Автоматизированный конвейер - основа транспортной системы предприятия

 

  Современное массовое производство изделий, продукции невозможно представить без автоматизированных конвейерных систем, соединяющих отдельные машины, установки. Эти технологические линии стали основой транспортной инфраструктуры предприятий, обеспечивая непрерывное перемещение материалов, готовой продукции не только внутри одного цеха, но между производственными участками. Автоматизация конвейеров не только повышает производительность, безопасность перемещения продукции, материалов, но значительно сокращает издержки предприятия. Цифровые комплексы управления конвейерами, оснащенные современными средствами автоматизации, а именно: датчиками, контроллерами управления, частотными преобразователями, сервоприводами, панелями оператора - позволяют улучшить транспортировку с точки зрения

 

  Конвейерные системы представляют собой комплекс устройств:

• конструкций,
• механизмов,
• транспортных элементов,
• электроприводов с редукторами,
• кабельных линий,
• устройств автоматизации,

которые совместно обеспечивают непрерывное перемещение грузов. Наиболее распространенными видами являются:

• ленточные,
• пластинчатые,
• роликовые,
• цепные,
• подвесные.

  Каждый тип имеет свои особенности применения, требует специфического подхода к автоматизации. Как правило, различия заключаются:

• в методах управления транспортными элементами,
• в способах контроля продукции,
• алгоритмах запуска-остановки,
• функциях обеспечения безопасной эксплуатации.

  Отдельные производственные линии оснащаются:

• машинным зрением для контроля продукции,
• RFID-метками для отслеживания грузов с перенаправлением потока,
• алгоритмами контроля-управления скоростью перемещения.

  Для оценки эффективности функционирования конвейерных систем важным фактором является интеграция с MES, ERP-программ предприятия, которая также выполняется через ПЛК. Такая интеграция позволяет оперативно получать, анализировать информацию о производительности отдельных линий, простоях, планировать техническое обслуживание, ремонт. Использование аналитических программ помогает снизить количество неисправностей, своевременно планировать планово-предупредительные ремонты, что существенно снижает риск экономических потерь от внеплановых остановок производства.

  Автоматизированные конвейерные системы обеспечивают высокую производительность при перемещении грузов, их сохранность, наилучшее распределение нагрузки. Применение частотных преобразователей для управления электроприводами позволяет плавно регулировать скорость движения грузов, что в итоге снижает механический износ элементов, уменьшает энергопотребление.

  Для обеспечения безопасности функционирования АСУ оснащают подсистемами противоаварийной защиты. Для различных видов они включают различные устройства контроля:

• схода ленты,
• заполнения,
• вращения,
• подпора,
• натяжения,
• движения продукции

и иные в зависимости от условий эксплуатации.

  Для предотвращения развития аварийной ситуации вдоль транспортных линий устанавливаются кнопки аварийной остановки «СТОП», доступные оперативному персоналу предприятия.

 

  Интеграция конвейерных систем в общую технологическую цепочку предприятия требует продуманных решений. Необходима синхронизация как с оборудованиям, от которого транспортируется груз, продукция, материал, так с участком, на который доставляется. Это еще одна из задач системы управления - обеспечивать согласованную работу различных участков производства, оптимизируя материальные потоки, уменьшая время простоев как транспортной подсистемы, так всего производства.

  Возможным техническим решением, позволяющим выполнить эту задачу, помимо ПЛК является диспетчеризация - СДКУ. Улучшение процессов транспортировки достигается за счет применения на диспетчерском уровне моделей, алгоритмов управления, ориентированных на специфику и задачи конкретного производства. Визуализация как локально по месту на панелях оператора, так на экранах СДКУ предоставляют оператору-диспетчеру информацию о работе всей системы:

• скорости движения,
• состояние подсистемы безопасности,
• загрузка участков,
• нагрузки электродвигателей,
• готовность, состояние смежного оборудования,
• наличие транспортируемой продукции, груза,
• иная информация по требования заказчика.

  В СДКУ необходимые параметры архивируются с возможностью дальнейшего анализа, формирования отчетов эффективности работы оборудования.

  Необходимо отметить области применения различных типов конвейеров:

1. для транспортировки сыпучих материалов применяются ленточные с глубокими бортами, специальными скребками для очистки ленты,
2. при работе с хрупкими грузами используются пластинчатые с регулируемой скоростью движения,
3. для пищевой промышленности разработаны специальные гигиенические из нержавеющей стали с возможностью быстрой санитарной обработки.
4. транспортировка тяжелых грузов осуществляется роликовыми с усиленной конструкцией, повышенной мощностью приводов.
5. в фармацевтической и электронной промышленности применяются прецизионные с высокой точностью позиционирования и контролем микроклимата.

  Как было указано выше, каждый тип оснащается специфическим набором датчиков, средств автоматизации, соответствующих требованиям конкретного производства. Все эти особенности учитываются нашими сотрудниками при разработке, внедрении системы управления конвейером.

 

• корпус для размещения щитового оборудования с устройствами коммутации, вентиляции,
• программируемый логический контроллер,
• человеко-машинный интерфейс, как правило, в виде панели оператора,
• элементы сигнализации: лампы, звуковые оповещатели, свето-звуковые колонны,
• аппаратуру для управления электроприводами – пускатели, устройства плавного пуска, частотные преобразователи, сервоприводы,
• кабельные линии,
• первичные преобразователи,
• элементы подсистемы безопасности, включая сигнализаторы, посты аварийной остановки,
• алгоритмы функционирования в автоматизированном режиме.

  Основные задачи, которые выполняет АСУТП, это:

• регулирование скорости движения, обеспечивая согласованную работу участков с наименьшими затратами электроэнергии,
• контроль исправности, включая натяжение ленты, нагрузку на электродвигателях, подпор сыпучих грузов,
• плавный пуск-остановку, что предотвращает рывки, снижает механические нагрузки на оборудование,
• визуализацию состояния транспортной системы для оперативного персонала,
• контроль перемещения груза, продукции,
• обеспечение безопасного функционирования.

  Для территориально распределенных производств с множеством обрабатывающих участков важной функцией АСУ управления конвейера является синхронизация работы нескольких участков, включая согласование скоростей, контроль передачи материала, продукции, грузов между ними. Наша система управления обеспечивает оптимальную загрузку каждого участка, предотвращает перегрузки, заторы, контролирует равномерность подачи. При возникновении нештатных ситуаций АСУ ТП функционирует в соответствии с оптимальными алгоритмами: завершается транспортирование на участках, где это возможно, изменяется производительность на промежуточных участках, с заданным замедлением снижается скорость до полной остановки на элементах, где транспортировка невозможна.

  Задача ПЛК - обрабатывает сигналы от датчиков, сигнализаторов, формировать управляющие воздействия в соответствии с заложенными алгоритмами. При выборе модели контроллера управления конвейером любой из указанных марок мы учитываем требования:

1. Количество входов-выходов, необходимых для подключения всех устройств.
2. Производительность контроллера,
3. Наличие необходимых интерфейсов, протоколов связи.
4. Возможность дальнейшего расширения.
5. Необходимость интеграции с существующим оборудованием.
6. Связь с выбранным устройством человеко-машинного интерфейса.

  Другими важными элементами, влияющим на эффективность функционирования АСУ, являются датчики для автоматизации конвейеров. Выбор типа прибора зависит от условий эксплуатации и задачи, которую он должен выполнять:

• Оптические датчики используются для контроля продукции, имеющей габаритные размеры, одинаковое расположение на транспортере,
• Индуктивные датчики контролируют скорость движения ленты, положение вращающихся металлических элементов,
• Емкостные датчики эффективны для определения наличия сыпучих грузов, возникновения заторов.

