پیاده سازی سیستم اتوماسیون و مانیتورینگ دستگاه شاول

معرفی دقیق :

در این سیستم از یک کنترل کننده صنعتی قابل برنامه ریزی (PLC)  و یک نمایشگر صنعتی تمام لمسی (HMI) و نیز مدارک جانبی تغذیه و ایزولاسیون استفاده شده  تا با استفاده از آنها بتوان سیستمی کنترل پذیرتر و مشاهده پذیرتر ایجاد نمود.

کنترل پذیری و مشاهده پذیری دو هدف همیشگی و مهم در ماشین آلات و فرآیند های تولید میباشد.

لازمه اینکه هر کدام از متغیر های دستگاه مشاهده یا کنترل گردد این است که از هر متغیری به ورودی و یا خروجی سیستم PLC سیم کشی انجام شود.

در این سیستم سعی شده است از تیغه های کمکی بدون استفاده کنتاکتور ها و رله  ها، جهت ورودی های PLC استفاده شود و موجب جلوگیری از اضافه شدن تعداد قطعات موجود در تابلو ها میشود و همچنین کارشناسان راستین صنعت آماد تدابیری جهت هر چه کمتر بودن میزان کابل کشی به سبب این سیستم اندیشیده اند.

تعداد ورودی های تعبیه شده در سیستم فوق الذکر 32 و خروجی های دریافتی از این اتوماسیون 12 عدد میباشد.

پ ن: در قسمت متغییر ها به پارامترهایی از دستگاه که قابل کنترل و مانیتور هستند اشاره خواهد شد.

 

اهمیت، ضرورت و نتایج:

به دلیل وجود یک سیستم نظارتی واحد  و همچنین نیاز به مجتمع سازی برخی از فرآیند های کنترلی ، در دستگاه  شاول R&H    ایجاد یک سیستم به روز و کارآمد ، با هدف مانیتورینگ حداکثری قسمتهای الکتریکی و مکانیکی دستگاه و نیز سهولت در عیب یابی و راه اندازی مجدد پس از هر توقف، امری ضروری است.

گستردگی انشعابات ، تنوع و تعدد قطعات الکتریکی و مکانیکی در این ماشین سبب شده  تا شاخص نگهداری و تعمیرات در آن به حجم چشمگیری بالا باشد و اهمیت وجود یک سیستم مانیتورینگ را بیشتر جلوه دهد.

معیارهایی همچون MTTR  و MTBF و ضرایب آماده به کار بودن ماشین در وضعیت نامطلوبی هستند  که اکثرا ناشی از توقفات غیر برنامه ریزی شده میباشند.

زمان بر بودن تعداد زیادی از تعمیرات الکتریکی، ناشی از جستجو علت خرابی و توقف است وصرفا فعالیت تعمیراتی داخلی یا خارجی زمان نسبتا کمتری صرف میکند.

بدین سبب یک سیستم مانیتورینگ پیشرفته میتواند زمان جستجوی خلل خرابی و یا توقف را به حداقل یا در مواردی به صفر برساند.

در ادامه ذکر این نکته الزامیست که از نقطه نظر فنی کارشناسان راستین صنعت آماد ، سیستم های جدید و به روز از نظر اتوماسیون، اعم از PLCها و یا DCSها که در سخت افزار نسبتا مختصری قابل پیاده سازی هستند ( نسبت به سیستم های موجود در دستگاه های R&H) میتوانند تمامی کنترلهای دستگاه ها را به عهده بگیرند اعم از مدارات رله ای فرمانهای ساده یا پیچیده، تایمرها، کنترل کنتاکتور بلوورها، سوئیچینگSCR  (تمامی MFA) ، کنترل کردن سیستم های قدرت دستگاه   ( اعم از سوئینگ ها ،هویست،پروپل،کشش کابل Dipper trip و کرود)،سوئیچ های دارای تاخیر و تقدم ، ولت مترها ، آمپرمترها، اکچوریتورها، مدارات دریافت فرمان از اپراتور    ( مربوط به لیورها) و …..

بدلیل تغییر و جایگزین نمودن سیستم کلی دستگاه در چنین مقیاسی بسیار زمانبر است، ترجیح مهندسین راستین صنعت آماد بر این است که تا در حد امکان در اجرای این اتوماسیون وارد کنترلهای آنالوگ شود تا زمان زیادی صرف PLC نشود.

