V. Analogově
digitální převod je prováděn s 12-bitovou přesností
se vzorkovací frekvencí 25 KHz. Karta umožňuje
měřit až 32 analogových vstupů se společným
uzemněním. Pro každý vstup může být nastaven
různý rozsah. K zapojení měřených vstupů slouží
přizpůsobovací deska, která se dodává současně
s kartou PCL-813. Měřicí karta využívá pro
komunikaci s počítačem sběrnici ISA [10].
Obr. 4 A/D karta PCL-813
3.4.2.2
AX5232
Jedná se o měřicí kartu od firmy Axiom Co. pro měření 32 analogových vstupů se
společnou zemí, s 12-bitovou přesností. Vzorkovací frekvence je 100 Hz. Měřicí rozsah je
±5 V. Karta umožňuje nastavit zesílení pro celou kartu na hardwarové úrovni. Je zde možné
nastavit tato zesílení: 1, 100, 200, 500, 1000. Karta je schopná měřit s přesností v µV, a je tak
vhodná pro měření velmi malých napětí, např. měření napětí na termočláncích typu J, K, S, T,
E a R. Měřicí karta podporuje přerušení pro indikaci konce vyhodnocení měření. Kromě
možnosti měřit analogové vstupy umožňuje práci s 8 digitálními vstupy a 8 digitálními
výstupy. Pro komunikaci s počítačem využívá ISA sběrnici [15].
3.4.3 Digitálně analogové karty
Tyto karty slouží pro analogový výstup z počítače. Podobně jako analogově digitální
karty mohou i ony nastavovat výstupy v různém rozsahu s různou přesností. Nejčastějšími
FSI VUT Brno
Diplomová práce
10
výstupními veličinami jsou napětí a proud. Výstupy mohou, nebo nemusí být opticky
oddělené.
3.4.3.1
AX5212
AX5212 je analogově digitální karta (obr. 5) od firmy Axiom Co., Ltd., která má 8
opticky neoddělených výstupů s 12-bitovým rozlišením. Výstup může být napěťový, a to
v rozsazích ±5 V a ±2.5 V, nebo proudový v rozsahu 4~20 mA. Rozsahy se volí hardwarově
pro každý výstup zvlášť. Karta komunikuje s počítačem pomocí sběrnice ISA [13].
Obr. 5 Digitálně analogová karta AX5212
3.4.3.2
AX5213
Jedná se o analogově digitální kartu od firmy Axiom Co., Ltd., která má 2 opticky
oddělené výstupy s 12-bitovým rozlišením. Výstup může být napěťový, a to v rozsazích
±10 V ±5 V, 0~10 V a 0~5 V, nebo proudový v rozsazích 4~20 mA a 0~20 mA. Rozsahy se
volí hardwarově pro každý výstup zvlášť. Pro komunikaci s počítačem využívá ISA
sběrnici [14].
3.4.4 Komunikační sběrnice
Komunikační sběrnice slouží pro předávání informací mezi přístroji a počítači na vyšší
úrovni než jsou digitální nebo analogové signály. Sběrnice umožňuje předávání různých typů
informací a příkazů. Na některé typy sběrnic je možné propojit více než dvě zařízení.
3.4.4.1
Typy sběrnic
V průmyslovém prostředí se používají pro předávání informací mezi nadřazeným
počítačem a ostatními přístroji obvykle komunikační sběrnice RS-232, RS-422, nejčastěji
však RS-485. Sběrnice RS-422 a RS-485 jsou nové standardy určené pro nahrazení sběrnice
RS-232. Sběrnice RS-422 je určena pro propojení dvou zařízení, zatímco RS-485 umožňuje
připojit na jednu sběrnici až 32 zařízení. Oproti sběrnici RS-232, u které je maximální délka
FSI VUT Brno
Diplomová práce
11
kabelu 15 metrů a přenosová rychlost do 20 Kbit/s, je maximální délka kabelu 1,2 km a
přenosová rychlost do 10 Mbit/s [20]. Příklady zapojení těchto sběrnic je možné vidět na
obr. 6 a obr. 7.
Zásuvka č. 1
TXTX+
Zásuvka č. 2
1
2
4 RX3 RX+
RX+ 3
RX- 4
2 TX+
1 TX-
GND 5
5 GND
RTS- 6
RTS+ 7
9 CTS8 CTS+
CTS+ 8
CTS- 9
7 RTS+
6 RTS-
Obr. 6 Zapojení sběrnice RS-422
Zásuvka č. 1
Zásuvka č. 2
1 TX-, 4 RX2 TX+, 3 RX+
5 GND
1 TX-, 4 RX2 TX+, 3 RX+
5 GND
Zásuvka č. 32
1 TX-, 4 RX2 TX+, 3 RX+
5 GND
Obr. 7 Zapojení sběrnice RS-485
Počítačové karty, které zprostředkovávají propojení mezi zařízeními, jsou např.
MOXA C102/C104/C168, AX4285, PCL-742B/745B, PCL-746+, PCL-840. Jednotlivé karty
se liší počtem portů, rozsahem použitelných přerušení, maximální přenosovou rychlostí a
optickým oddělením.
3.4.5 Autonomní regulátory, programovatelné automaty a frekvenční měniče
Pro řízení průmyslových zařízení lze použít nejen počítače, ale např. autonomní
regulátory, programovatelné automaty, frekvenční měniče, atd. Ty mohou pracovat na řídicím
počítači zcela nezávisle, ale také od něho mohou přijímat různé instrukce nebo mu předávat
různé druhy informací pomocí komunikační sběrnice, kterou bývá velmi často RS-485.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
3.4.5.1
12
KS 20
KS 20 je kompaktní autonomní regulátor. Při řízení kombinuje výhodné vlastnosti PID
regulace s fuzzy logikou (obr. 8) a lze jej nasadit v širokém spektru nejrůznějších aplikací.
Regulátor má univerzální vstup pro Výstup
termočlánky, odporový teploměr, napětí
nebo
proud.
Kontakty
regulátoru
-
reléového
PID
výstupu mají zatížitelnost až 3 A,
+
RS-485.
komunikační
Dále
regulátor
sběrnice
+
Žádaná
hodnota (SV)
FUZZY
výstup 0/4~20 mA. Volitelnou výbavu
také
Regulovaná
veličina (PV)
+
alternativně je k dispozici proudový
tvoří
SYSTÉM
Obr. 8 Kombinace PID regulace s fuzzy logikou
umožňuje
zabezpečení proti neoprávněnému přístupu v několika úrovních a také má v sobě
zabudovanou samo-optimalizaci pro nastavení optimálních regulačních parametrů [23].
3.4.5.2
CN76000 a CN77000
CN76000 a CN77000 jsou autonomní PID regulátory (obr. 9). Regulátory jsou
opatřeny
univerzálními
vstupy
pro
termočlánky, odporový teploměr, napětí nebo
proud. Mají napěťový výstup (0~10 V),
proudový výstup (0~20 mA) a reléový výstup
se
zatížitelností
3 A.
Regulátory
jsou
vybaveny komunikační sběrnicí RS-485.
Umožňují zabezpečení proti neoprávněnému
Obr. 9 Regulátory CN77000
přístupu ve třech úrovních [22].
3.4.5.3
TECOMAT NS950
TECOMAT NS950 je programovatelný automat pro řízení NC strojů. Skládá se
z jednotlivých měřicích a řídicích modulů, které mohou být přidávány, nebo jednoduše
vyměněny. Jeden z těchto modulů může být určen pro komunikaci s nadřízeným počítačem
nebo dalšími programovatelnými automaty. Komunikace může být zabezpečena sériovým
rozhraním RS-232, nebo RS-485 (obr. 10) [24].
FSI VUT Brno
Diplomová práce
13
Obr. 10 Připojení TECOMAT NS950 k nadřízenému systému na rozhraní RS-485
3.4.5.4
VS 616 P5
VS 616 P5 je měnič kmitočtu všeobecného použití se skalárním řízením (obr. 11).
Vyrábí se v několika variantách. Jednotlivé typy se liší napájecím napětím (1 * 200 V,
3 * 200 V a 3 * 400 V) a dále výkonem měniče, který může být od 0.4 kW až do 300 kW.
Frekvenční měniče lze ovládat pomocí digitálního operátoru, nebo
dálkově pomocí analogových a digitálních vstupů, či pomocí
sériové komunikace. Tou může být buď RS-422, nebo RS-485.
Frekvenční měnič umožňuje nastavit různé U/f křivky (závislost
napětí na frekvenci). Dále umožňuje nastavení rozběhových a
doběhových ramp, rezonanční frekvence a frekvenční omezení.
Samozřejmostí je detekce přetížení. Frekvenční měnič je možné
spustit
za
chodu
motoru,
protože
umožňuje
automatické
vyhledávání rychlosti. Tato funkce umožňuje měkké přepnutí
napájení motoru ze sítě na frekvenční měnič bez zastavení [25].
Obr. 11 Frekvenční
měnič VS 616 P5
3.5 Měřicí metody
Při měření analogových veličin počítačem je nutné převést tyto veličiny např. na
napětí a poté převést analogovou hodnotu do digitální podoby. K této transformaci se
používají analogově digitální (A/D) převodníky, kterých je několik typů. Liší se nejen
přesností, ale i rychlostí převodu a citlivostí na rušivé vlivy. Pro převod digitální hodnoty pak
slouží digitálně analogové (D/A) převodníky. Ty převádějí nejčastěji digitální hodnotu na
napětí či proud.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
14
3.5.1 A/D převodníky
3.5.1.1
Přímý paralelní převodník
Tento typ převodníku patří k nejrychlejším.
Příkladem
může
být
Motorola
MC 10 321
nebo
MC 10 319. Rychlost převodu se u nich pohybuje pod
hranicí
50 ns.
Svou
architekturou
patří
také
k nejsložitějším. To je také důvod, proč se tyto
převodníky vyrábějí maximálně 8-bitové. Jejich struktura
je schematicky znázorněna na obr. 12.
Na vstup převodníku je přivedena analogová
hodnota napětí. Ta se pomocí komparátorů převede do
digitální podoby, která je vstupem do binárně binárního
dekodéru typu m z n. Jeho výstupem je již 8-bitová
paralelního převodníku
hodnota měřeného napětí.
3.5.1.2
Obr. 12 Schéma přímého
Kompenzační A/D převodník s postupnou aproximací
Příkladem
tohoto
typu
převodníku může být Sipex SPx74B
(kde x = 5, 6, 16, 7). Jedná se
o 12-bitové
převodníky
s dobou
převodu 8~12 µs. Dalšími převodníky,
spadajícími do této kategorie, jsou
AD 575, AD 674, AD 774, AD 1674
od firmy Analog Devices (USA).
Schematicky je tento typ převodníku
Obr. 13 Schéma kompenzačního A/D převodníku
s postupnou aproximací
zobrazen na obr. 13.
U uvedeného typu převodníku se využívá k převodu D/A převodník. Výstup z D/A
převodníku se v několika cyklech porovnává s měřenou hodnotou napětí. Při každém cyklu se
postupně nastavují klopné obvody na hodnotu 0, nebo 1, a tak se postupně získává hodnota
analogového vstupu v digitální podobě.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
3.5.1.3
15
Σ - ∆ převodník
Mezi tyto převodníky patří např. AD 776-166/100 kHz. Převodníky pracují tak, že
vstupní napětí je přivedeno do sumátoru, kde se hodnota sčítá s +Uref, nebo –Uref. Výsledná
hodnota je přivedena do integrátoru, jehož výstup je porovnáván komparátorem. Digitální filtr
poté podle šířky impulsu a vzorkovací frekvence vypočte střídu, ze které vypočte hodnotu
napětí. Tu je možno číst v digitální podobě na jeho výstupu. Schéma Σ - ∆ převodníku je na
obr. 14.
Obr. 14 Schéma Σ - ∆ převodníku
3.5.2 D/A převodníky
Příkladem těchto převodníků může být DAC08 – 8-bitový integrovaný obvod
s 16 vývody. Na vstupy převodníku se přivádí referenční napětí Uref a digitální hodnota
v rozsahu 0~255. Výstupem je analogová hodnota napětí U0 = Uref * (0~255)/256. Použití
obvodu DAC08 je na obr. 15.
Obr. 15 Schéma zapojení D/A převodníku DAC08
3.5.3 Měření na velkou vzdálenost
Při měření napětí, např. na termočláncích na velkou vzdálenost, je nutné zajistit, aby
nebyl signál příliš rušený. K tomuto účelu se nejčastěji používají stíněné kabely.
Pokud chceme měřit pomocí hodnoty napětí hodnotu odporu, je nutné na tento odpor
přivést proud o známé hodnotě. Protéká-li odporem proud, můžeme na něm změřit úbytek
FSI VUT Brno
Diplomová práce
16
napětí a z něho vypočítat velikost odporu. Pro získání hodnoty odporu je možné použít různé
typy zapojení: 2, 3 a 4-vodičové. Každé zapojení má své výhody a nevýhody.
Zapojení čtyřvodičové je z nich nejpřesnější (obr. 16a). Pomocí dvou vodičů je na
odpor přiveden proud a pomocí dalších dvou vodičů je měřeno napětí. Těmito vodiči
neprochází proud, a proto na nich nevzniká žádný úbytek napětí. Ke zjištění hodnoty oporu
tak stačí měřit pouze jednu hodnotu napětí.
U zapojení třívodičového je situace složitější (obr. 16b). Pomocí dvou vodičů se opět
přivádí proud. Pro zjištění napětí přímo na odporu je nutné měřit dvě hodnoty napětí, a to
mezi vodičem, kterým proud neprochází, a oběma dalšími vodiči. Dále musí být zajištěno,
aby byly vodiče stejně dlouhé a ze stejného materiálu (se stejným odporem). Napětí na
měřeném odporu se pak získá podle vztahu UR = U1 – U2. Tento druh zapojení pro měření
odporových teploměrů používají např. autonomní regulátory KS 20, CN76000 a CN77000.
Pokud víme, že se nebude měnit odpor přívodních vodičů, např. vlivem změny teploty
vodičů, je možné použít pro měření odporu i dvouvodičové zapojení
(obr. 16c). Před
vlastním měřením je nutné zjistit odpor přívodních vodičů, kterými je odpor napájen a
zároveň i měřen. Výslednou hodnotu odporu pak získáme po odečtení odporu přívodních
vodičů Rp.
I=konst.
I=konst.
I=konst.
I0=0
Rp
U1
UR
R
UR
UR
R
UR
I0=0
U2
a)
b)
R
U0
Rp
c)
Obr. 16 Měření odporu na velkou vzdálenost
FSI VUT Brno
Diplomová práce
17
4. MULTIKRITERIÁLNÍ ANALÝZA PROBLÉMU
Dnes, kdy nejen v průmyslu vzrůstají požadavky na výrobní podniky, je jedním ze
základních problémů udržet si konkurenceschopnost. Je také nutné vyhovět požadavkům
zákazníka. Jedná se zejména o zvýšený odběr, nižší ceny a vyšší kvalitu výrobků. V oblasti
týkající se výroby a prodeje cihel je situace ještě o něco složitější, než by se mohlo na první
pohled zdát. Nejsou zde totiž pouze konkurenční podniky vyrábějící pálené cihly, ale i další
konkurenční podniky, které vyrábějí jiné stavební materiály, kterými mohou být v některých
případech pálené cihly nahrazeny.
Cílem modernizace cihelny v Tuněchodech bylo vyřešit zejména tyto problémy:
•
zvýšení výroby cihel
•
snížení nákladů na tunu pálených cihel
•
zvýšení kvality cihel
Pro vyřešení těchto problémů byla zvolena celková modernizace technologického
parku a zavedení vyššího stupně automatizace do výroby.
V rámci této modernizace bylo nutné navrhnout a zkompletovat řídicí počítače,
zabezpečit komunikaci s připojenými periferiemi a vytvořit programový měřicí a řídicí
systém, který by co nejvíce zastupoval rutinní činnosti člověka a prováděl je přitom s větší
precizností. Cílem bylo dosáhnout vyššího stupně automatizace ve výrobě a v konečném
důsledku umožnění vyřešení všech tří základních problémů.
Měřicí a řídicí počítače bylo nutné navrhnout tak, aby byly schopné pracovat ve velmi
prašném prostředí a za zvýšených teplot. Proto bylo nutné vybírat takové komponenty, které
byly odolné vůči prašnému prostředí. Buďto neměly mít žádné pohyblivé mechanické části,
anebo musely být tyto části konstruovány tak, aby byly vůči tomuto prostředí odolné.
Pro získávání informací z programovatelného automatu TECOMAT NS950 bylo třeba
se zkontaktovat s tvůrcem řídicího programového systému, aby zpřístupnil informace, které
jsou potřebné při vyhodnocování hlavním řídicím počítačem.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
18
5. POPIS STRUKTURY A VAZEB OBJEKTŮ V CIHELNĚ
5.1 Základní rozdělení procesu výroby cihel
Než vznikne ze vstupních surovin pálená cihla, musí se materiál zpracovat v několika
etapách. Nejdříve je nutné získat potřebné suroviny, mezi které patří zejména cihlářská hlína
(opuka a spraš), popílek, škvára, piliny a voda. Cihlářská hlína se nejčastěji těží v blízkosti
cihelny, případně je nutné ji dovážet z jiných ložisek. Další suroviny, jako jsou popílek,
škvára a piliny, se obvykle dovážejí, a většinou jsou to odpady z jiných továren. Když jsou
všechny suroviny připraveny, je možné je smíchat ve správném poměru. Pomocí lisu a
strunové řezačky se potom vyrábějí výlisky, které mají již tvar hotových cihel, pouze barva a
rozměry jsou poněkud odlišné, protože se během dalšího zpracování ještě změní. Připravené
SUŠÁRNA SE TŘEMI
SYSTÉMY A JEDNÍM
VRATNÝM KANÁLEM
AUTOMATICKÁ LINKA
PRO PŘEKLÁDÁNÍ
VYSUŠENÉHO ZBOŽÍ
NA PECNÍ VOZY
VÝROBNÍ
AUTOMATICKÁ
HALA
LINKA PRO
NÁKLÁDÁNÍ
SUŠÁRENSKÝCH
VOZŮ
LIS
HOTOVÉ ZBOŽÍ
NA PALETÁCH
PECNÍ VOZY
EXPEDIČNÍ
NA PŘÍPRAVNÉ
LINKA
KOLEJI
PEC
Obr. 17 Struktura vybraných objektů cihelny a tok zpracovávané suroviny
FSI VUT Brno
Diplomová práce
19
výlisky jsou pak automaticky rovnány na sušárenské vozy (viz příloha č. 3 obr. 51), které jsou
zaváženy do kanálové sušárny. Každý vůz postupně projede jedním z kanálů sušárny
přibližně za 48 hodin. Během tohoto procesu se z výlisků odpaří téměř všechna voda. Když
jsou výlisky zbavené vody, jsou pomocí automatizované linky překládány z vozů
sušárenských na vozy pecní (viz příloha č. 3 obr. 52). Připravené pecní vozy se postupně řadí
na odstavné koleji, ze které jsou v určených časových intervalech automaticky odebírány a
zaváženy do tunelové pece (viz příloha č. 3 obr. 53). Než vůz vyjede z pece ven na opačné
straně, stráví v peci přibližně 24 hodin. Poté jsou vozy přesouvány na odstavnou kolej. Z té
jsou odebírány a expediční linka (viz příloha č. 3 obr. 55) z nich postupně vykládá vypálené
cihly a rovná je na palety. Hotové cihly se pak uskladní na odstavných plochách, kde jsou
připraveny pro naložení na nákladní automobily a následný export. Celý tento proces je
schematicky znázorněn na obr. 17.
