Производство одноразовой посуды экструзионным процессом (стр. 7 из 11)

4.2.20 Пневмопривод тянущего механизма

Отведение/подведение прижимного валка на тянущем механизме осуществляется пневматически. Система следит и регулирует нужный уровень прижатия валков. Необходимость в этом обуславливается тем, что процесс не допускает проскальзывания плёнки между валками

4.2.21Намотчик/измельчитель обрезаемых кромок

В измельчителе обрезаемых кромок они наматываются либо измельчаются и непосредственно возвращаются к дозаторному блоку. Скорость работы измельчителя кромок связана с рабочим параметром тянущего механизма. Включение измельчителя производится на самом устройстве либо с помощью управляющей системы.

4.2.22Толщиномер

Измерение толщины проводится для оптимирования профиля пленки. От тянущего механизма поступает синхронизирующий сигнал на управление скоростью считывания.

4.2.23Намотчик

С помощью намотчика выделанная пленка наматывается на картонные сердечники. Скорость работы намотчика задается синхронизирующим сигналом от тянущего механизма. Управление намотчиком находится непосредственно на нем.

4.3Выбор аппаратных средств

Существующая система управляется промышленными контролерами фирмы Siemens. При помощи данных контроллеров осуществляется достаточно полное и точное управление всеми процессами. В данной главе будет предложена альтернатива существующей системе, разработанная самим автором курсового проекта.

Рис. 13. Существующая система управления.

Автоматизация на базе ПК

В чем причина успеха автоматизации на основе PC? Успех основан на быстром прогрессе самих PC, в быстром росте их производительности, памяти и относительно невысокой цене компонентов. С другой стороны успех основан на большом опыте накопленном в использовании PС - как различной периферии, так и программного обеспечения.

Рис. 14. Развитие систем автоматического управления.

Преимущества PC-based Автоматизации:

· Интеграция на одной платформе функций управления и визуализации;

· Непрерывные инновации в PC технологию;

· Интеграция различных коммуникаций с разных коммуникационных портов;

· Простая интеграция программного обеспечения, такого как MS Office и специального написанного на C++, VB, Delphi.

Преимущества PC-based Автоматизации от Advantech

Advantech предлагает целый спектр продуктов на основе PC технологии и концепции интегрированной автоматизации. Сюда входят промышленные PC, мониторы, принтеры, сетевые платы и программное обеспечение для управления процессом на PC.

Промышленные компьютеры и Мониторы/

Промышленные компьютеры Advantech предназначены для эксплуатации в промышленных условиях и могут круглосуточно работать в агрессивных средах, под действием влажности, пыли и вибрации. Промышленные компьютеры Advantech имеют три базовых варианта исполнения:

Компьютеры боксового исполнения.

Компьютеры 19" стоечного исполнения.

Компьютеры панельного исполнения.

Промышленные компьютеры Advantech имеют следующие особенности:

· Материнская плата собственной разработки и изготовления.

· Современная архитектура, базирующаяся на использовании микропроцессоров Intel.

· Промышленное исполнение, соответствующее современным PC стандартам.

Благодаря перечисленным особенностям промышленные компьютеры Advantech способны:

· Работать в условиях воздействия вибрации и тряски, а также в тяжелых температурных режимах.

· Непрерывно выполнять возложенные на них функции в течение 24 часов в сутки.

· Работать под управлением операционных систем Windows 3.11/95/98/NT/2000, MS-DOS, SCOUNIX, OS/2, REAL/32 и RMOS.

· Обеспечивать защиту от несанкционированного доступа.

Промышленные мониторы имеют целый ряд преимуществ по сравнению с офисными мониторами. К этим преимуществам можно отнести:

· Длительный срок службы.

· Хорошая стойкость к вибрационным и ударным нагрузкам.

· Хорошие показатели электромагнитной совместимости, отсутствие рентгеновского излучения.

· Низкая потребляемая мощность.

В качестве основы аппаратной части системы управления экструзионной линией выбраны промышленный компьютер и платы ввода-вывода фирмы Advantech, а так же частотные регуляторы фирмы Siemens.

Структурная схема системы управления приведена на рисунке 15.

Рис. 15. Структурная схема системы управления.

4.3.1 Подсистема регулирования температуры

Ввиду того что данная работа носит обучающий характер, я постарался реализовать в системе два варианта регулирования температуры зон нагрева экструдера.

В первом варианте предполагается использование терморегуляторов типа «Термодат-22» фирмы «Системы контроля». В данных приборах реализован пропорционально–интегрально-дифференциальный (ПИД) алгоритм регулирования температур. Коэффициенты ПИД-регулирования задаются на панели прибора. Терморегуляторы имеют последовательный интерфейс RS-485 с протоколом обмена ASCII, что позволило включить их в обмен с центральным компьютером, задавать уставки и выводить значения на экран монитора.

