1. ÚVOD. Diplomová práce 1

Diplomová práce

1

1. ÚVOD Historické prameny uvádějí, že cihly, jako stavební materiál, se používaly již asi 5 000 let př. n. l. Mezopotamská architektura dosáhla vrcholu v zikkuratech, velkých stupňovitých chrámech stavěných ze sušených cihel. Zdi ve starověkém Římě se stavěly užitím pálených cihel [5]. I dnes jsou pálené cihly typickým stavebním materiálem. Jejich velikost a tvar jsou v každém státě sjednoceny normou a vývoj směřuje k normalizaci mezinárodní. Výroba cihel tak absolvovala dlouhý vývoj od sušených cihel, přes plné pálené cihly, až po dnes nejpoužívanější duté cihly. Existují také nepálené cihly, například vápenopískové z čistého křemičitého písku a hašeného vápna. Pálené cihly první jakosti musí splňovat množství parametrů. Mezi nejzákladnější patří rozměrová a geometrická přesnost, pevnost v tlaku, malá tepelná vodivost a neprůzvučnost. Dnes je při výrobě cihel kladen důraz nejen na parametry vyrobených cihel, ale i na ekonomičnost výroby, celkovou produkci a vliv na životní prostředí. Na základě těchto skutečností byla provedena modernizace cihelny v Tuněchodech. V rámci této modernizace mi byl přidělen úkol navrhnout a zpracovat programový systém pro řízení vybraných objektů cihelny. Úkolem bylo navrhnout takový programový řídicí systém, který by na základě technologického postupu vykonával akční zásahy na vybraných objektech cihelny, které by v konečném důsledku měly za následek zvýšení výroby při zachování požadované kvality, snížení nákladů na tunu pálené hmoty a dodržení norem souvisejících se znečišťováním životního prostředí. Řídicí systém měl být bezobslužný, s možností zásahu pověřené obsluhy.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

2

2. FORMULACE PROBLÉMU A CÍLŮ JEHO ŘEŠENÍ Úkolem měřicího a řídicího programového systému bylo řešit problém shromažďování a zpracování velkého množství údajů týkajících se výrobního procesu v cihelně při výrobě pálených cihel. Na základě těchto údajů pak bylo zapotřebí provést akční zásahy do výroby. Dříve téměř všechny úkony musela provádět vyškolená obsluha. Proto bylo nutné vytvořit takový měřicí a řídicí systém, který by tyto úkony zautomatizoval a přinesl i další nové prvky, jako je například archivace a možnost analýzy archivních dat. Cílem bylo přinést celkové zefektivnění výroby. Proto bylo zapotřebí navrhnout a zkonstruovat hlavní měřicí a řídicí počítač, včetně měřicích a komunikačních karet. Tento počítač musel být odolný proti prašnému prostředí a proti zvýšené okolní teplotě. Dále měl být dostatečně rychlý, aby byl schopen na pozadí obsloužit všechna připojená zařízení a aby přitom zároveň plynule komunikoval s uživatelem. Pro řízení hořákových sekcí pak bylo zapotřebí zkonstruovat podřízený počítač, který s hlavním nadřízeným počítačem komunikoval a přijímal od něho řídicí instrukce. Vývojovým prostředím, pod kterým měl programový sytém posléze i pracovat, byl zvolen Control Panel 3.0. Úkolem bylo navrhnout systém tak, aby při výpadku kteréhokoliv prvku i celého řídicího systému byla co nejméně narušena výroba. Výsledný měřicí a řídicí programový systém musel být také zabezpečen proti neoprávněnému přístupu. Pro získávání údajů o stavu řízených a sledovaných objektů a pro akční zásahy se mělo co nejvíce využít již instalovaného zařízení a kabeláže. Programový systém musel být schopen shromažďovat informace o teplotách, vlhkostech, tlacích, poloze klapek, výkonech a stavech ventilátorů, výkonech hořákových sekcí, stavech jednotlivých hořáků a o obsahu CO a O2 ve spalinách. Dále musel získávat informace z programovatelného automatu TECOMAT NS950, shromažďovat informace a nastavovat parametry autonomních regulátorů KS 20, frekvenčních měničů VS-616 P5 a podřízeného počítače a nastavovat polohy klapek a výkony hořákových sekcí tak, aby byl dodržen technologický postup a bylo dosaženo co nejvyšší efektivnosti při výrobě. Při vzniku jakékoli poruchy musel programový systém informovat co nejpřesněji obsluhu, která tak mohla zajistit její odstranění.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

3

3. SOUČASNÝ STAV V PRŮMYSLOVÉ AUTOMATIZACI 3.1 Operační systémy Operační systém (OS) je takový sobor programů, který umožňuje komunikaci člověka s počítačem či připojenými periferiemi. Dále umožňuje spouštění a běh uživatelských programů, které člověk používá pro zvýšení efektivnosti práce nebo i pro zábavu. V dnešní době se používá velké množství OS. Mezi velmi rozšířené patří OS od firmy Microsoft: •

MS-DOS Ver. 6.x

•

Windows 95 a Windows 98

•

Windows NT a Windows 2000

Toto jsou dnes nejpoužívanější OS pro počítače řady 8x86. Dále stojí za zmínku například OS od firmy Novell "Novell DOS", který lépe podporuje práci počítačů v síti, nebo různé varianty OS UNIX, např. LINUX. Různé OS mají různou úroveň komunikace s uživatelem, některé podporují na hardwarové úrovni souběžné zpracování úloh, dále je zde různá úroveň podpory práce počítačů v síti. Mezi velice důležité kritérium patří nároky OS na hardware, stabilita a zabezpečení operačního systému. 3.1.1 Vlastnosti operačních systémů pro počítače 8x86 3.1.1.1

MS-DOS Ver. 6.x

Tento OS je ze tří, uvedených v odstavci 3.1, nejstarší. Byl navržen pro počítače třídy 8x286 a vyšší. Neumožňuje spuštění více programů současně, s výjimkou rezidentních programů. Mezi jeho výhody patří zejména malé nároky na hardware, a také to, že spuštěný program nemůže zhavarovat v důsledku dalšího spuštěného programu, nepočítaje rezidentní programy. 3.1.1.2

MS-Windows 95 a MS-Windows 98

Jedná se o novou generaci OS, navazujících na MS-DOS, pracujících na počítačích řady 8x386 a vyšší. Pro zachování zpětné kompatibility je částí těchto OS také nová verze MS-DOS Ver. 7.x. Je možné pracovat v novém grafickém prostředí, nebo používat pouze MS-DOS. Mezi jejich přednosti patří vyšší uživatelský komfort, podpora práce počítačů v síti a vylepšená komunikace s připojenými periferiemi. Oproti OS MS-DOS Ver. 6.x jsou u nich kladeny daleko vyšší nároky na hardware. Je zde také velké riziko havarování OS v důsledku FSI VUT Brno

Diplomová práce

4

špatného běhu uživatelského programu. Uživatelských programů může být spuštěno více zároveň. Není zde řádně ošetřen přístup jednotlivých programů na hardwarovou úroveň, a tak mohou uživatelské programy přistupovat zároveň ke stejné periferii, a tak způsobit zhroucení celého OS. 3.1.1.3

MS-Windows NT a MS-Windows 2000

Tyto dva OS, pracující téměř výhradně v grafickém prostředí, patří k velmi robustním OS. Mají mnoho společných rysů s MS-Windows 95 a 98. Mezi podstatné rozdíly patří např. souběžné zpracování úloh na hardwarové úrovni, velké zabezpečení proti neoprávněnému přístupu jak už z hlediska uživatele, tak i z hlediska programů. Vykazují také velmi dobrou stabilitu a odolnost proti havárii celého OS. Všechny tyto výhody mají za následek vyšší nároky na hardware.