K úplnému chodu cihelny samozřejmě patří ještě další objekty, jako jsou např.
ředitelství, expedice, další manipulační zařízení, sklad materiálu, atd. Tyto objekty již nemají
přímý vztah k řešenému problému, a proto zde nejsou uvedeny.
5.1.1 Příprava výlisků do sušárny
Z výrobní etapy, kdy se ze základních surovin produkují lisem výlisky, které jsou
následně nařezány, skládány na sušárenské vozy a následně zaváženy do sušárny, bylo
zapotřebí získávat informace, pro další řízení nebo archivaci (viz příloha č. 4). Mezi ně patří:
•
typ zboží
•
hmotnost výlisku
•
počet řezů od začátku směny
•
počet sušárenských vozů od začátku směny
•
sepnutí spojky lisu
•
ukončení směny – již se nepracuje
•
proud mísidlem lisu
•
tlak lisu
Z těchto se vypočítávají další údaje, jako např. množství zboží zavezeného do sušárny a
množství vody, které je nutné během sušení z výlisků odpařit.
5.1.2 Sušení výlisků
Jakmile jsou výlisky narovnány na sušárenských vozech, zavážejí se do sušárny. Ta je
rozdělena do tří systémů a jednoho vratného kanálu. V každém systému jsou vozy rovnány do
FSI VUT Brno
Diplomová práce
20
dvou řad po 26 vozech. Vozy postupně projíždějí jedním ze systémů, až se přibližně za 48
hodin dostanou na konec systému. Odtud jsou pak odebírány a vratným kanálem se vyvážejí
ven ze sušárny.
K sušení výlisků se převážně používá teplo odebírané z pece při chlazení cihel po
jejich vypálení. Toto teplo se vede z pece do sušárny pomocí vzduchotechniky, kterou
představuje systém potrubí, klapek a hnacích ventilátorů. Pokud je tepla z pece nedostatek, je
nutno zapnout přímý ohřívač vzduchu, který chybějící teplo dodá.
Sušení výlisků musí probíhat za určitých teplot, které se musí měnit podle toho, jak
dlouho jsou výlisky sušeny a kolik je v nich vody. Tato závislost teploty na čase (poloze
v sušárně) se nazývá sušicí křivka (viz příloha č. 2 obr. 47). Aby bylo zajištěno správné
sušení, bylo nutné získávat údaje týkající se sušení v sušárně (viz příloha č. 2 obr. 48) [1]:
•
teploty ve třech systémech sušárny (3 * 10 teplot)
•
vlhkosti v systémech sušárny (10 čidel)
•
teploty TI_101_1, TI_101_2, TI_101_3, TI_103_01, TI_127_01, TI_228_07
•
přetlak na konci sušárny (PIC_101_06) a diference tlaků ve vstupním potrubí do
sušárny (PIC_123_02)
•
polohy a napájení klapek Q1, Q3, Q7, Q9, Q12, Q13, Q14, Q15
•
výkony ventilátorů poháněných frekvenčními měniči VHV2, VMV1, VMV2, VMV3
•
stavy ventilátorů VTV1, VMV5, VPMV
Dále bylo nutné ovládat tato zařízení [1]:
•
klapky Q1, Q3, Q7, Q9, Q12, Q13, Q14, Q15
•
ventilátory poháněné frekvenčními měniči VHV2, VMV1, VMV2, VMV3, VMV4
5.1.3 Vypálení cihel
Když jsou vysušené výlisky vyvezeny ze sušárny, překládají se na pecní vozy. Ty se
v definovaných intervalech zavážejí do pece. V peci je jedna řada po 36 vozech. Každý vůz
projede pecí přibližně za 24 hodin. Během této doby se vysušené výlisky vypálí a stanou se
z nich pálené cihly. Aby byly cihly kvalitní, je nutné dodržet předepsaný průběh teplot. Proto
je nutné udržovat v peci na určitém místě teplotu v předepsaném rozmezí. K tomu bylo nutné
získávat údaje, které jsou mimo jiné nutné k zajištění bezpečného chodu pece (viz příloha č. 2
obr. 48) [1]:
•
teploty hořákových sekcí SHS1, SHS1, BHS1, BHS2, BHS3, BHS4, BHS5, PHS1
•
teploty hořákových skupin HS1, HS2, HS3, HS4, HS5
FSI VUT Brno
Diplomová práce
•
21
teploty v peci TI_207_04, TI_207_05, TI_207_06, TI_207_07, TI_207_08,
TI_207_09, TI_208_07, TI_208_09
•
teploty mezistropu TI_201_01, TI_201_02, TI_201_03, TI_201_04, TI_201_05,
TI_201_06
•
teploty pod pecními vozy TI_203_01, TI_203_02
•
teploty vzduchotechniky TI_230_01, TIC_225_01, TI_236_01
•
tlak v peci PIC_227_11 a podtlak do komína PI_206_01
•
polohy a napájení klapek KL2, KL3, KL9, Q19
•
dochlazovací ventilátor poháněný frekvenčním měničem VD3
•
stavy ventilátorů VK, VVC, VRCH,VPP3a4, VD1, VD2, VSHS1, VSHS2, VBHS1,
VBHS2, VBHS3, VBHS4, VBHS5, VPHS1, VHS1, VHS2, VHS3, VHS4, VHS5
Dále bylo nutné ovládat tato zařízení [1]:
•
hořákové sekce SHS1, SHS1, BHS1, BHS2, BHS3, BHS4, BHS5, PHS1
•
hořákové skupiny HS1, HS2, HS3, HS4, HS5
•
klapky KL2, KL3, KL9, Q19
•
dochlazovací ventilátor poháněný frekvenčním měničem VD3
5.2 Regulované veličiny
V tomto odstavci se zaměřím pouze na přímé vztahy (např. zvýšení výkonů hořáků má
za následek zvýšení teploty). Dále zde totiž existují i vztahy nepřímé, ale méně významné,
které nejsou doposud přesně známy. Často se nepřímo ovlivněné veličiny doregulují jinými
ovládacími prvky, a proto není nutné brát tyto vztahy v úvahu.
5.2.1 Proces sušení
Při procesu sušení je nutné dodržet správný průběh teplot a vlhkostí, jinak by byly
vysušené výlisky pro další použití nepoužitelné, např. popraskané, zdeformované, či zcela
rozpadnuté. Proto je nutné udržovat teploty a vlhkosti v jednotlivých systémech sušárny
v povoleném rozsahu (viz příloha č. 2 obr. 47). Toho se dosahuje nepřímo, a to regulováním
těchto veličin [1]:
•
vstupní teplota TI_127_01 nastavováním klapky Q4
•
vstupní teplota TI_101_03 nastavováním klapky Q2
•
teplota přetahu mokrého vzduchu TI_101_02 nastavováním klapky Q9
•
diference tlaků ve vstupním potrubí do sušárny PIC_123_02 nastavováním klapky Q3
FSI VUT Brno
Diplomová práce
•
22
přetlak na konci sušárny (PIC_101_06) nastavováním výkonu ventilátoru VHV2
pomocí frekvenčního měniče
Dále se nastavují výkony ventilátorů odtahu mokrého vzduchu VMV1, VMV2,
VMV3, VMV4 pomocí frekvenčních měničů na základě informací o teplotě mokrého
vzduchu TI_103_01 a množství vody, kterou je nutné odpařit ze zavezených výlisků. Tento
údaj se získává na základě informací o hmotnosti mokrého a vysušeného výlisku a množství
zavezeného zboží [1]. Tyto informace jsou čteny z programovatelného automatu TECOMAT
NS950.
Na základě běhu ventilátorů VMV1, VMV2, VMV3, VMV4 je nutné ovládat klapky
Q12, Q13, Q14, Q15, aby v případě vypnutí ventilátoru nenastalo proudění odtahovými
komíny v opačném směru, anebo ventilátory neměly snahu odtahovat vzduch přes zavřené
klapky.
5.2.2 Proces pálení
Při pálení cihel v peci je situace o něco složitější než při sušení v sušárně. Je zde totiž
také nutné dbát na bezpečnost provozu a na ekologii. Při špatném chodu by zde mohlo dojít
k propálení pece a následnému požáru, nebo dokonce k výbuchu, protože teplo je do pece
dodáváno pomocí plynových hořáků. K zabezpečení správného chodu je nutné regulovat a
kontrolovat tyto veličiny (viz příloha č. 2 obr. 48) [1]:
•
výstupní teplota TIC_225_01 nastavováním klapky KL2
•
tlak v peci PIC_227_11 nastavováním výkonu ventilátoru VD3 pomocí frekvenčního
měniče a nastavováním klapky KL9
•
teploty v peci u hořákových sekcí SHS1, SHS2, BHS1, BHS2, BHS3, BHS4, BHS5,
PHS1 pomocí výkonu hořáků příslušejících k dané sekci
•
teploty v peci u hořákových skupin HS1, HS2, HS3, HS4, HS5 zapínáním a
vypínáním hořáků těchto skupin
•
teplotu v peci pod rychlochlazením nastavováním výkonu rychlochlazení
•
teplotu v peci TI_207_04 nastavováním klapky Q19
•
teplotu v peci TI_207_05 nastavováním klapky Q7
FSI VUT Brno
Diplomová práce
23
5.3 Kritické regulované veličiny
Některé veličiny uvedené v odstavcích 5.2.1, 5.2.2 jsou velmi důležité jak pro kvalitní
výrobu, tak pro bezpečný chod, a proto bylo nutné brát tento požadavek při návrhu řízení
v úvahu. Mezi ně patří (obr. 48, viz příloha) [1]:
•
výstupní teplota TIC_225_01 a podtlak do komína PI_206_01
•
teploty v peci u hořákových skupin HS1, HS2, HS3, HS4, HS5
•
teplotu v peci pod rychlochlazením
•
tlak v peci PIC_227_11
•
vstupní teploty do sušárny TI_101_03 a TI_127_01
5.3.1 Poruchy
Aby byl zajištěn bezpečný chod, bylo nutné zajistit hlídání poruchových hlášení. Mezi
ně patří [1]:
•
poruchy ventilátorů hořákových skupin č. 1 až 5 (VHS1~VHS5), rychlochlazení
(VRCH), pod pecními vozy (VPP3a4), kouřový (VK), cirkulační (VVC),
dochlazovací (VD1, VD2, VD3), přetahu teplého vzduchu (VTV1), přetahu horkého
vzduchu (VHV2), přetahu mokrého vzduchu (VPMV), odtahu mokrého vzduchu č. 1
až 5 (VMV1~VMV5),
•
vysoké teploty mezistropu, pod pecními vozy, odtahu mokrého vzduchu
•
nízký a vysoký tlak plynu
•
nízký tah v peci
•
porucha cyklu posuvu
•
porucha ohřívače vzduchu
•
porucha kolejové dopravy – vjezd a výjezd
•
porucha cirkulačních ventilátorů a vlakových pojezdů v systémech sušárny 1, 2 a 3
•
porucha napájení stykačů a relé
•
poruchy napájení klapek KL2, KL3, KL9, Q1, Q2, Q3, Q4, Q7, Q9, Q12, Q13, Q14,
Q15, Q19 a klapky rychlochlazení
FSI VUT Brno
Diplomová práce
24
5.4 Popis měřených čidel a ovládaných objektů
5.4.1 Teploměry
5.4.1.1
Odporové teploměry PT100
Teplotu je možné měřit pomocí odporových teplotních čidel, které měří teplotu na
základě změny odporu. Příkladem jsou teploměry PT100, které umožňují měřit teplotu až do
600 oC. Většinou je snaha, aby závislost změny odporu na teplotě byla lineární. Závislost
u teploměrů s typovým označením PT100 je téměř lineární, a tak je možné tuto závislost po
částech zlinearizovat.
Aby bylo možné měřit odpor na teploměru, je nutné napojit čidlo na zdroj
konstantního proudu a poté měřit úbytek napětí na odporu. Pro tento účel je možné použít
více zapojení (odstavec 3.5.3). Ze třech uvedených zapojení bylo použito dvouvodičové
zapojení. Důvody byly tyto:
•
Pro měření se mělo použít již položené kabeláže a ke každému teplotnímu čidlu byly
vedeny pouze tři vodiče. To byl důvod, proč nebylo možné použít čtyřvodičového
zapojení.
•
V případě třívodičového zapojení, které umožňuje automatickou korekci odporu
přívodních vodičů, je nutné měřit pro jedno teplotní čidlo dvě hodnoty napětí. Protože
bylo nutné měřit velké množství odporových teploměrů, bylo tento způsob zapojení
nevhodný.
5.4.1.2
Termočlánky typu K
Teplotu je také možné měřit pomocí termočlánků. Jejich princip spočívá v tom, že se
na nich generuje napětí v závislosti na teplotním rozdílu v měřeném místě a v místě, ve
kterém jsou vodiče čidla ukončeny. Proto není nutné tento druh teplotních čidel napájet.
Nevýhodou je ovšem to, že generované napětí je velice malé. Většinou se pohybuje v µV, a
tak je měření citlivé na rušení. Proto bylo nutné použít měřicí karty s velkým zesílením a
stíněné kabely.
Některé termočlánky jsou opatřeny proudovým převodníkem a pak se neměří
generované napětí, ale proud. Ten je možné měřit například pomocí přesného 100 Ω odporu,
na kterém vznikne úbytek napětí, který je v rozmezí 400 mV až 2 V.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
25
5.4.2 Vlhkoměry
Čidla pro měření vlhkosti je možné velmi snadno poškodit, a proto je nutné dbát na to,
při jakých teplotách bude vlhkost měřena. Obvykle jsou vlhkoměry opatřeny proudovým nebo
napěťovým převodníkem a měřené napětí se pohybuje v rozmezí 0~5 V. Závislost vlhkosti na
napětí je pak lineární.
5.4.3 Tlakoměry
K měření tlaku se používají čidla určená pro různý rozsah. Zde byla použita čidla
s rozsahy ±30 Pa, 0~160 Pa a ±250 Pa. Jednotlivé tlakoměry byly opatřeny proudovými
převodníky (4~20 mA), které mají lineární závislost mezi měřeným tlakem a proudem. Proud
se zjišťuje podle úbytku napětí na přesném 100 Ω odporu.
5.4.4 Klapky
Pro nastavování klapek byly použity servopohony MODACT s krouticím momentem
125~300 Nm. Tyto servopohony mohou konstantní rychlostí klapky buď zavírat, anebo
otevírat. Dále umožňují měřit polohu užitím odporového snímače, který mění svůj odpor
v závislosti na natočení (otevření klapky) a tato závislost je lineární. Aby bylo možné změřit
tento odpor, je nutné snímač napájet. Zapojení bylo použito dvouvodičové, obdobně jako pro
teploměry PT100.
5.4.5 Ventilátory
Ventilátory se v tomto případě využívají buď k transportu plynného média z jednoho
místa na druhé, anebo k zajištění homogenity parametrů vzduchu uvnitř nějakého prostoru.
Příkladem může být systém v sušárně, kde by bez ventilátorů nastal takový stav, že by se
u stropu držel horký suchý vzduch a dole by byl mokrý studený vzduch. Následkem toho by
se většina zboží zničila.
Pro většinu ventilátorů bylo zvoleno ruční spouštění z řídicího pultu a řídicí počítač
pouze měří stav ventilátoru: chod a poruchu. Pouze vybrané ventilátory jsou napájeny
z frekvenčních měničů, které je možné ovládat hlavním počítačem přes sběrnici RS-485.
5.4.5.1
Frekvenční měniče
Pro napájení ventilátorů byly použity frekvenční měniče VS 616 P5 o výkonech
5,5 kW, 7,5 kW a 55 kW. Tento typ měničů je možné napojit na počítač přes sběrnici RS-485,
FSI VUT Brno
Diplomová práce
26
a tak je možné je pomocí hlavního počítače řídit, či z nich získávat informace. Více informací
o VS 616 P5, viz odstavec 3.4.5.4.
5.4.6 Programovatelný automat TECOMAT NS950
Programovatelný automat TECOMAT NS950 zabezpečuje řízení NC strojů. Ty
připravují výlisky na sušárenské vozy a zavážejí je do sušárny. Řídicí počítač dostal za úkol
pouze čtení těchto údajů:
•
typ zboží
•
hmotnost výlisku
•
•
•
•
ukončení směny
5.4.7 Hořáky
Hořáky zde byly použity plynové, které mají za úkol dodávat teplo. U některých se
pouze snímal chod a porucha, v případě hořákových sekcí bylo nutné hořáky i ovládat.
5.4.7.1
Hořákové skupiny
Pro hořákové skupiny byly použity hořáky, které buďto pálí, nebo nepálí. Těmito
hořáky se reguluje teplota v pálicí části pece. Jsou ovládány pomocí autonomních regulátorů
KS 20.
5.4.7.2
Hořákové sekce
V hořákových sekcích byly použity hořáky, které umožňují plynulé nastavování
výkonu. Tento výkon nastavuje servo, které nastavuje podle řídicího napětí optimální poměr
plynu a vzduchu, aby bylo dosaženo dokonalého spalování a neprodukoval se tak jedovatý
oxid uhelnatý. Zapalování a hoření je prováděno zabezpečovací automatikou pro plynové
hořáky firmy LANDIS & GYR s typovým označením LGE 10.13A113. Pro ovládání hořáků
v hořákových sekcích a regulaci teploty v peci pomocí těchto hořáků byl určen podřízený
počítač.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
27
6. VOLBA HARDWAROVÝCH A SOFTWAROVÝCH
PROSTŘEDKŮ
Aby bylo možné realizovat měření a řízení vybraných objektů, bylo nutné specifikovat
a vybrat:
•
komponenty, ze kterých měl být složen hlavní počítač a podřízený počítač
•
komunikační sběrnici vhodnou do průmyslového provozu
•
měřicí a řídicí karty
•
měřicí metody
•
vhodnost použití programového systému Control Panel 3.0 k vytváření řídicích a
měřicích programů
6.1 Výběr hlavního a podřízeného počítače
Při výběru komponent bylo nutné dbát na odolnost vůči prašnému prostředí, zvýšené
teplotě a dále možnost pracovat s dostatečným počtem měřicích a řídicích karet. Při výběru
grafické karty bylo zapotřebí zjistit, zda je grafická karta podporována operačním systémem.
Co se týče hlavního počítače, byl zde kladen požadavek na dostatečný výkon, aby tak
byl počítač schopen nejen obsloužit všechny měřené a řízené objekty, ale zároveň
komunikovat s uživatelem. Na základě těchto požadavků byl sestaven hlavní počítač
z následujících komponent:
•
procesor Pentium MMX 166 MHz s velkým pasivním chladičem
•
32 MB RAM
•
základní deska PR5; 3 x PCI, 4 x ISA
•
pevný disk 1,2 GB
•
výměnný rámeček pro pevný disk
•
grafická karta S3 TRIO 64V+ (1 MB)
•
monitor ADI 17" 5P
•
klávesnice
•
myš Logitech
•
karta PCX-795 pro rozšíření ISA sběrnice
•
přídavná pasivní sběrnice ISA, 12 x ISA
FSI VUT Brno
Diplomová práce
28
Podřízený počítač pro regulaci hořákových sekcí nemusel být tak výkonný jako hlavní
počítač, protože nemusel přímo komunikovat s uživatelem a byl sestaven z těchto komponent:
•
procesor Pentium 120 MHz s velkým pasivním chladičem
•
16 MB RAM
•
základní deska PG5; 2 x PCI, 4 x ISA
•
pevný disk 850 MB
•
výměnný rámeček pro pevný disk
•
grafická karta S3 TRIO 64V+ (1 MB)
Procesory byly opatřeny pasivními chladiči poté, co bylo po tepelných zkouškách
ověřeno, že tento způsob chlazení je dostačující. Klasické aktivní chladiče by se v prašném
prostředí velmi brzy zadřely, a to byl důvod, proč nemohly být použity. V případě
podřízeného počítače byl dokonce snížen taktovací kmitočet na 60 MHz. Procesor se tak
mnohem méně zahříval a přesto byl jeho výkon pro řízení a měření hořákových sekcí
dostatečný.