برخی از موارد ذکر شده که میتوان اجرای آنها را در گامهای بعدی پیشنهاد کرد و نیز قابلیت عملیات در کمترین زمان و کمترین تغییر در سیستم اصلی را دارد به ترتیب اولویت از منظر کارشناسان راستین صنعت آماد در بخش پیشنهادات این گزارش ذکر خواهد شد.

 

برخی نتایج حاصل از سیستم اتوماسیون و مانیتورینگ:

 

• 1: اجرای کامل و دقیق و اصولی فرآیند گریسکاری و اطمینان از صحت عملکرد آن و همچنین تحلیل بازخورد از پرشرسوئیچ ها که منجر به تشخیص مسیر دارای نشتی و یا خالی بودن مخزن میشود، این فرایند طوری برنامه ریزی و اجرا شده است که جلوگیری میکند از ریست شدن تایمرها در زمان روشن شدن مجدد دستگاه. و به این دلیل میتوان از هدر رفتن گریس در شرایط زمانی که فاصله بین دو استارت چشمگیر نیست، جلوگیری کرد. همچنین دو مسیر اصلی گریس کاری در یک زمان شروع به کار نمیکند و برنامه ریزی آن در یک توالی خاص باعث جلوگیری از افت فشار شدید باد و در نتیجه خاموش شدن دستگاه میباشد.
• 2:مشاهده لحظه ای سرعت موتور سوئینگ دستگاه که در صورت بریده شدن شفت و یا اوراسپید شدن باعث توقف سریع عملکرد موتور خواهد شد.
• 3:گزارش گیری از وضعیت آیتم ها ( خاموش و روشن بودن رله حیاتی) به صورت لحظه ای و یا در دوره های زمانی قابل تعیین که با ثبت در حافظه ، امکان دسترسی آنها به صورت جدول نمایشی در صفحه مانیتور دستگاه (HMI) و یا خروجی اکسل با پیکربندی و جدول زمانی مشخص وجود دارد.
• 4-امکان ثبت وقایع منتهی به 5 ثانیه اخیر قبل از آخرین خاموشی دستگاه هر 5 صدم ثانیه. بدین گونه میتوان نتیجه گرفت که چه عامل یا عواملی سبب بروز خطا و در نتیجه خاموش شدن دستگاه گردیده.
• 5: جلوگیری از استارت شدن بیش از سه مرتبه در دوره زمانی یکساعته که مانع از صدمه دیدن اتوترانسفورماتور دستگاه میشود. در صورت بروز سه استارتدر یک ساعت ، اجازه استارت مجدد دستگاه به وسیله ی یکی از خروجی های رله ای سلب میشود و تا زمانی که بازه ی یک ساعته با دو مرتبه استارت ئارد شود. بدین ترتیب علاوه براتلاف زمان کمتری برای توقف ، باعث حفاظت ترانسفورماتورها میشود.
• 6: نمایش تمام آیتم های قابل دسترسی PLC بر روی صفحه نمایشHMI و استفاده از امکانات گرافیکی ویژه جهت نمایش خطا، هشدار و وضعیت تایمرها و …. .
• 7: ایجاد دسترسی محدود یا ویژه برای اپراتور ، سرویسکار و یا تعمیرکار جهت ورود به تنظیمات ، ریست کردن یادآور سرویس و یا ثبت یادداشت.
• ( طی برآورد کارشناسان راستین صنعت آماد امکان فوق الذکر میتواند در پیگیری موارد خاص و ردیابی زمان وقایعی همچون انجام سرویسهای دستگاهو غیره مفید باشد و سبب کنترل بیشتر در امور برنامه ریزی گردد)
• 8: یادگیری و آموزش آسان نگهداری و تعمیرات ( عیب یابی و تعمیر سریع سخت افزاری با توجه به Indictorهای تعبیه شده در نرم افزار و سخت افزار)

 

متغیرها :

منظور از متغیر ها ورودی و خروجی های سیستم PLCمیباشد.

سیستم های PLC دارای یک پردازنده بسیار سریع میباشد که امکان خواندن پایه های ورودی با سرعت بالا و پردازش لازم مطابق نرم افزاری که از طریق برنامه نویسان راستین صنعت آماد به آن داده شده را دارد و خروجی های متناسب آن را تولید کند.

