Aerobn\355 fermentor EWA

Aerobní fermentor EWA
Technická dokumentace - ELEKTRO
Stroj na zpracování biologicky rozložitelných odpadů (BRO), kalů z ČOV
a ostatních bioodpadů pomocí řízené aerobní termofilní fermentace.
Obsah
1 Popis elektrické části - silnoproud.......................................................................................4
1.1 Hlavní spotřebiče:............................................................................................................5
1.1.1 Motor hydraulického čerpadla (M1) .........................................................................6
1.1.2 Ventilátor chlazení hydrauliky (M2)..........................................................................6
1.1.3 Topení oleje hydrauliky..............................................................................................6
1.1.4 Motor dmychadla (M3)..............................................................................................6
1.1.5 Zářivkové těleso (SV1)..............................................................................................6
2 Popis elektrického a elektronického vybavení.....................................................................7
2.1 Hlavní rozvaděč (2)..........................................................................................................7
2.2 Měření kyslíku (3).............................................................................................................8
2.3 Monitor a řídicí počítač (4)..............................................................................................8
2.4 Řízení hydrauliky EWC22 (5)...........................................................................................8
2.5 Expandr prostoru naskladnění (6)....................................................................................9
2.6 Servisní dveře (7) – Servis Door.....................................................................................10
2.7 Přední dveře (8) – Front Door......................................................................................10
2.8 Moduly uEWC (9) – mikroEWC......................................................................................11
3 Programové vybavení systému EWA.................................................................................12
3.1 Programové vybavení řídícího mikropočítače EWC......................................................12
3.2 Programové vybavení řídícího počítače EWCS.............................................................13
3.3 Programové vybavení pro evidenci a zpracování dat EWAGRAF................................13
4 Technické parametry...........................................................................................................14
5 Návod k obsluze....................................................................................................................15
5.1 Úvod................................................................................................................................15
5.2 Složení Elektronického řídícího systému........................................................................15
5.2.1 Centrální systém na bázi PC....................................................................................15
5.2.2 Moduly uEWC........................................................................................................15
5.3 Ovládání systému............................................................................................................18
5.3.1 Obrazovka Fermentor..............................................................................................18
5.3.2 Obrazovka Programy...............................................................................................20
5.3.3 Obrazovka Grafy......................................................................................................20
5.3.4 Obrazovka Čas.........................................................................................................20
5.3.5 Obrazovka Manual...................................................................................................21
5.3.5.1 Zařízení Hydraulika..........................................................................................22
5.3.5.2 Zařízení Korečkový dopravník.........................................................................22
5.3.5.3 Zařízení Víko N/V dopravníku.........................................................................22
5.3.5.4 Zařízení Poloha N/V dopravníku......................................................................22
5.3.5.5 Zařízení Výsypná klapka...................................................................................22
5.3.5.6 Zařízení Pohon N/V dopravníku.......................................................................22
5.3.5.7 Zařízení Dmychadlo..........................................................................................23
5.3.5.8 Zařízení Frézy...................................................................................................23
5.3.6 Obrazovka Alarmy...................................................................................................23
5.3.7 Obrazovka Servis.....................................................................................................24
5.3.7.1 Záložka Diagnostika.........................................................................................24
5.3.7.2 Záložka Nastavení.............................................................................................26
5.4 Závěr...............................................................................................................................27
6 Seznam příloh......................................................................................................................27
1 Popis elektrické části - silnoproud
Přívod elektrické energie je pomocí silové vidlice BALS 5x32A veden pohyblivým přívodem
kabelem CGSG 5Cx4 do hlavního rozvaděče (HR) na svorky P22 až P26. HR je umístěn
v pravé části strojovny pomocí plastových úchytů čtyřmi šrouby M8 na kovovou konstrukci.
HR tvoří skříň SAREL 59323 o rozměrech 530x430x200 mm s potřebnými spínacími a
jistícími prvky. Je v provedení IP 67 s uzamykatelnými vnitřními a vnějšími dveřmi.
Hlavní rozvaděč HR obsahuje následující spínací, jisticí a napájecí prvky:
Prvek
Typ
Výrobce
Proudový chránič 3x40A 30mA (S1)
P304
Legrand
Proudový chránič 3x40A 30mA (S1)
DZL176-63
XBS
SM300
Legrand
3ZX1012
Siemens
Frekvenční měnič 3kW (P4)
1P6SL3211
Siemens
Jistič 1 pólový
(J1)
Typ 1x16A -
Legrand
Jistič 1 pólový
(J2)
Typ 1x16A -
Legrand
Jistič 1 pólový
(J3)
Typ 1x10A -
Legrand
Jistič 1 pólový
(J4)
Typ 1x6A -
Legrand
Jistič 1 pólový
(J5)
Typ 1x6A -
Legrand
Napájecí zdroj 230/24V 6.5A
Typ PS-150-24
Legrand
Napájecí zdroj 230/12V 9A
Typ PS-100-12
Legrand
Hlavní stykač: 4x40A (S1)
SoftStart 11kW (P3)
Poznámka: J1 až J5 možno nahradit jističi stejných hodnot výrobce XBS
Ovládání spínacích výkonových prvků zabezpečuje elekronická řídicí jednotka EWC21
výrobce Allcomp a.s. pomocí galvanicky odděleného modulu silového řízení EWC21_PWR
osazeného pomocnými relé 24V typ K1AK012T, výrobce F&T.
1.1 Hlavní spotřebiče:
Motor 11kw hydraulického čerpadla
(M1)
Ventilátor chlazení hydrauliky (M2)
Topení oleje hydrauliky
Motor dmychadla 2,2kW (M3)
Zářivkové těleso (SV1)
Typ: SKG 1 60M-4
Výrobce: AntoniGroup
IP55, 400V, 21/12, 2A
Typ: A2D200-AH18-01
Výrobce: EBM Germany
230V/400V, 68/70W,0,17/0,13A
Typ:
Výrobce:
IP55, 230V/400V, 9/5, 2A
Typ: 1LA7113-6AA10
Výrobce: Siemens
IP55, 230V/400V, 9/5, 2A
Typ: VM 18 SB
Výrobce: VM Elektro
IP65, 230V, 18W
Veškeré silové přívody a vývody jsou přivedeny na barevně značenou řadovou svorkovnici
6mm –výrobce Weidmuller typ SAK6/EN. Svorky jsou označené P0 až P26.
Ochranné pospojení je provedeno u všech spotřebičů přívodním kabelem. Doplňkové
ochranné pospojení je provedeno vodičem CYA 6mm s kabelovými oky doplněnými
vějířovými podložkami na příslušné uzemňovací šrouby. Pospojena je svorka PE hlavního
rozvaděče HR s uzemňovacím šroubem na konstrukci HR. Odtud je pospojen motor
hydrauliky, motor dmychadla a konstrukce dmychadla. Odtud vede pospojení na uzemňovací
šroub kabiny potom na uzemnění předních dveří a dále na uzemňovací šroub monitoru. Pro
připojení vnějšího uzemnění je kontejner vybaven centrálním uzemňovacím šroubem (M8)
umístěném v přední části.
Veškeré silové rozvody v zařízení EWA jsou v provedení se stupněm krytí IP65 a vyšším,
kromě výše jmenovaných motorů a topení hydrauliky, které jsou v provedení IP55.
Celkové blokové schéma zařízení EWA je uvedeno v příloze – obr. 1 a zapojení silové části
hlavního rozvaděče je uvedeno na obr.2.
Proudový chránič S1 nám zabezpečuje ochranu před nebezpečným dotykem v případě, že
dojde k narušení izolace a únikový proud je větší než 30mA. S1 zároveň slouží jako hlavní
vypínač zařízení.
Hlavní stykač S2 nám připojuje silové napájení pro jističe J1,2,4 a 5. Je ovládán 24V napětím
vedeným přes bezpečnostní spínače (CENTRAL STOP) STOP1 až STOP3 a spínač dveří
servisního prostoru. 24V dodává řídicí deska EWC21 pomocí relé RE3 (24V/4). Jistič J3 10A
„Počítač“ má připojeno napájecí napětí i když není sepnut hlavní stykač S2 z důvodů
zachování napájení pro elektronické bezpečnostní okruhy a zálohování dat.
1.1.1 Motor hydraulického čerpadla (M1)
Je připojen na svorky hlavního rozvaděče P5 až P8 kabelem CGSG 4Bx4. Jištění, výkonové
spínání a rozběh motoru zabezpečuje SoftStart Sirius výrobce SIEMENS. Ovládací napětí
24V generuje elektronická ovládací jednotka EWC-21.
1.1.2 Ventilátor chlazení hydrauliky (M2)
Je připojen kabelem CGSG 3Cx1,5 na svorky P19 až P21 přes rozvodnou krabici ALUBOX
100x100 mm v provedení IP66, kde je umístěna řadová svorkovnice a rozběhový kondensátor
3,3uF / 250V AC. Jištění zabezpečuje jistič J5 (6A) a spínání řídicí jednotka EWC21 pomocí
relé RE2 (FAN) 1x16A
1.1.3 Topení oleje hydrauliky
Je připojeno kabelem CGSG 3Cx1,5 do HR svorky P1 až P3 společně s kabelem CGSG
3Bx1,5 od termostatu. Jištění zabezpečuje jistič J1 16A „Topení“ a spínání provádí
automaticky termostat, v případě, že je sepnut hlavní stykač S2. Termostat je nastaven na +5°
C.
1.1.4 Motor dmychadla (M3)
Je připojen přes frekvenční měnič SIEMENS Sinamics G110 kabelem CGSG 4Bx1,5 svorky
P12 až P15. Přívod měniče je jednofázový, jištěný jističem J2 16A „Dmychadlo“ a ovládaný
24V napětím řídicí deskou EWC21.
1.1.5 Zářivkové těleso (SV1)
Je připojeno kabelem CGSG 3Cx1,5 na svorky P9 až P11. Jištění je zabezpečeno jističem J4
6A „Světlo“ a spínání zabezpečuje řídicí jednotka EWC21 pomocí relé RE1 (LIGHT) 1x16A.
Napájecí zdroje 24V a 12V jsou vybaveny elektronickou pojistkou, která v případě zkratu na
výstupu odpojí okruh. Opětovné zapnutí je možné až po resetu zdroje, které se provede
vypnutím jističe J3 „Počítač“
2
Popis elektrického a elektronického vybavení
Blokové schéma zařízení je na obr.1.
Silnoproudá část popsaná výše a slaboproudá část tvoří jeden nedílný celek.
Pro zjednodušení jsou jednotlivé části zařízení označeny čísly:
1. Celkové zařízení
2. Hlavní rozvaděč
3. Měření kyslíku (O2)
4. Monitor a řídicí počítač
5. Řízení hydrauliky
6. Expandr prostoru naskladnění
7. Servisní dveře
8. Přední dveře
9. Moduly uEWC pro řízení válců fréz (32x)
10. Moduly uEWC pro řízení válců fréz a měření teploty (4x)
2.1 Hlavní rozvaděč (2)
Silová část byla popsána v pasáži „Silové rozvody“. HR je dále vybaven přístrojovou
zásuvkou 230V AC a zásuvkou 24V DC sloužící k připojení bezpečnostní svítilny a pro
zabezpečení některých servisních funkcí. Základem je řídicí jednotka EWC21M osazená
mikroprocesorem PIC 16F747, který komunikuje po sběrnici CAN s řídicím počítačem (4),
vstupními a výstupními obvody, pomocí kterých je prováděno řízení.