Aby bylo možné aktualizovat řídicí program a případně přehrávat zaznamenaná data,
bylo nutné zajistit přenos souborů. Klasická disketová mechanika v prašném provozu
nepřipadala v úvahu, a tak byla zvolena velice levná varianta, a to výměnný rámeček pro
pevný disk. Díky němu bylo možné vyjmout celý pevný disk, vložit ho do jiného počítače a
přehrát potřebná data. Také byla využita i druhá možnost: přenášení dat pomocí sériového
rozhraní počítače RS-232. Tento přenos je ovšem pomalý, a tak není využíván ve větší míře.
Co se týče výběru grafické karty, bylo nutné, aby byla podporována operačním
systémem Control Panel 3.0, ve kterém je programový systém realizován. Zvolená grafická
karta patří k těm nejlevnějším, ale v rozlišení 1024 x 768 bodů a 256 barev vykazuje velmi
dobrý výkon. A to také díky tomu, že je narozdíl od některých dražších karet přímo
podporována systémem Control Panel 3.0.
Pro zajištění potřebného počtu ISA zásuvek bylo nutné hlavní počítač rozšířit. To se
provedlo použitím karty PCX-795 pro rozšíření ISA sběrnice a přídavnou ISA sběrnicí.
6.2 Měřicí a řídicí karty
Z karet, měřících digitální vstupy a nastavujících digitální výstupy, byla vybrána karta
AX5244 se 144 vstupy, či výstupy. Tato karta byla vybrána z důvodu, že bylo zapotřebí měřit
velké množství digitálních vstupů a že zároveň umožňuje nastavovat digitální výstupy (viz
FSI VUT Brno
Diplomová práce
29
příloha č. 4). Z přizpůsobovacích karet pak byly použity karty AX754 s 24 opticky
oddělenými vstupy a AX756B s 24 reléovými výstupy.
K měření impulsů udávajících množství spotřebovaného plynu byl použit čítač
impulsů AX5218. Tento čítač má celkem 10 zabudovaných šestnáctibitových čítačů a
umožňuje měření až do frekvence 7 MHz.
Co se týče měření analogových vstupů, byly použity dva typy karet. Karta PCL-813 je
opticky izolovaná vstupní karta (obr. 4) a umožňuje softwarově nastavovat měřené rozsahy.
Je velmi rychlá a je schopná měřit napětí řádově v mV. Analogově digitální převod je
prováděn s 12-bitovou přesností, která je v tomto případě dostačující. Je vhodná pro měření
polohy klapek, odporových teploměrů, vlhkoměrů a tlakoměrů s proudovými převodníky. Pro
HLAVNÍ POČÍTAČ
pentium MMX 166 MHz
pasivní chladič
32 MB RAM
PODŘÍZENÝ POČÍTAČ
pentium 120 MHz
pasivní chladič
16 MB RAM
klávesnice
myš Logitech
RS-232
PR5
výměnný rámeček
HDD 1,2 GB
S3 TRIO 64V+
monitor 17"
HDD 850 MB
MOXA C102HI.1
2 x RS-485
KS 20
MOXA C102HI.2
2 x RS-485
VS 616 P5
PCX-795A
PG5
výměnný rámeček
S3 TRIO 64V+
AX5212.1
AX5244.2
PCL-813.3
TECOMAT NS950
měřič plynu
PCX-795B
ventilátory
AX5218.1
digitální vstupy
AX5244.1
poruchy
PCL-813.2
PCL-813.1
8 hořákových
sekcí
teploměry
klapky
teploměry
teploměry
AX5232.1
vlhkoměry
tlakoměry
teploměry
Obr. 18 Specifikace hlavního a podřízeného počítače s měřicími a řídicími kartami
FSI VUT Brno
Diplomová práce
30
měření velmi malých napětí pak byla použita karta AX5232 s nastaveným zesílením 200.
Užitím této karty pak je možné měřit i termočlánky typu K. Obě karty umožňují měřit až 32
analogových vstupů se společným uzemněním.
Pro měření odporu na velkou vzdálenost, např. u odporových teploměrů či
u servopohonů, bylo použito dvouvodičové zapojení, viz odstavec 5.4.1.1.
Aby bylo možné nastavovat výkony osmi hořákových sekcí, byla pro tento účel
použita digitálně analogová karta AX5212 (obr. 5). Tato karta má 8 opticky neoddělených
výstupů s 12-bitovým rozlišením.
Se zařízeními, jako např. autonomními regulátory KS 20, frekvenčními měniči
VS 616 P5 a programovatelným automatem TECOMAT NS950, bylo nutné komunikovat
přes průmyslovou sběrnici RS-485. Tato sběrnice je velmi odolná proti rušení a umožňuje
komunikovat s 32 zařízeními až na vzdálenost 1 200 m. Jednotlivé typy zařízení používaly
různé komunikační protokoly, a tak bylo nutné každý typ připojit k hlavnímu počítači zvlášť.
K tomuto účelu byly vybrány dvě karty MOXA C102HI. Každá karta obsahuje dva porty
RS-422/RS-485, opticky oddělené, a tudíž odolné proti přepětí.
Také bylo nutné umožnit komunikaci mezi hlavním a podřízeným počítačem. Zde
bylo mnoho možností – od velmi rychlého přenosu dat pomocí síťových ethernetových karet,
přes odolnou komunikaci použitím sériového rozhraní RS-422/RS-485, až po komunikaci
přes RS-232. Nakonec byla zvolena komunikace přes sériové rozhraní RS-232, protože byly
počítače umístěny blízko sebe, a tak nebylo nutné komunikovat na příliš velkou vzdálenost a
nebylo zde velké riziko rušení. Při použití síťových ethernetových karet, případně sériového
rozhraní RS-422/RS-485, by bylo nutné použít další dvě, případně jednu kartu, které by
zabíraly další volné pozice v počítači.
6.3 Programový systém pro vývoj řídicích a měřicích programů
Po zhodnocení programových systémů určených pro vývoj řídicích a měřicích
programů bylo zjištěno, že navrhovaný systém Control Panel 3.0 je vyhovující a vhodný pro
realizaci řídicího a měřicího programu vybraných objektů cihelny. Control Panel lze spustit
pod operačním systémem MS-DOS 5 a vyšším. V tomto případě byla zvolena dostupná verze
MS-DOS 6.2.
Celé prostředí operačního systému je v českém jazyce a je velmi stabilní. Pro konečný
běh programu existuje RUNTIME verze, ve které je možné zabezpečit program a vše ostatní
proti neoprávněnému přístupu, a to v několika úrovních. RUNTIME verze je určena pouze
FSI VUT Brno
Diplomová práce
31
pro spouštění již dříve vytvořených aplikací. Spouštět lze aplikace ve formátu *.CP, *.CPX
(Control Panel Executable) a *.CPE (Control Panel Embedded). V této verzi není k dispozici
překladač zdrojových textů a editor aplikací
Operační systém Control Panel je víceúkolový, a tak je možné spouštět více úkolů
zároveň, např. řídicí program a tabulkový procesor pro vyhodnocení zaznamenaných dat.
Dále jsou dostupné nástroje pro vytváření nových ovladačů pro měřicí a řídicí karty. Jedná se
o produkt Control Panel Device Driver Kit spolu s TopSpeed Modula 2. Device Driver Kit
(DDK) systému Control Panel slouží pro vývoj a tvorbu ovladačů vstupně/výstupních zařízení
v podobě dynamicky linkovaných knihoven (DLL). DDK generuje masky zdrojových
souborů a projekty pro překladače TopSpeed Modula 2 a TopSpeed C/C++ firmy TopSpeed
Corporation nebo pro překladač WATCOM C/C++ v.10.5 a v.10.6 [27].
Obr. 19 Ukázka vývoje aplikace v operačním systému Control Panel 3.0
FSI VUT Brno
Diplomová práce
32
7. REALIZACE PROCESU ŘEŠENÍ PROBLÉMU
Nejdříve bylo nutné zprovoznit hardware a teprve poté se mohlo přistoupit k vývoji
řídicího a měřicího programového systému.
7.1 Kompletace měřicích a řídicích počítačů
Hardware specifikovaný v odstavcích 6.1, 6.2 a v příloze č. 4 byl skládán postupně.
Nejdříve byl zkompletován hlavní počítač a poté podřízený počítač. Pak bylo nutné tyto
počítače oživit a na každý z nich nainstalovat operační systém MS-DOS 6.2, pod kterým je
možné spustit Control Panel 3.0. Když byly oba počítače oživeny, bylo nutné nainstalovat
následující měřicí a řídicí karty, případně kartu pro rozšíření ISA sběrnice:
Hlavní počítač
Podřízený počítač
PCX-795
AX5212
2 x MOXA C102HI
AX5244
AX5218
PCL-813
AX5232
AX5244
2 x PCL-813
Karty bylo nutné nakonfigurovat. U každé z nich byla nastavena základní adresa a
další parametry specifické pro každou kartu, jako např. typ přizpůsobovací karty, měřicí
rozsahy, zesílení a další.
Když byly oba počítače zkompletovány, mohlo se přistoupit k realizaci řídicích a
měřicích programových systémů na obou počítačích.
7.2 Realizace řídicích a měřicích programových systémů
Před vytvářením řídicích a měřicích programů bylo nejdříve nutné mít k dispozici
ovladače k měřicím a řídicím kartám, ovladač pro komunikaci hlavního počítače
s podřízeným a ovladače umožňující komunikaci s autonomními regulátory KS 20,
frekvenčními měniči VS 616 P5 a programovatelným automatem TECOMAT NS950.
7.2.1 Tvorba ovladačů
Pro některé karty bylo původně uvažováno použití již hotových ovladačů nabízených
firmou Alcor-Moravské přístroje a.s. Tyto ovladače ale nebylo možné použít, jestliže dané
zařízení nebylo instalováno v počítači. Neumožňovaly běh v tzv. simulačním módu, a proto
FSI VUT Brno
Diplomová práce
33
nebyly příliš vhodné pro toto použití. V případě analogově digitálních karet umožňovaly číst
pouze měřené napětí. To byly hlavní důvody, proč jsem se rozhodl ovladače vytvořit.
Jednotlivé ovladače byly navrženy pomocí Control Panel Device Driver Kit. Vlastní
kód ovladačů byl psán a překládán pomocí programu TopSpeed Modula 2.
Všechny ovladače byly vytvořeny tak, aby mohly být spuštěny v tzv. simulačním
módu. Tento mód umožňuje běh ovladače nezávisle na měřicí anebo řídicí kartě a "měřené"
hodnoty je pak možné nastavovat přímo v okně ovladače. Některé ovladače jsou schopné
náhodně měnit měřenou hodnotu ve zvoleném rozsahu se specifikovanou maximální změnou.
Ovladače umožňují ukládání, případně načítání parametrických souborů s uchovaným
nastavením za běhu ovladače pomocí menu v okně ovladače.
V případě analogově digitálních karet umožňují nově vytvořené ovladače okamžitý
převod měřeného napětí na teplotu, tlak, vlhkost, atd.
Při popisu jednotlivých prvků v okně ovladače jsem zvolil popisky v anglickém
jazyce, jak je tomu i u ostatních profesionálních ovladačů, které je možné ke Control Panelu
dokoupit. Jazyk v menu se mění automaticky v závislosti na použité jazykové verzi systému
Control Panel.
7.2.1.1
AX5244
Tato karta umožňuje pracovat až se 144
digitálními vstupními/výstupními kanály [16].
Kanály jsou rozděleny do 6 skupin po 24
kanálech. Každou skupinu je pak možné
nastavit pro vstup, nebo výstup. V okně
ovladače je možné do simulace přepnout celou
kartu, jednotlivou skupinu v případě odpojení
přizpůsobovací karty, či jednotlivé kanály.
Pro nastavení základní adresy karty
AX5244, se kterou má tento ovladač pracovat,
lze použít editační pole Base Address. Měřený,
případně nastavovaný kanál je možné nastavit
pomocí pole Channel případně Group + Pin.
Měřenou, či výstupní hodnotu je pak vidět
v tlačítku volby Value. V případě zaškrtnutí se
Obr. 20 Okno ovladače karty AX5244
FSI VUT Brno
Diplomová práce
34
jedná o logickou hodnotu "1" v opačném případě o logickou hodnotu "0". Je-li zaškrtnuto
tlačítko volby Online, mění se tato hodnota při každém měření, v případě výstupního kanálu
je uživatelem nastavená hodnota také okamžitě nastavena na kartě AX5244. Po stisknutí
tlačítka Refresh se provede aktualizace prvků v ovladači, kdežto po stisknutí tlačítka
Read/Write se provede nejdříve měření/zápis a teprve poté jsou prvky zaktualizovány.
7.2.1.2
AX5232
Karta AX5232 může měřit až 32 analogových vstupů, 8 digitálních vstupů a má 8
digitálních výstupů [15].
Ovladač byl vypracován tak, aby převáděl měřené napětí (položka Voltage) přímo na
měřenou veličinu (položka Value). Ovladač umožňuje měřit:
•
napětí
•
platinové odporové teploměry PT100
•
termočlánky typu K a S
•
termočlánky typu K s proudovým převodníkem
•
libovolnou lineárně závislou veličinu (tlak, vlhkost, polohu klapky atd.)
Měřenou veličinu je možné vybrat pomocí tlačítek v rámu A/D Type. Další potřebné
parametry se zadávají v rámu 32 A/D channels. Zde je možné zadat odpor přívodních vodičů
v odporovém teploměru PT100 (položka Rp), odpor přívodních vodičů k teploměru (položka
2*Rd), napájecí proud (položka Current), teplotu prostředí pro měření teploty termočlánky
(položka Zero Temperature), případně parametry pro lineární závislost měřené veličiny
(položky Voltage[mV] Value[%], Min., Max.). Některé hodnoty, jako např. proud, teplotu
prostředí či číselnou hodnotu v rozsahu 0~4095, při které je měřené napětí rovno nule
(položka Zero), lze přímo zadat, nebo měřit z jiných vstupů této karty (položky Address).
Aby bylo možné vypočítat z naměřeného napětí napájecí proud pro odporové teploměry, je
nutné zadat hodnotu odporu, na kterém se napětí měří (položka 100R).
Pro jednotlivé A/D kanály je možné nastavit filtraci pomocí položek Filter Number a
Deltha. Ovladač pak při měření měří kanál tak dlouho, dokud v daném počtu měření
(Number) je výchylka menší, nebo rovna hodnotě Deltha. Z naměřených hodnot pak vypočte
průměr, který reprezentuje výslednou hodnotu.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
35
Po stisknutí tlačítka Update se provede aktualizace prvků v ovladači, kdežto po
stisknutí tlačítka Measure se provede nejdříve měření a teprve poté jsou prvky
zaktualizovány. Je-li zaškrtnuto tlačítko volby Online, mění se hodnoty u prvků v okně
ovladače při každém měření automaticky.
Práce s digitálními vstupy a výstupy je obdobná jako u karty AX5244 (viz odstavec
7.2.1.1).
Ovladač může být celý v simulačním módu, nebo je možné spustit simulaci pro
jednotlivé kanály. Pro A/D kanál, který je v simulaci, je možné nastavit náhodnou změnu
měřené veličiny pomocí položek Random, Max step, Min volt., Max volt.
Tento ovladač také umožňuje měření hodnot na pozadí (položka Cached input). Při
čtení programu měřené hodnoty z tohoto ovladače je okamžitě vrácena poslední naměřená
FSI VUT Brno
Diplomová práce
36
hodnota a samotné měření se provede, až na něj dojde řada. Změřená hodnota je tak předána
programu při dalším čtení. To umožňuje plynulou práci programu a měření velkého množství
údajů.
V dolní části okna vypisuje ovladač měřený kanál a chybová hlášení.
7.2.1.3
PCL-813
Ovladač pro tuto kartu byl navržen velice podobně jako ovladač pro kartu AX5232.
Pouze zde není možné pracovat s digitálními vstupy a výstupy, protože je tato karta nemá.
Další rozdíl je také v tom, že zesílení (položka Gain) lze nastavit pro každý kanál zvlášť, a to
přímo z okna ovladače, kdežto u karty AX5232 se nastavovalo zesílení pro celou kartu, a to
hardwarově.
7.2.1.4
AX5212
AX5212 je digitálně analogová karta s 8 opticky
neoddělenými výstupy [13]. Ovladač umožňuje zadat
základní adresu karty (položka Base Address), se kterou
má pracovat, a nastavený rozsah (položka Range) pro
daný kanál (položka Channel). Výstupní hodnotu je
možné zadávat přímo z okna ovladače pomocí položky
Value.
Ovladač může být celý v simulačním módu, nebo
je možné spustit simulaci pro jednotlivé kanály. V dolní
části okna vypisuje ovladač chybová hlášení.
7.2.1.5
Obr. 22 Okno ovladače karty
AX5212
AX5218
Ovladač pro kartu AX5218 umožňuje číst a nastavovat hodnoty všech 10 čítačů a
pracovat s 24 vstupními/výstupními digitálními kanály. Anglické názvosloví bylo použito ve
shodě s názvoslovím použitém v příručce [19] pro tuto kartu.
V okně ovladače je pro zvolený čítač (položka Channel) možné nastavit vstup
(položka Source), počáteční hodnotu při spouštění čítače (položka Load) a maximální krok
(položka Max) při jednom čtení, pokud je kanál v simulaci. Čtená hodnota je vidět
v editačním poli Hold. Po stisknutí tlačítka Read se provede čtení hodnoty z čítače a po
stisknutí Load&Arm se provede opětovné spuštění čítače. Je-li zaškrtnuto tlačítko volby
Online, mění se hodnoty u prvků v okně ovladače při každém měření automaticky. Zda má
FSI VUT Brno
Diplomová práce
37
čítač svou hodnotu postupně zvyšovat, či snižovat, je možné nastavit tlačítkem výběru
Increment.
Práce s digitálními vstupy a výstupy je obdobná jako u karty AX5244 (viz odstavec
7.2.1.1). Tato karta, narozdíl od AX5244, obsahuje jen jednu skupinu digitálních
vstupů/výstupů.
7.2.1.6
Autonomní regulátory KS 20
Ovladač, zprostředkovávající komunikaci mezi hlavním programem a regulátory
KS 20, byl navržen tak, aby co nejméně ovlivňoval plynulost běhu programu. Bylo totiž nutné
shromažďovat větší množství údajů z regulátorů, přestože odezva regulátorů je při čtení či
zápisu do regulátoru poměrně pomalá (max. cca 10 údajů/s).