3.2 Systémy k vytváření řídicích programů Na trhu existuje velké množství programových systémů, pomocí kterých je možné vytvořit nové uživatelské programy. Liší se nejen druhem OS, pod kterým mohou být spuštěny nebo pro které se jejich užitím mohou vytvářet nové programy, ale také uživatelským komfortem a různou úrovní podpory českého jazyka. 3.2.1 Control Panel 3.0 Control Panel je objektově orientovaný systém, který slouží ke generování měřicích, řídicích a regulačních programů pro PC. Systém může být využit ve strojírenství, hutnictví, potravinářském a chemickém průmyslu, energetice, ale také v poloprovozech, v laboratořích, vývojových dílnách a ve školách při výuce. Existuje jak v anglické, tak v české verzi a pracuje pod OS MS-DOS [27]. Vývojové prostředí s překladačem a sadou užitečných nástrojů je integrováno v systému a může běžet současně se spuštěným aplikačním programem i s ostatními nainstalovanými úlohami. Systém Control Panel podporuje souběžné zpracování úloh na softwarové úrovni a pracuje v prostředí s kvalitním grafickým uživatelským rozhraním. Dále plně využívá všech výhod chráněného módu, z čehož plyne i jeho dobrá stabilita. Prostředí Control Panel umožňuje vytvářet programy pomocí symbolického popisu navrhovaného systému. Návrh nějakého systému v prostředí Control Panel je vyšší formou programování. Autor aplikace v tomto prostředí musí ovládat výrazové prostředky, podobně jako programátor prostředky programovacího jazyka. Díky použité technologii visuálního

FSI VUT Brno

Diplomová práce

5

programování je možno aplikace snadno vytvářet pouhým sestavováním objektů. Visuální programování spočívá v tvorbě aplikací výhradně pomocí myši, grafických symbolů, algoritmických a visuálních struktur. Objekty jsou nakonec popsány v textovém formátu (obr. 30), který je možno také upravovat v případě nutnosti razantnějšího zásahu do vyvíjeného programu. Systém tak nabízí programátorům možnost volby způsobu práce podle vlastního uvážení [2]. Tento OS je vytvořen v České republice, a proto podporuje měřicí karty, které jsou k dostání na našem trhu. Pokud není ovladač k dispozici, je možné pomocí Device Driver Kit (DDK) vytvořit si ovladač vlastní. DDK systému Control Panel slouží pro vývoj a tvorbu ovladačů vstupně/výstupních zařízení v podobě dynamicky linkovaných knihoven (DLL). Pomocí DDK lze vytvořit ovladače pro zásuvné karty, průmyslové automaty, měřicí přístroje a moduly a mnohá další zařízení, která je možno připojit k počítači. 3.2.2 LabVIEW LabVIEW je programový systém sloužící ke generování měřicích a řídicích programů. Toto prostředí slouží pro vývoj kompletního programového systému, zajišťujícího řízení celého procesu sběru měřených dat, jejich analýzy a grafické prezentace. Sběr dat lze provádět z řady zařízení, zahrnujících přístroje vybavené sběrnicemi GPIB, VXI nebo sériovým rozhraním a zásuvných karet do osobních počítačů. Datové soubory jsou též přístupné ze sítě prostřednictvím protokolu TCP/IP, využitím dynamického předávání dat (DDE) mezi jednotlivými aplikacemi a z ostatních databázových programů pomocí dotazovacího jazyka SQL. Sebraná data lze analyzovat rozsáhlým matematickým aparátem, zahrnujícím knihovny pro generaci signálů, okénkové funkce, digitální filtry, statistiku, analýzu signálu v časové a frekvenční oblasti, regresní funkce, operace s poli a lineární algebru [29]. V LabVIEW, pracujícím na platformách Windows 3.x, Windows 95/98, Windows NT, Macintosh, SUN a HP-UX, se programová aplikace vytváří v jednom okně formou blokového schématu, přičemž ve druhém okně vzniká odpovídající interaktivní přední panel virtuálního přístroje, mající vnitřní návaznost na program. Programuje se tedy výhradně ve vizuálním prostředí, přičemž se výstupy prvků spojují se vstupy dalších prvků (viz ukázka na obr. 1). Pro tvorbu předního panelu slouží grafické uživatelské rozhraní, které obsahuje rozsáhlou knihovnu grafických objektů, pomocí nichž může panel získat podobu reálného přístroje. Samotná tvorba programu (blokového schématu) je usnadněna tím, že zbavuje programátora starosti o řadu syntaktických detailů konvenčního programování. To umožňuje patentovaný

FSI VUT Brno

Diplomová práce

6

model programovaní, založený na toku dat, nepoužívající lineární architekturu textově orientovaných jazyků. Protože pořadí vykonávání jednotlivých příkazů je v LabVIEW určeno tokem dat mezi bloky, a ne sekvenčními řádky textu, lze vytvářet schémata, která jsou počítačem vykonávána simultánně. Virtuální přístroje mají modulární uspořádání, kdy každý přístroj může pracovat samostatně, nebo může být použit jako část jiného virtuálního přístroje.

Obr. 1 Část blokového schématu programu v programovém systému LabVIEW Tento programový systém je vhodný zejména pro měření v laboratořích. Pro použití v průmyslovém provozu není již tak vhodný, protože vyžaduje kvalifikovanou obsluhu, která umí pracovat s počítači na dobré úrovni. 3.2.3 LabWindows Programový systém LabWindows patří také do skupiny programů určených k vytváření měřicích a řídicích programů. Při vytváření nových programů se pracuje ve dvou odlišných úrovních. V jedné se navrhuje vizuální část programu (jednotlivá okna s jejich vizuálními a ovládacími prvky), druhá je založena na programovacím jazyku C, případně Quick Basic. Zde se zpracovávají události, které vzniknou za běhu programu, např. v důsledku zásahu uživatele. Vývojové prostředí LabWindows je určené pro tvorbu aplikačních programů pro měřicí systémy na bázi standardizovaných rozhraní IEEE 488, VXI, PXI, PCI a RS-232. Vývoj může probíhat v operačních systémech Windows3.x, Windows 95/98 nebo Windows NT. Předností systému LabWindows jsou kvalitní knihovny zaměřené na všechny klíčové fáze procesu automatizovaného měření. Těmi jsou komunikace řídicího počítače s přístroji nebo měřicími moduly, sběr dat, jejich archivace a zpracování, grafická prezentace výsledků, přenos dat v počítačových sítích, atd. [30].

