Автоматизована система керування процесом підготовки сировини для виготовлення керамічних виробів із підсистемою ідентифікації та вилучення металевих включень

Abstract

В роботі проаналізовані автоматизовані системи керування (АСК) технологічним процесом підготовки сировини для виготовлення керамічних виробів, методи і засоби ідентифікації металевих включень (МВ) у сировині на конвеєрній стрічці та обгрунтована перспективність використання АСК, оснащених підсистемами ідентифікації і вилучення МВ, що вимагає теоретичного обґрунтування методу ідентифікація МВ та розробки підсистеми для його реалізації. Розроблені функціональна схема підсистем ідентифікації і вилучення МВ з описом її складових та структурна схема інтеграції вказаних підсистем в АСК процесом підготовки сировини. Проведено теоретичне обґрунтування та розроблено метод ідентифікації МВ шляхом формування електромагнітного поля і встановлення додаткової котушки для формування спрямованої діаграми направленості в зоні досліджуваної ділянки конвеєрної стрічки з сировиною. На основі запропонованого методу розроблені функціональні блоки підсистеми ідентифікації МВ - блок вимірювання ЕРС приймальної котушки та блок формування сигналу збудження і обробки виміряної ЕРС, а також структурна схема підсистеми ідентифікації МВ та описано принцип їх роботи. Розроблено на базі контролера Simatic S7-1200 підсистему вилучення МВ з сировини, її алгоритмічне і програмне забезпечення. Проведено розробку і інтеграцію підсистеми ідентифікації та вилучення МВ в структуру АСК процесом підготовки сировини, яка включала розробку апаратного, комунікаційного і алгоритмічного забезпечення. З метою забезпечення обміну даних між ідсистемами ідентифікації і вилучення МВ, передбачено використання протоколу передачі даних ModBus RTU. Для оперативного контролю і управління передбачена панель оператора КТР700. Проведена апробація підсистеми ідентифікації МВ на розробленій лабораторній установці у вигляді ділянки конвеєрної лінії обладнаної електричним приводом, а також на лінії №1 СВП «Завод ПРОКЕРАМ» ТОВ «Голд Кераміка», яка підтвердила її ефективність.

В работе проанализированы автоматизированные системы управления (АСУ) технологическим процессом подготовки сырья для изготовления кера-мических изделий, методы и средства идентификации металлических включе-ний (МВ) в сырье на конвейерной ленте и обоснована перспективность использования АСУ, оснащенных подсистемами идентификации и извлечения МВ, что требует теоретического обоснования метода идентификации МВ и разработки подсистемы для его реализации. Разработаны функциональная схема подсистем идентификации и извлечения МВ с описанием ее составляющих и структурная схема интеграции указанных подсистем в АСУ процессом подготовки сырья. Проведено теоретическое обоснование и разработан метод идентифика-ции МВ путем формирования электромагнитного поля и установки дополнительной катушки для формирования диаграммы направленности в зоне исследуемого участка конвейерной ленты с сырьем. На основе предложенного метода разработаны функциональные блоки подсистемы идентификации МВ – блок измерения ЭДС приемной катушки и блок формирования сигнала возбуждения и обработки измеренной ЭДС, а также структурная схема подсистемы идентификации МВ и описан принцип их работы. Разработана на базе контроллера Simatic S7-1200 подсистема извлечения МВ из сырья, ее алгоритмическое и программное обеспечение. Проведена разработка и интеграция подсистемы идентификации и извлечения МВ в структуру АСУ процессом подготовки сырья, включающая разработку аппаратного, коммуникационного и алгоритмического обеспечения. С целью обеспечения обмена данных между подсистемами идентифика-ции и извлечения МВ предусмотрено использование протокола передачи данных ModBus RTU. Для оперативного контроля и управления предусмотрена панель оператора КТР700. Проведена апробация подсистемы идентификации МВ на разработанной лабораторной установке в виде участка конвейерной линии оборудованной электрическим приводом, а также на линии №1 СОП «Завод ПРОКЕРАМ» ООО «Голд Керамика», подтвердившая ее эффективность.

The paper analyzes automated control systems (ACS) for the technological process of preparing raw materials for the manufacture of ceramic products, methods and means of identifying metal inclusions (MI) in raw materials on a conveyor belt, and substantiates the prospects of using an ACS equipped with subsystems for identifying and extracting MI, which requires theoretical justification and the development of a subsystem for its implementation. A functional diagram of subsystems for identification and extraction of MI with a description of its components and a structural diagram of the integration of these subsystems into an ACS for the process of raw material preparation have been developed. A theoretical substantiation has been carried out and a method has been developed for identifying MI by forming an electromagnetic field and installing an additional coil to form a directional radiation pattern in the area of the investigated section of a conveyor belt with raw materials. On the basis of the proposed method, functional blocks of the subsystem for identifying MI have been developed - a unit for measuring the electromagnetic force of the receiving coil and a unit for generating an excitation signal and processing the measured electromagnetic force, as well as a block diagram of the subsystem for identifying MI and the principle of their operation. A subsystem for extracting MI from raw materials, its algorithmic and software has been developed on the basis of the Simatic S7-1200 controller. The subsystem allows the extraction of ferrous MI by selectively switching on electromagnets, depending on the location and dimensions of the detected MI. The subsystem operation algorithm assumes automatic unloading of the extracted MI. The development and integration of a subsystem for identification and extraction of MI into the structure of an ACS for the preparation of raw materials, which included the development of hardware, communication and al-gorithmic support, was carried out. In order to ensure the exchange of data between the subsystems for the identification and extraction of MI, the use of the ModBus RTU data transfer protocol is provided. For operational monitoring and control, the KTP700 operator panel is provided. The subsystem of identification of MI was tested on the developed laboratory installation in the form of a section of the conveyor line equipped with an electric drive, as well as on line No. 1 of the SVP "Plant PROKERAM" LLC "Gold Ceramics", which confirmed its effectiveness.