Pomocí konektorů jsou připojeny následující zařízení:
-
senzor pro měření venkovní teploty a vlhkosti
-
měření kyslíku pomocí proudové smyčky 0 – 20mA (3)
-
napájecí zdroj +12V a +24V
-
servisní dveře
-
Expander
-
Řízení hydrauliky EWC22
-
Monitor (řídicí počítač)
-
Přední dveře
-
Central STOP 1
-
Senzor teploty oleje
-
Senzor otevření dveří
-
Modul EWC21_PWR, pomocí kterého jsou ovládány silové rozvody
Schéma desky je uvedeno v příloze a je označeno EWC21_CPU.
2.2 Měření kyslíku (3)
Modul měření kyslíku Mettler Toledo M300 spolu s kyslíkovou sondou tvoří jeden celek. Je
umístěn z důvodu zabezpečení krytí IP65 v hlavním rozvaděči, odkud je i napájen napětím
+24V. Výstupní signál koncentrace kyslíku (0 až 21.5%) je předáván formou proudové
smyčky 0 až 20mA modulu řízení HR EWC21. Sondu je třeba kalibrovat podle originální
dokumentace. Naměřené údaje jsou zobrazovány na displeji modulu.
2.3 Monitor a řídicí počítač (4)
Základem elektronického systému řízení EWA je řídicí počítač s dotykovým displejem.
Napájení je přivedeno z HR desky EWC21_CPU. Řídicí počítač komunikuje po sběrnici
CAN s deskami EWC 21, EWC22, Expander, Servisní dveře a moduly uEWC 01 až 36.
Společně zabezpečují veškeré funkce spínací a měřicí.
Řídicí počítač s dotykovým monitorem je umístěn v Al skříni s krytím IP66. Skládá se ze
základní desky s procesorem Intel, vybavené operační pamětí 512MB (1GB), pevným diskem
30GB, dotykovým panelem 15“ s rozlišením XVGA, porty COM , USB a ETHERNET.
Operační systém LINUX. Veškerá komunikace s deskami EWC probíhá přes COM (RS232) a
převodník CAN pomocí pevně stanoveného protokolu. Pomocí SW řídicí počítač vydává
příkazy jednotlivým deskám EWC a uEWC a zároveň od nich přebírá naměřené informace
z jejich vstupních obvodů. SW řídicího počítače a jednotlivých modulů (desek) osazených
mikroprocesory zabezpečuje veškeré funkce potřebných pro provoz fermentoru EWA.
2.4 Řízení hydrauliky EWC22 (5)
Veškeré řízení hydrauliky je umístěno v hliníkové skříni ALUBOX SCAME 125x144 mm se
stupněm krytí IP66. Základem je mikroprocesorová deska EWC22 osazená mikroprocesorem
PIC 16F747, který komunikuje po sběrnici CAN s řídicím počítačem (4), vstupními a
výstupními obvody, pomocí kterých je prováděno řízení.
Pomocí konektorů jsou připojeny následující zařízení:
-
senzor pro měření výšky hladiny oleje a jeho teploty (Electric_Reader)
-
měření tlaku oleje pomocí proudové smyčky 0 – 20mA (Oil_Press)
-
ventil V1 „LOAD“ – naskladnění
-
ventil V2 „UNLOAD“ – vyskladnění
-
ventil V3 „EJECT“ – vysunutí N/V dopravníku
-
ventil V4 „STORE“ – zasunutí N/V dopravníku
-
ventil V5 „FRWRD“ – koreček dopředu
-
ventil V6 „FRWRD“ – koreček dozadu
-
ventil V7 „OPEN“ – klapka naskladnění otevřena
-
ventil V8 „CLOSE“ – klapka naskladnění zavřena
-
ventil V9 „BPSS“ – bypass fréz
-
ventil V10 „OTHER“ – bypass ostatní
Příkazy obdržené po sběrnici CAN jsou mikroprocesorem zpracovány. Spínání
elektromagnetických ventilů je provedeno pomocí 24V bezkontaktních spínačů typu
„HITFET ©“. Sepnutí každého ventilu je signalizováno diodou LED umístěnou u každého
příslušného konektoru.
Snímání výšky hladiny oleje je prováděno pomocí plovákového spínače ve dvou úrovních.
První úroveň signalizuje pokles hladiny oleje (nutno doplnit), druhá je havarijní hladina oleje,
pod kterou není možno pracovat. Tento sdružený snímač také provádí měření teploty oleje
stejnými typy čidel, jako se měří teplota uvnitř fermentačního prostoru (teploměrné tyče).
Tlak oleje je snímán ze senzoru tlaku proudovou smyčkou 4-20mA.
2.5 Expandr prostoru naskladnění (6)
Expandr slouží ke zjednodušení ovládání prostoru N/V. Řídicí elektronika je umístěna
v hliníkové skříni ALUBOX SCAME 125x144 mm se stupněm krytí IP66. Základem je
elektronická deska Expander osazená mikroprocesorem PIC 16F747, který komunikuje po
sběrnici CAN s řídicím počítačem (4), vstupními a výstupními obvody, pomocí kterých je
prováděno řízení.
Pomocí konektorů jsou připojeny následující zařízení:
-
senzor pro měření otáček korečkového dopravníku (Speed meter)
-
senzor dveře N/V zavřeny
-
senzor dveře N/V otevřeny
-
ventil V1 „0“ – ventil válce frézy 1
-
první část komunikační smyčky uEWC
-
rozvodná krabice expandru
Rozvodná krabice expandru:
-
senzor polohy klapky naskladnění ON (open)
-
senzor polohy klapky naskladnění OFF (close)
-
senzor polohy dopravníku N/V ON (uvnitř)
-
senzor polohy dopravníku N/V OFF (venku)
-
senzor polohy dopravníku N/V MID (střed)
Měření otáček korečkového dopravníku je provedeno snímačem osazeným senzory HAL,
které měří magnetické pole disku umístěného na řetězovém kole korečkového dopravníku.