Во втором варианте подсистема регулирования температур построена с применением многофункциональной платы PCL-812PG фирмы Advantech. В этом варианте будет тоже осуществляться ПИД алгоритм регулирования температуры.

4.3.2 Подсистема регулирования давления в фильере

Для управления давлением в фильере, точность задания которого влияет на многие параметры получаемой пленки, была синтезирована замкнутая подсистема датчик давления – исполнительные электродвигатели шнеков. В основе которой так же предполагается использовать алгоритм ПИД-регулирования. Предполагается что компьютерная программа по ряду измеренных значений давления будет вычислять пропорциональную, интегральную и дифференциальную ошибки. Управляющий аналоговый сигнал на частотные регуляторы шнеков будет вычисляться пропорционально суммарной ошибке ПИД-регулирования.

4.3.. Основные характеристики узлов входящих в систему управления

Отказоустойчивое шасси Advantech IPC-6908

IPC-6908 - отказоустойчивое шасси для применения в промышленных условиях эксплуатации. IPC-6908 допускает установку до 8 полноразмерных карт и 260 ваттного источника питания. Отсек для установки дисководов может поддерживать два устройства половинной высоты и одно 3.5" устройство, доступных с передней панели и одно внутреннее 3.5" HDD устройство.

Рис. 16. Шасси Advantech IPC-6908.

Одноплатный компьютер PCA-6770

Серия PCA-6770 - это процессорные платы на основе IntelCeleron с Intel 440BXPCI чипсетом.

CPU содержит кеш второго уровня объемом 128 Кб, исключающий необходимость во внешнем SRAM чипе. Плата имеет PCIEIDE интерфейс (для двух устройств) и FDD интерфейс (для двух устройств). Также среди особенностей платы два RS-232 последовательных порта (16C550 UART с 16-byteFIFO или подобный), один улучшенный параллельный порт (с поддержкой SPP/EPP/ECP) и два USB порта. PCIIDE контроллер поддерживает UltraDMA/33 и PIO 4 режимы. Это позволяет передавать данные на скорости более 33 Мб/сек. BIOS поддерживает загрузку с IDECD-ROM и LS-120.

Резервный CMOS хранится во Flash памяти, которая защищает данные даже после сбоя в работе батареи питания. Также плата имеет 62-уровневый сторожевой таймер, который генерирует сброс CPU или прерывание в случае, когда программа не может работать в обычном режиме. Это обеспечивает стабильную работу системы в автоматизированных условиях.

Серия PCA-6770 имеет несколько особенностей, таких как VGA (AGP) контроллер, 10/100Base-T сетевой контроллер, два SODIMM разъема для установки максимум 256 Мб RAM. Также серия PCA-6770 поддерживает твердотельный диск (SSD), используя CompactFlash, что является идеальным решением для применения в условиях промышленной эксплуатации.

Рис. 17. Одноплатный компьютер PCA-6770.

Многофункциональная плата сбора данных PCL-812PG.

Универсальная плата сбора данных

·АЦП 12 бит, 30 кГц

·16 потенциальных входов

·Режимы опроса: программный, по прерываниям и DMA

·Программируемое усиление

·Два канала ЦАП, 12 бит

·16 цифровых входов-выходов

Плата дискретного ввода/вывода PLC-722.

Плата дискретного ввода-вывода: 144 канала дискретного ввода-вывода; 6 разъёмов, cовместимых с Opto-22

Плата ЦАП PCL-726.

Плата 6-канального ЦАП

·6 каналов, 12 разрядов

·Выходные сигналы: ±5, ±10, 0...5, 0...10 В

·Токовая петля 4-20 мА

·16 линий цифрового ввода-вывода

Интерфейсная плата PCL-741.

Плата интерфейсов RS-232/токовая петля с гальванической изоляцией: Два независимо конфигурируемых порта RS-232/токовая петля; Скорость передаци до 115,2 кбит/с; Напряжение изоляции: 2500 В пост. тока

Конвертор I-7520.

I-7520 - конвертер RS-232 в RS-485 с автоматическим контролем за направлением передачи данных для RS-485, гальваническая изоляция 3кВ по RS-232

4.3.4 Датчики давления

Сравним существующие типы датчиков давления. Результаты сравнения занесём в таблицу:

Тип манометра	Выносливость	Чувствительность к температуре	Время отклика	Погрешно-сть, %
Пневматический	Хорошая	Высокая	Большое	Около 1,5
Капиллярный с тензодатчиком	Отличная	Очень слабая	Удовл.	0,5-3
Стержневой с тензодатчиком	Отличная	Высокая	Удовл.	Около 3
Пьезоэлектрический	Хорошая	Высокая	Малое	0,5-1,2
Пьезорезистивный	Хорошая	Низкая	Малое	0,2-0,5
Оптический	Хорошая	Низкая	Малое	Около 0,5

Проанализировав преимущества и недостатки представленных датчиков можно сделать вывод, что наиболее оптимальным вариантом, подходящим для нашей системы, является пьезорезистивный тип датчиков.