Aktuální vydání

celé číslo

12

2020

Systémy DCS pro kontinuální a dávkové výrobní procesy

Provozní analytická technika

celé číslo

Automatizace obilného sila

číslo 11/2003

Automatizace obilného sila

Úvod

Firma ZAT Easy Control Systems, a. s., se vždy snažila o hledání, nalézání a osvojování nových oborů automatizace. Jedním z nejnovějších takových „nálezů“ je automatizace obilných sil.

Obr. 1.

Obilné silo (obr. 1) je tvořeno sadou kontejnerů pro uskladnění rostlinných zemědělských produktů a dopravními cestami pro zavážení, vyskladnění, popř. přemisťování těchto produktů mezi jednotlivými kontejnery. Dopravními cestami rozumíme vlastní trasy (převážně potrubí), ale také aktivní prvky z hlediska řízení důležitější – výtahy, pásové dopravníky, redlery (tj. řetězové Redlerovy dopravníky), klapky, rozdělovače a šoupata. Skladové kontejnery jsou zpravidla doplněny menším množstvím tzv. podjezdových sil, která slouží jako zásobníkové výsypky při vyskladnění na auta. Kontejnery a dopravní cesty mohou být opatřeny několika měřicími prvky – čidly teploty a hladiny obilí, detektory otáček pohonů, koncovými spínači apod.

Velké množství takovýchto sil bylo stavěno či montováno v době před deseti, patnácti i více lety. Vzhledem k obvykle značnému počtu kontejnerů a složitosti dopravních cest (v našem případě deset montovaných kontejnerů o průměru 6 m a výšce 20 m, čtyři redlery, čtyři výtahy, pásový dopravník, čtyřicet šoupat, čtyři rozdělovače a šest klapek) bylo elektrovybavení rozvodny sila tvořeno až desítkami rozváděčových skříní, k ovládání bylo zapotřebí množství panelů s přepínači a kontrolkami a vlastní řídicí program byl „zadrátován do reléové logiky", tj. realizován pomocí relé. Následkem této koncepce byla složitost a velký rozsah elektrozařízení sila, malá spolehlivost, omezené možnosti úprav navolených cest a komplikovaná realizace doplňkových funkcí – hlídání mezních stavů, měření apod.

Popis řešení

Námi řízené silo bylo zákazníkem kompletně demontováno z původního místa a „na zelené louce„ opět znovu smontováno. To usnadnilo realizaci nově navrženého řešení (prostory pro rozváděče, elektromontáž, kabelové rozvody a osazení snímačů bylo možné vyprojektovat a realizovat přesně podle potřeb navrženého systému řízení). Popsaný systém je však možné použít i na stávajícím sile – tedy po demontáži starého elektrovybavení.

Obr. 2.

Realizovaný systém řízení sila byl navržen na bázi programovatelného automatu (PLC) s vizualizací a ovládáním pomocí průmyslového PC. Na základě požadavků zákazníka byl systém doplněn o kompletní sadu čidel provozního a technického měření: limitní čidla hladin pro detekci zaplnění kontejnerů, kapacitní čidla pro kontinuální měření hladin obilí, čidla pro měření teploty obilí v devíti výškových úrovních v každém kontejneru, snímače (hlídání) otáček dopravníků a výtahů (pro zamezení závalu dopravních cest), detekce obilí v kritických místech dopravní cesty, měření teploty a vlhkosti okolí, koncové spínače šoupat, klapek a rozdělovačů, detekce výpadku motorů (spouštěče motorů). Celý systém je tvořen pouze jedním přívodním, čtyřmi silovými a jedním řídicím rozváděčem (obr. 2), což je téměř desetkrát méně než u klasického řešení. Poznamenejme ještě, že snímače hladin a teplot obilí jsou opatřeny převodníky na sériovou komunikaci, což výrazně zlevnilo a zjednodušilo tuto část systému a zvýšilo její spolehlivost.

Programovatelný automat (SAIA PCD2) je osazen vstupně-výstupními kartami (celkový počet signálů je přibližně dvě stě) a třemi komunikačními porty (pro terminál, komunikaci s čidly a komunikaci s nadřízeným PC). Jeho funkcí je především postavit cestu, tj. otevřít příslušná šoupata, nastavit klapky a rozdělovače a rozběhnout potřebné dopravníky, výtahy a redlery, spustit ji a sledovat, zda se nevyskytne problém, který by vyvolal nouzové zastavení; problémem může být zaplnění cílového kontejneru, porucha motoru apod. Tuto cestu staví na základě požadavku obsluhy, která si ji navolí z nabídnutých možností na počítači (tzn. že obsluha nemusí znát a nastavovat všechny prvky cesty, protože ty jsou nakonfigurovány v automatu – a lze je také velmi snadno programově měnit). Při spuštění a korektním zastavení (tj. na povel obsluhy) je nutné brát ohled na požadavek rozjíždět a dojíždět s prázdnými trasami – obilí je nutné pro omezení možnosti závalu kompletně vyvézt ze všech částí zvolené cesty a teprve potom zastavit motory. Po analýze možností daných konstrukcí dopravních cest tohoto sila bylo obsluze umožněno spustit až tři cesty najednou (např. zavážení do kontejneru 3, vyvážení z kontejneru 5 a převážení z kontejneru 7 do kontejneru 9). Další funkcí automatu je sběr dat z čidel a poskytování všech relevantních údajů do nadřízeného PC.

Obr. 3.