Ovladač komunikuje s regulátory přes sběrnici RS-485 a na jednu sběrnici může být
připojeno až 32 regulátorů. Číslo regulátoru se nastavuje položkou Channel a adresa, která je
nastavena v regulátoru a pomocí které má ovladač s regulátorem komunikovat, se zadává
v editačním poli Address. Ovladač umožňuje přepnout do simulace buď jeden (položka
Simulation), anebo všechny regulátory zároveň (položka Simulation (no RS485)).
FSI VUT Brno
Diplomová práce
38
Obr. 24 Okno ovladače autonomních regulátorů KS 20
Čtené či nastavované hodnoty je možné číst anebo zadávat v editačních polích PV,
SV, ASP_1, ASP_2, RAMP, PB, TI,TD, CYC, C_CYC, C_PB, D_B, MV1 a MV2
(významy těchto symbolů jsou uvedeny v příručce k regulátorům [23]). Čtení všech těchto
hodnot může být prováděno se zpožděním, zvolením příslušného tlačítka volby Cached
input. Tato tlačítka jsou u příslušné hodnoty v okně ovladače.
Položka PV značí regulátorem měřenou, případně i regulovanou veličinu. Pokud je
zvolena položka Simulation a položka Random, pak se čtená hodnota generuje náhodně ve
zvoleném rozmezí (položky Max step, Min, Max).
Po stisknutí tlačítka Update se provede aktualizace prvků v ovladači, kdežto po
stisknutí tlačítka Read All, případně Write All, se provede nejdříve čtení, nebo zápis, a
teprve poté jsou prvky v okně ovladače zaktualizovány. Je-li zaškrtnuto tlačítko volby Auto
update, mění se hodnoty u prvků v okně ovladače při každém čtení automaticky. Je-li
zaškrtnuto tlačítko volby Auto write, tak se v případě změny hodnoty v některém editačním
prvku nastavuje nová hodnota okamžitě do regulátoru.
V dolní části okna vypisuje ovladač měřený kanál a chybová hlášení.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
7.2.1.7
39
Frekvenční měniče VS 616 P5
Ovladač,
který
zprostředkovává
komunikaci programu s frekvenčními měniči
přes
sběrnici
RS-485,
byl
navržen
univerzálně tak, aby bylo možné číst velké
množství registrů, které měnič nabízí ke
čtení. Do některých těchto registrů je možné
i zapisovat. Příkladem mohou být registry
pro spouštění měniče či nastavení výstupní
frekvence.
V okně ovladače je možné nastavit
číslo
frekvenčního
měniče
(položka
Channel) a adresu (položka Address),
Obr. 25 Okno ovladače VS 616 P5
kterou má měnič také nastavenou. Poté je
možné nastavit číslo registru, se kterým se má pracovat (položka Registr No.). Hodnotu je
pak možné přečíst stisknutím tlačítka Read, nebo je možné zapsat hodnotu do registru
(položka Write:) stisknutím tlačítka Write.
Ovladač umožňuje přepnout do simulace buď jeden (položka Simulation), anebo
všechny měniče zároveň (položka Simulation (no RS485)).
V dolní části okna vypisuje ovladač chybová hlášení a řetězce, které vysílá do
frekvenčního měniče, a řetězce, které přijímá.
7.2.1.8
TECOMAT NS950
Ovladač pro čtení parametrů byl
navržen tak, aby hlavní program mohl
číst
již
převedené
hodnoty
(např.
hmotnost zboží v kg, ukončení směny,
atd.). Ovladač tedy umožňuje číst:
•
•
počet řezů z lisu
•
počet sušárenských vozů
zavezených do sušárny
•
hmotnost nevysušeného výlisku
•
ukončení směny – již se nepracuje
Obr. 26 Okno ovladače NS950
FSI VUT Brno
Diplomová práce
40
Přečtení těchto údajů je možné provést stisknutím tlačítka Read. V dolní části okna
vypisuje ovladač chybová hlášení. Ovladač je možné přepnout do simulace tlačítkem výběru
Simulation (no RS485).
7.2.1.9
Komunikace dvou počítačů přes RS-232
Tento
zprostředkovává
ovladač,
který
předávání
údajů
z jednoho počítače do druhého přes
sběrnici RS-232, byl navržen tak, aby
mohly být předávány hodnoty typu real
(čísla s desetinnou tečkou) a typu
boolean (pravdivostní hodnoty).
Ovladač umožňuje definovat až
900 kanálů pro komunikaci. Každý
kanál může být typu real, anebo
Obr. 27 Okno ovladače pro komunikaci mezi dvěma
boolean. Odeslání hodnoty druhému
počítači přes sběrnici RS-232
počítači pro zvolený kanál (položka Channel) je možné provést stisknutím tlačítka Write
v rámu Output. Přijaté hodnoty lze zaktualizovat stisknutím tlačítka Update v rámu Input.
Ovladač je možné přepnout do simulace tlačítkem výběru Simulation (no RS232). V dolní
části okna vypisuje ovladač chybová hlášení.
7.3 Tvorba řídicího a měřicího programu pro podřízený počítač
Hlavním úkolem tohoto programu bylo řídit hořákové sekce, které dodávají teplo do
pece na základě měření teplot v peci u těchto sekcí. Údaje z tohoto počítače jsou předávány
hlavnímu počítači, který tyto údaje zobrazuje. Program je také schopen přijímat různé
požadavky od hlavního počítače. Komunikace mezi hlavním a podřízeným počítačem byla
zprostředkována přes sběrnici RS-232. Tak jako na hlavním počítači, byl i na podřízeném
počítači řídicí program vytvořen v prostředí Control Panel 3.0.
Za konečného provozu nebyl k podřízenému počítači připojen žádný monitor ani
klávesnice či myš a všechny parametry se zadávají pouze z hlavního počítače, který zároveň
zobrazuje měřené a další údaje dostupné z podřízeného počítače.
Všechny děje regulované podřízeným počítačem mají velmi pomalou odezvu (řádově
minuty až desítky minut), a tak nebylo nutné optimalizovat program a jednotlivé regulační
smyčky na rychlost.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
41
Program byl vytvořen tak, aby mohl pracovat ve dvou režimech. Přepínat program
mezi těmito režimy lze stisknutím tlačítka Dálkové/Lokální. Při lokálním režimu pracuje
program tak, že ignoruje veškeré požadavky od hlavního počítače a pouze mu předává
změřené hodnoty. Program tak lze ovládat z podřízeného počítače, na kterém je spuštěn.
Pokud je program přepnut v dálkovém režimu, jsou veškeré požadavky zadávané na
podřízeném počítači ignorovány a program se řídí požadavky přijímanými z hlavního
počítače.
Obr. 28 Obrazovka podřízeného počítače pro regulaci hořákových sekcí
Panel programu (obr. 28) zobrazuje všechny měřené údaje a dále obsahuje tlačítko pro
přepínání režimu řízení Dálkové/Lokální. V panelu jsou umístěny také všechny potřebné
ovládací prvky pro nastavování požadovaných teplot, výstupních napětí (pokud není sekce
v regulaci), maximálních výstupních napětí, dále pak tlačítka pro zapínání regulace a pro
zapálení příslušné hořákové sekce. Pro každou hořákovou sekci je možné zadat tyto údaje
zvlášť. Dále je v panelu tlačítko Resetuj poruchy, které umožňuje poslat povel všem
hořákům, aby se pokusily zapálit, pokud z nějakého důvodu zhasly, anebo nechytly při
zapalování. Tlačítko Aktualizuj zadávání pouze přepíše zobrazované hodnoty do editačních
polí.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
42
Na panelu je schématicky znázorněno rozložení jednotlivých hořáků v hořákových
sekcích v půdorysném pohledu. Jednotlivými kolečky jsou znázorněny jednotlivé hořáky a
barva kolečka indikuje stav hořáku (význam barev, viz příloha č. 1).
7.3.1 Program pro řízení hořákových sekcí z pohledu programátora
Prvotním úkolem bylo zajistit, aby byl program schopen přijímat požadavky buď od
hlavního počítače, anebo přímo z podřízeného počítače, na kterém byl spuštěn. To zajišťuje
přístroj* program prog_CtiVstup, který v případě dálkového režimu přestavuje kanály
ovladačů či jiné parametry na základě údajů získaných z hlavního počítače přes sériové
rozhraní RS-232 prostřednictvím ovladače COMDATA.DLL.
Také bylo nutné zajistit, aby nebylo možné mazat poruchy hořáků v hořákových
sekcích častěji než každých 30 s. To je zajištěno pomocí přístroje program
prog_MazPoruchy, který zpožďuje mazání poruch o 30 s. Mazání poruch se pak neprovádí
přímým zápisem do kanálu ovladače AX5244_2, ale voláním přístroje program
prog_MazPoruchy.
Pro každou hořákovou sekci byla zvlášť vytvořena programová regulační smyčka
užitím přístrojů program:
•
program prog_Reg_SHS1
•
program prog_Reg_SHS2
•
program prog_Reg_BHS1
•
•
•
•
•
program prog_Reg_PHS1
program prog_Reg_SHS1;
timer = 10, 10;
begin
if v_SHS1_Reg and AX5244_2_IO[ SHS1_ruka ] then (* je v
if (v_SHS1_nap&LT;SHS1_min) and (v_SHS1_nap&GT;0.1) th
v_SHS1_nap = SHS1_min;
end;
if AX5244_2_IO[ POSUN ] then (* je posun *)
(* nastaveni napeti na minimum *)
AX5212_1_DA[ SHS1_nap ] = SHS1_min;
v_SHS1_l_posun = AX5244_2_IO[ POSUN ];
else (* neni posun *)
if (PCL813_3_AD[ SHS1 ]&LT;v_SHS1_SV-5) and (not AX5
then (* je-li teplota pod poz-5 a horaky jeste nehor
(* vymazani poruch *)
prog_MazPoruchy.Run();
Obr. 29 Ukázka kódu programu
Struktura regulačních smyček je u všech sekcí stejná. Nejdříve se zjišťuje, zda je
prováděn v peci posun. V tomto případě je výkon všech sekcí nastaven na minimum. Jestliže
se neprovádí posun, testuje se, zda je teplota pod požadovanou teplotou (pro každou
hořákovou sekci zvlášť). Pokud je nutné dodat teplo, zjistí se, zda již sekce pálí. Pokud nepálí,
je zapálena podle předepsaného postupu. Když sekce pálí, nastaví se její výkon v závislosti na
odchylce mezi teplotou v peci a požadovanou teplotou. Pokud přesáhne teplota v peci o 15 oC
teplotu požadovanou, jsou hořáky vypnuty a napětí, které v tomto případě již nenastavuje
*
virtuální přístroj, objekt v Control Panelu
FSI VUT Brno
Diplomová práce
43
výkon hořáků, ale množství okolního vzduchu vháněného do pece, je sníženo na minimum.
Pokud teplota v peci přesáhne požadovanou teplotu o 20 oC, je napětí nastaveno na maximum
a je tak docíleno maximálního chlazení v peci.
Předávání hodnot kanálů a dalších parametrů mezi hlavním a podřízeným počítačem
zajišťuje přístroj program prog_SetVystup.
Aby byla zajištěna nezávislost podřízeného počítače v případě výpadku hlavního
počítače, jsou všechny důležité údaje uchovávány na disk pomocí přístroje backup
backup_Main. Pokud je podřízený počítač restartován, je zajištěna jeho nezávislost na
hlavním počítači v případě výpadku hlavního počítače. Program pak pracuje s posledně
obdrženými parametry. Ty se obvykle nemění celé týdny, a tak může podřízený počítač
pracovat dlouhou dobu bez navázání spojení s hlavním počítačem.
7.4 Tvorba hlavního řídicího a měřicího programu pro hlavní
počítač
Hlavní program byl navržen tak, aby umožňoval zobrazení měřených údajů více
způsoby. Pomocí hlavního menu je možné zobrazovat různé panely, ve kterých jsou
zobrazeny
měřené
hodnoty
s použitím
schématu
sušárny
a
pece.
V přístrojích
panel panel_PecGraf a panel panel_SusarnaGraf jsou pro lepší názornost zobrazeny grafy
zobrazující průběhy teplot v peci a v systémech sušárny. V dalších panelech je pak možné
procházet zaznamenaná data či poruchová hlášení. K přepínání mezi hlavními panely je
možné použít myš anebo horké klávesy F1~F12. Pomocí panelů, které je možné zobrazit nad
hlavními panely jako okna, které lze po obrazovce přesouvat, je možné zapínat automatickou
regulaci klapek, frekvenčních měničů a hořákových sekcí. V případě, že je u těchto přístrojů
automatická regulace vypnuta, je možné nastavovat přístroje pomocí ovládacích prvků
v příslušném okně přímo z počítače (tzv. režim z klávesnice "K"). Podrobnější popis viz
příloha č. 1.
7.4.1 Hlavní program z pohledu programátora
7.4.1.1
Automatické spouštění
Stejně jako podřízený počítač, byl i hlavní počítač nakonfigurován tak, aby se při
spuštění počítače automaticky spustil hlavní řídicí a měřicí program v RUNTIME verzi
systému Control Panel 3.0. Aby mohl počítač při nečekaném výpadku napájení pracovat dál
bez zásahu obsluhy, bylo nutné zajistit, aby si program zaznamenával potřebné informace
FSI VUT Brno
Diplomová práce
44
o nastavení a dalších parametrech na disk. Toho bylo dosaženo užitím přístroje backup
backup_Main, který zajišťuje jak uchovávání dat, tak jejich opětovné načtení při novém
spuštění programu. Automatické ukládání parametrických souborů u ovladačů bylo zajištěno
zápisem do příslušných kanálů ovladačů. Tyto kanály byly uzpůsobeny tak, že při zápisu do
těchto kanálů uloží ovladač své nastavení do parametrického souboru, ze kterého si toto
nastavení při novém spuštění opět načte.
Po spuštění programu je nutné automaticky nastavit hodnoty v přístrojích určených
pro zadávání. To je provedeno v přístroji program prog_Poprve_Update voláním metod*
jednotlivých přístrojů - ovládací_přístroj.Update().
7.4.1.2
Archivace dat
Pro uchovávání naměřených hodnot byl použit přístroj trend (viz příloha č. 1).
Umožňuje archivování analogových signálů a jejich prohlížení. Data archivuje do
standardního databázového souboru typu DBF. Archivní soubory vznikají periodicky podle
časového období zachyceného v jednom archivním souboru. Aby bylo možné uchovávat i
pravdivostní hodnoty, byl vytvořen přístroj program prog_Boolean_Integer, který převádí
pravdivostní hodnoty do proměnných typu real (čísla s pohyblivou desetinou tečkou), které
přístroj trend uchovává. Pro snadné prohlížení je u těchto hodnot nastaven v přístroji trend
rozsah 0~1, logické hodnotě "0" odpovídá číslo 0.01 a logické hodnotě "1" číslo 0.99.
Aby bylo možné zobrazit průběhy teplot v peci, či v systémech sušárny, které byly
uchovány v jednom časovém okamžiku, byly vytvořeny dva přístroje panel, z nichž každý
obsahuje přístroj draw. V těchto přístrojích jsou nakresleny grafy zobrazující závislost
teploty, vlhkosti a tlaku na poloze v peci, či v jednotlivých systémech sušárny. Hodnoty grafu
jsou získávány pomocí ovladače DBF.DLL, který umožňuje načítání hodnot z archivních
souborů typu DBF. Parametry datum a číslo záznamu, které jsou nutné pro načtení dat a
následně pro zobrazení, se zadávají pomocí přístrojů umístěných v přístroji panel
panel_Zazn.
7.4.1.3
Hlídání poruch
V jednom z hlavních panelů (přístroj panel_Alarmy) byly umístěny dva přístroje typu
alarm. Jedná se o přístroje p_Alarmy a p_Upozorni. Přístroj p_Alarmy informuje obsluhu
o vzniku poruchy a zapisuje vzniklé poruchy a jejich ukončení včetně data a času do
databázového souboru, který je možné použít pro zpětné prohlížení poruch. Obdobně pracuje
*
metody (procedury a funkce) virtuálních přístrojů (objektů) Control Panelu
FSI VUT Brno
Diplomová práce
45
i přístroj p_Upozorni. Narozdíl od přístroje p_Alarmy nečte poruchy, ale informuje obsluhu
o neobvyklých stavech. Jedná se například o stavy, kdy dojde k vypnutí ventilátorů
jednotlivých hořákových sekcí a skupin, které by měly být stále zapnuty, a dále informuje
o vypnutí ventilátorů VK, VHV2, VTV1, VD1, VD2, VD3, VPP3a4 a VVC.
Při vzniku poruch anebo neobvyklého stavu je vykonáno tělo přístroje program
prog_SpustHoukacku případně program prog_Upozorni. Těla přístrojů ukončí spořič
obrazovky, pokud byl spuštěn, a zobrazí panel s přístroji p_Alarmy a p_Upozorni a okno, ve
kterém je zobrazena úplná informace o vzniklém stavu. V případě vzniku poruchy je také
spuštěna siréna.
7.4.1.4
Nastavení zařízení v plovoucích oknech
Nastavování některých zařízení a dalších parametrů (např. klapek, frekvenčních
měničů, autonomních regulátorů, pojmenování zboží a počet výlisků na jednom voze) bylo
seskupeno do několika plovoucích oken, která se objeví nad hlavními panely při stisknutí
příslušných tlačítek v hlavních panelech (podrobněji viz příloha č. 1.). Pro tato plovoucí okna
byly použity přístroje window panel. Jsou zobrazovány tak, že po stisknutí příslušného
tlačítka na jednom z hlavních panelů je zavolán příslušný přístroj program, ve kterém se
nastaví hodnoty vybraných proměnných, včetně té, která sděluje přístroji window panel, že
má být viditelný, a nakonec je zavolán příslušný přístroj window panel, aby se zaktualizoval
a zobrazil.
7.4.1.5
Nastavení polohy klapek
Nastavení polohy klapek bylo rozděleno do tří úrovní. Uživateli je umožněno zadávat
polohu až na nejvyšší úrovni. Na nejvyšší úrovni také probíhá výpočet požadované polohy
klapky při automatické regulaci. Na prostřední úrovni pak dochází k různým ošetřením.
Například je zabezpečeno, aby nemohla být klapka nastavována dvěma přístroji zároveň. Dále
je ošetřena požadovaná poloha tak, aby byla v povoleném rozmezí hodnot, a také je ošetřeno,
aby nemohl být zadán současně požadavek na otevírání a zavírání. Samotné nastavování
klapky pak probíhá na nejnižší úrovni použitím přístroje step_regulator. Tento přístroj
vypočítá podle dvou vstupních numerických výrazů (žádaná a regulovaná hodnota) akční
zásah. Přístroj step_regulator máj definováno pásmo necitlivosti (hystereze), ve kterém
nereguluje. Pro každou klapku jsou použity dva přístroje. Jeden pro hrubé a rychlé nastavení
polohy klapky a druhý pro jemné dostavení. Všechny tyto přístroje jsou umístěny v panelu
panel_Klapek, který je možno zobrazit současným stisknutím kláves Alt+K, pouze pokud je
jméno uživatele root (nejvyšší správce systému).
FSI VUT Brno
Diplomová práce
46
7.4.2 Regulace
Děje regulované hlavním počítačem mají velmi pomalou odezvu (řádově v minutách
až v desítkách minut). Výjimku představují pouze klapky, u kterých bylo nutné při
nastavování jejich poloh zajistit rychlou odezvu v regulačních smyčkách, které polohy klapek
nastavovaly.
Kritické regulované veličiny uvedené v odstavci 5.3 nejsou regulovány přímo
počítačem, ale autonomními regulátory KS 20, které zajišťují regulaci i při vypnutí počítače.