3.3 Typy počítačů V dnešní době existuje velké množství počítačů, od osobních až po super výkonné servery s mnoha procesory. Zde se zaměřím pouze na počítače s procesory typu CISC třídy 8x86 a vyšší.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

7

3.3.1 Procesory Srdcem každého počítače je procesor. Procesory se liší nejen výkonností, ale je zde i další velmi důležitý parametr, a tím je jeho spotřeba. Na ní závisí také možnost použití procesoru. Pokud je spotřeba příliš velká, není procesor vhodný například pro použití v přenosných počítačích, kde je kladen důraz na spotřebu. Je zde i další důvod, a to, že zde vzniká problém udržet teplotu procesoru na přípustné hodnotě. Při velké spotřebě je nutné chladit procesor aktivními chladiči. Procesor pak také není vhodný pro práci za vyšších okolních teplot. Na našem trhu jsou dnes k dostání tyto typy procesorů: 80386, 80486, PENTIUM, PENTIUM PRO, PENTIUM MMX, PENTIUM II, INTEL CELERON, PENTIUM III, X5, K5, K6, K6/2, 6x86 (Cyrix), Cyrix M2, IDT WinChip C6, atd. Liší se nejen výkonností a taktovacími kmitočty, ale i cenou. 3.3.2 Základní desky Procesor nemůže pracovat samostatně, musí být umístěn na základní desce, která mu umožňuje komunikaci s ostatními periferiemi. Různé základní desky jsou navrženy jen pro určitou třídu procesorů. Dále se desky liší zejména typem použité sběrnice. ISA sběrnice, jedna z nejstarších, je zatím implementována i na nejnovějších základních deskách. Dalším typem sběrnice, která se dnes vyskytuje už jen zřídka, je VL-BUS. Její předností bylo zejména to, že se zde mohla použít karta typu VL-BUS i ISA. Poslední modely těchto základních desek podporují pouze již zastaralé procesory 80486. Novějším typem sběrnice, dnes nejvíce rozšířeným, je PCI. Tento typ sběrnice

dnes

podporují

téměř

všechny

základní desky. Nejnovějším typem sběrnice je AGP Je velmi rychlá a je navržena zejména pro grafické akcelerátory. Různé desky mají

Obr. 2 Základní deska AX8025 osazená

různý počet sběrnic, a tak je nutné při výběru

procesorem 80386DX, umístěná v pasivní

vědět, kolik sběrnic a jakého typu bude

ISA sběrnici

zapotřebí. Existují i speciálně konstruované počítače, kde je základní deska navržena tak, že se přídavné karty nezasouvají do ní, ale základní deska se zasouvá do speciální sběrnice (obr. 2), do které se zasouvají i ostatní měřicí a řídicí karty. Počet volných pozic pro přídavné karty FSI VUT Brno

Diplomová práce

8

pak určuje externí sběrnice a ne typ základní desky [21]. Takto speciálně konstruované počítače, včetně jejich komponent, jsou velmi drahé a je zde také menší výběr než ve standardních kancelářských počítačích.

3.4 Měřicí a řídicí karty Jedná se o přídavné karty do počítače, které umožňují měření digitálních a analogových vstupů, nastavování digitálních a analogových výstupů a komunikaci s dalšími periferiemi. Na trhu se vyskytuje velké množství těchto karet od různých výrobců. Mezi významné dodavatele na náš trh patří např. firmy Advantech, Axiom, Omega a Philips. 3.4.1 Karty pro digitální vstup a výstup Tyto karty jsou navrženy pro čtení digitálních vstupů a ovládání prvků typu zapni/vypni. Jednotlivé karty se liší počtem vstupů a výstupů, možností softwarového nastavení kanálu pro vstup nebo výstup, ochranou proti nežádoucímu přepětí, atd. 3.4.1.1

AX5244

AX5244 (obr. 3) je měřící karta od firmy Axiom Co., Ltd. Obsahuje 144 digitálních kanálů, které mohou být softwarově nastaveny pro vstup nebo výstup. 144 TTL/DTL digitálních vstupně-výstupních kanálů je rozděleno do šesti skupin po dvaceti čtyřech kanálech. Ke každé skupině může být připojena přizpůsobovací karta. Karta AX5244 dále podporuje

čtení

S počítačem

řízené

komunikuje

přerušením. pomocí

ISA

sběrnice [16]. Pro čtení digitálních vstupů mohou být použity tyto přizpůsobovací karty: AX1424, AX754, AX755. Pro spínání digitálních výstupů mohou být použity karty AX756A a AX756B, každá s 24 reléovými výstupy [21]. 3.4.1.2

Obr. 3 Digitální karta AX5244

PCL-720

Tato měřicí karta od firmy Advantech Co. umožňuje čtení 32 digitálních vstupů a 32 digitálních výstupů. Dále obsahuje tři šestnáctibitové čítače, nebo časovače (softwarově nastavitelné). Všechny vstupní a výstupní kanály jsou kompatibilní s TTL/DTL. Pro připojení FSI VUT Brno

Diplomová práce

9

jednotlivých měřených vstupů slouží přizpůsobovací karta PCLD-782, která je opticky oddělena. Další přizpůsobovací kartou s 16 reléovými výstupy je PCLD-786. S počítačem komunikuje pomocí ISA sběrnice, stejně jako AX5244 [11]. 3.4.2 Analogově digitální karty Tyto karty umožňují měřit napětí v různém rozsahu a s různou přesností, a tak jsou jednotlivé karty vhodné pro různé typy měření. Některé jsou s optickým oddělením, aby byla zajištěna vyšší bezpečnost, a také mohou podporovat softwarové nastavování rozsahů. 3.4.2.1

PCL-813

PCL-813 je analogová, opticky izolovaná, vstupní karta (obr. 4) od firmy Advantech Co. pro měření napětí v různých rozsazích. Rozsahy je možné nastavovat softwarově a jedná se o tyto rozsahy: ±5 V, ±2.5 V, ±1.25 V, ±0.625 V, 0~10 V, 0~5 V, 0~2.5 V, 0~1.25 V. Analogově digitální převod je prováděn s 12-bitovou přesností se vzorkovací frekvencí 25 KHz. Karta umožňuje měřit až 32 analogových vstupů se společným uzemněním. Pro každý vstup může být nastaven různý rozsah. K zapojení měřených vstupů slouží přizpůsobovací deska, která se dodává současně s kartou PCL-813. Měřicí karta využívá pro komunikaci s počítačem sběrnici ISA [10]. Obr. 4 A/D karta PCL-813 3.4.2.2

AX5232

Jedná se o měřicí kartu od firmy Axiom Co. pro měření 32 analogových vstupů se společnou zemí, s 12-bitovou přesností. Vzorkovací frekvence je 100 Hz. Měřicí rozsah je ±5 V. Karta umožňuje nastavit zesílení pro celou kartu na hardwarové úrovni. Je zde možné nastavit tato zesílení: 1, 100, 200, 500, 1000. Karta je schopná měřit s přesností v µV, a je tak vhodná pro měření velmi malých napětí, např. měření napětí na termočláncích typu J, K, S, T, E a R. Měřicí karta podporuje přerušení pro indikaci konce vyhodnocení měření. Kromě možnosti měřit analogové vstupy umožňuje práci s 8 digitálními vstupy a 8 digitálními výstupy. Pro komunikaci s počítačem využívá ISA sběrnici [15]. 3.4.3 Digitálně analogové karty Tyto karty slouží pro analogový výstup z počítače. Podobně jako analogově digitální karty mohou i ony nastavovat výstupy v různém rozsahu s různou přesností. Nejčastějšími FSI VUT Brno

Diplomová práce

10

výstupními veličinami jsou napětí a proud. Výstupy mohou, nebo nemusí být opticky oddělené. 3.4.3.1

AX5212

AX5212 je analogově digitální karta (obr. 5) od firmy Axiom Co., Ltd., která má 8 opticky neoddělených výstupů s 12-bitovým rozlišením. Výstup může být napěťový, a to v rozsazích ±5 V a ±2.5 V, nebo proudový v rozsahu 4~20 mA. Rozsahy se volí hardwarově pro každý výstup zvlášť. Karta komunikuje s počítačem pomocí sběrnice ISA [13].