  Для целей обеспечения безопасности функционирования и управления ленточного конвейера особое значение имеют:

• датчики контроля целостности и положения ленты,
• датчики схода ленты.

  Они обеспечивают своевременное обнаружение неисправности ленточного конвейера. После поступления соответствующего сигнала от датчика за счет работы алгоритмов ПЛК предотвращается развитие аварийной ситуации, например, навал сыпучих грузов вне ленты.

  Если помимо транспортировки необходимо измерение массы транспортируемого материала, тогда в составе оборудования нами применяются тензометрические датчики. Они могут быть интегрированы в роликоопоры или установлены на специальных весовых платформах.

  При вводе системы управления конвейером в эксплуатацию особое внимание мы уделяем настройке алгоритмов управления. Программируются последовательности запуска-остановки, режимы работы при различных нагрузках, алгоритмы аварийного останова. Проходит наладку система визуализации, гарантируя достоверность отображаемой информации.

  Безопасность эксплуатации регламентируется нормативными документами, действующими в РФ. В соответствии с российским законодательством каждый транспортный участок должен быть оборудован системой аварийного останова, доступной по всей длине транспортной линии. Обязательными являются устройства блокировки, предотвращающие запуск при открытых защитных ограждениях. Система управления ленточного конвейера включает контроль скорости движения ленты, мониторинг ее целостности, правильного положения.

  Противоаварийная защита может быть реализована как на технологическом ПЛК, так на отдельном реле безопасности, но подключенном к ПЛК. Это определяется не только нормативными требованиями, но предпочтениями заказчика. Реле безопасности могут быть как жесткой логики, так программируемыми с возможностью настройки алгоритмов защиты.

  Все аварийные сигналы отображаются на пульте управления конвейером с панелью оператора, регистрируются в журнале событий. Это позволяет оперативно устранять возникшие неисправности, что минимизирует время простоя.

 

  Стоимость внедрения автоматизированной конвейерной системы зависит от нескольких факторов:

• типа,
• длины,
• сложности транспортной структуры,
• требуемого уровня автоматизации,
• подсистемы безопасности.

  Базовая комплектация небольшого ленточного конвейера с системой управления начинается от 500 тысяч рублей. Сложные многосекционные конвейерные линии с полной автоматизацией могут стоить десятки миллионов, при этом стоимость АСУ для таких систем начинается от одного миллиона рублей. Срок окупаемости обычно составляет от одного до трех лет.

  Стоимость самой системы управления конвейером варьируется в широком диапазоне, так как зависит от цен:

• выбранного программируемого логического контроллера,
• пульт управления конвейера с панель оператора,
• типа и количества датчиков для автоматизации конвейеров.

  Особое влияние на стоимость оказывает выбор частотных преобразователей, так как их количество равно количеству используемых электродвигателей. Электродвигатель конвейерной системы относится к тяжелому виду нагрузки для преобразователя частоты, поэтому необходимо использовать оборудование, рассчитанное на большие моменты при низких частотах с возможностью кратной перегрузки по току при аварийной остановке. Расчет нагрузок необходимо выполнять для случая полной загрузки продукцией, транспортируемыми материалами участка.

  Необходимо отметить дополнительные опции, которые мы также предлагаем:

• интеграция подсистем технического зрения,
• внедрение автоматики управления с RFID-метками для отслеживания транспортируемой продукции,
• интеграция с MES и ERP программами предприятия,

  При расчете стоимости автоматизации работы конвейеров важно учитывать не только капитальные затраты на внедрение, но расходы на эксплуатацию:

• плановое обслуживание оборудования силами сторонней организации,
• текущий ремонт,
• модернизацию, связанную с изменением технологических процессов.

  В любом случае как капитальные, так эксплуатационные затраты компенсируются заказчику за счет снижения производственных издержек, уменьшения количества аварийных остановок, простоев оборудования, сохранности транспортируемой продукции.