Hlavní počítač pouze nastavuje parametry autonomních regulátorů a hlídá napájení klapek,
pomocí nichž je veličina regulována. Ostatní klapky a výkony frekvenčních měničů nastavuje
hlavní počítač.
U některých zařízení je možné nastavovat žádanou hodnotu z klávesnice, anebo je
možné dané zařízení přepnout do tzv. automatické regulace (viz příloha č. 1). Pokud je
zařízení v automatické regulaci, nastavuje počítač požadovanou hodnotu sám na základě
informací získaných z měření.
7.4.2.1
Regulace užitím frekvenčních měničů
Výkony frekvenčních měničů, které napájejí ventilátory odtahu mokrého vzduchu
VMV1, VMV2, VMV3 a VMV4, jsou nastavovány na základě informací o teplotě mokrého
vzduchu TI_103_01 a množství vody, které je nutné odpařit ze zavezených výlisků. Tento
údaj se získává na základě informací o hmotnosti mokrého a vysušeného výlisku a množství
zavezeného zboží. Informace o množství zavezeného zboží a o hmotnosti mokrého výlisku
jsou čteny z programovatelného automatu TECOMAT NS950. Hmotnost vysušeného výlisku
zadává obsluha do počítače v panelu zobrazujícím informace o peci. Program také umožňuje
ošetření stavů, kdy v systémech sušárny klesne, anebo stoupne vlhkost pod, či nad povolenou
hodnotu. V takovém případě snižuje, či zvyšuje výkon frekvenčních měničů vždy po dvou
hodinách o 2 Hz. Nastavování požadovaných hodnot je prováděno přístroji program
prog_Reg_Odtahu a program prog_Reg_Vlhkosti.
Nastavováním výkonu ventilátoru VHV2 pomocí frekvenčního měniče je regulován
přetlak na konci sušárny (PIC_101_06). Požadovaná hodnota výkonu frekvenčního měniče je
nastavována přístrojem program prog_Reguluj_VHV2_VS. Požadovaný tlak si nastavuje
obsluha na regulátoru R2, který v tomto případě slouží pouze k měření a nic nereguluje.
Úlohu regulace v tomto případě převzal počítač, protože bylo nutné zajistit, aby se výkon
měniče neměnil v případě, když se otevřou některá z vrat do sušárny. V tomto případě totiž
nemá smysl regulovat přetlak na konci sušárny.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
7.4.2.2
47
Regulace užitím klapek
Klapky Q12, Q13, Q14 a Q15 jsou ovládány na základě výkonu frekvenčních měničů
VMV1, VMV2, VMV3 a VMV4. Pokud je příslušný měnič vypnut, klapka se automaticky
zavře. Pokud ventilátor napájený měničem běží, klapka se otevře. Tak je zajištěno, aby
v případě vypnutí ventilátoru nenastalo proudění odtahovými komíny v opačném směru,
anebo ventilátory neměly snahu odtahovat vzduch přes zavřené klapky. Nastavování
žádaných
poloh
klapek
je
prováděno
v přístrojích
program
prog_Reg_Q12
až
prog_Reg_Q15.
Pokud je klapka Q1 přepnuta do automatické regulace, nastavuje hlavní program
žádanou hodnotu na 100% v přístroji program prog_Reg_Odtahu.
Pomocí klapky Q3 je regulována diference tlaků ve vstupním potrubí do sušárny
(PIC_123_02). Regulace je prováděna v přístroji program prog_Reg_Q3 na základě
odchylky diference tlaků od žádané hodnoty. Protože se diference tlaků vlivem turbulentního
proudění vzduchu v potrubí v čase značně mění, je brána v úvahu průměrná hodnota
z posledních dvaceti měření. Ta se vypočítává v přístroji program prog_PIC_123_02_mer a
teprve průměrná hodnota je zobrazena v hlavních panelech programu.
Pro regulaci teploty přetahu mokrého vzduchu (TI_101_02) na žádanou teplotu,
zadanou v programu v panelu sušárny, je použita klapka Q9. Pro regulaci teploty TI_101_02
je použit model P-regulátoru s proměnným P parametrem. P parametr se mění v závislosti na
odchylce teploty od žádané hodnoty. Při odchylce větší než 0.3 oC je P = 1.5, pro odchylku
větší než 0.7 oC je P = 3 a pro odchylku větší než 3 oC je P = 10. Regulace teploty se provádí
v přístroji program prog_Reg_Q9.
Požadovaný tlak v peci (PIC_227_11) se dosahuje jak nastavováním výkonu
ventilátoru VD3 pomocí frekvenčního měniče, tak nastavováním klapky KL9. Žádaná
hodnota tlaku se nastavuje na regulátoru R8, za který převzal úlohu regulace hlavní počítač.
Regulátor R8 tudíž slouží pouze k měření. Regulace tlaku v peci je prováděna tak, že se tlak
reguluje nastavováním výkonu ventilátoru VD3 a pokud by se výstupní frekvence měniče
měla dostat mimo rozsah 25~50 Hz, je zapojena do regulace klapka KL9. Výstupní frekvence
měniče není nikdy nastavena mimo tento rozsah, protože při překročení maximální hodnoty
rozsahu by došlo k poškození ventilátoru VD3. Při frekvenci nižší než 25 Hz by mohlo dojít
k tomu, že by výkon ventilátoru byl tak malý, že by vzduch začal proudit opačným směrem (z
pece do haly). Nastavování žádaných hodnot klapky a frekvenčního měniče se provádí
v přístroji program prog_Reguluj_VD3_VS.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
48
V peci hlídá hlavní počítač překročení maximální teploty TI_207_05. Maximální
hodnotu může zadat obsluha v programu v panelu pece, anebo je nastavována automaticky.
Pokud dojde k překročení maximální teploty, počítač začne otevírat klapku Q7, pomocí níž
dojde k odvětrání, a tak snížení teploty v peci. Regulace se provádí v přístroji program
prog_Reg_Q7.
Regulaci teploty v peci (TI_207_04) provádí hlavní počítač nastavováním polohy
klapky Q19. Požadovaná poloha klapky se počítá v přístroji program prog_Reg_Q19.
Odezva je velice pomalá, a tak je tento přístroj volán jen jedenkrát za minutu. Pokud je
odchylka teploty žádané od skutečné v rozmezí 5~20 oC, mění se žádaná poloha klapky
o 0,1 %. Pokud je odchylka větší, je použit model P-regulátoru, kde parametr P je 0.01.
7.4.2.3
Nastavování regulátorů a žádaných hodnot teplot a tlaků
Regulátory R1, R3 a RCH je možné přepnout do automatické regulace. Totéž platí i
pro nastavování žádaných teplot TI_207_04, TI_207_05 a žádané diference tlaků
PIC_123_02. Pokud jsou přepnuty do automatické regulace, program nastavuje žádané
hodnoty na základě dalších změřených údajů. Nastavení provádí program v přístroji program
prog_Reg_Odtahu podle zjištěného typu zboží a množství zavezeného zboží do sušárny.
window panel panel_Klapek;
owner = background;
position = 174, 24, 223, 541;
win_title = 'Regulátory klapek';
access = user_Root;
visibility = v_panelKlapekOn and ( user_name = 'root' );
end_panel;
indicator p_Q9_Led_close;
owner = panel_Klapek;
position = 214, 138;
expression = AX5244_1_IO[ Q9_z ];
true_icon = 'YLEDON2.ICO';
false_icon = 'GLEDOFF3.ICO';
end_indicator;
step_regulator regulator_Q9_jemne;
owner = panel_Klapek;
position = 34, 144, 180, 16;
condition = true;
wish_value = v_Q_poz[ Q9_reg ];
expression = PCL813_2_AD[ GI_125_05 ];
output_minus = AX5244_1_IO[ Q9_z ];
output_plus = AX5244_1_IO[ Q9_o ];
receivers = p_Q9_Led_close, p_Q9_Led_open;
divergence_minus = Klapky_divergence;
divergence_plus = Klapky_divergence;
inactive_hit = 0;
wish_value_section
ratio = 1;
view_position = 1;
mode = text_display;
range_from = 0;
range_to = 100;
Obr. 30 Ukázka textového popisu objektů v Control Panel 3.0
FSI VUT Brno
Diplomová práce
49
8. PREZENTACE VÝSLEDKŮ ŘEŠENÍ PROBLÉMU
8.1 Hlavní program
Měřené a regulované veličiny je možné sledovat v různých provedeních zobrazení.
Ukázky jsou na následujících obrázcích:
•
Celkový přehled ------------------------- příloha č. 2 Obr. 43 Obrazovka "Celek"
•
Detail pece ------------------------------- příloha č. 2 Obr. 44 Obrazovka "Pec"
•
Graf průběhů teplot v peci ------------- příloha č. 2 Obr. 45 Obrazovka "Pec Graf"
•
Detail sušárny---------------------------- příloha č. 2 Obr. 46 Obrazovka "Sušárna"
•
Graf průběhů teplot v sušárně --------- příloha č. 2 Obr. 47 Obrazovka "Suš. Graf"
Zaznamenané hodnoty je možné prohlížet přímo v programu pomocí sedmi přístrojů
TREND a pomocí dvou grafů:
•
Vybrané údaje týkající se pece -------- příloha č. 2 Obr. 49 Obrazovka "Tr. Pec výb."
•
Vybrané údaje týkající se sušárny----- Obrazovka " Tr. Suš. výb."
•
Všechny údaje týkající se pece -------- Obrazovka "Trendy Pec"
•
Všechny údaje týkající se sušárny ---- Obrazovka "Tr. Sušárna"
•
Všechny údaje získané z lisu ---------- odstavec 8.1 Obr. 31 Obrazovka "Tr. Lis."
•
Údaje o spotřebovaném plynu --------- odstavec 8.1 Obr. 32 Obrazovka "Tr. Plyn."
•
Graf teplot v peci z uložených dat ---- Obrazovka "Záznam Pec"
•
Graf teplot v sušárně z uložených dat- Obrazovka "Záznam Suš."
Hlášené a zaznamenané poruchy a informace o nestandardních stavech jsou
zobrazovány na panelu:
•
Poruchy a upozornění pro obsluhu ---- příloha č. 2 Obr. 50 Obrazovka "Alarmy"
Nastavení klapek, autonomních regulátorů KS 20, frekvenčních měničů a hořákových
sekcí se provádí v plovoucích oknech:
•
Obr. 39 Okno "Regulátor KS 20" ---------------------příloha č. 1
•
Obr. 40 Okno "Nastavení klapky"---------------------příloha č. 1
•
Obr. 41 Okno "Nastavení frekvenčního měniče" ----příloha č. 1
•
Obr. 42 Okno "Hořáková sekce – 2.PC" -------------příloha č. 1
FSI VUT Brno
Diplomová práce
Obr. 31 Obrazovka "Tr. Lis"
Obr. 32 Obrazovka "Tr. Plyn"
FSI VUT Brno
50
Diplomová práce
51
Program dále umožňuje zadání dalších potřebných parametrů, jako např. hmotnost
cihel na pecním voze, hmotnost vysušené cihly, název zboží, počet výlisků na sušárenském
voze pro dané zboží, rozmezí optimálních hodnot pro graf průběhů teplot v sušárně a jméno
obsluhy pracující na počítači.
8.2 Program pro regulaci hořákových sekcí
Podřízený počítač, na kterém běží program regulující hořákové sekce, je při výrobě
ovládán výhradně z hlavního počítače. Obrazovka programu (obr. 28) není běžně dostupná a
údaje jsou zobrazovány pouze hlavním počítačem.
8.3 Ovladače zařízení pro Control Panel 3.0
V hlavním programu a v programu pro regulaci hořákových sekcí jsou používány nově
vytvořené ovladače pro tato zařízení a pro měřicí a řídicí karty:
•
AX5212----- odstavec 7.2.1.4 Obr. 22 Okno ovladače karty AX5212
•
•
•
•
PCL-813 ---- odstavec 7.2.1.3
•
KS 20 ------- odstavec 7.2.1.6 Obr. 24 Okno ovladače autonomních regulátorů KS 20
•
NS950------- odstavec 7.2.1.8 Obr. 26 Okno ovladače NS950
•
VS 616 P5 -- odstavec 7.2.1.7 Obr. 25 Okno ovladače VS 616 P5
•
RS-232 ------ odstavec 7.2.1.9 Obr. 27 Okno ovladače pro komunikaci mezi dvěma
počítači přes sběrnici RS-232
FSI VUT Brno
Diplomová práce
52
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
f[Hz]
p[Pa]
8.4 Regulace veličin
0
8:00
čas [hh:m m ]
PIC_101_06,
PIC_101_SV,
VHV2_F
100
100
90
90
80
80
70
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0:00
4:00
8:00
12:00
16:00
0
20:00
čas [hh:m m ]
TI_127_01,
R1_SV,
Q4
Graf č. 2: Regulace vstupní teploty do sušárny (TI_127_01) regulátorem R1 na
požadovanou hodnotu (R1_SV) nastavováním klapky Q4
FSI VUT Brno
[%]
t[°C]
Graf č. 1: Regulace přetlaku na konci sušárny (PIC_101_06) hlavním počítačem na
požadovanou hodnotu (PIC_101_SV) změnou frekvence frekvenčního měniče,
který napájí ventilátor horkého vzduchu (VHV2_F)
53
100
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
9:00
90
80
70
60
50
[%]
t[°C]
Diplomová práce
40
30
20
10
0
11:00
13:00
15:00
17:00
19:00
čas [hh:m m ]
TI_101_03,
R3_SV,
Q2
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
7:00
100
90
80
70
60
50
[%]
t[°C]
Graf č. 3: Regulace vstupní teploty do sušárny (TI_101_03) regulátorem R3 na
požadovanou hodnotu (R3_SV) nastavováním klapky Q2
40
30
20
10
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
0
15:00
čas [hh:m m ]
TIC_225_01,
R7_SV,
KL2
Graf č. 4: Regulace výstupní teploty z pece do komína (TIC_225_01) regulátorem R7 na
požadovanou hodnotu (R7_SV) nastavováním klapky KL2
FSI VUT Brno
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
0:00
54
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
povolené rozmezí pro
frekvenč ní měnič
2:00
4:00
6:00
8:00
10:00
f[Hz], [%]
p[Pa]
Diplomová práce
12:00
čas [hh:m m ]
PIC_227_11,
R8_SV,
VD3_F,
KL9
800
100
790
90
780
80
770
70
760
60
750
50
740
40
730
30
720
20
710
10
700
11:00
11:15
11:30
11:45
12:00
12:15
12:30
12:45
výkon[%]
t[°C]
Graf č. 5: Regulace tlaku v peci (PIC_227_11) hlavním počítačem na požadovanou hodnotu
(R8_SV) změnou frekvence frekvenčního měniče, který napájí dochlazovací
ventilátor č. 3 (VD3_F), a nastavováním klapky KL9
0
13:00
čas [hh:m m ]
PHS1,
PHS1_SP,
NPHS1
Graf č. 6: Regulace teploty v peci (PHS1) podřízeným počítačem na požadovanou hodnotu
(PHS1_SP) nastavováním výkonu pilotní hořákové sekce (NPHS1)
FSI VUT Brno
55
700
100
690
90
680
80
670
70
660
60
650
50
640
40
630
30
620
20
610
sekce pálí
600
1:00
10
sekce nepálí
3:00
5:00
výkon[%]
t[°C]
Diplomová práce
0
7:00
9:00
11:00
čas [hh:m m ]
BHS5,
BHS5_SP,
NBHS5,
ZBHS5
Graf č. 7: Regulace teploty v peci (BHS5) podřízeným počítačem na požadovanou hodnotu
(BHS5_SP) nastavováním výkonu boční hořákové sekce (NBHS5) a vypínáním
hořáků (ZBHS5)
910
900
890
880
t[°C]
870
860
850
840
830
820
810
800
11:00
13:00
15:00
17:00
19:00
čas [hh:m m ]
HS1,
HS1_SV,
HS2,
HS2_SV,
HS3,
HS3_SV
Graf č. 8: Regulace teplot v peci (HS1, HS2, HS3) regulátory HS1, HS2 a HS3 na
požadovanou hodnotu (HS1_SV, HS2_SV, HS3_SV) zapínáním příslušných
hořákových skupin
FSI VUT Brno
56
600
100
580
90
560
80
540
70
520
60
500
50
480
40
460
30
440
20
420
10
400
11:00
0
13:00
15:00
17:00
19:00
21:00
[%]
t[°C]
Diplomová práce
23:00
čas [hh:m m ]
TI_207_04,
TI207_04S,
Q19
50
480
40
460
30
440
20
420
10
400
0
čas [hh:m m ]
TI_207_05,
TI207_05S,
Q7
Graf č. 10: Regulace teploty v peci (TIC_207_05) hlavním počítačem na požadovanou
hodnotu (TI207_05S) nastavováním klapky Q7
FSI VUT Brno
[%]
500
20:00
60
18:00
520
16:00
70
14:00
540
12:00
80
10:00
560
8:00
90
6:00
580
4:00
100
2:00
600
0:00
t[°C]
Graf č. 9: Regulace teploty v peci (TI_207_04) hlavním počítačem na požadovanou hodnotu
(TI207_04S) nastavováním klapky Q19
57
100
100
90
90
80
80
70
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
22.5.99
0:00
22.5.99
12:00
23.5.99
0:00
23.5.99
12:00
24.5.99
0:00
24.5.99
12:00
[%]
t[°C]
Diplomová práce
0
25.5.99
0:00
datum [dd.m m .rr]
čas [hh:m m ]
TI_106_06,
TI_106_07,
TI_106_08,
MI_105_16
Graf č. 11: Zaznamenaný průběh teplot v 1. systému sušárny na 6., 7. a 8. teploměru
(TI_106_06, TI_106_07, TI_106_08) a průběh vlhkosti (MI_105_16) na pozici
7. teploměru
FSI VUT Brno
Diplomová práce
58
9. ANALÝZA VÝSLEDKŮ ŘEŠENÍ PROBLÉMU
9.1 Vlastnosti řídicího a měřicího systému
Hlavní program může pracovat zcela bez zásahu obsluhy, ale zároveň umožňuje
uživateli zasahovat do řízení, či přenechat regulaci zcela na uživateli. Tím je umožněn další
výzkum vztahů mezi regulovanými veličinami a akčními zásahy. Všechny naměřené údaje
jsou archivovány, a tak je možné zpětně vyhodnotit ať už jednotlivé vztahy, tak příčiny
nekvalitní výroby.
Pokud by došlo k výpadku hlavního počítače, je systém navržen tak, aby nebyla přímo
ohrožena výroba. Všechny nejdůležitější údaje jsou zobrazovány na regulátorech KS 20 a na
čelním panelu rozvaděčů (viz příloha č. 3 obr. 54). Obsluha je tak dostatečně informována
o stavu ve výrobě. Regulaci nejdůležitějších veličin přitom zajišťují autonomní regulátory,
které mohou pracovat nezávisle na počítači. Regulace hořákových sekcí může taktéž probíhat
nezávisle na hlavním počítači, protože ji provádí podřízený počítač.
Oba počítače, regulátory a čidla jsou napájeny přes záložní zdroj, a tak je zajištěno
měření i v případě výpadku napájení po dobu asi 15 minut. Do té doby by mělo dojít
k obnovení dodávky elektřiny ať už z náhradního zdroje, či přímo ze spotřební sítě.