Duralový disk je osazen po obvodu 12 ti permanentními magnety umístěnými tak, aby bylo
možno rozlišit otáčení disku i jeho směr. Rozvodná krabice expanderu je umístěna
v pracovním prostoru klapky naskladnění a slouží pouze k usnadnění servisu. Vstupy
jednotlivých senzorů polohy i výstup pro vetil jsou indikovány diodami LED umístěnými u
příslušných konektorů.
2.6 Servisní dveře (7) – Servis Door
Servis Door slouží k ovládání sekce servisního vstupu a zadní části fermentoru. Řídicí
elektronika je umístěna v hliníkové skříni ALUBOX SCAME 125x144 mm se stupněm krytí
IP66. Základem je elektronická deska ServisDoor osazená mikroprocesorem PIC 16F747,
který komunikuje po sběrnici CAN s řídicím počítačem (4), vstupními a výstupními obvody,
pomocí kterých je prováděno řízení.
Pomocí konektorů jsou připojeny následující zařízení:
-
CENTAL STOP 3
-
Spínač zadních dveří
-
senzor naskladněno „Full Fermentor“
-
elektronika hydraulického napínání řetězu
-
zásuvka 24V DC pro montážní svítilnu
-
druhá část komunikační smyčky uEWC
Zásuvka pro montážní svítilnu je napájena 24V DC a jištěna skleněnou pojistkou T3A.
2.7 Přední dveře (8) – Front Door
Front Door slouží k ovládání sekce předních dveří a výstražných prvků. Řídicí elektronika je
umístěna v hliníkové skříni ALUBOX SCAME 125x144 mm se stupněm krytí IP66.
Základem je elektronická deska FrontDoor osazená mikroprocesorem.
Pomocí konektorů jsou připojeny následující zařízení:
-
CENTAL STOP 2
-
Výstražný maják
-
Výstražná siréna
-
Čtečka čipů RFID
-
Dvojnásobná zásuvka USB pro servis
-
Tlačítko POWER a indikační LED řídicího počítače
Čtečka RFID slouží k identifikaci obsluhy. Tlačítko Power, indikační diody a zásuvky USB
jsou umístěny pod snímatelným krytem z důvodu dodržení krytí IP66. Po sejmutí tohoto krytu
je přístupné tlačítko, s jehož pomocí je možno vypnout řídicí počítač. Pomocí USB konektoru
je možno připojit pro servisní účely klávesnici, myš, paměť flasch, nebo jiné USB zařízení.
2.8 Moduly uEWC (9) – mikroEWC
uEWC slouží k ovládání jednoho válce fréz fermentoru. Tento modul byl zkonstruovám
speciálně pro použití v zařízení EWA. Konstrukce umožňuje zjednodušení montáže a servisu
zařízení. Řídicí elektronika je umístěna v plastové krabičce umístěné mezi rameny fréz.
Obsahuje řídicí elektroniku s mikroprocesorem se stupněm krytí IP68. Moduly se zapojují
pomocí konektorů s krytím IP67 do série tak, že všechny uEWC tvoří smyčku se sběrnicí
CAN a napájením 24V DC. Přední část smyčky je připojena na EXPANDER a zadní část na
SERVIS DOOR. Všechny uEWC komunikují s řídicím počítačem (4). DO vstupních obvodů
je zapojen snímač HAL, který je schopen snímat proporcionálně hodnotu a polaritu
magnetického pole. Na ramenech fréz je vhodně umístěn permanentní magnet, jehož poloha
je snímačem monitorována. Výstupní obvod ovládá elektromagnetický ventil příslušného
válce frézy. Modulů uEWC je celkem 36 jako fréz. Čtyři uEWC jsou vybaveny navíc
konektorem pro připojení teploměrné tyče, která provádí monitorování teploty fermentačního
prostoru ve čtyřech vrstvách a čtyřech zónách(10).
Pomocí konektorů jsou připojeny následující zařízení:
-
Sběrnice IN
-
Sběrnice OUT
-
Teploměrná tyč (celkem 4 – uEWC (10)
-
Elektromagnetický ventil válce příslušné frézy
Moduly uEWC jsou přichyceny pomocí samolepicích „suchých zipů“ firmy 3M z důvodu
jednoduché montáže a možnosti korekce umístění v provozu.
Všechny díly řídicího systému jsou umístěny ve skříních s krytím IP65 a vyšším. Kabely,
konektory a veškeré instalace jsou provedeny dle příslušných norem a splňují také požadavky
na krytí IP65 a vyšší. Návrh všech obvodů je řešen s dostatečnou rezervou výkonu i počtu.
Hlavním kritériem je spolehlivost, jednoduchost a opakovatelnost výroby, včetně
jednoduchého servisu. Veškeré řídicí obvody umožňují diagnostiku. Veškerá historie provozu
i naměřených dat je ukládána do „log“ souboru v paměti řídicího počítače a je jej možno
přenést některým z vybraných způsobů. Předpokládá se přenos dat na datový server pomocí
sítě internet, případně přenos dat GPSR (EDGE) v síti GSM, případně kopírování dat na
flasch disk.
Stejným způsobem je možno provádět i upgrade programového vybavení a změnu
konfigurace.
Nedílnou součástí provozní dokumentace je výchozí revizní zpráva zařízení, prohlášení o
shodě a licenční ujednání k ochraně autorských práv dodaného SW.
3 Programové vybavení systému EWA.
Programové vybavení systému EWA sleduje technickou a elektronickou realizaci systému a
proto ho lze rozdělit na tři části:
1) Programové vybavení jednotlivých desek řízení EWC a uEWC
2) Programové vybavení řídícího počítače EWCS (EW Control Systém)
3) Programové vybavení pro evidenci a zpracování dat, dozorový systém
3.1 Programové vybavení řídícího mikropočítače EWC.
Tento mikropočítač provádí elementární, z hlediska řízení celého systému nízko úrovňové
operace, potřebné k ovládání jednotlivých prvků systému, jako jsou pneumatické a elektrické
pohony, a ke snímání různých fyzikálních veličin, jako jsou teplota, vlhkost, otáčky pohonů,
koncové dorazy a podobně.
Programové vybavení mikropočítače EWC splňuje následující vlastnosti:
•
Deska EWC , nebo moduly uEWC spolupracují s vstupně-výstupními obvody,
definovanými tabulkami.
•
Komunikuje prostřednictvím sériového rozhranní CAN s nadřazeným systémem EWCS
•
Snímá veličiny z připojených čidel (dle tabulek)
•
Řídí připojené výstupy (dle tabulek)
3.2 Programové vybavení řídícího počítače EWCS.
Toto programové vybavení je realizováno v prostředí operačního systému Linux, upraveného
pro průmyslové použití. Hardwarová platforma systému je kompatibilní s IBM-PC/AT.
Zobrazovací jednotka je LCD displej, se zobrazením 1024x768 bodů a polohovacím
zařízením touch-screen.
Programové vybavení EWCS umožňuje:
•
Vzdálené řízení jednotek EWC a uEWC prostřednictvím sériového rozhranní CAN
•
Interaktivní ovládání celého systému prostřednictvím obrazovky a polohovacího zařízení
touch-screen
•
Nastavování různých parametrů algoritmů systému řízení fermentace a dalších
podpůrných činností jednotky.
•
Sledování jednotlivých parametrů systému (teploty, úroveň kyslíku, tlak oleje) na
obrazovce
•
Hlášení chyb v systému na obrazovce a prostřednictvím připojených zařízení, k tomu
určených (světelná a akustická siréna)
•
Vedení souborů událostí s možností jejich zpětného vyhodnocení (LOG soubory)
•
Řízení přístupu (identifikace) k jednotce EWCS prostřednictvím čipů nebo karet
Pro budoucí práce na systému je EWCS koncipován tak, aby umožnil:
•
rozšíření programového vybavení a tzv. multijednotkový provoz prostřednictvím sítě na
bázi protokolu TCP/IP
•
rozšíření programového vybavení o dálkovou správu systému prostřednictvím sítě na bázi
protokolu TCP/IP včetně dálkového upgrade, zasílání souborů událostí, uživatelských
programů a podobně
3.3 Programové vybavení pro evidenci a zpracování dat
EWAGRAF
Tato část SW je zpracována tak, aby umožňovala práci na běžných počítačích typu PC.
Zahrnuje databázovou část, kde jsou ukládány data o jednotlivých zařízeních typu EWA,
jejich konfigurace a provozní data. Další část slouží pro zpracování dat z průběhu fermentací
jednotlivých strojů, včetně grafického protokolu hygienizace zakládky. Nedílnou součástí je
SW, který umožňuje dálkový dozor zařízení, včetně uvědomování obsluhy při vzniku
poruchy, nebo při nestandardních parametrech průběhu fermentace. Tato část SW je
zpracována pomocí programovacího jazyka Clarion a pracuje s daty uloženými na serveru
typu SQL.
4 Technické parametry
Hmotnost jedné zakládky: 10-20 t
Hmotnost paliva z jedné zakládky: 6,4-7,7 t
Trvání jednoho cyklu: 96 hod
Instalovaný příkon: 11,7 kW
Maximální souběh příkonů: 6,1 kW
Spotřeba el. energie na zpracování 1 t paliva: 4,8 kWh
Výhřevnost 1 kg biopaliva: 10-12 MJ
Roční produkce biopaliva: 560-670 t
Roční kapacita zpracování
doba zpracování vstup
výrobek
obsah vody
Cyklus 48 hod 2 000 t (kaly a biomasa) 1 650 t fermentát (40% W)
Cyklus 96 hod 1 000 t (kaly a biomasa) 825 t biopalivo (30% W)
Energetická náročnost
1 t vstupních surovin / cyklus 48 hod ... 2,8 kWh
1 t vstupních surovin / cyklus 96 hod ... 3,8 kWh
1 t fermentát na výstupu / vlhkost 40% / cyklus 48 hod ... 3,5 kWh
1 t fermentát na výstupu / vlhkost 30% / cyklus 96 hod ... 4,8 kWh
Požadavky pro instalaci
elektrická přípojka 3 x PEN 400V/ 32 A
zpevněná plocha pro ustavení fermentoru EWA
5 Návod k obsluze
5.1 Úvod
Fermentační zařízení EWA slouží ke komplexnímu zpracování biologického odpadu.Skládá se
z kontejneru, mechanických částí a elektronického řídícího systému. Tento manuál popisuje
možnosti uživatele při použití elektronického řídícího systému.
5.2 Složení Elektronického řídícího systému
Elektronický řídící systém se skládá ze dvou typů systémů:
•
Centrální systém na bázi průmyslového PC
•
Jednodeskové mikrořadiče EWC
5.2.1 Centrální systém na bázi PC
Centrální jednotkou je počítač na bázi IBM-PC/AT kompatibilní, na němž běží operační
systém Linux s grafickým prostředím X-Windows a JVM (Java Virtual Machine). Uživatelská
aplikace je napsána v jazyce Java za použití knihoven Swing.
5.2.2 Moduly uEWC
Tyto jednotky jsou postaveny na bázi mikroprocesoru řady PIC16F. Komunikují s centrálním
systémem přes komunikační rozhranní Fault tolerant CAN v režimu Master-Slave, kdy
jediným zařízením typu Master je centrální systém PC a všechny jednotky uEWC jsou typu
Slave. Každá jednotka uEWC má jedinečné výrobní číslo a adresu ji přidělí Master z intervalu
1 až 250. Každá jednotka uEWC má identické programové vybavení a její konkrétní chování
se upravuje podle přidělené komunikační adresy. To umožňuje vzájemnou záměnu jednotek
uEWC v systému a zjednodušuje i logistiku údržby. Těchto jednotek je osazeno podle počtu
fréz. Pro ovládání dalších zařízení slouží speciálně vyvinuté mikroprocesorové jednotky
EWC, které jsou umístěny přímo u zařízení, které řídí. V hlavním rozvaděči je umístěna
jednotka EWC21, v prostoru hydraulického čerpadla a rozdělovačů je umístěna jednotka
EWC22, v prostoru pohonu korečkového dopravníku je umístěn EXPANDER, v zadní části je
jednotka SERVIS_DOOR, a v přední části FRONT_DOOR. Tyto všechny jednotky jsou
sériově propojeny s řídicím počítačem. Po dvoupárovém vedení, kde jeden pár slouží pro
napájení a druhý pár pro komunikaci. Propojení je provedeno konektory typu F-M, takže jdou
jednoduše propojovat.
Modul uEWC (mikroewička) je schopna řídit 1 výkonový výstup (ventil hydrauliky) a snímá:
•
Proporcionálně magnetické pole
•
4 univerzální vstupy (měření intervalu, analogová úroveň)
•
1 digitální vstup
Jednotka EWC 21 – řídí veškeré funkce v hlavním rozvaděči. Se silovými prvky je
galvanicky oddělena deskou EWC21_PWR.
Výstupy EWC 21:
•
Spínání SoftStaru hydraulického čerpadla
•
Spínání a řízení frekvenčního měniče dmychadla
•
Spínání ventilátoru chlazení oleje hydrauliky
•
Spínání osvětlení kabiny
•
Spínání varovného majáku a výstražné sirény
Vstupy EWC 21:
•
Přítomnost a pořadí fází hlavního přívodu L1, L2 a L3
•
Přítomnost napájecího napětí +24V, stav bezpečnostních STOP tlačítek a blokovacích
spínačů
•
Venkovní teplotu a vlhkost
•
Vnitřní teplota
•
Stav teplotního spínače chlazení hydrauliky
•
Stav čidla otevření dveří strojovny
•
Měření kyslíku ve fermentačním prostoru
Jednotka EWC 22 – řídí veškeré funkce hydrauliky.
Výstupy EWC 22:
•
Spíná 10 ventilů hydraulických pohonů
Vstupy EWC 22:
•
Hladinu hydraulického oleje ve dvou úrovních (pokles a havarijní stav)
•
Teplota hydraulického oleje
•
Tlak v hydraulickém systému
Jednotka EXPANDER zabezpečuje funkce v prostoru pohonu korečkového dopravníku
Výstupy EXPANDER:
•
1. ventil válce fréz
Vstupy EXPANDERU:
•
Snímání otáček a směru hnacího kola korečkového dopravníku
•
Snímání polohy dveří naskladnění
•
Snímání polohy klapky naskladnění
•
Snímání polohy naskladňovacího dopravníku (3 polohy)
Jednotka SERVIS_DOOR – řídí veškeré funkce v zadní části zařízení.
Výstupy SERVIS_DOOR:
•
Spíná ventil hydraulického napínání řetězu
Vstupy SERVIS_DOOR:
•
Snímá polohu hydraulického napínání
•
Snímá zaplnění fermentoru
•
Snímá stav blokovacího kontaktu servisních dveří
•
Snímá stav nouzového tlačítka (CENTRAL STOP)
Jednotka FRONT_DOOR – řídí veškeré funkce v prostoru předních dveří.
Výstupy FRONT_DOOR:
•
Výstražný maják
•
Výstražná siréna
Vstupy FRONT_DOOR:
•
Snímá bezkontaktní čipy RFID pro identifikaci obsluhy
•
Snímá stav nouzového tlačítka (CENTRAL STOP)
•
Tlačítko vypnutí centrálního PC
5.3 Ovládání systému
Ovládání systému EWA se děje prostřednictvím dotykové obrazovky, umístěné na levých
dveřích fermentoru. Tato obrazovka slouží zejména:
k ovládání základních činností fermentoru v různých režimech
ke zjišťování stavů různých systémů fermentoru
k zobrazení seznamu alarmů
Řídící systém fermentoru pracuje s několika samostatnými systémy, které lze ovládat buď
ručně, nebo automaticky. V ručním režimu lze ovládat každý systém autonomně. V
automatickém režimu pak řídící systém sám, podle navolené činnosti, řídí jednotlivé systémy
podle programu. V obou těchto režimech řídící systém kontroluje chybové stavy jednotlivých
zařízení a v případě zjištění chyby odstaví daný systém z činnosti, vytvoří alarmové hlášení a
indikuje na obrazovce, že daný systém se nachází v chybovém stavu.
Na dotykové obrazovce je v dolní části řada záložek, jejichž prostřednictvím lze přepínat do
jednotlivých ovládacích obrazovek. Tato dolní řada záložek je přístupná vždy. V současné
verzi programu jsou k dispozici tyto ovládácí obrazovky:
•
Fermentor
•
Programy
•
Grafy
•
Čas
•
Manual
•
Alarmy
•
Servis
Elektronický řídící systém vyhodnocuje nepřetržitě chybové stavy systému a při detekci
takového stavu zapíná maják, umístěný na fermentoru, aby byla přítomná obsluha upozorněna
na novou událost. Nejvýznamnější platná chyba, případně varování (viz Alarmy) je zároveň
výrazně vypsána ve spodní části obrazovky hned nad záložkami pro volbu obrazovky. Toto
hlášení – je-li nějaké – je viditelné v každé zvolené obrazovce.
5.3.1 Obrazovka Fermentor
Tato obrazovka slouží jako základní obrazovka v automatickém režimu fermentoru. Do této
obrazovky také systém přepne po nastartování.
Na této obrazovce lze vidět schematický pohled na fermentor, poskytující základní informace
o stavu. Ovládací tlačítka, umístěná v dolní části obrazovky v sekci Řízení mají následující
význam:
-
tlačítko Připraven uvádí fermentor do základního stavu, kdy je systém uzavřen a
neprovádí žádnou činnost. Tento režim by měl být využíván v případě, že fermentor je
prázdný.
-
tlačítko Naskladnění zapíná režim naskladnění. Řídící systém vysune naskladňovací
dopravník a spustí ho. Zároveň uvede vnitřní systémy do stavu pro podporu
naskladňování. Proces naskladnění je ukončen obsluhou přechodem buď do režimu
fermentace nebo do stavu připraven.
-
tlačítko Fermentace slouží ke spuštění programu fermentace. Tento program je
vybírán v ovládácí obrazovce Programy.
-
tlačítko Vyskladnění je opačný proces k naskladnění. Slouží k vyprázdnění kontejneru
fermentoru. Tento režim musí být ukončen obsluhou typicky přechodem do stavu
Připraven.
-
tlačítko STOP slouží k okamžitému přerušení jakékoliv aktivity fermentoru.
V dolní části obrazovky je rovněž pole Stav Fermentoru, který udává, v jakém stavu se
fermentor právě nachází a uplynulý čas od počátku aktivace tohoto stavu. Pouze u stavu
Připraven a STOP není čas udáván.
5.3.2 Obrazovka Programy
Tato ovládácí obrazovka slouží k výběru programu fermentace, který bude fermentorem
vykonáván. Na obrazovce je seznam dostupných programů s tím, že žluté podbarvení tlačítka
programu znamená, že tento bude vykonáván při dalším spuštění procesu fermentace.
5.3.3 Obrazovka Grafy
Tato obrazovka slouží k zobrazení různých grafů, vytvořených ze statistických dat, sebraných
elektronickým řídícím systémem fermentoru. V této verzi zatím tato vlastnost není funkční.
5.3.4 Obrazovka Čas
Zobrazuje se aktuální reálný čas a okamžité zatížení korečkového dopravníku, aby tyto údaje
bylo možno číst i z větší vzdálenosti od monitoru..
5.3.5 Obrazovka Manual
Tato obrazovka slouží k manuálnímu řízení fermentoru. Systém fermentoru je zde rozdělen na
jednotlivé funkční celky, které lze samostatně ovládat, případně zjišťovat jejich stav.
Na obrazovce jsou umístěny panely pro ovládání jednotlivých systémů fermentoru. Jsou to:
•
Hydraulika
•
Korečkový dopravník
•
Víko N/V dopravníku
•
Poloha N/V dopravníku
•
Výsypná klapka
•
Pohon N/V dopravníku
•
Dmychadlo
•
Frézy
Každý z těchto systémů má na panelu ovládací tlačítka, specifická pro jeho činnost. Každý
systém však obsahuje tlačítko Alarm. V případě, že elektronický řídící systém detekuje chyby
systému, tlačítko alarm příslušného zařízení se zbarví do červena a systém je pozastaven.
Pro znovuuvedení do chodu je nutné napřed odstranit příčinu chyby a poté stisknout tlačítko
Alarm. Elektronický řídící systém se pak pokusí zařízení opět uvést do chodu.
V záhlaví každého zařízení se vypisují chybová, varovná a informační hlášení (viz Alarmy),
vztahující se k danému zařízení.
5.3.5.1 Zařízení Hydraulika
Toto zařízení je hlavním agregátem pro pohon všech hydraulických mechanismů fermentoru,
proto musí být spuštěno vždy před jakoukoliv jejich činností. Jedná se o veškeré mechanismy
kromě zařízení Dmychadlo. Lze je pouze vypnout a zapnout.
5.3.5.2 Zařízení Korečkový dopravník
Toto zařízení lze ovládat spuštěním chodu ve dvou směrech, a to dopředu a dozadu.
K zastavení slouží tlačítko Stop. Směr dozadu se používá výhradně pro servisní účely.
Dva sloupcové grafy udávají aktuální zatížení a rychlost dopravníku.
5.3.5.3 Zařízení Víko N/V dopravníku
Zařízení má dvě indikační tlačítka, Otevřeno a Zavřeno. Tato tlačítka, jak vyplývá z nápisu,
indikují otevření nebo uzavření víka N/V dopravníku.
5.3.5.4 Zařízení Poloha N/V dopravníku
Zařízení lze posunout do 3 poloh:
zasunuto, klidový stav
střed, poloha pro vyskladnění, v této pozici se dopravník spouští směrem ven
vysunuto, poloha pro naskladnění, v této pozici se dopravník spouští směrem dovnitř
5.3.5.5 Zařízení Výsypná klapka
Toto zažízení má dvě polohy, jednu Zavřeno pro naskladnění nebo fermentaci a druhou
Otevřeno pro vyskladnění. Mezi polohami lze přepínat odpovídajícími tlačítky.
5.3.5.6 Zařízení Pohon N/V dopravníku
Zařízení lze zapnout pro pohyb dopravníkového pásu ven (režim vyskladnění) nebo dovnitř
(režim naskladnění). Zařízení lze vypnout tlačítkem Stop.
5.3.5.7 Zařízení Dmychadlo
Toto zařízení slouží k okysličování a chlazení prostoru fermentoru. U tohoto zařízení lze
proporcionálně měnit výkon v procentech od 0 do 100 procent. Toto se děje pomocí tlačítek
spinneru Trvalý výkon. Přidávání i ubírání výkonu se děje po skocích 5 procent. Editační
okno spinneru udává požadovaný výkon v procentech.
V panelu zařízení jsou dále tři dvojice spinnerů pro nastavení spínání v pravidelných
časových intervalech a pro nastavení mezí teploty zakládky a obsahu kyslíku v odplynu.
Podmínka, která vede ke spuštění dmychadla, je označena barevně. Parametrické podmínky
spouští dmychadlo vždy na plný výkon.
Tlačítko Stop vypne dmychadlo a je nadřazeno všem parametrickým kontrolám. Obnovit
činnost dmychadla lze tlačítkem Start.
5.3.5.8 Zařízení Frézy
Toto zařízení je ve skutečnosti složitým hydraulickým zařízením, které se skládá z mnoha
částí. Ve snaze zjednodušit ovládání tohoto zařízení byly připraveny následující činnosti, které
lze v manuálním režimu s frézami provádět.
jedno překlopení frézy, elektronický řídící systém fermentoru po stisknutí jednoho z tlačítek
Krok L nebo Krok P vybere vhodnou frézu pro překlopení na základně stavu všech fréz a
tuto se pokusí překlopit buď doprava nebo doleva.
překlopení celé řady fréz, elektronický řídící systém fermentoru po stisknutí jednoho
z tlačítek Vlevo nebo Vpravo se pokusí překlopit postupně frézy jednu po druhé tak, aby byly
natočeny požadovaným směrem.
jedno překopání, elektronický řídící systém fermentoru po stisknutí tlačítka Překopat
provede postupné překlápění fréz ze základní polohy (všechny frézy sklopené vlevo) tak, že
řídicí systém nejprve sklopí vpravo frézu č.36 a pak postupně vpravo všechny frézy až do č.1
a potom naopak, tedy že se sklopí vlevo nejprve fréza č.1 a pak vlevo postupně všechny frézy
až do č.36, zařízení se tedy uvede zpět do základní polohy .
5.3.6 Obrazovka Alarmy
Tato obrazovka slouží k zobrazení posledních 100 událostí, které elektronický řídící systém
fermentoru považoval za významné. U každé události je zaznamenán datum a čas události,
význam události a textový popis. Všechny události jsou dále zaznamenávány k případné
pozdější analýze provozu fermentoru.
Řídící systém rozeznává 4 typy událostí:
•
Normal – jde o běžná hlášení systému
•
Info – hlášení, informující zejména o vnitřních stavech systému
•
Warning (varování) – chyby systému, které umožňují další práci systému
•
Error (chyba) – závažné chyby systému, vedoucí k odstavení některé části systému
nebo k zastavení aktivity systému
Je-li platné hlášení úrovně Chyba nebo Varování, zobrazí se toto výraznou formou ve spodní
části všech obrazovek.
5.3.7 Obrazovka Servis
Tato obrazovka slouží k servisním a testovacím úkonům a neměla by se používat v běžném
provozu. Chybná manipulace s prvky na této obrazovce může poškodit stroj a/nebo zdraví
obsluhy! Nastavování parametrů na této obrazovce proto může provádět jen kvalifikovaný
personál!
Obrazovka má dvě záložky:
Diagnostika – zobrazuje stavy jednotlivých mikrořadičů
Nastavení – nastavuje význam údajů některých čidel pro chod systému
5.3.7.1 Záložka Diagnostika
Tato obrazovka slouží k servisní manipulaci s elektronickými systémy fermentoru. Na
obrazovce lze sledovat činnost jednotlivých mikrořadičů. Tyto mikrořadiče jsou
reprezentovány tlačítky v horní části obrazovky. Obsahem tlačítka je adresa mikrořadiče a
barva tlačítka reprezentuje stav komunikace s mikrořadičem. Zelená barva indikuje, že
komunikace s mikrořadičem je v pořádku. Červená naopak, že komunikace nefunguje. V
případě, že komunikace s některým mikrořadičem nefunguje, kontaktujte servis.
Po stisknutí kteréhokoliv tlačítka EWC desky (mikrořadiče) je ve spodní části obrazovky
zobrazen stav vnitřních proměnných daného mikrořadiče, a to obzvláště:
•
Digitální vstupy
•
PWM výstupy
•
Analogové vstupy
•
Vstupy časovačů
5.3.7.2 Záložka Nastavení
Zde lze nastavit, jak se některé zjištěné veličiny uplatňují na řízení stroje.
V horní části obrazovky jsou tlačítka reprezentující jednotlivé mikrořadiče podobná těm na
obrazovce Diagnostika, ale se zaškrtávacím polem. Selže-li komunikace s označeným
mikrořadičem (EWC), je vydána chyba a je zastaven celý stroj. Selže-li komunikace s
neoznačeným mikrořadičem, je vydáno jen varování a nepostižené části stroje mohou běžet
dál.
Dále jsou zde panely příslušející vybraným zjišťovaným veličinám, ve kterých lze vybrat
význam dané veličiny pro chod stroje:
•
Zásadní – veličina je nepostradatelná pro řízení stroje; musí být zjistitelná a musí mít
korektní hodnotu, jinak je vydána Chyba.
•
Rozhodný – není-li veličina zjistitelná, je vydáno Varování a stroj se řídí podle jiných
ukazatelů; zjištěná hodnota se uplatní pro řízení stroje a nesprávná hodnota způsobí
chybu.
•
Varovný – stav veličiny může způsobit vydání Varování, ale ne Chyby.
•
Informativní – veličina má jen informativní význam; nemá žádný vliv na chod stroje.
•
Žádný – veličina se neuplatňuje; dosažení extrémních hodnot se však zaznamenává
jako událost úrovně Normal.
O rozdílech mezi událostmi Normal, Info, Varování a Chyba viz Alarmy.
5.4 Závěr
Elektronický řídící systém fermentoru EWA 1 je stavěn jako modulární a budou do něj
zabudovávány nové funkce a vlastnosti. Zejména přibude dálkového řízení pro skupinové
nasazení a dálkovou diagnostiku.V rámci těchto úprav lze očekávat i drobné změny v
uživatelských obrazovkách. Aktuální verze