/19.03.2012/
Разработка АСУ ТП молочного завода
ЗАО НПО «Элевар» решило эту задачу путем выбора специализированного программного обеспечения (ПО) от известных компаний.
Первым шагом реализации проекта стал выбор среды разработки АСУ ТП, способной решить задачи управления производством молочных продуктов и обеспечивать интеграцию разрабатываемой системы с системой управления оборудованием сторонних поставщиков.
Проводя автоматизацию небольших установок, мы применяли Simatic Step 7 компании Сименс. Логично было рассматривать библиотеки этой компании - PCS7 APF TP (Advanced Process Functions Technological Package), созданные для использования на пищевых производствах. Проведенное исследование продукта показало, что заявленный набор библиотечных функций подходит для решения поставленной задачи.
Порядок и метод разработки
Разработка АСУ ТП молочного завода велась в следующем порядке:
• Вначале в программной среде разработки моделей трубопроводных систем Piping HMI Engine (PHMIE) на основе функциональной и технологической схем была построена модель объекта автоматизации, т.е. модель технологических процессов производства молочных продуктов;
• Затем в программной среде PCS7 APF TP была разработана распределенная система управления технологическими процессами (DCS Process Piping System);
• Далее операции были отработаны на построенной модели технологических процессов. На этом этапе работ интерфейсы оператора и последовательность проведения операций были окончательно согласованы с заказчиком;
• Обучение операторов технологического процесса тоже проводилось на модели (такой подход позволяет не тратить материалы - воду, пар, моющие растворы, продукт и его составляющие);
• Затем были проведены пусконаладочные работы на молочном заводе;
• По результатам пусконаладочных работ осуществлялось обновление модели молокозавода до актуального состояния для выполнения задач гарантийного обслуживания.
Наша АСУ ТП успешно позволяет решать комплекс задач. Структурная схема программно-аппаратного комплекса АСУ ТП представлена на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема программно-аппаратного комплекса АСУ ТП
Комплекс АСУ ТП
Вертикальные стрелки показывают движение информационных потоков, пунктирные - связанные блоки, которые могут взаимно заменять друг друга.
Молочный завод имеет ряд технологических отделений, таких как приемка, восстановление молока, пастеризация, отделение кисломолочной продукции, упаковка и т.д. Каждое отделение оснащается шкафами КИПиА, которые связываются между собой и управляющим контроллером сетью Profibius DP.
Рассмотрим некоторые шаги процесса разработки на примере участка приемки молока. Приемный танк в середине PHMIE представлен на рис. 2.
а) б)
Рис. 2. Приемный танк в среде PHMIE: а) в ожидании; б) во время приемки
Как видно из этого примера, перемещение продукта по трубопроводу отображается бегущей штрихпунктирной линией, цвет которой может изменяться при смене продукта. Это позволяет выявлять ошибки в схеме трубопроводов, «мертвые зоны» для мойки и т.п. В модели задается производительность насосов, отображаются положения ручных задвижек, что еще больше приближает модель к действующему производству и закрепляет правильные навыки у оператора при обучении на модели (должен проверить, закрыты или открыты ручные задвижки перед запуском). Также моделируются процессы передачи тепла в теплообменниках, что позволяет проверить работу регуляторов.
Нами были использованы содержащиеся в молочных библиотеках APF TP возможности для оптимизации производства. Например, в отделении «Приемка» для каждого типа танков были сделаны отдельные рецепты мойки для улучшения ее качества и уменьшения потраченного времени. При этом осталось прежним количество шагов мойки, разработанных и отработанных на модели. Менялись только настройки этих шагов (рис. 3).
Рис.3. Схема мойки для каждого типа танков в отделении «Приемка»
Кроме использования стандартных модулей, в APF TP предусмотрена возможность создания собственных блоков на основании тех, что имеются в библиотеках.
Данные возможности позволили нам применить имевшийся опыт в проектировании и запуске установок безразборной мойки.
В то же время использование среды моделирования Piping HMI Engine позволило:
• Ускорить процесс освоения нового программного продукта;
• Отработать способы интеграции системы управления оборудования сторонних поставщиков;
• Оценить работоспособность всей системы в целом и внести исправления в порядок производства еще до установки оборудования - уточнить последовательность моек, порядок вытеснений остатков продукта;
• Создать наиболее удобное для оператора наполнение экранов АСУ ТП в результате детальной проработки операций на модели;
• Выявить ряд проблем при разработке ПО для АСУ ТП и направить запросы поставщикам APF TP до начала пусконаладочных работ;
• Согласовать с заказчиком интерфейсы оператора.
Краткий итог
Использование инструментов Simatic PCS7 APF TP значительно сокращает время разработки всего проекта за счет использования готовых решений, предназначенных для автоматизации молочных производств. Применение программной модели технологических процессов производства упрощает процесс согласования с заказчиком решений по автоматизации, сокращает затраты на пуско-наладочные работы и обучение операторов. Выбор данной среды разработки в сочетании с процессом моделирования объектов автоматизации позволяет компании «Элевар» наиболее успешно применять накопленный ранее опыт. Созданная модель технологических процессов на порядок дешевле зарубежных аналогов.
АСУ ТП - новые возможности модернизации молочного производства. Швецов А. А., Шитов Ю. А. Переработка молока, №3/2012