Obr. 5 Digitálně analogová karta AX5212 3.4.3.2

AX5213

Jedná se o analogově digitální kartu od firmy Axiom Co., Ltd., která má 2 opticky oddělené výstupy s 12-bitovým rozlišením. Výstup může být napěťový, a to v rozsazích ±10 V ±5 V, 0~10 V a 0~5 V, nebo proudový v rozsazích 4~20 mA a 0~20 mA. Rozsahy se volí hardwarově pro každý výstup zvlášť. Pro komunikaci s počítačem využívá ISA sběrnici [14]. 3.4.4 Komunikační sběrnice Komunikační sběrnice slouží pro předávání informací mezi přístroji a počítači na vyšší úrovni než jsou digitální nebo analogové signály. Sběrnice umožňuje předávání různých typů informací a příkazů. Na některé typy sběrnic je možné propojit více než dvě zařízení. 3.4.4.1

Typy sběrnic

V průmyslovém prostředí se používají pro předávání informací mezi nadřazeným počítačem a ostatními přístroji obvykle komunikační sběrnice RS-232, RS-422, nejčastěji však RS-485. Sběrnice RS-422 a RS-485 jsou nové standardy určené pro nahrazení sběrnice RS-232. Sběrnice RS-422 je určena pro propojení dvou zařízení, zatímco RS-485 umožňuje připojit na jednu sběrnici až 32 zařízení. Oproti sběrnici RS-232, u které je maximální délka

FSI VUT Brno

Diplomová práce

11

kabelu 15 metrů a přenosová rychlost do 20 Kbit/s, je maximální délka kabelu 1,2 km a přenosová rychlost do 10 Mbit/s [20]. Příklady zapojení těchto sběrnic je možné vidět na obr. 6 a obr. 7. Zásuvka č. 1 TXTX+

Zásuvka č. 2

1 2

4 RX3 RX+

RX+ 3 RX- 4

2 TX+ 1 TX-

GND 5

5 GND

RTS- 6 RTS+ 7

9 CTS8 CTS+

CTS+ 8 CTS- 9

7 RTS+ 6 RTS-

Obr. 6 Zapojení sběrnice RS-422 Zásuvka č. 1

Zásuvka č. 2

1 TX-, 4 RX2 TX+, 3 RX+ 5 GND

1 TX-, 4 RX2 TX+, 3 RX+ 5 GND

Zásuvka č. 32 1 TX-, 4 RX2 TX+, 3 RX+ 5 GND

Obr. 7 Zapojení sběrnice RS-485 Počítačové karty, které zprostředkovávají propojení mezi zařízeními, jsou např. MOXA C102/C104/C168, AX4285, PCL-742B/745B, PCL-746+, PCL-840. Jednotlivé karty se liší počtem portů, rozsahem použitelných přerušení, maximální přenosovou rychlostí a optickým oddělením. 3.4.5 Autonomní regulátory, programovatelné automaty a frekvenční měniče Pro řízení průmyslových zařízení lze použít nejen počítače, ale např. autonomní regulátory, programovatelné automaty, frekvenční měniče, atd. Ty mohou pracovat na řídicím počítači zcela nezávisle, ale také od něho mohou přijímat různé instrukce nebo mu předávat různé druhy informací pomocí komunikační sběrnice, kterou bývá velmi často RS-485.

FSI VUT Brno

Diplomová práce 3.4.5.1

12

KS 20

KS 20 je kompaktní autonomní regulátor. Při řízení kombinuje výhodné vlastnosti PID regulace s fuzzy logikou (obr. 8) a lze jej nasadit v širokém spektru nejrůznějších aplikací. Regulátor má univerzální vstup pro Výstup termočlánky, odporový teploměr, napětí nebo

proud.

Kontakty

regulátoru

-

reléového PID

výstupu mají zatížitelnost až 3 A,

+

RS-485.

komunikační

Dále

regulátor

sběrnice

+

Žádaná hodnota (SV)

FUZZY

výstup 0/4~20 mA. Volitelnou výbavu také

Regulovaná veličina (PV)

+

alternativně je k dispozici proudový tvoří

SYSTÉM

Obr. 8 Kombinace PID regulace s fuzzy logikou

umožňuje

zabezpečení proti neoprávněnému přístupu v několika úrovních a také má v sobě zabudovanou samo-optimalizaci pro nastavení optimálních regulačních parametrů [23]. 3.4.5.2

CN76000 a CN77000

CN76000 a CN77000 jsou autonomní PID regulátory (obr. 9). Regulátory jsou opatřeny

univerzálními

vstupy

pro

termočlánky, odporový teploměr, napětí nebo proud. Mají napěťový výstup (0~10 V), proudový výstup (0~20 mA) a reléový výstup se

zatížitelností

3 A.

Regulátory

jsou

vybaveny komunikační sběrnicí RS-485. Umožňují zabezpečení proti neoprávněnému Obr. 9 Regulátory CN77000

přístupu ve třech úrovních [22]. 3.4.5.3

TECOMAT NS950

TECOMAT NS950 je programovatelný automat pro řízení NC strojů. Skládá se z jednotlivých měřicích a řídicích modulů, které mohou být přidávány, nebo jednoduše vyměněny. Jeden z těchto modulů může být určen pro komunikaci s nadřízeným počítačem nebo dalšími programovatelnými automaty. Komunikace může být zabezpečena sériovým rozhraním RS-232, nebo RS-485 (obr. 10) [24].

FSI VUT Brno

Diplomová práce

13

Obr. 10 Připojení TECOMAT NS950 k nadřízenému systému na rozhraní RS-485 3.4.5.4

VS 616 P5

VS 616 P5 je měnič kmitočtu všeobecného použití se skalárním řízením (obr. 11). Vyrábí se v několika variantách. Jednotlivé typy se liší napájecím napětím (1 * 200 V, 3 * 200 V a 3 * 400 V) a dále výkonem měniče, který může být od 0.4 kW až do 300 kW. Frekvenční měniče lze ovládat pomocí digitálního operátoru, nebo dálkově pomocí analogových a digitálních vstupů, či pomocí sériové komunikace. Tou může být buď RS-422, nebo RS-485. Frekvenční měnič umožňuje nastavit různé U/f křivky (závislost napětí na frekvenci). Dále umožňuje nastavení rozběhových a doběhových ramp, rezonanční frekvence a frekvenční omezení. Samozřejmostí je detekce přetížení. Frekvenční měnič je možné spustit

za

chodu

motoru,

protože

umožňuje

automatické

vyhledávání rychlosti. Tato funkce umožňuje měkké přepnutí napájení motoru ze sítě na frekvenční měnič bez zastavení [25].

Obr. 11 Frekvenční měnič VS 616 P5

3.5 Měřicí metody

Při měření analogových veličin počítačem je nutné převést tyto veličiny např. na napětí a poté převést analogovou hodnotu do digitální podoby. K této transformaci se používají analogově digitální (A/D) převodníky, kterých je několik typů. Liší se nejen přesností, ale i rychlostí převodu a citlivostí na rušivé vlivy. Pro převod digitální hodnoty pak slouží digitálně analogové (D/A) převodníky. Ty převádějí nejčastěji digitální hodnotu na napětí či proud.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

14

3.5.1 A/D převodníky 3.5.1.1

Přímý paralelní převodník

Tento typ převodníku patří k nejrychlejším. Příkladem

může

být

Motorola

MC 10 321

nebo

MC 10 319. Rychlost převodu se u nich pohybuje pod hranicí

50 ns.