در خصوص ورودی و خروجی این سیستم باید ذکر کرد که واژه ی ورودی به خواندن 0 و 1 وضعیت رله ها و یا کانتکت هایی که از قبل مشخص شده  و خروجی دادن هم به معنی خاموش و روشن کردن هر خروجی رله ای بنا به شرایط مشخص شده در نرم افزار  است.

بنابراین متغییر های این سیستم 3 دسته اند: ورودی ، خروجی و مشاهدات نمایشی.

ورودی ها :

رله Emergency— پمپ گیربکس هویست—رله فشار باد—اورلود موتور اصلی—کلید راست گرد—کلید چپ گرد—فن سویینگ چپ— فن سوئینگ راست—فن کرود— فن پروپل— تریپ 248—-تریپ 249— کنتاکتور استارت اصلی—پمپ روغن جعبه زنجیر—کنتاکتور موتور اصلی—کلید اپراتور—رله نشتی زمین 1—رله نشتی زمین 2— رله نشتی زمین 3—رله کرود پروپل— رله محدود کرود 1— رله محدود کرود 2—فلو سوئیچ جعبه زنجیر—- رله نمایشگر کاهش ولتاژ—- وضعیت تایمر خطا—- وضعیت پرشر سوئیچ گریس1— وضعیت پرشر سوئیچ گریس 2.

خروجی ها:

مسیر گریس T12— مسیر گریس T14/16 — -شیر تخلیه تانک باد—تعیین مسیر گریس بالا—-تعیین مسیر گریس پایین—-جت فن راست گرد—جت فن چپ گرد—-ترمز سوئینگ ها—قطع کن لیور سوئینگ ها—-خاموش کردن دستگاه

مشاهدات روی صفحه نمایش :

این صفحه نمایش در سایز 7 اینچی رنگی (65 هزار رنگ)  انتخاب شده است که در کنترل کابین نصب گردیده و نشانگر موارد زیر میباشد.

ساعت کار کلی دستگاه—زمان سپری شده پی از آخرین خاموشی—زمان سپری شده پی از آخرین سرویس— مدت زمان کارکرد دستگاه در هر دوره زمانی استارت شده—- تعداد استارت روی حالت ران و یا تست—وجود خطا در رابطه بین PLC و HMI

پیشنهادات:

به دلیل مشابهت دستگاه های  شاول مورد تست شرکت راستین صنعت آماد با دیگر شاول های موجود در معادن، در صورت صلاحدید و تایید مدیران میتوان اتوماسیون را بر روی دستگاه ها نیز پیاده کردتا به کمک مزایای وجود چنین سیستمی ، بهره وری این ماشین آلات را با صرف کمترین هزینه و بدون تغییرات اساسی در کارکرد اصلی دستگاه بالا برد.

با اعمال مدیریت دقیق و صرف تمرکز کافی میتوان پیاده سازی این سیستم را در زمان تعمیرات و توقف های برنامه ریزی شده  ( مثل سرویس ها و ارورها ) در یک دوره زمانی کوتاه به انجام رساند.

به دلیل وجود برخی تفاوتهای الکتریکی و مکانیکی بین دستگاه ها میزان مورد نیاز ساعت، نیرو و هزینه لازم جهت به انجام رساندن این تجهیز اندکی متفاوت است و تعیین آن نیاز به بررسی موردی و دقیق تر دارد.

شرکت راستین صنعت آماد امیدوار است تا با توجه به بازخورد مثبتی که در انجام این اتوماسیون در موارد اجرا شده وجود دارد، تکرار آن در دیگر دستگاه ها  موجب سهولت در عیب یابی ها و سرعت بخشیدن به تعمیرات اضطراری گردد و موجب هر چه بهتر شدن شاخص های نت و پایین آمدن میزان توقفات گردد.

صرف کمترین زمان و تغییرات و هزینه:

موارد ذیل به دلیل صرف کمترین تغییرات در مدارات  و همچنین کمترین زمان و هزینه توسط شرکت راستین صنعت آماد پیشنهاد میشود:

1)به کمک برنامه نویسی و با استفاده از مشاهدات وضعیت رله بوق، میزان بلند کردن باگت از زمین، وضعیت رله Dipper Tripe و نحوه سوئینگ دستگاه میتوان باگت پر و خالی شده در هر تراک و همچنین زمان وقوع آن را ثبت کرد.