9.2 Vlastnosti a další využití vytvořených ovladačů
Nepřehlédnutelnou výhodou vytvořených ovladačů při tvorbě a zkoumání chování
programu je tzv. simulační režim. V tomto režimu je možné spouštět ovladače i bez
přítomnosti měřicích a řídicích karet v počítači. Dále je v tomto režimu umožněno tvůrci
programu měnit "měřené" hodnoty přímo v okně ovladače a sledovat odezvy programu.
Ovladače, kromě NS950, byly navrženy univerzálně, a tak je možné je využít i
v dalších aplikacích, ve kterých je zapotřebí získávat informace z měřicích a řídicích karet či
připojených zařízení.
Pro analogově digitální karty mají ovladače zabudované převodníky, a tak mohou na
základě měřeného napětí vracet již vypočtené hodnoty teploty, tlaku, vlhkosti, polohy klapky,
atd. Chyba vzniklá při měření vlivem rušení signálu obvykle nepřesahuje 0.05%, což při
teplotě do 1000 oC představuje chybu ±0.5 oC.
Vlivem velkého množství měřených údajů a pomalé měřicí kartě či pomalé odezvě
přístrojů, s kterými ovladač komunikuje, by mohlo dojít k zpomalení běhu či dokonce
FSI VUT Brno
Diplomová práce
59
zadrhávání výsledné aplikace. Proto je u vybraných ovladačů umožněno zapnout vyrovnávací
paměť pro měřené kanály. Ovladač pak lépe rozloží měření a výsledným efektem je plynulý
chod aplikace.
9.3 Kvalita regulace veličin
Mezi nejdůležitější regulované veličiny v této aplikaci patří teploty a tlaky, které jsou
nejčastěji regulovány pomocí klapek a frekvenčních měničů. Výsledná přesnost měření teplot
je přibližně ±1oC.
Při regulaci bylo největším problémem tzv. dopravní zpoždění. V některých případech
dosahovalo dopravní zpoždění až 30 minut (např. při regulaci teploty TI_207_04, viz
odstavec 8.4, graf č. 9). Naopak, při regulaci tlaků byla odezva téměř okamžitá. V některých
případech se neregulovalo přímo na žádanou hodnotu, ale pouze se hlídala mezní hodnota,
která by neměla být příliš překročena.
9.3.1 Analýza vybraných průběhů regulovaných veličin*
Na grafu č. 1 je vidět, že do 5:30 hodin byla maximální výchylka regulovaného tlaku
do 1~3 Pa. Větší výchylky (přes 20 Pa) zaznamenané po 5:30 hodin nebyly způsobeny
chybnou regulací. Od 5:30 hodin se začalo zavážet mokré zboží do sušárny a při otevření
vstupních či výstupních vrat došlo k poklesu tlaku. Počítač v případě otevření vrat pozastavil
regulaci a ponechal požadovanou frekvenci na původní hodnotě (viz odstavec 7.4.2.1).
Regulace vstupní teploty do sušárny regulátorem KS 20 je vidět na grafu č. 2. Je zde
zobrazena velice dobrá odezva na skokovou změnu žádané hodnoty. Jednotlivé maximální
špičky regulované teploty jsou způsobeny posuvem v peci, kdy se náhle změní teplota
vzduchu odsávaného z pece. Z průběhu polohy klapky je patrná odezva regulátoru na tuto
náhlou změnu teploty.
Při regulaci výstupní teploty z pece do komína (graf č. 4) je velkým problémem
dopravní zpoždění, které zde představuje řádově minuty. Dále zde také hraje velkou roli
rušivý vliv náhlé změny teploty při posuvu pecních vozů v peci. Proto maximální výchylky
10 oC jsou velmi dobrým výsledkem. Cyklicky se opakující vzestupy a sestupy regulované
teploty odpovídají časovému intervalu posuvu pecních vozů.
Záznam regulace tlaku v peci je vidět na grafu č. 5. Na grafu je znázorněno povolené
rozpětí frekvence pro napájení ventilátoru VD3 frekvenčním měničem (25~50 Hz). V případě,
*
Poznámka: Všechny grafy, na něž jsou odkazy v této kapitole, jsou zobrazeny v odstavci 8.4.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
60
že by mělo být rozmezí překročeno, zapojuje se do regulace i klapka KL9. Výrazné poklesy
jsou způsobeny otevřením vjezdových vrat do pece. Pokud jsou vrata otevřena, je regulace
blokována a frekvence ani poloha klapky se nemění.
Regulace teploty v peci pod pilotní hořákovou sekcí je vidět na grafu č. 6. Úkolem
regulace je zejména dosáhnout těsně před posuvem požadované teploty. Proto není
rozhodující velká výchylka (až 15 oC), způsobená ochlazením po posuvu pecních vozů v peci,
ale výchylka těsně před posuvem, která je menší než 5 oC. Z grafu je také patrné, že posuv
v peci byl přibližně každých 25 minut.
Na grafu č. 7 je vidět regulace teploty v peci boční hořákovou sekcí č. 5. Z grafu je
patrné, že při nízké teplotě pálila sekce na maximální povolenou hodnotu 85% z maximálního
výkonu. Při překmitu teploty nad požadovanou hodnotu pak došlo k úplnému vypnutí hořáků.
Opakující se poklesy výkonu na 20% nastávají při posuvu pecních vozů v peci. Poklesy jsou
vyžadovány od regulace, aby během posuvu nedošlo k poškození zboží.
Cyklicky se opakující velké poklesy zaznamenaných teplot v peci, zobrazených na
grafu č. 8, jsou způsobeny posuvem pecních vozů v peci. Z grafu je možné vyčíst, že posuv
byl každých 45 minut.
Příklad hlídání maximální teploty je vidět na grafu č. 10. Z grafu je dobře patrné, že
při překročení povolené hodnoty dochází k otevření klapky, a tím k tzv. odvětrání tepla
z pece.
Na grafu č. 11 je vidět průběh vybraných teplot a jedné vlhkosti v systémech sušárny
v časovém intervalu tří dnů. Z průběhů je možné zjistit, kdy se do sušárny zaváželo mokré
zboží. V tu dobu klesala teplota a stoupala relativní vlhkost, přestože se neustále sušilo. Přes
noc, v době kdy se do sušárny nezaváželo, naopak teploty stoupaly a relativní vlhkost klesala
vlivem sušení. Relativní vlhkost musí před započetím nové směny klesnout na úroveň
shodnou s předchozím dnem.
9.4 Zvýšení výroby a její kvality
Počítačová automatizace umožňuje velmi rychlé zpracování velkého množství
měřených údajů a zároveň je zpřístupňuje obsluze, která tak má daleko lepší přehled a
umožňuje jí dříve zasáhnout při nežádoucích či poruchových stavech. Díky počítačové
automatizaci byla zvýšena výroba z 270 na 354 tun pálené hmoty za den. Za 24 hodin se tak
usuší přes 450 tun výlisků, ze kterých se během této doby odpaří přes 100 tun vody.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
61
10. ZÁVĚR
Zavedením počítačové automatizace se dosáhlo zvýšení výroby o více než 30%, a
přitom se předpokládá další zvyšování díky možnosti analyzovat jednotlivé závislosti při
sušení a pálení cihel. Kvalita výrobků je přitom velmi vysoká, 95~98% výrobků je první
jakosti.
V rámci diplomového projektu byl vytvořen takový měřicí a řídicí programový
systém, který umožňuje měření a následné zpracování velkého množství údajů získávaných
při výrobě pálených cihel. Na základě zpracovaných údajů provádí akční zásahy do výroby.
Program může pracovat zcela autonomně, bez zásahy obsluhy, anebo může být rozhodování
přenecháno obsluze, a to buď částečně, anebo úplně. Celý řídicí systém tak představuje
vyspělý autonomní systém.
S programem může uživatel začít pracovat až po přihlášení do systému. Teprve pak
jsou ovládací prvky přístupné, a tím je systém zabezpečen proti neoprávněnému přístupu.
Přístup k ovládacím prvkům je rozdělen do několika úrovní.
Měření a řízení hořákových sekcí vykonává programový systém, který je podřízený
hlavnímu programu.
Pro oba programové systémy, hlavní i podřízený, byly zkonstruovány dva počítače,
hlavní a podřízený, přizpůsobené pro prašné prostředí. Za dobu provozu jednoho roku nebyl
zaznamenán žádný významný výpadek, či částečné poškození některé z jejich částí. Hlavní
počítač je dostatečně rychlý a programový systém, který je vytvořen ve vývojovém prostředí
Control Panel 3.0, plynule komunikuje s uživatelem.
Vytvořený programový systém je uzpůsoben tak, že je možné zkoumat ještě
nevyjasněné závislosti a nacházet efektivnější způsoby regulace. Na základě nových poznatků
je možné programový systém dále modifikovat, aby se docílilo dalšího zvýšení výroby a
snížení nákladů při zachování či zlepšení kvality výrobků.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
62
11. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY
[1]
Smutný, M., Gál, A.: Technická správa. Technologický projekt rekonštrukcie tehelne
Tuněchody. PVM STAST Babice s.r.o., 1997
[2]
Alcor-Moravské přístroje, a.s.: Control Panel verse 2. 1995.
[3]
King, K., N.: TopSpeed Modula-2. Language Tutorial. 1992.
[4]
Clarion Software Corporation: TopSpeed Modula-2. Language and Library Reference.
1992.
[5]
Mitchell, J.: Co dokážou stroje. Praha, Albatros, 1987.
[6]
Janíček, P., Ondráček, E.:Řešení problémů modelováním. Téměř nic o téměř všem.
Skriptum FS VUT Brno 1998.
[7]
Ehrenberger, Z., Kolíbal, Z.: Průmyslové roboty III. Robotické systémy vyšších
generací. Skriptum FS VUT Brno 1993.
[8]
Moxa Technoligies Co., Ltd.: C102/C104/C168. Universal 2/4/8 Port Serial Boards.
User's Manual. 1996 (3rd edition).
[9]
Advantech Co., Ltd.: PCX-795 PC/XT/AT Bus Expansion System. User's Manual.
1990.
[10] Advantech Co., Ltd.: PCL-813. 32-Channel Single-Ended Isolated Analog Input Card.
User's Manual. 1994 (4th edition).
[11] Advantech Co., Ltd.: PCL-720. Digital I/O & Counter Card. User's Manual. 1990.
[12] Advantech Co., Ltd.: Total Solution for PC-based Industrial Automation. Solution
Guide Vol. 71.
[13] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5212. 8 Channel Analog Output Board. User's
Manual. 1990.
[14] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5213. Two Channels Fully-Isolated Analog Output
Board. User's Manual. 1993.
[15] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5232. 32 Channels Temperature Measurement Board.
User's Manual. 1994.
[16] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5244. 144 Bit DIO Board. User's Manual. 1994.
[17] AXIOM technology Co., Ltd.: AX754. 24 Channels Opto-isolated Digital Input Panel.
User's Manual. 1994 (2nd edition).
[18] AXIOM technology Co., Ltd.: AX756A/B. 24 Channel Relay Actuator Panel. User's
Manual. 1995 (4th edition).
[19] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5218. 10 Channels Counter/Timer & 24 Bits DIO
Board. User's Manual. 1994 (2nd edition).
FSI VUT Brno
Diplomová práce
63
[20] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5285. Isolated Dual Channel RS422/485 Interface
Card. User's Manual. 1992.
[21] AXIOM technology Co., Ltd.: Complete Solution of Industrial PC Data Acquisition
Series. AXIOM Products Master Catalog Volume 2. 1992.
[22] Omega Engineering, Inc.: CN76000. Microprocesor-Based Temperature/Process
Controller. 1993.
[23] PROFESS s.r.o.: Kompaktní regulátor KS 20. 1997.
[24] Teco a.s.: Sériová komunikace programovatelných automatů TECOMAT NS950. 1996.
[25] Elektropohony spol. s.r.o.: VARISPEED 616-P5. Měnič kmitočtu všeobecného použití
se skalárním řízením. 1997.
[26] Yaskawa Electric Europe GmbH: VS-616P5/PC5. MEMOBUS (MODBUS)
communication. 1997.
[27] Moravské přístroje; http://www.mii.cz/home_c.htm
[28] Program Developing; http://ktermo41.fme.vutbr.cz/heatlab/ProgDev.htm
[29] Sdelovaci Technika – telekomunikace, elektronika, multimedia (Communication
Technology); http://www.stech.cz/novinky/1998/3/labview.htm
[30] National Instruments – Why Should I Use LabWindows/CVI 5.0?;
http://www.natinst.com/cvi/cvi_why.htm
12. SEZNAM PŘÍLOH
Příloha č. 1
Návod k obsluze hlavního programu
Příloha č. 2
Obrazovky programu
Příloha č. 3
Fotodokumentace
Příloha č. 4
Seznam měřených údajů
FSI VUT Brno
Příloha č. 1
Návod k obsluze programu
1. ZÁKLADNÍ ÚDAJE O PROGRAMU
1.1 Základní obrazovka
Základní obrazovka, která se objeví po spuštění programu, se skládá z těchto částí:
datum a čas
hlavní menu
jméno přihlášeného uživatele
indikátor stavu podřízeného počítače a správné funkce komunikace mezi oběma
počítači (je-li vše v pořádku, zelený pruh cyklicky narůstá)
hlavní panely se schématy pece a sušárny, na kterých jsou zobrazena měřicí místa a
změřené hodnoty
-1-
Příloha č. 1
minimalizovaná okna (klávesnice a ovladačů)
1.2 Datum a čas
Datum a čas jsou zobrazeny v levém horním rohu obrazovky. Je-li aktuální čas
v rozmezí od 6:00 do 18:00 hod., je čas zobrazen na modrém pozadí, jinak je zobrazen na
šedém pozadí. Nastavit správný datum a čas je možné pomocí systémového menu, zvolením
položky Systém. Při zvolení položky Systém se objeví okno s několika ikonami (obr. 33).
Obr. 33 Okno pro nastavení systému Control Panel 3.0
Zde vybereme položku Datum a čas a
dvojklikem myši zobrazíme dialogové okno pro
nastavení data a času. Aktuální datum a čas můžeme
nastavit po stisknutí tlačítka Nastavení…. Zobrazí se
další dialogové okno (obr. 34), ve kterém můžeme
zadat aktuální datum a čas.
Obr. 34 Dialogové okno pro nastavení
1.3 Hlavní menu
aktuálního data a času
Pomocí položek v hlavím menu lze přepínat jednotlivé hlavní panely. Položky lze
vybírat buď myší nebo stiskem funkčních kláves F1, F2, F3 … F12.
1.3.1 Celek
Tento panel zobrazuje nejdůležitější údaje jak o peci, tak o sušárně. Panel zachycuje
okamžité teploty v peci, mezistropu pece, sušárně a v potrubích, vlhkosti v sušárně, polohy
klapek, tlaky v peci a sušárně a stavy ventilátorů.
-2-
Příloha č. 1
1.3.2 Pec
Panel zobrazuje všechna měřená místa na peci a pomocí tlačítek R7, R8, HS1 .. HS5 a
RCH umožňuje nastavit autonomní regulátory KS 20. U všech těchto regulátorů je zobrazena
na panelu jak změřená, tak požadovaná hodnota. Dále je zde možné vyvolat okno pro
ovládání vždy příslušné klapky (tlačítka Q19, KL9, Q1, Q3). Pomocí tlačítek SHS1, SHS2,
BHS1 až BHS5, PHS1 je možné vyvolat dialogové okno, kde je možné nastavit hořákové
sekce. Pomocí tlačítka VD3 je možné vyvolat dialogové okno, kde je možné nastavit
frekvenční měnič použitý pro napájení dochlazovacího ventilátoru. V případě, že je zapnuta
klapka Q19 do automatické regulace, snaží se program udržet teplotu TI_207_04 na
požadované teplotě. Tu je možné zadat pomocí numerického řádku
. Požadovaná
hodnota je zobrazena pod okamžitou hodnotou (v tomto případě 500). Numerický řádek
slouží pouze pro zadání žádané hodnoty. Žádaná hodnota je pak zobrazena nad tímto řádkem.
1.3.3 Pec Graf
Na panelu je vykreslen graf teploty v závislosti na pozici v peci. Na levé straně je
vjezd do pece a na pravé výjezd. Hodnoty, z nichž je graf vykreslen, jsou číselně vyneseny
pod grafem. Tři hodnoty zobrazené na světlemodrém pozadí informují o teplotním spádu
v daném úseku.
1.3.4 Sušárna
Panel zobrazuje všechna měřená místa v sušárně. V horní části panelu jsou teploty
změřené ve všech třech systémech. Dále jsou zde také zobrazeny vlhkosti změřené na
vlhkoměrech. Pomocí tlačítek R1, R2 a R3 je možno nastavit autonomní regulátory KS20.
U obou těchto regulátorů je zobrazena na panelu jak změřená, tak požadovaná hodnota. Dále
je pomocí tlačítek Q12, Q13, atd., možno nastavit polohu těchto klapek. Pomocí tlačítek
VMV1, VMV2, atd., je možno nastavit parametry frekvenčních měničů pro odpovídající
ventilátory. V případě, že je zapnuta klapka Q3 do automatické regulace, snaží se program
udržet tlak PIC_123_02 na požadované hodnotě. Tu je možno zadat pomocí numerického
řádku
. Požadovaná hodnota je zobrazena pod okamžitou hodnotou (v tomto
případě 5). Numerický řádek slouží pouze pro zadání žádané hodnoty. Žádaná hodnota je pak
zobrazena nad tímto řádkem.
-3-
Příloha č. 1
1.3.5 Suš. Graf
Graf zobrazený na panelu zachycuje průběh teplot ve všech třech systémech v sušárně.
Na levé straně je mokrá strana sušárny a na pravé suchá strana. Pomocí bodů spojených
úsečkou je zde zachycen průběh vlhkostí v jednotlivých systémech. Dole jsou číselně
zobrazeny odpovídající hodnoty na grafu. Pomocí tlačítka Nastavit (optimální hodnoty) je
možné vyvolat dialogové okno, kde je možné zadat rozsah optimálních hodnot.
1.3.6 Tr. Pec výb.
Panel obsahuje přístroj TREND, pomocí něhož jsou zaznamenány průběhy vybraných
teplot, vlhkostí, tlaků, poloh klapek, hodnoty na autonomních regulátorech a požadované
hodnoty a stavy vybraných ventilátorů příslušejících peci. Přístroj TREND umožňuje
prohlížet zaznamenané hodnoty i několik dní, či měsíců nazpět. Možnosti přístroje TREND
jsou popsány v kapitole 2.1.
1.3.7 Tr. Suš.výb.
Panel obsahuje přístroj TREND, pomocí kterého jsou zaznamenány průběhy
vybraných teplot, vlhkostí, tlaků, poloh klapek, hodnoty na autonomních regulátorech a
požadované hodnoty a stavy ventilátorů příslušejících sušárně.
1.3.8 Trendy Pec
Jako u položky Tr. Pec výb. F6, pouze s tím rozdílem, že jsou zde zaznamenána
všechna měřená místa na peci.
1.3.9 Tr. Sušárna
Jako u položky Tr. Suš.výb. F7, pouze s tím rozdílem, že jsou zde zaznamenána
všechna měřená místa na sušárně.
1.3.10 Tr. Systémy
Panel obsahuje přístroj TREND, pomocí něhož jsou zaznamenány průběhy všech
teplot a vlhkostí v systémech sušárny.
1.3.11 Tr. Lis
Panel obsahuje přístroj TREND, pomocí kterého jsou zaznamenány průběhy hodnot
získaných z programovatelného automatu TECOMAT NS950 a z lisu.