Svou

architekturou

patří

také

k nejsložitějším. To je také důvod, proč se tyto převodníky vyrábějí maximálně 8-bitové. Jejich struktura je schematicky znázorněna na obr. 12. Na vstup převodníku je přivedena analogová hodnota napětí. Ta se pomocí komparátorů převede do digitální podoby, která je vstupem do binárně binárního dekodéru typu m z n. Jeho výstupem je již 8-bitová

paralelního převodníku

hodnota měřeného napětí. 3.5.1.2

Obr. 12 Schéma přímého

Kompenzační A/D převodník s postupnou aproximací

Příkladem

tohoto

typu

převodníku může být Sipex SPx74B (kde x = 5, 6, 16, 7). Jedná se o 12-bitové

převodníky

s dobou

převodu 8~12 µs. Dalšími převodníky, spadajícími do této kategorie, jsou AD 575, AD 674, AD 774, AD 1674 od firmy Analog Devices (USA). Schematicky je tento typ převodníku

Obr. 13 Schéma kompenzačního A/D převodníku s postupnou aproximací

zobrazen na obr. 13.

U uvedeného typu převodníku se využívá k převodu D/A převodník. Výstup z D/A převodníku se v několika cyklech porovnává s měřenou hodnotou napětí. Při každém cyklu se postupně nastavují klopné obvody na hodnotu 0, nebo 1, a tak se postupně získává hodnota analogového vstupu v digitální podobě.

FSI VUT Brno


15

Σ - ∆ převodník

Mezi tyto převodníky patří např. AD 776-166/100 kHz. Převodníky pracují tak, že vstupní napětí je přivedeno do sumátoru, kde se hodnota sčítá s +Uref, nebo –Uref. Výsledná hodnota je přivedena do integrátoru, jehož výstup je porovnáván komparátorem. Digitální filtr poté podle šířky impulsu a vzorkovací frekvence vypočte střídu, ze které vypočte hodnotu napětí. Tu je možno číst v digitální podobě na jeho výstupu. Schéma Σ - ∆ převodníku je na obr. 14.

Obr. 14 Schéma Σ - ∆ převodníku 3.5.2 D/A převodníky Příkladem těchto převodníků může být DAC08 – 8-bitový integrovaný obvod s 16 vývody. Na vstupy převodníku se přivádí referenční napětí Uref a digitální hodnota v rozsahu 0~255. Výstupem je analogová hodnota napětí U0 = Uref * (0~255)/256. Použití obvodu DAC08 je na obr. 15.

Obr. 15 Schéma zapojení D/A převodníku DAC08 3.5.3 Měření na velkou vzdálenost Při měření napětí, např. na termočláncích na velkou vzdálenost, je nutné zajistit, aby nebyl signál příliš rušený. K tomuto účelu se nejčastěji používají stíněné kabely. Pokud chceme měřit pomocí hodnoty napětí hodnotu odporu, je nutné na tento odpor přivést proud o známé hodnotě. Protéká-li odporem proud, můžeme na něm změřit úbytek

FSI VUT Brno

Diplomová práce

16

napětí a z něho vypočítat velikost odporu. Pro získání hodnoty odporu je možné použít různé typy zapojení: 2, 3 a 4-vodičové. Každé zapojení má své výhody a nevýhody. Zapojení čtyřvodičové je z nich nejpřesnější (obr. 16a). Pomocí dvou vodičů je na odpor přiveden proud a pomocí dalších dvou vodičů je měřeno napětí. Těmito vodiči neprochází proud, a proto na nich nevzniká žádný úbytek napětí. Ke zjištění hodnoty oporu tak stačí měřit pouze jednu hodnotu napětí. U zapojení třívodičového je situace složitější (obr. 16b). Pomocí dvou vodičů se opět přivádí proud. Pro zjištění napětí přímo na odporu je nutné měřit dvě hodnoty napětí, a to mezi vodičem, kterým proud neprochází, a oběma dalšími vodiči. Dále musí být zajištěno, aby byly vodiče stejně dlouhé a ze stejného materiálu (se stejným odporem). Napětí na měřeném odporu se pak získá podle vztahu UR = U1 – U2. Tento druh zapojení pro měření odporových teploměrů používají např. autonomní regulátory KS 20, CN76000 a CN77000. Pokud víme, že se nebude měnit odpor přívodních vodičů, např. vlivem změny teploty vodičů, je možné použít pro měření odporu i dvouvodičové zapojení

(obr. 16c). Před

vlastním měřením je nutné zjistit odpor přívodních vodičů, kterými je odpor napájen a zároveň i měřen. Výslednou hodnotu odporu pak získáme po odečtení odporu přívodních vodičů Rp. I=konst.

I=konst.

I=konst.

I0=0

Rp U1

UR

R

UR

UR

R

UR

I0=0 U2

a)

b)

R

U0

Rp

c)

Obr. 16 Měření odporu na velkou vzdálenost

FSI VUT Brno

Diplomová práce

17

4. MULTIKRITERIÁLNÍ ANALÝZA PROBLÉMU Dnes, kdy nejen v průmyslu vzrůstají požadavky na výrobní podniky, je jedním ze základních problémů udržet si konkurenceschopnost. Je také nutné vyhovět požadavkům zákazníka. Jedná se zejména o zvýšený odběr, nižší ceny a vyšší kvalitu výrobků. V oblasti týkající se výroby a prodeje cihel je situace ještě o něco složitější, než by se mohlo na první pohled zdát. Nejsou zde totiž pouze konkurenční podniky vyrábějící pálené cihly, ale i další konkurenční podniky, které vyrábějí jiné stavební materiály, kterými mohou být v některých případech pálené cihly nahrazeny. Cílem modernizace cihelny v Tuněchodech bylo vyřešit zejména tyto problémy: •

zvýšení výroby cihel

•

snížení nákladů na tunu pálených cihel

•

zvýšení kvality cihel

Pro vyřešení těchto problémů byla zvolena celková modernizace technologického parku a zavedení vyššího stupně automatizace do výroby. V rámci této modernizace bylo nutné navrhnout a zkompletovat řídicí počítače, zabezpečit komunikaci s připojenými periferiemi a vytvořit programový měřicí a řídicí systém, který by co nejvíce zastupoval rutinní činnosti člověka a prováděl je přitom s větší precizností. Cílem bylo dosáhnout vyššího stupně automatizace ve výrobě a v konečném důsledku umožnění vyřešení všech tří základních problémů. Měřicí a řídicí počítače bylo nutné navrhnout tak, aby byly schopné pracovat ve velmi prašném prostředí a za zvýšených teplot. Proto bylo nutné vybírat takové komponenty, které byly odolné vůči prašnému prostředí. Buďto neměly mít žádné pohyblivé mechanické části, anebo musely být tyto části konstruovány tak, aby byly vůči tomuto prostředí odolné. Pro získávání informací z programovatelného automatu TECOMAT NS950 bylo třeba se zkontaktovat s tvůrcem řídicího programového systému, aby zpřístupnil informace, které jsou potřebné při vyhodnocování hlavním řídicím počítačem.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

18

5. POPIS STRUKTURY A VAZEB OBJEKTŮ V CIHELNĚ 5.1 Základní rozdělení procesu výroby cihel Než vznikne ze vstupních surovin pálená cihla, musí se materiál zpracovat v několika etapách. Nejdříve je nutné získat potřebné suroviny, mezi které patří zejména cihlářská hlína (opuka a spraš), popílek, škvára, piliny a voda. Cihlářská hlína se nejčastěji těží v blízkosti cihelny, případně je nutné ji dovážet z jiných ložisek. Další suroviny, jako jsou popílek, škvára a piliny, se obvykle dovážejí, a většinou jsou to odpady z jiných továren. Když jsou všechny suroviny připraveny, je možné je smíchat ve správném poměru. Pomocí lisu a strunové řezačky se potom vyrábějí výlisky, které mají již tvar hotových cihel, pouze barva a rozměry jsou poněkud odlišné, protože se během dalšího zpracování ještě změní. Připravené