Průmyslové PC je navíc osazeno pouze sériovou komunikační kartou pro přenos dat z automatu a do něj a jeho programové vybavení je vybudováno na bázi našeho systému ProConT. Vytvořený program dovoluje obsluze sledovat stav sila na grafických snímcích (teploty, hladiny, nastavené cesty a jejich stav) a zadávat povely automatu – volbou cesty a jejím spuštěním a zastavením (obr. 3). Další funkcí PC je kromě vizualizace ještě archivace požadovaných hodnot, především teplot obilí, teploty a vlhkosti okolí, ale také informace o druhu uskladněného produktu a význačných událostech – začátek a konec zavážení, vyskladnění a přesunu (datum, čas). Archivovaná data mohou být uložena i po dobu několika let a lze je jednoduchým způsobem kdykoliv zobrazit přímo v řídicím PC nebo je přenést pro další vyhodnocení do jiných počítačů.

Jako záložní systém pro případ absolutní nouze (tj. výpadek některého automatu či PC v době žní) byl vyprojektován a namontován systém ručního ovládání, který umožňuje nastavit a spouštět omezený počet cest – především jde o zavážení obilí do sila.

Pro úplnost dodejme, že popisovaný systém je tvořen ještě tzv. starou částí (příjmem obilí), která je řízena druhým automatem SAIA. Oba automaty jsou spojeny sériovou linkou a několika málo binárními signály, protože je nutné je z PC ovládat jako jeden celek, neboť „cestou„ rozumíme aktivní prvky nejen na nově postaveném sile, ale i na staré části (výtahy, klapky a další ovládaná zařízení, jako je sušička, postřik proti škůdcům, vstupní šoupě za násypem). I druhý automat předává své informace do PC a jsou mu z něj také zadávány povely.

Rozváděče jsou umístěny přímo na sile, resp. v zateplené části přistavené konstrukce kolem výtahů ve výšce druhého patra, a řídicí PC je umístěno o 30 m dále v místnosti obsluhy na staré části sila.

Možná další rozšíření, varianty

Popsaný systém plně pokrývá požadavky zákazníka na realizované funkce a navíc je otevřen dalším rozšířením:

  • Kompenzace účiníku – první zkušenosti z provozu ukazují, že některé (původní) motory jsou předimenzovány a často pracují hluboko pod nominálním výkonem, což má negativní vliv na účiník; rozvodnu lze celkem jednoduše doplnit o kompenzační rozváděč.

  • Doplňková měření – např. tenzometrické vážení obsahu skladových i podjezdových sil.

  • Programová doplnění – spouštění podle doby, postupné sypání do více sil, evidence zákazníků, hlídaní a hlášení specifických stavů (např. přehřátí obilí), generování zpráv o průběhu skladování, automatizace přesunu obilí mezi kontejnery pro jeho chlazení či provzdušnění, automatická korekce hladinoměrů podle komodity v sile atd. Tato i další možná vylepšení jsou řešitelná tím nejjednodušším způsobem, tj. úpravou či doplněním programu automatu anebo PC.

  • Automatizace provozu ventilačního systému – obvyklým vybavením sila bývá systém ventilace, kdy se pomocí příslušně dimenzovaných dmychadel vhání suchý a studený vzduch do jednotlivých sil. Kdyby spouštění dmychadel bylo zavedeno do řídicího systému, bylo by možné realizovat množství automatizačních funkcí: časové spouštění s hlídáním maximálního dovoleného zatížení sítě, ventilace v závislosti na okolní teplotě a vlhkosti a na teplotě obilí apod.

  • Vážní systém pro zavážení a vyskladnění – kdyby bylo silo doplněno autováhou na vstupu a výstupu (tj. existovala by možnost měřit množství naváženého i vyskladňovaného obilí), bylo by možné data z těchto vah přenášet do systému v PC, kde by byla k dispozici k případné přesnější evidenci uskladněného obilí.

  • Přenos dat do nadřazeného systému – vizualizační PC je možné osadit komunikační kartou pro Ethernet a příslušným ovladačem a přenášet tak data do serveru v podnikové síti k vizualizaci (např. naším systémem EasyMon) a archivaci, popř. k dalšímu zpracování – umožnilo by to řídícím pracovníkům mít okamžitý přehled o stavu sila na běžné pracovní stanici či notebooku v kanceláři. Zvlášť důležitá může být tato možnost při provozu více sil.

  • Bilanční nebo skladový informační systém – jednou z dalších možností zpracování dat uložených na serveru v podnikové síti je systém pro skladovou evidenci, evidenci toku jednotlivých komodit a stavu zásob jednotlivých zákazníků. Výstupem může být sada tabulek (zpráv) pro ekonomické pracovníky.

Naopak při požadavku na snížení ceny je možné popsaný systém omezit a instalovat jen některé jeho funkce či moduly. Variantní položky mohou být: měření teplot, kontinuální měření hladin, vizualizace a zadávání povelů na PC (náhradním řešením mohou být panely tlačítek, popř. terminál), archivace, speciální měření apod.

Závěr

Popisovaný systém automatizace obilního sila má podle našeho názoru zejména tyto výhody:

  • minimalizace elektrovybavení,
  • modularita a snadná modifikace řešení,
  • zvýšení spolehlivosti,
  • jednoduchost obsluhy,
  • záznam dat a možnost přenosu a dalšího zpracování naměřených dat.

Ing. Jaroslav Jančík
(jaroslav.jancik@easy-ctrl.cz)

Inzerce zpět