-4-
Příloha č. 1
1.3.12 Tr. Plyn
Panel obsahuje přístroj TREND, pomocí kterého jsou zaznamenány průběhy spotřeby
plynu na vůz, na tunu pálených cihel, plynu za 24 hodin a za měsíc. Dále je zde zaznamenán
také údaj o množství zboží na jednom pecním voze.
1.3.13 Schéma
Panel zobrazuje schéma, na kterém je zobrazeno označení měřicích míst na peci a
v sušárně. Šedě jsou označena analogová čidla
autonomní regulátory KS 20
, žlutě digitální čidla
a zeleně frekvenční měniče
, fialově
.
1.3.14 Alarmy
Panel obsahuje dva přístroje ALARM (Alarmy a Upozornění). Slouží pro zpracování
nadefinovaných alarmů a poruch. Panel upozorňuje obsluhu a přístroje archivují vzniklé stavy
do standardního databázového souboru typu "*.DBF". Červeně jsou zobrazeny stavy, které
stále trvají a zeleně stavy, které již skončily (tmavě jsou zobrazeny potvrzené stavy). Ve
spodní části panelu jsou chybová hlášení ovladačů, pomocí kterých je možné jednodušeji
odstranit vzniklé závady.
1.3.15 Nic
Všechny panely se schovají a uvolní se tak plocha na obrazovce.
1.3.16 Přihlášený uživatel
Textové pole zobrazuje jméno přihlášeného uživatele. Každý uživatel má přiřazenu
přístupovou úroveň, která mu umožňuje používat jen povolené funkce. Bližší informace
o přihlašování, viz kapitola 2.2.
1.4 Význam symbolů na panelech
....teplota v peci nebo v systému v sušárně
....teplota v mezistropu nebo v potrubí
....teplota pod pecními vozy
....vlhkost v systému v sušárně
....tlak v peci nebo v systému v sušárně
....poloha klapky
.... podíl kyslíku ve spalinách
.... množství CO ve spalinách
-5-
Příloha č. 1
...... referenční (žádaná) frekvence na frekvenčním měniči
...... výstupní frekvence z frekvenčního měniče
...... výstupní proud z frekvenčního měniče
...... výstupní napětí z frekvenčního měniče
...... přibližný výkon frekvenčního měniče (přesnou hodnotu lze zjistit pouze
přímo na frekvenčním měniči)
..........spuštěný ventilátor
..........zastavený ventilátor
..........porucha ventilátoru
...........hořák v hořákové sekci je přepnut do ruky (ovládání z počítače není možné) a nehoří
...........hořák v hořákové sekci je přepnut do ruky (ovládání z počítače není možné) a hoří
...........hořák v hořákové sekci je přepnut do automatu (ovládání z počítače) a nehoří
...........hořák v hořákové sekci je přepnut do automatu (ovládání z počítače) a hoří
...........porucha hořáku v hořákové sekci
..........klapka nebo frekvenční měnič je v automatické regulaci (počítač nastavuje hodnotu
automaticky)
...........klapku nebo frekvenční měnič je možné nastavovat z počítače (tzv. pomocí
klávesnice)
...........napájení klapky je vypnuto (porucha)
...hořáková sekce je přepnuta do ruky (ovládání z počítače není možné)
..hořáková sekce je přepnuta do automatu a je možné ji nastavovat z počítače
..hořáková sekce je přepnuta do automatu a je automaticky regulována počítačem
..tlačítko pro nastavení frekvenčního měniče
..tlačítko pro nastavení polohy klapky
tlačítko pro nastavení autonomního regulátoru KS 20
1.5 Přístupové úrovně
Položka
úroveň
okna ovladačů ..................................... 0
tlačítka (např.
)......................... 20
Přístroj TREND:
přístroj................................................. 20
práce s archivním souborem ............... 10
-6-
Příloha č. 1
Dialogové okno Nastavení klapky
hodnota otevření
................ 20
tlačítko Nastav klapku....................... 20
tlačítko Aktualizuj zadávání............. 20
tlačítko Zapni/Vypni.......................... 20
Dialogové okno Nastavení frekvenčního měniče
číslo měniče
hodnota Fref:
.................... 0
.................... 20
tlačítko Zapni/Vypni.......................... 20
Dialogové okno Regulátor KS20
číslo regulátoru
................ 0
hodnota SV ......................................... 20
hodnota ASP_1 ................................... 20
hodnota ASP_2 ................................... 20
hodnota PB ......................................... 0
hodnota TI .......................................... 0
hodnota TD ......................................... 0
hodnota CYC...................................... 0
hodnota C_CYC ................................. 0
hodnota C_PB..................................... 0
hodnota D_B ....................................... 0
tlačítko Smaž chybové hlášení .......... 10
-7-
Příloha č. 1
2. OVLÁDÁNÍ PŘÍSTROJŮ A DIALOGOVÝCH OKEN
2.1 Vzhled a ovládání přístroje TREND:
Úplný vzhled přístroje je vidět na obr. 35. Přístroj umožňuje sledování, zobrazování a
archivování historických trendů analogových signálů. Data archivuje do standardního
databázového souboru typu DBF. Archivní soubory vznikají periodicky podle časového
období zachyceného v jednom archivním souboru.
Ovládání:
(ikona pro otevření souboru), zobrazí se dialogové okno,
Kliknete-li myší na tlačítko
ve kterém jsou zobrazeny dostupné archivní soubory. Data vybraného souboru lze
prohlížet a zpracovávat dostupnými DataView, nebo soubor zkopírovat do jiného
adresáře, nebo jej uložit pod jiným jménem.
Kliknete-li myší na tlačítko s grafem
počet vzorků grafu.
Tlačítko se zámkem
, můžete měnit počet čar rastru a zobrazovaný
přepne přístroj do prohlížecího módu.
Pomocí tlačítek se šipkami
Tlačítko s mřížkou
lze ovládat pohyb časového kurzoru.
zapíná nebo vypíná zobrazování rastru.
Pomocí tlačítek na pravém ovládacím panelu
lze přepínat cejchování levé osy Y
a zapínat nebo vypínat zobrazování příslušné série. Je-li tlačítko stisknuto , je
příslušná série vykreslena odpovídající barvou (zde např. červenou). Aby odpovídalo
cejchování na ose Y, je nutné pro danou položku stisknout tlačítko . Pro každou sérii
má totiž osa Y jiný význam (oC, Pa, % atd.) a jiný rozsah (0-100, 30-120, 0-1000, atd.).
Ovládání časového kurzoru z klávesnice
<Ctrl> + <Left> o hodnotu zpět <Ctrl> + <Right> o hodnotu vpřed <Ctrl> +
<PageUp> o stránku zpět <Ctrl> + <PageUp> o stránku vpřed.
Obr. 35 Ukázka přístroje TREND
-8-
Příloha č. 1
2.2 Login - přihlašování uživatelů
Sekce Login je určena pro přihlašování uživatelů. Je zde tzv. "Neviditelné
přihlašovací okno", které po spuštění aplikace nebude viditelné a které se zobrazí až po
současném stisku kláves <Ctrl> + <Alt> + <Del> (obr. 36).
Po zobrazení tohoto okna se uživatel přihlásí do systému pod jménem, které má
přiděleno (např. "obsluha"), s odpovídajícím heslem.
Přihlášení
•
Současně stiskněte klávesy <Ctrl> + <Alt> + <Del> (zobrazí se dialogové okno).
•
Současně stiskněte klávesy <Alt> + < J > (kurzor se nastaví do políčka pro zadávání
jména).
•
Napište své jméno (rozlišují se velká a malá písmena).
•
Stiskněte klávesu <Enter> (kurzor se nastaví do políčka pro zadávání hesla).
•
Napište své heslo (z bezpečnostních důvodů se při psaní budou zobrazovat pouze
hvězdičky).
•
Stiskněte klávesu <Enter> (kurzor se nastaví na tlačítko OK).
•
Stiskněte klávesu <Enter> (dialogové okno zmizí).
•
V políčku Přihlášený uživatel si překontrolujte, zda jste se korektně přihlásili.
Obr. 36 Přihlašovací dialogové okno
Přístupová práva (level) se zadávají od úrovně 0 do 65535. Uživatel root má
přístupovou úroveň 0, která dovoluje jakékoliv zásahy, včetně definování dalších uživatelů
s jejich právy. Úroveň s hodnotou 65535 je nejnižší.
Některým přístrojům (např. panelům, přístrojům se zadáváním hodnot, ap.) lze
definovat přístupová práva. Uživatelovo přístupové právo musí být rovno, nebo nižší než
přístupové právo daného přístroje, aby uživatel měl k datům zvoleného přístroje přístup.
Např. přístroj panel s hodnotou přístupového práva = 10 bude přístupný uživateli X s právem
5, ale nebude přístupný uživateli Y s právem 20.
-9-
Příloha č. 1
Obr. 37 Dialogové okno pro definování uživatelů
Uživatel s hodnotou přístupového práva = 0 může definovat další uživatele a jejich
přístupová práva. Po stisku tlačítka "Přidat" je možno vyplnit "Jméno" (pod kterým se
uživatel bude přihlašovat), "Celé jméno uživatele" a jeho "Úroveň" (tj. přístupové právo)
(obr. 37).
Při prvním přihlášení nemá uživatel
přiděleno heslo a musí si zvolit vlastní heslo
pomocí tlačítka "Změna hesla". Nejprve
zadá Staré heslo (tj. zde nevyplní nic), pak
napíše Nové heslo, které ještě v dalším okně
zopakuje (obr. 38).
Obr. 38 Dialogová okna pro změnu hesla
Poznámka:
Při zadávání hesla se při každém stisku klávesy zobrazí znak hvězdička "*".
2.3 Regulátor KS 20
Pomocí tohoto dialogového okna je možné nastavovat z počítače parametry
autonomního regulátoru KS 20 (obr. 39).
Podle přístupového práva uživatele je zobrazeno dialogové okno ve dvou provedeních.
Pokud je uživatel oprávněn nastavovat všechny parametry, je okno opatřeno světlemodrou
barvou a jsou přístupné položky pro nastavení všech parametrů. Jinak je pozadí okna pouze
šedé a uživatel může nastavovat pouze žádanou hodnotu SV, alarm1 ASP_1 a alarm2 ASP_2.
Při stisku tlačítka Aktualizuj zadávání se naměřené hodnoty přepíší i do políček pro
zadávání hodnot.
- 10 -
Příloha č. 1
Na spodním řádku dialogového
okna je zobrazen řádek obsahující chybová
hlášení od ovladače. Pomocí tlačítka Zavřít
je možné okno schovat. Při nastavování
hodnoty se postupuje tak, že se pomocí
numerického
napíše
řádku
požadovaná hodnota a poté se stiskne
klávesa Enter. Pokud regulátor danou
hodnotu akceptuje, zobrazí se hodnota i
v políčku nalevo od numerického řádku
.
2.4 Nastavení klapky
Pomocí tohoto dialogového okna se
Obr. 39 Dialogové okno Regulátor KS 20
může nastavit požadovaná poloha klapky
(obr. 40). Hodnota 0% odpovídá úplnému zavření klapky.
Obr. 40 Dialogové okno pro nastavení klapky
Požadovaná hodnotu se nastaví v políčku
a poté se stiskne tlačítko Nastav
klapku. Při stisku tlačítka Aktualizuj zadávání se naměřená poloha přepíše i do políčka pro
zadávání žádané polohy. Pomocí tlačítka Zavřít je možné okno schovat. Dále je možné
zapnout nebo vypnout Autoregulaci pomocí tlačítka Zapni/Vypni. Poloha klapky se potom
nastavuje automaticky podle hodnoty vypočtené programem na základě naměřených hodnot.
Poznámka:
Při nastavování klapky nezavírejte dialogové okno dříve, nežli se klapka nastaví do
požadované polohy. Nelze nastavovat pomocí tohoto okna více klapek zároveň.
- 11 -
Příloha č. 1
2.5 Nastavení frekvenčního měniče
Pomocí tohoto dialogového okna je možné nastavit požadovanou výstupní frekvenci
frekvenčního měniče (obr. 41).
Požadovaná
hodnota
se
nastaví
a poté se stiskne
v políčku Fref:
klávesa Enter. Pokud frekvenční měnič
danou
hodnotu
akceptuje,
zobrazí
se
hodnota i v políčku nalevo od numerického
řádku.
Při
stisku
tlačítka
Aktualizuj
zadávání se naměřená poloha přepíše i do
políčka pro zadávání žádané hodnoty.
Pomocí tlačítka Zavřít je možné okno
schovat. Dále je možné zapnout nebo
frekvenčního měniče VS 616 P5
vypnout
Autoregulaci
pomocí
tlačítka
Zapni/Vypni. Frekvence se potom nastavuje podle hodnoty vypočtené programem na základě
naměřených hodnot.
2.6 Ovládání hořákových sekcí
Každá sekce může být přepnuta pomocí přepínače umístěného přímo na krabicích
u hořákových sekcí buď do RUKY, nebo do AUTOMATU. Je-li sekce v AUTOMATU,
může se pomocí počítače přepnout do ovládání z klávesnice nebo do automatické regulace.
2.6.1 RUKA
Je-li sekce v RUCE, pak se nastavuje
tlak
vzduchu
pomocí
potenciometru
umístěného přímo na krabicích u hořákových
sekcí.
Zadání, zda má sekce pálit, se zadá
z počítače v okně pro hořákovou sekci –
parametr Zapalování. Stav se mění pomocí
tlačítka Zapni/Vypni a opravdový stav je
indikován vlevo vedle tlačítka nápisem
Zapnuto/Vypnuto.
hořákových sekcí
- 12 -
Příloha č. 1
Pokud některé hořáky nezačnou pálit (na obrazovce indikováno červeným kolečkem),
je možné vynulovat poruchu pomocí žlutého tlačítka umístěného přímo na krabicích
u hořákových sekcí.
!!! TLAČÍTKO PORUCHA SE NESMÍ STISKNOUT ČASTĚJI NEŽ KAŽDÝCH 30 VTEŘIN !!!
2.6.2 KLÁVESNICE
Je-li sekce v AUTOMATU, pak se nastavuje tlak vzduchu z klávesnice pomocí
parametru Výst. nap. v okně pro hořákovou sekci. Podřízený počítač musí zadanou hodnotu
nejdříve potvrdit a teprve poté ji hlavní počítač zobrazí.
Zadání, zda má sekce pálit, se zadá opět z počítače v okně pro hořákovou sekci –
parametr Zapalování. Stav se mění pomocí tlačítka Zapni/Vypni a opravdový stav se
indikuje vlevo vedle tlačítka nápisem Zapnuto/Vypnuto.
2.6.3 REGULACE
Sekce se může přepnout do Regulace, pokud není přepnuta do Ruky. Zapnutí
Regulace se provede z hlavního počítače v okně pro hořákovou sekci – parametr Regulace.
Stav se mění pomocí tlačítka Zapni/Vypni a opravdový stav je indikován vlevo vedle tlačítka
nápisem Zapnuto/Vypnuto.
Při Regulaci se berou v potaz parametry Pož. hod. (požadovaná teplota) a Výst. nap.
(výstupní napětí). Výst. nap. v tomto případě indikuje maximální povolenou hodnotu napětí
pro nastavení výkonu hořákové sekce.
- 13 -
Příloha č. 2
Obrazovky programu
Obr. 43 Obrazovka "Celek"
Obr. 44 Obrazovka "Pec"
Příloha č. 2
Obrazovky programu
Obr. 45 Graf průběhů teplot v peci
Obr. 46 Obrazovka "Sušárna"
Příloha č. 2
Obrazovky programu
Obr. 47 Graf průběhů teplot v jednotlivých systémech sušárny (sušicí křivka)
Obr. 48 Pojmenování čidel (měřicích míst) a přístrojů
Příloha č. 2
Obrazovky programu
Obr. 49 Obrazovka "Tr. Pec výb."