SUŠÁRNA SE TŘEMI SYSTÉMY A JEDNÍM VRATNÝM KANÁLEM

AUTOMATICKÁ LINKA PRO PŘEKLÁDÁNÍ VYSUŠENÉHO ZBOŽÍ NA PECNÍ VOZY

VÝROBNÍ

AUTOMATICKÁ

HALA

LINKA PRO NÁKLÁDÁNÍ SUŠÁRENSKÝCH VOZŮ LIS

HOTOVÉ ZBOŽÍ NA PALETÁCH PECNÍ VOZY

EXPEDIČNÍ

NA PŘÍPRAVNÉ

LINKA

KOLEJI PEC

Obr. 17 Struktura vybraných objektů cihelny a tok zpracovávané suroviny FSI VUT Brno

Diplomová práce

19

výlisky jsou pak automaticky rovnány na sušárenské vozy (viz příloha č. 3 obr. 51), které jsou zaváženy do kanálové sušárny. Každý vůz postupně projede jedním z kanálů sušárny přibližně za 48 hodin. Během tohoto procesu se z výlisků odpaří téměř všechna voda. Když jsou výlisky zbavené vody, jsou pomocí automatizované linky překládány z vozů sušárenských na vozy pecní (viz příloha č. 3 obr. 52). Připravené pecní vozy se postupně řadí na odstavné koleji, ze které jsou v určených časových intervalech automaticky odebírány a zaváženy do tunelové pece (viz příloha č. 3 obr. 53). Než vůz vyjede z pece ven na opačné straně, stráví v peci přibližně 24 hodin. Poté jsou vozy přesouvány na odstavnou kolej. Z té jsou odebírány a expediční linka (viz příloha č. 3 obr. 55) z nich postupně vykládá vypálené cihly a rovná je na palety. Hotové cihly se pak uskladní na odstavných plochách, kde jsou připraveny pro naložení na nákladní automobily a následný export. Celý tento proces je schematicky znázorněn na obr. 17. K úplnému chodu cihelny samozřejmě patří ještě další objekty, jako jsou např. ředitelství, expedice, další manipulační zařízení, sklad materiálu, atd. Tyto objekty již nemají přímý vztah k řešenému problému, a proto zde nejsou uvedeny. 5.1.1 Příprava výlisků do sušárny Z výrobní etapy, kdy se ze základních surovin produkují lisem výlisky, které jsou následně nařezány, skládány na sušárenské vozy a následně zaváženy do sušárny, bylo zapotřebí získávat informace, pro další řízení nebo archivaci (viz příloha č. 4). Mezi ně patří: •

typ zboží

•

hmotnost výlisku

•

počet řezů od začátku směny

•

počet sušárenských vozů od začátku směny

•

sepnutí spojky lisu

•

ukončení směny – již se nepracuje

•

proud mísidlem lisu

•

tlak lisu

Z těchto se vypočítávají další údaje, jako např. množství zboží zavezeného do sušárny a množství vody, které je nutné během sušení z výlisků odpařit. 5.1.2 Sušení výlisků Jakmile jsou výlisky narovnány na sušárenských vozech, zavážejí se do sušárny. Ta je rozdělena do tří systémů a jednoho vratného kanálu. V každém systému jsou vozy rovnány do FSI VUT Brno

Diplomová práce

20

dvou řad po 26 vozech. Vozy postupně projíždějí jedním ze systémů, až se přibližně za 48 hodin dostanou na konec systému. Odtud jsou pak odebírány a vratným kanálem se vyvážejí ven ze sušárny. K sušení výlisků se převážně používá teplo odebírané z pece při chlazení cihel po jejich vypálení. Toto teplo se vede z pece do sušárny pomocí vzduchotechniky, kterou představuje systém potrubí, klapek a hnacích ventilátorů. Pokud je tepla z pece nedostatek, je nutno zapnout přímý ohřívač vzduchu, který chybějící teplo dodá. Sušení výlisků musí probíhat za určitých teplot, které se musí měnit podle toho, jak dlouho jsou výlisky sušeny a kolik je v nich vody. Tato závislost teploty na čase (poloze v sušárně) se nazývá sušicí křivka (viz příloha č. 2 obr. 47). Aby bylo zajištěno správné sušení, bylo nutné získávat údaje týkající se sušení v sušárně (viz příloha č. 2 obr. 48) [1]: •

teploty ve třech systémech sušárny (3 * 10 teplot)

•

vlhkosti v systémech sušárny (10 čidel)

•

teploty TI_101_1, TI_101_2, TI_101_3, TI_103_01, TI_127_01, TI_228_07

•

přetlak na konci sušárny (PIC_101_06) a diference tlaků ve vstupním potrubí do sušárny (PIC_123_02)

•

polohy a napájení klapek Q1, Q3, Q7, Q9, Q12, Q13, Q14, Q15

•

výkony ventilátorů poháněných frekvenčními měniči VHV2, VMV1, VMV2, VMV3

•

stavy ventilátorů VTV1, VMV5, VPMV

Dále bylo nutné ovládat tato zařízení [1]: •

klapky Q1, Q3, Q7, Q9, Q12, Q13, Q14, Q15

•

ventilátory poháněné frekvenčními měniči VHV2, VMV1, VMV2, VMV3, VMV4

5.1.3 Vypálení cihel Když jsou vysušené výlisky vyvezeny ze sušárny, překládají se na pecní vozy. Ty se v definovaných intervalech zavážejí do pece. V peci je jedna řada po 36 vozech. Každý vůz projede pecí přibližně za 24 hodin. Během této doby se vysušené výlisky vypálí a stanou se z nich pálené cihly. Aby byly cihly kvalitní, je nutné dodržet předepsaný průběh teplot. Proto je nutné udržovat v peci na určitém místě teplotu v předepsaném rozmezí. K tomu bylo nutné získávat údaje, které jsou mimo jiné nutné k zajištění bezpečného chodu pece (viz příloha č. 2 obr. 48) [1]: •

teploty hořákových sekcí SHS1, SHS1, BHS1, BHS2, BHS3, BHS4, BHS5, PHS1

•

teploty hořákových skupin HS1, HS2, HS3, HS4, HS5

FSI VUT Brno

Diplomová práce •

21

teploty v peci TI_207_04, TI_207_05, TI_207_06, TI_207_07, TI_207_08, TI_207_09, TI_208_07, TI_208_09

•

teploty mezistropu TI_201_01, TI_201_02, TI_201_03, TI_201_04, TI_201_05, TI_201_06

•

teploty pod pecními vozy TI_203_01, TI_203_02

•

teploty vzduchotechniky TI_230_01, TIC_225_01, TI_236_01

•

tlak v peci PIC_227_11 a podtlak do komína PI_206_01

•

polohy a napájení klapek KL2, KL3, KL9, Q19

•

dochlazovací ventilátor poháněný frekvenčním měničem VD3

•

stavy ventilátorů VK, VVC, VRCH,VPP3a4, VD1, VD2, VSHS1, VSHS2, VBHS1, VBHS2, VBHS3, VBHS4, VBHS5, VPHS1, VHS1, VHS2, VHS3, VHS4, VHS5

Dále bylo nutné ovládat tato zařízení [1]: •

hořákové sekce SHS1, SHS1, BHS1, BHS2, BHS3, BHS4, BHS5, PHS1

•

hořákové skupiny HS1, HS2, HS3, HS4, HS5

•

klapky KL2, KL3, KL9, Q19

•

dochlazovací ventilátor poháněný frekvenčním měničem VD3

5.2 Regulované veličiny V tomto odstavci se zaměřím pouze na přímé vztahy (např. zvýšení výkonů hořáků má za následek zvýšení teploty). Dále zde totiž existují i vztahy nepřímé, ale méně významné, které nejsou doposud přesně známy. Často se nepřímo ovlivněné veličiny doregulují jinými ovládacími prvky, a proto není nutné brát tyto vztahy v úvahu. 5.2.1 Proces sušení Při procesu sušení je nutné dodržet správný průběh teplot a vlhkostí, jinak by byly vysušené výlisky pro další použití nepoužitelné, např. popraskané, zdeformované, či zcela rozpadnuté. Proto je nutné udržovat teploty a vlhkosti v jednotlivých systémech sušárny v povoleném rozsahu (viz příloha č. 2 obr. 47). Toho se dosahuje nepřímo, a to regulováním těchto veličin [1]: •

vstupní teplota TI_127_01 nastavováním klapky Q4

•

vstupní teplota TI_101_03 nastavováním klapky Q2

•

teplota přetahu mokrého vzduchu TI_101_02 nastavováním klapky Q9

•

diference tlaků ve vstupním potrubí do sušárny PIC_123_02 nastavováním klapky Q3

FSI VUT Brno

Diplomová práce •

22

přetlak na konci sušárny (PIC_101_06) nastavováním výkonu ventilátoru VHV2 pomocí frekvenčního měniče Dále se nastavují výkony ventilátorů odtahu mokrého vzduchu VMV1, VMV2,

VMV3, VMV4 pomocí frekvenčních měničů na základě informací o teplotě mokrého vzduchu TI_103_01 a množství vody, kterou je nutné odpařit ze zavezených výlisků. Tento údaj se získává na základě informací o hmotnosti mokrého a vysušeného výlisku a množství zavezeného zboží [1]. Tyto informace jsou čteny z programovatelného automatu TECOMAT NS950. Na základě běhu ventilátorů VMV1, VMV2, VMV3, VMV4 je nutné ovládat klapky Q12, Q13, Q14, Q15, aby v případě vypnutí ventilátoru nenastalo proudění odtahovými komíny v opačném směru, anebo ventilátory neměly snahu odtahovat vzduch přes zavřené klapky. 5.2.2 Proces pálení Při pálení cihel v peci je situace o něco složitější než při sušení v sušárně. Je zde totiž také nutné dbát na bezpečnost provozu a na ekologii. Při špatném chodu by zde mohlo dojít k propálení pece a následnému požáru, nebo dokonce k výbuchu, protože teplo je do pece dodáváno pomocí plynových hořáků. K zabezpečení správného chodu je nutné regulovat a kontrolovat tyto veličiny (viz příloha č. 2 obr. 48) [1]: •

výstupní teplota TIC_225_01 nastavováním klapky KL2

•

tlak v peci PIC_227_11 nastavováním výkonu ventilátoru VD3 pomocí frekvenčního měniče a nastavováním klapky KL9

•

teploty v peci u hořákových sekcí SHS1, SHS2, BHS1, BHS2, BHS3, BHS4, BHS5, PHS1 pomocí výkonu hořáků příslušejících k dané sekci

•

teploty v peci u hořákových skupin HS1, HS2, HS3, HS4, HS5 zapínáním a vypínáním hořáků těchto skupin

•

teplotu v peci pod rychlochlazením nastavováním výkonu rychlochlazení

•

teplotu v peci TI_207_04 nastavováním klapky Q19

•

teplotu v peci TI_207_05 nastavováním klapky Q7

FSI VUT Brno

Diplomová práce

23

5.3 Kritické regulované veličiny Některé veličiny uvedené v odstavcích 5.2.1, 5.2.2 jsou velmi důležité jak pro kvalitní výrobu, tak pro bezpečný chod, a proto bylo nutné brát tento požadavek při návrhu řízení v úvahu. Mezi ně patří (obr. 48, viz příloha) [1]: •

výstupní teplota TIC_225_01 a podtlak do komína PI_206_01

•

teploty v peci u hořákových skupin HS1, HS2, HS3, HS4, HS5

•

teplotu v peci pod rychlochlazením

•

tlak v peci PIC_227_11

•

vstupní teploty do sušárny TI_101_03 a TI_127_01

5.3.1 Poruchy Aby byl zajištěn bezpečný chod, bylo nutné zajistit hlídání poruchových hlášení. Mezi ně patří [1]: •

poruchy ventilátorů hořákových skupin č. 1 až 5 (VHS1~VHS5), rychlochlazení (VRCH), pod pecními vozy (VPP3a4), kouřový (VK), cirkulační (VVC), dochlazovací (VD1, VD2, VD3), přetahu teplého vzduchu (VTV1), přetahu horkého vzduchu (VHV2), přetahu mokrého vzduchu (VPMV), odtahu mokrého vzduchu č. 1 až 5 (VMV1~VMV5),

•

vysoké teploty mezistropu, pod pecními vozy, odtahu mokrého vzduchu

•

nízký a vysoký tlak plynu

•

nízký tah v peci

•

porucha cyklu posuvu

•

porucha ohřívače vzduchu

•

porucha kolejové dopravy – vjezd a výjezd

•

porucha cirkulačních ventilátorů a vlakových pojezdů v systémech sušárny 1, 2 a 3

•

porucha napájení stykačů a relé

•

poruchy napájení klapek KL2, KL3, KL9, Q1, Q2, Q3, Q4, Q7, Q9, Q12, Q13, Q14, Q15, Q19 a klapky rychlochlazení

FSI VUT Brno

Diplomová práce

24

5.4 Popis měřených čidel a ovládaných objektů 5.4.1 Teploměry 5.4.1.1

Odporové teploměry PT100

Teplotu je možné měřit pomocí odporových teplotních čidel, které měří teplotu na základě změny odporu. Příkladem jsou teploměry PT100, které umožňují měřit teplotu až do 600 oC. Většinou je snaha, aby závislost změny odporu na teplotě byla lineární. Závislost u teploměrů s typovým označením PT100 je téměř lineární, a tak je možné tuto závislost po částech zlinearizovat. Aby bylo možné měřit odpor na teploměru, je nutné napojit čidlo na zdroj konstantního proudu a poté měřit úbytek napětí na odporu. Pro tento účel je možné použít více zapojení (odstavec 3.5.3). Ze třech uvedených zapojení bylo použito dvouvodičové zapojení. Důvody byly tyto: •

Pro měření se mělo použít již položené kabeláže a ke každému teplotnímu čidlu byly vedeny pouze tři vodiče. To byl důvod, proč nebylo možné použít čtyřvodičového zapojení.

•

V případě třívodičového zapojení, které umožňuje automatickou korekci odporu přívodních vodičů, je nutné měřit pro jedno teplotní čidlo dvě hodnoty napětí. Protože bylo nutné měřit velké množství odporových teploměrů, bylo tento způsob zapojení nevhodný.