برا تحقق این مورد تنها کافیست میزان بلند کردن باگت از زمین را توسط کوپل کردن یک اینکودر دوار به شفت گیربکس هویست ( دقیقا در محل سنسور اور اسپید ) بدست آورد.

موارد دیگر ذکر شده در ذیل فقط توسط سیم کشی قابل دسترسی برای پردازنده PLC ایت

2) گزارشگیری کارکرد هرموتور به صورت مجزا به کمک برنامه نویسی و مدار بندی ساده.

3) نمایش آمپر موتورهای مهم بر روی نمایشگر R.S.A ..

این مورد با اضافه کردن یک یا دو بلوک ماژول به PLC و نیز اضافه کردن CTها ی DC و یا AC  توسط متخصصین ما قابل دستیابی است.

به کمک اطلاعاتی دریافتی از آمپرها میتوان فشار وارد شده به هر موتور را بررسی کرده و در مواردی از این اطلاعات جهت ردیابی علل خرابی کمک گرفت.

4) سیستم حفاظت موتور اصلی در زمان شفت مگنتورینگ که به بدنه فیلد قفل شده با اضافه کردن یک CT و یک آمپرمتر سریع با قابلیت ارتباط سریالی به PLC و یا مانتکتی ، میتوان به این مهم دست پیدا کرد تا در زمان بروز این حادثه، موتور اصلی به صورت خودکار و در کمترین زمان خاموش گردد.

5) سیستم اعلام دمای بالا با استفاده از چند سنسور ترموکوپل و یک ماژول مخصوص برا ی PLC با توجه به بررسی مکان نصب سنسور در قسمتهای مختلف دستگاه میتواند دمای بالاتر از حد مجاز در نقطه تعبیه شده را تشخیص داده و با گزارش دادن به اپراتور علاوه بر موارد ذکر شده ، میتوان به عنوان سیستم اعلان حریق استفاده گردد.

6) تشخیص افتادن هر یک از ناخنها به کمک اتصال سنسورهای الکترونیکی کار شده در داخل ناخنها به صورت بی سیم و ارتباط بدون نیاز به تغذیه با PLC.

7) جایگزین کردن PLC با MFA

این مورد میتواند به عنوان یک پروژه مجزا تعریف شود. با توجه به تجربه طراحی پروژه های مشابه توسط کارشناسان راستین صنعت آماد که در آن کنترل موتور DC خود تحریک و توان بالا با ورودی تک فاز AC ( بدون استفاده از خازن ) با شرط قفل سرعت در بارهای مختلف با روش PID، خواسته مسئله بود.

8) جایگزین نمودن کلید Test و Run و کلید تغییر وضعیت Crowd  و Propel با خروجی های PLC هر دوی این سوئیچ ها به علت وجود تیغه های متعدد عمدتا دچار فرسودگی میگردند.

سوئیچ C/P دارای تیغه های با تاخیر و تقدم زمانی بسیار ناچیز ما بین دو حالت کلید است و با کمک رله های PLC به آسانی قابل جایگزینی است

در ادامه مراحل عملیاتی پروژه معرفی میگردد و تصاویری از پیش نمایش صفحات نرم افزار ذکر گردیده.

جزئیات بیشتر سیستم به همراه دستورالعمل دقیق ، پس از انجام مراحل آخر پروژه و بسته شدن آن ، به ضمیمه گزارش پایانی ، تهیه و ارائه میگردد.

مراحل عملیاتی:

1. بررسی نقشه های دستگاه و تحقیق در مورد کارکرد دقیق قسمتهای مختلف در سیستم قدیمی.
2. انتخاب انتظار اقلام مورد نیاز و طراحی نقشه مدارات.
3. پیاده سازی اولیه تابلو کنترل مجزا برای این سیستم (PLC و HMI و مدارات جانبی مورد نیاز.
4. برنامه نویسی به زبان Lodder مطابق با نیازها ، اهداف و توانایی های دستگاه.
5. تست های اولیه.
6. نصب سیستم روی دستگاه ، اعم از نصب تابلو و کابل کشی های لازم.
7. اصلاحات نهایی.

 

گانت چارت: