smart.sequencing

Интеллектуальное управление произ- водственным процессом для центрифуг периодического действия

Возможности оптимизации в продук- товом отделении

В классическом варианте станция цен- трифуг на сахарном заводе состоит из нескольких центрифуг, которые разде- ляют утфель на оттек и кристаллиза– на жидкую и твердую составляю- щие. Циклический процесс разделения приводит к сильно колеблющемуся энергопотреблению при ускорении/ торможении. Соответственно блоки- ровка более высокого уровня должна препятствовать тому, чтобы одновре- менно ускорялись или тормозили не больше центрифуг, чем задано.

По этой причине сегодня заказчики выставляют важное требование: с помощью систем управления так оптимизировать построенную на прин- ципе переработки партий эксплуатацию вакуум-аппаратов, производящих утфель, и центрифуг, перерабатываю- щих утфель, в продуктовом отделении, чтобы режим работы, который был до сих пор периодическим, стал бы почти непрерывным и по возможности лишен- ным колебаний и пиков нагрузки про-цессом.

Для целых станций центрифуг компа- ния BMA Automation разработала smart. sequencing, умное управление после- довательностью включения центрифуг периодического действия, успешно испытала его и уже вывела на рынок как чрезвычайно инновационный продукт.

Учитывая все требования заказчиков, smart.sequencing открывает два под- хода к оптимизации технологического процесса:

  1. эксплуатация в режиме оптимизации партий, максимально увеличивающая производство;
  2. эксплуатация в режиме оптимизации энергопотребления, позволяющая сгладить пики нагрузки.

В обоих случаях благодаря smart. sequencing затраты на эксплуатацию центрифуг значительно сокращаются.

smart.sequencing вытесняет прежнее решение по блокировкам для систем управления центрифугами  Преж- ние центрифуги согласно своему уровню развития техники оснащены собственной системой контроля с панелью управления эксплуатацией в сочетании со схемными блокировками (wired interlocking), что позволяет обе- спечить эксплуатацию всей станции центрифуг и оптимизировать произ водство сахара. Если при этом времен- ное окно достаточно велико между циклами обработки партии, решения по блокировкам вполне реализуемы. Если группа центрифуг большая, и вследствие этого желаемое время между циклами для каждой машины существенно сокращено, решения по блокировкам становятся трудноприме- нимыми и вызывают пики нагрузки или продленные периоды эксплуатации.

В противоположность этому smart. sequencing представляет собой про- грессивное решение для управления с ПЛК-архитектурой, подключением ко всем цифровым системам управления (DCS) и разнообразным программным обеспечением для управления, которое отвечает всем классическим требова- ниям к станции центрифуг. В решение для управления BMA можно также интегрировать центрифуги других производителей.

Далее мы подробнее рассмотрим раз- личные требования к управлению стан- цией центрифуг и сравним обычное решение (wired interlocking) и smart. sequencing.

1. Упрощенная конфигурация станций центрифуг

При обычном управлении центри- фугами отдельные центрифуги объ- единяются в определенные группы в зависимости от изменяющихся производственных потребностей. В архитектуре со схемными блокиров-ками на начальном этапе это означает усложнение кабельной разводки, кото- рая растет экспоненциально с числом центрифуг в группе. nnТакже прихо- дится вручную проводить изменения в центрифуге, требующей замены, чтобы изменить конфигурацию группы. При этом создавать новые конфигурации с использованием уже существую- щей кабельной разводки невозможно. В противоположность этому smart. sequencing позволяет гибко включать центрифуги в ту или иную группу в соответствии с их конкретными требо- ваниями в производстве («переклю- чение машин»). Включение в группу и иерархию внутри группы можно сохра- нить в системе управления компонов- кой /центрифуг/ и запросить в любое время.

Это выполняется с помощью панели управления smart.sequencing, и вно- сить поправки непосредственно на машине нет необходимости. Включе- ние машины в другую группу выпол- няется программным обеспечением с помощью стандартизованного промыш- ленного интерфейса (ProfiBus, ProfiNet или Ethernet). Ввод в эксплуатацию сменных машин между различными группами выполняется автоматически и длится всего несколько секунд.

2. smart.sequencing сокращает затраты на эксплуатацию

Обычная блокировка требует контроля установки человеком для каждой отдельной машины согласно после- довательности включения в группе.

Изменения в конфигурации или прио- ритете каждой машины должны прово- диться вручную. Во многих случаях это настолько трудоемко, что на станции центрифуг приходится задействовать несколько сотрудников. Кроме того, вследствие высокой степени сложно- сти блокировок можно быстро допу- стить ошибки в конфигурации, которые часто сопровождаются потерями про- изводительности.

Благодаря применению smart. sequencing можно существенно сократить затраты на эксплуатацию станции центрифуг. Один сотрудник может эксплуатировать всю станцию (до 24 машины) и вносить изменения с помощью панели управления smart. sequencing, не изменяя ничего в кон- фигурации машины локально. Связь с управляющей системой (DCS) обе- спечивается с помощью промышлен-ных шинных систем (Profibus, Profinet, Ethernet), поэтому сигналы тревоги с самого начала могут обрабатываться напрямую через управляющую систему с помощью smart.sequencing.

3. smart.sequencing обеспечивает транспортировку в щадящем режиме

При обычном управлении центрифу- гами существует опасность, что при одновременной разгрузке нескольких машин последующее транспортное оборудование для отделенного кри- сталлизата будет испытывать высокую механическую нагрузку, что в дальней- шем приведет к преждевременному износу или отказу.

Предотвращение этой ситуации – основная цель при программирова- нии последовательности на станциях центрифуг. smart.sequencing оптими- зирует рабочие параметры центри- фуг для достижения максимальной производительности. Это возможно, только если имеется связь между системой управления smart.sequencing и частотным преобразователем каждой центрифуги. Таким образом, можно превосходно управлять большими группами центрифуг, равномерно нагружая оборудование и тем самым предотвращая его преждевременный износ.

4. Повышение эффективности благодаря smart.sequencing

Исходя из обычной группы центри- фуг, состоящей из четырех машин, и типичных производственных данных при жестко закоммутированной блоки-ровке получается продолжительность отдельного цикла эксплуатации 145 секунд при числе циклов 24,8 партии в час.

Если с помощью установки динамично работающей системы smart.sequencing достигается сокращение времени цикла эксплуатации на 1 секунду, про- должительность цикла каждой машины сокращается до 144 секунд. Это озна- чает повышение производительности каждой машины на 4,14 партии в день. Если предположить, что в каждом цикле центрифугированием отделя- ется 700 кг сахара-рафинада, произ- водительность производства сахара повысится на 16,57 цикла, что соответ- ствует 11,6 т сахара-рафинада в день. Благодаря этому повышению произво- дительности группы центрифуг инве- стиции в smart.sequencing окупятся уже через несколько месяцев.

5. smart.sequencing позволяет избежать пиков нагрузки при производстве сахара

У центрифуг есть свойство превра- щать относительно незначительную электрическую мощность в высокую кинетическую энергию. Это происхо- дит при разгоне; обратное имеет место при торможении. Накопленная кине- тическая энергия во вращающемся с высоким числом оборотов барабане центрифуги может превращаться – хотя и с потерями – в электрическую энергию. В обычных системах такие эксплуатационные свойства ведут к высоким отрицательным и положитель- ным пикам нагрузки, которые должны улавливаться системой энергоснаб- жения завода. Это может привести к значительным нагрузкам в технологи- ческой цепочке всей системы.

В противоположность обычным систе- мам оптимизация технологического процесса с помощью smart.sequencing отличается тем, что электрическая энергия в форме «накопленной» кине- тической энергии находится в группе центрифуг и ей можно интеллекту- ально управлять. Машины в составе группы управляются так, что фазы разгона всегда наилучшим образом комбинируются с фазами торможе- ния. Растягивание фаз торможения во времени путем интеллектуального изменения параметров частотных преобразователей дополнительно усиливает этот эффект. Реализован- ное таким способом умное управление и регулирование с помощью smart. sequencing позволяет существенно сократить пики нагрузки в группе цен- трифуг или даже совсем избавиться от них, одновременно экономя на энерго- снабжении завода.