Obr. 50 Obrazovka "Alarmy"
Příloha č. 3
Fotodokumentace
Obr. 51 Automatizovaná linka pro přepravu výlisků na sušárenské vozy
Obr. 52 Automatizovaná linka pro překládání usušených výlisků na pecní vozy
Příloha č. 3
Fotodokumentace
Obr. 53 Vyložené pecní vozy a tunelová pec
Obr. 54 Čelní panel rozvaděčů s monitorem a regulátory
Příloha č. 3
Fotodokumentace
Obr. 55 Expediční linka
přizpůsobovací
karta
hlavní
počítač
záložní
zdroj
měřicí a
řídicí
karty
hlavního
počítače
Obr. 56 Karty hlavního řídicího a měřicího počítače, hlavní počítač
Příloha č. 3
Fotodokumentace
Obr. 57 Hlavní řídicí a měřicí počítač
Obr. 58 Podřízený počítač pro řízení a měření hořákových sekcí
Příloha č. 4
1. HLAVNÍ ŘÍDICÍ A MĚŘICÍ POČÍTAČ
Tab. 1: Digitální karta AX5218.1 s čítači
popis
čítač impulsů z měřiče množství spotřebovaného plynu
měřeno na vstupu
SRCE1
Tab. 2: Analogově-digitální karta AX5232.1
popis
jednotka
měření 0 V pro korekci
teploměr v mezistropu TI_201_01
teploměr TI_225_01
teploměr TI_230_01
teploměr TI_236_01
teploměr TI_131_01
V
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
teploměr v pecišti TI_207_04
o
teploměr pod pecními vozy TI_203_01
teploměr pod pecními vozy TI_203_02
proud ze zdroje 24 V
o
C
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
C
mA
o
o
C
měřeno
na vstupu
E0
E1
E2
E3
E4
E5
E6
E7
E8
E9
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
typ snímače
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
-
termočlánek K
Tab. 3: Digitální karta AX5244.1 - Vstupy:
popis
ventilátor teplého vzduchu č. 1 VTV1
ventilátor horkého vzduchu č. 2 VHV2
ventilátor přetahu vzduchu VPMV
chod ohřívače 1
chod ventilátoru mokrého vzduchu č. 5 VMV5
chod vlakových pojezdů v 1. systému sušárny
měřeno
na vstupu
Ch 0
Ch 1
Ch 2
Ch 3
Ch 4
Ch 5
Ch 6
Ch 7
Ch 8
Ch 9
Ch 10
přizpůsobovací karta
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
Příloha č. 4
chod kouřového ventilátoru VK
chod dochlazovacího ventilátoru č. 1 VD1
chod dochlazovacího ventilátoru č. 2 VD2
chod podpecních ventilátorů č. 3 a 4
porucha hořákové skupiny č. 1
porucha rychlochlazení
vysoká teplota mezistropu
vysoká teplota pod pecními vozy
nízký tlak plynu
vysoký tlak plynu
nízký tah v peci
porucha kouřového ventilátoru
porucha cirkulačního ventilátoru
porucha dochlazovacího ventilátoru č. 1
porucha dochlazovacího ventilátoru č. 2
porucha podpecních ventilátorů č. 3 a 4
porucha cyklu posuvu
vysoká teplota v odtahu mokrého vzduchu
porucha ventilátoru teplého vzduchu č. 1
porucha ventilátoru horkého vzduchu č. 2
porucha ventilátoru přetahu mokrého vzduchu
porucha ohřívače č. 1
probíhá posun v peci
porucha ventilátoru odtahu mokrého vzduchu č. 5
otevření výjezdových vrat z pece
porucha kolejové dopravy – vjezd
porucha kolejové dopravy – výjezd
otevření vjezdových vrat do pece
porucha vlakových pojezdů v 1. systému sušárny
hlídání napájení klapky Q1
otevření montážních vrat v sušárně
otevření výjezdových vrat ze sušárny
otevření vjezdových vrat do sušárny
Ch 11
Ch 12
Ch 13
Ch 14
Ch 15
Ch 16
Ch 17
Ch 18
Ch 19
Ch 20
Ch 21
Ch 22
Ch 23
Ch 24
Ch 25
Ch 26
Ch 27
Ch 28
Ch 29
Ch 30
Ch 31
Ch 32
Ch 33
Ch 34
Ch 35
Ch 36
Ch 37
Ch 38
Ch 39
Ch 40
Ch 41
Ch 42
Ch 43
Ch 44
Ch 45
Ch 46
Ch 47
Ch 48
Ch 49
Ch 50
Ch 51
Ch 52
Ch 53
Ch 54
Ch 55
Ch 56
Ch 57
Ch 58
Ch 59
Ch 60
Ch 61
Ch 62
Ch 63
Ch 64
Ch 65
Ch 66
Ch 67
Ch 68
Ch 69
Ch 70
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.11
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.12
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
AX754.13
Příloha č. 4
chod ventilátoru 1. hořákové skupiny
hlídání napájení klapky KL9
hlídání napájení stykačů a relé
Ch 71
Ch 72
Ch 73
Ch 74
Ch 75
Ch 76
Ch 77
Ch 78
Ch 79
Ch 80
Ch 81
Ch 82
Ch 83
Ch 84
Ch 85
Ch 86
Ch 87
Ch 88
Ch 89
AX754.13
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
AX754.14
výstup
Ch 120
Ch 121
Ch 122
Ch 123
Ch 124
Ch 125
Ch 126
Ch 127
Ch 128
Ch 129
Ch 130
Ch 131
Ch 132
Ch 133
Ch 134
Ch 135
Ch 136
Ch 137
Ch 138
Ch 139
Ch 140
Ch 141
Ch 142
Ch 143
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
AX756B.11
Tab. 4: Digitální karta AX5244.1 - Výstupy:
popis
spuštění sirény
otevírání klapky Q12
zavírání klapky Q12
otevírání klapky KL9
zavírání klapky KL9
Tab. 5: Autonomní regulátory KS 20 (RS-485)
označení
HS1
HS2
HS3
HS4
HS5
R1
R2
R3
jednotka
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
Pa
o
C
čidlo
TI_208_01
TI_208_02
TI_208_03
TI_208_04
TI_208_05
TI_127_01
PIC_101_06
TI_101_03
typ snímače
termočlánek typu K
PT100
4~20 mA (-30~30 Pa)
PT100
ovládá
hořákovou skupinu č. 1
Q4
Q2
Příloha č. 4
R7
R8
RCH
o
C
Pa
o
C
TIC_225_01
PIC_227_11
TI_208_07
PT100
4~20 mA (-30~30 Pa)
KL2
KL9
ventilátor rychlochlazení
Tab. 6: Frekvenční měniče VS 616 P5 (RS-485)
číslo
1
7
12
13
14
15
výkon
55 kW
7.5 kW
5.5 kW
5.5 kW
5.5 kW
5.5 kW
pohání
ventilátor horkého vzduchu č. 2 VHV2
dochlazovací ventilátor č. 3 VD3
ventilátor mokrého vzduchu č. 1 VMV1
Tab. 7: Analogově-digitální karta PCL-813.1
popis
jednotka
teploměr v 1. systému sušárny TI_106_01
vlhkoměr v 1. systému sušárny MI_105_02
tlak lisu
V
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
%
bar
%
%
%
%
%
%
%
%
%
o
měřeno
na vstupu
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
A17
A18
A19
A20
A21
A22
A23
A24
A25
A26
A27
A28
A29
A30
A31
typ snímače
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
0~20 mA (0~100%)
4~20 mA (0~40 baru)
0~20 mA (0~100%)
0~20 mA (0~100%)
0~20 mA (0~100%)
0~20 mA (0~100%)
0~20 mA (0~100%)
0~20 mA (0~100%)
0~20 mA (0~100%)
0~20 mA (0~100%)
0~20 mA (0~100%)
popis
jednotka
V
C
o
C
o
měřeno
na vstupu
A0
A1
A2
typ snímače
PT100
PT100
Příloha č. 4
o
teploměr TI_103_01
proud ze zdroje 24 V
C
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
mA
poloha klapky Q4
poloha klapky Q11
poloha klapky Q12
poloha klapky Q13
poloha klapky Q14
poloha klapky Q15
poloha klapky KL3
poloha klapky KL9
poloha klapky Q7
proud mísidlem lisu
teploměr TI_101_01
teploměr TI_101_02
poloha klapky Q19
poloha klapky Q3
diferenciální tlak PIC_123_02
poloha klapky Q2
poloha klapky Q1
poloha klapky KL2
%
%
%
%
%
%
%
%
%
A
o
C
o
C
%
%
Pa
%
%
%
o
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
A17
A18
A19
A20
A21
A22
A23
A24
A25
A26
A27
A28
A29
A30
A31
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
PT100
servomotor MODACT
servomotor MODACT
servomotor MODACT
servomotor MODACT
servomotor MODACT
servomotor MODACT
servomotor MODACT
servomotor MODACT
servomotor MODACT
0~20 mA (0~10 A)
PT100
PT100
servomotor MODACT
servomotor MODACT
4~20 mA (0~250 Pa)
servomotor MODACT
servomotor MODACT
servomotor MODACT
Tab. 9: Programovatelný automat TECOMAT NS950 (RS-485)
popis
typ zboží
hmotnost výlisku
ukončení směny
jednotka
kg
ks
ks
čteno z
TECOMAT NS950
TECOMAT NS950
TECOMAT NS950
TECOMAT NS950
TECOMAT NS950
TECOMAT NS950
Příloha č. 4
2. POČÍTAČ PRO ŘÍZENÍ A MĚŘENÍ HOŘÁKOVÝCH SEKCÍ
(2. PC)
Tab. 10: Digitálně- analogová karta AX5212.1
popis
nastavení výkonu 1. stropní sekce
nastavení výkonu 2. stropní sekce
nastavení výkonu 1. boční sekce
nastavení výkonu 1. pilotní sekce
výstup
Ch 1
Ch 2
Ch 3
Ch 4
Ch 5
Ch 6
Ch 7
Ch 8
Tab. 11: Digitální karta AX5244.2 - Vstupy:
popis
hoření 1. hořáku 1. stropní sekce
hoření 1. hořáku 1. boční sekce
měřeno
na vstupu
Ch 0
Ch 1
Ch 2
Ch 3
Ch 4
Ch 5
Ch 6
Ch 7
Ch 8
Ch 9
Ch 10
Ch 11
Ch 12
Ch 13
Ch 14
Ch 15
Ch 16
Ch 17
Ch 18
Ch 19
Ch 20
Ch 21
Ch 22
Ch 23
Ch 24
Ch 47
Ch 48
Ch 49
Ch 50
Ch 51
Ch 52
Ch 53
Ch 54
Ch 55
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
AX754.21
-
…
hoření 1. hořáku 1. pilotní sekce
Příloha č. 4
přepnutí 1. stropní sekce do ruky
přepnutí 2. stropní sekce do ruky
přepnutí 1. boční sekce do ruky
přepnutí 1. pilotní sekce do ruky
Ch 56
Ch 57
Ch 58
Ch 59
Ch 60
Ch 61
Ch 62
Ch 63
Ch 64
Ch 65
Ch 66
Ch 67
Ch 68
Ch 69
Ch 70
Ch 71
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
AX754.22
výstup
Ch 120
Ch 121
Ch 122
Ch 123
Ch 124
Ch 125
Ch 126
Ch 127
Ch 128
Ch 129
AX756B.21
AX756B.21
AX756B.21
AX756B.21
AX756B.21
AX756B.21
AX756B.21
AX756B.21
AX756B.21
AX756B.21
Ch 130
AX756B.21
Tab. 12: Digitální karta AX5244.2 - Výstupy:
popis
hoření 1. stropní sekce
hoření 2. stropní sekce
hoření 1. boční sekce
hoření 1. pilotní sekce
signál mazání poruch pro všechny hořáky v hořákových
sekcích
popis
teploměr 1. stropní hořákové sekce
teploměr 2. stropní hořákové sekce
teploměr 1. boční hořákové sekce
teploměr 1. pilotní hořákové sekce
jednotka
V
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
měřeno
na vstupu
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
typ snímače
termočlánek K (4~20 mA)
Vysoké učení technické v Brně
Fakulta strojního inženýrství
Ústav mechaniky těles
Návrh programového systému pro řízení
vybraných objektů cihelny
Diplomant: Michal Pohanka
Vedoucí diplomové práce: Doc. Ing. Miroslav Raudenský, CSc.
Brno, květen 1999
Diplomová práce
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že diplomovou práci na téma "Návrh programového systému pro řízení
vybraných objektů cihelny" jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a
pod odborným vedením mého vedoucího diplomové práce.
V Brně 8.3.
Michal Pohanka
FSI VUT Brno
Diplomová práce
PODĚKOVÁNÍ
Rád bych poděkoval vedoucímu diplomové práce Doc. Ing. Miroslavu Raudenskému
za odborné rady, připomínky a zkušenosti a stejně tak mému otci, Ing. Jaromíru Pohankovi,
za cenné rady a pomoc při získávání nezbytných informací.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
ANOTACE
V úvodu práce je v popsán současný stav v průmyslové automatizaci se zaměřením
na automatizaci s využitím počítače. Dále je popsána struktura a vazby vybraných objektů při
výrobě cihel v cihelně. Pro vybrané objekty je navržen a vypracován řídicí a měřicí
programový systém na základě technologického projektu. Pro programový systém je vybrán
vhodný hardware, pomocí kterého je zprostředkováno měření a řízení vybraných objektů
v cihelně. Nakonec je provedena analýza programového systému zavedeného do výroby,
včetně nově vytvořených ovladačů pro Control Panel 3.0, a analýza regulace na datech
získaných během provozu programového systému ve výrobě.
ANNOTATION
In the introduction of thesis, the contemporary state of industrial automation is
described. Attention is primarily paid to computer-controlled automation. Further, structure
and links of chosen objects during brick production are dealt with. On the basis of a
technological project, a control and measurement system is designed and developed for
chosen objects. For the program system, a suitable hardware is chosen by means of which the
measurement and control of chosen object is carried out in the brickyard. Finally, an analysis
of the system put into operation in the brickyard, of newly developed drivers for Control
Panel 3.0, and of the control process is made on the basis of the data obtained by using the
program system in the production process.
FSI VUT Brno
Diplomová práce
Obsah
1.
ÚVOD .............................................................................................................................................1
2.
FORMULACE PROBLÉMU A CÍLŮ JEHO ŘEŠENÍ ............................................................2
3.
SOUČASNÝ STAV V PRŮMYSLOVÉ AUTOMATIZACI.....................................................3
3.1 OPERAČNÍ SYSTÉMY ....................................................................................................................3
3.1.1
Vlastnosti operačních systémů pro počítače 8x86..............................................................3
3.2 SYSTÉMY K VYTVÁŘENÍ ŘÍDICÍCH PROGRAMŮ ...........................................................................4
3.2.1
Control Panel 3.0 ...............................................................................................................4
3.2.2
LabVIEW ............................................................................................................................5
3.2.3
LabWindows .......................................................................................................................6
3.3 TYPY POČÍTAČŮ ..........................................................................................................................6
3.3.1
Procesory ...........................................................................................................................7
3.3.2
Základní desky....................................................................................................................7
3.4 MĚŘICÍ A ŘÍDICÍ KARTY ..............................................................................................................8
3.4.1
Karty pro digitální vstup a výstup ......................................................................................8
3.4.2
Analogově digitální karty ...................................................................................................9
3.4.3
Digitálně analogové karty ..................................................................................................9
3.4.4
Komunikační sběrnice ......................................................................................................10
3.4.5
Autonomní regulátory, programovatelné automaty a frekvenční měniče ........................11
3.5 MĚŘICÍ METODY ........................................................................................................................13
3.5.1
A/D převodníky.................................................................................................................14
3.5.2
D/A převodníky.................................................................................................................15
3.5.3
Měření na velkou vzdálenost ............................................................................................15
4.
MULTIKRITERIÁLNÍ ANALÝZA PROBLÉMU .................................................................17
5.
POPIS STRUKTURY A VAZEB OBJEKTŮ V CIHELNĚ ...................................................18
5.1 ZÁKLADNÍ ROZDĚLENÍ PROCESU VÝROBY CIHEL ......................................................................18
5.1.1
Příprava výlisků do sušárny .............................................................................................19
5.1.2
Sušení výlisků ...................................................................................................................19
5.1.3
Vypálení cihel...................................................................................................................20
5.2 REGULOVANÉ VELIČINY............................................................................................................21
5.2.1
Proces sušení....................................................................................................................21
5.2.2
Proces pálení....................................................................................................................22
5.3 KRITICKÉ REGULOVANÉ VELIČINY ...........................................................................................23
5.3.1
Poruchy ............................................................................................................................23
5.4 POPIS MĚŘENÝCH ČIDEL A OVLÁDANÝCH OBJEKTŮ .................................................................24
FSI VUT Brno
Diplomová práce
6.
5.4.1
Teploměry.........................................................................................................................24
5.4.2
Vlhkoměry.........................................................................................................................25
5.4.3
Tlakoměry.........................................................................................................................25
5.4.4
Klapky...............................................................................................................................25
5.4.5
Ventilátory........................................................................................................................25
5.4.6
Programovatelný automat TECOMAT NS950 .................................................................26
5.4.7
Hořáky..............................................................................................................................26
VOLBA HARDWAROVÝCH A SOFTWAROVÝCH PROSTŘEDKŮ...............................27
6.1 VÝBĚR HLAVNÍHO A PODŘÍZENÉHO POČÍTAČE .........................................................................27
6.2 MĚŘICÍ A ŘÍDICÍ KARTY ............................................................................................................28
6.3 PROGRAMOVÝ SYSTÉM PRO VÝVOJ ŘÍDICÍCH A MĚŘICÍCH PROGRAMŮ ....................................30
7.
REALIZACE PROCESU ŘEŠENÍ PROBLÉMU ...................................................................32
7.1 KOMPLETACE MĚŘICÍCH A ŘÍDICÍCH POČÍTAČŮ ........................................................................32
7.2 REALIZACE ŘÍDICÍCH A MĚŘICÍCH PROGRAMOVÝCH SYSTÉMŮ ................................................32
7.2.1
Tvorba ovladačů...............................................................................................................32
7.3 TVORBA ŘÍDICÍHO A MĚŘICÍHO PROGRAMU PRO PODŘÍZENÝ POČÍTAČ.....................................40
7.3.1
Program pro řízení hořákových sekcí z pohledu programátora ......................................42
7.4 TVORBA HLAVNÍHO ŘÍDICÍHO A MĚŘICÍHO PROGRAMU PRO HLAVNÍ POČÍTAČ.........................43
8.
1.1.1
Hlavní program z pohledu programátora ........................................................................43
7.4.2
Regulace ...........................................................................................................................46
PREZENTACE VÝSLEDKŮ ŘEŠENÍ PROBLÉMU.............................................................49
8.1 HLAVNÍ PROGRAM.....................................................................................................................49
8.2 PROGRAM PRO REGULACI HOŘÁKOVÝCH SEKCÍ .......................................................................51
8.3 OVLADAČE ZAŘÍZENÍ PRO CONTROL PANEL 3.0.......................................................................51
8.4 REGULACE VELIČIN ...................................................................................................................52
9.
ANALÝZA VÝSLEDKŮ ŘEŠENÍ PROBLÉMU ....................................................................58
9.1 VLASTNOSTI ŘÍDICÍHO A MĚŘICÍHO SYSTÉMU ..........................................................................58
9.2 VLASTNOSTI A DALŠÍ VYUŽITÍ VYTVOŘENÝCH OVLADAČŮ .....................................................58
9.3 KVALITA REGULACE VELIČIN ...................................................................................................59
9.3.1
Analýza vybraných průběhů regulovaných veličin...........................................................59
9.4 ZVÝŠENÍ VÝROBY A JEJÍ KVALITY .............................................................................................60
10. ZÁVĚR .........................................................................................................................................61
11. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY .......................................................................................62
12. SEZNAM PŘÍLOH .....................................................................................................................63
FSI VUT Brno
Diplomová práce
1.
ZÁKLADNÍ ÚDAJE O PROGRAMU ........................................................................................1
1.1 ZÁKLADNÍ OBRAZOVKA ..............................................................................................................1
1.2 DATUM A ČAS ..............................................................................................................................2
1.3 HLAVNÍ MENU .............................................................................................................................2
1.3.1
Celek...................................................................................................................................2
1.3.2
Pec......................................................................................................................................3
1.3.3
Pec Graf .............................................................................................................................3
1.3.4
Sušárna...............................................................................................................................3
1.3.5
Suš. Graf.............................................................................................................................4
1.3.6
Tr. Pec výb..........................................................................................................................4
1.3.7
Tr. Suš.výb. .........................................................................................................................4
1.3.8
Trendy Pec..........................................................................................................................4
1.3.9
Tr. Sušárna .........................................................................................................................4
1.3.10 Tr. Systémy .........................................................................................................................4
1.3.11 Tr. Lis .................................................................................................................................4
1.3.12 Tr. Plyn...............................................................................................................................5
1.3.13 Schéma ...............................................................................................................................5
1.3.14 Alarmy ................................................................................................................................5
1.3.15 Nic ......................................................................................................................................5
1.3.16 Přihlášený uživatel .............................................................................................................5
1.4 VÝZNAM SYMBOLŮ NA PANELECH..............................................................................................5
1.5 PŘÍSTUPOVÉ ÚROVNĚ ..................................................................................................................6
2.
OVLÁDÁNÍ PŘÍSTROJŮ A DIALOGOVÝCH OKEN ...........................................................8
2.1 VZHLED A OVLÁDÁNÍ PŘÍSTROJE TREND: .................................................................................8
2.2 LOGIN - PŘIHLAŠOVÁNÍ UŽIVATELŮ ...........................................................................................9
2.3 REGULÁTOR KS 20 ...................................................................................................................10
2.4 NASTAVENÍ KLAPKY .................................................................................................................11
2.5 NASTAVENÍ FREKVENČNÍHO MĚNIČE ........................................................................................12
2.6 OVLÁDÁNÍ HOŘÁKOVÝCH SEKCÍ...............................................................................................12
2.6.1
RUKA ...............................................................................................................................12
2.6.2
KLÁVESNICE...................................................................................................................13
2.6.3
REGULACE .....................................................................................................................13
1.
HLAVNÍ ŘÍDICÍ A MĚŘICÍ POČÍTAČ ...................................................................................1
2.
POČÍTAČ PRO ŘÍZENÍ A MĚŘENÍ HOŘÁKOVÝCH SEKCÍ (2. PC) ...............................6
FSI VUT Brno

Návrh programového systému pro řízení vybraných objektů cihelny

Transkript

Podobné dokumenty

Theologia Vitae

journal 2/2014

PŘÍRUČKA PROGRAMÁTORA PLC TECOMAT

CMM 2004_OEM

Story Magic 1 - Macmillan Education

SOMETCZ_SRO_KATALOG_MERKY_KALIBRY

Informace/Information