5.4.1.2

Termočlánky typu K

Teplotu je také možné měřit pomocí termočlánků. Jejich princip spočívá v tom, že se na nich generuje napětí v závislosti na teplotním rozdílu v měřeném místě a v místě, ve kterém jsou vodiče čidla ukončeny. Proto není nutné tento druh teplotních čidel napájet. Nevýhodou je ovšem to, že generované napětí je velice malé. Většinou se pohybuje v µV, a tak je měření citlivé na rušení. Proto bylo nutné použít měřicí karty s velkým zesílením a stíněné kabely. Některé termočlánky jsou opatřeny proudovým převodníkem a pak se neměří generované napětí, ale proud. Ten je možné měřit například pomocí přesného 100 Ω odporu, na kterém vznikne úbytek napětí, který je v rozmezí 400 mV až 2 V.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

25

5.4.2 Vlhkoměry Čidla pro měření vlhkosti je možné velmi snadno poškodit, a proto je nutné dbát na to, při jakých teplotách bude vlhkost měřena. Obvykle jsou vlhkoměry opatřeny proudovým nebo napěťovým převodníkem a měřené napětí se pohybuje v rozmezí 0~5 V. Závislost vlhkosti na napětí je pak lineární. 5.4.3 Tlakoměry K měření tlaku se používají čidla určená pro různý rozsah. Zde byla použita čidla s rozsahy ±30 Pa, 0~160 Pa a ±250 Pa. Jednotlivé tlakoměry byly opatřeny proudovými převodníky (4~20 mA), které mají lineární závislost mezi měřeným tlakem a proudem. Proud se zjišťuje podle úbytku napětí na přesném 100 Ω odporu. 5.4.4 Klapky Pro nastavování klapek byly použity servopohony MODACT s krouticím momentem 125~300 Nm. Tyto servopohony mohou konstantní rychlostí klapky buď zavírat, anebo otevírat. Dále umožňují měřit polohu užitím odporového snímače, který mění svůj odpor v závislosti na natočení (otevření klapky) a tato závislost je lineární. Aby bylo možné změřit tento odpor, je nutné snímač napájet. Zapojení bylo použito dvouvodičové, obdobně jako pro teploměry PT100. 5.4.5 Ventilátory Ventilátory se v tomto případě využívají buď k transportu plynného média z jednoho místa na druhé, anebo k zajištění homogenity parametrů vzduchu uvnitř nějakého prostoru. Příkladem může být systém v sušárně, kde by bez ventilátorů nastal takový stav, že by se u stropu držel horký suchý vzduch a dole by byl mokrý studený vzduch. Následkem toho by se většina zboží zničila. Pro většinu ventilátorů bylo zvoleno ruční spouštění z řídicího pultu a řídicí počítač pouze měří stav ventilátoru: chod a poruchu. Pouze vybrané ventilátory jsou napájeny z frekvenčních měničů, které je možné ovládat hlavním počítačem přes sběrnici RS-485. 5.4.5.1

Frekvenční měniče

Pro napájení ventilátorů byly použity frekvenční měniče VS 616 P5 o výkonech 5,5 kW, 7,5 kW a 55 kW. Tento typ měničů je možné napojit na počítač přes sběrnici RS-485,

FSI VUT Brno

Diplomová práce

26

a tak je možné je pomocí hlavního počítače řídit, či z nich získávat informace. Více informací o VS 616 P5, viz odstavec 3.4.5.4. 5.4.6 Programovatelný automat TECOMAT NS950 Programovatelný automat TECOMAT NS950 zabezpečuje řízení NC strojů. Ty připravují výlisky na sušárenské vozy a zavážejí je do sušárny. Řídicí počítač dostal za úkol pouze čtení těchto údajů: •

typ zboží

•

hmotnost výlisku

•

počet řezů od začátku směny

•

počet sušárenských vozů od začátku směny

•


•

ukončení směny

5.4.7 Hořáky Hořáky zde byly použity plynové, které mají za úkol dodávat teplo. U některých se pouze snímal chod a porucha, v případě hořákových sekcí bylo nutné hořáky i ovládat. 5.4.7.1

Hořákové skupiny

Pro hořákové skupiny byly použity hořáky, které buďto pálí, nebo nepálí. Těmito hořáky se reguluje teplota v pálicí části pece. Jsou ovládány pomocí autonomních regulátorů KS 20. 5.4.7.2

Hořákové sekce

V hořákových sekcích byly použity hořáky, které umožňují plynulé nastavování výkonu. Tento výkon nastavuje servo, které nastavuje podle řídicího napětí optimální poměr plynu a vzduchu, aby bylo dosaženo dokonalého spalování a neprodukoval se tak jedovatý oxid uhelnatý. Zapalování a hoření je prováděno zabezpečovací automatikou pro plynové hořáky firmy LANDIS & GYR s typovým označením LGE 10.13A113. Pro ovládání hořáků v hořákových sekcích a regulaci teploty v peci pomocí těchto hořáků byl určen podřízený počítač.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

27

6. VOLBA HARDWAROVÝCH A SOFTWAROVÝCH PROSTŘEDKŮ Aby bylo možné realizovat měření a řízení vybraných objektů, bylo nutné specifikovat a vybrat: •

komponenty, ze kterých měl být složen hlavní počítač a podřízený počítač

•

komunikační sběrnici vhodnou do průmyslového provozu

•

měřicí a řídicí karty

•

měřicí metody

•

vhodnost použití programového systému Control Panel 3.0 k vytváření řídicích a měřicích programů

6.1 Výběr hlavního a podřízeného počítače Při výběru komponent bylo nutné dbát na odolnost vůči prašnému prostředí, zvýšené teplotě a dále možnost pracovat s dostatečným počtem měřicích a řídicích karet. Při výběru grafické karty bylo zapotřebí zjistit, zda je grafická karta podporována operačním systémem. Co se týče hlavního počítače, byl zde kladen požadavek na dostatečný výkon, aby tak byl počítač schopen nejen obsloužit všechny měřené a řízené objekty, ale zároveň komunikovat s uživatelem. Na základě těchto požadavků byl sestaven hlavní počítač z následujících komponent: •

procesor Pentium MMX 166 MHz s velkým pasivním chladičem

•

32 MB RAM

•

základní deska PR5; 3 x PCI, 4 x ISA

•

pevný disk 1,2 GB

•

výměnný rámeček pro pevný disk

•

grafická karta S3 TRIO 64V+ (1 MB)

•

monitor ADI 17" 5P

•

klávesnice

•

myš Logitech

•

karta PCX-795 pro rozšíření ISA sběrnice

•

přídavná pasivní sběrnice ISA, 12 x ISA

FSI VUT Brno

Diplomová práce

28

Podřízený počítač pro regulaci hořákových sekcí nemusel být tak výkonný jako hlavní počítač, protože nemusel přímo komunikovat s uživatelem a byl sestaven z těchto komponent: •

procesor Pentium 120 MHz s velkým pasivním chladičem

•

16 MB RAM

•

základní deska PG5; 2 x PCI, 4 x ISA

•

pevný disk 850 MB

•

výměnný rámeček pro pevný disk

•

grafická karta S3 TRIO 64V+ (1 MB) Procesory byly opatřeny pasivními chladiči poté, co bylo po tepelných zkouškách

ověřeno, že tento způsob chlazení je dostačující. Klasické aktivní chladiče by se v prašném prostředí velmi brzy zadřely, a to byl důvod, proč nemohly být použity. V případě podřízeného počítače byl dokonce snížen taktovací kmitočet na 60 MHz. Procesor se tak mnohem méně zahříval a přesto byl jeho výkon pro řízení a měření hořákových sekcí dostatečný. Aby bylo možné aktualizovat řídicí program a případně přehrávat zaznamenaná data, bylo nutné zajistit přenos souborů. Klasická disketová mechanika v prašném provozu nepřipadala v úvahu, a tak byla zvolena velice levná varianta, a to výměnný rámeček pro pevný disk. Díky němu bylo možné vyjmout celý pevný disk, vložit ho do jiného počítače a přehrát potřebná data. Také byla využita i druhá možnost: přenášení dat pomocí sériového rozhraní počítače RS-232. Tento přenos je ovšem pomalý, a tak není využíván ve větší míře. Co se týče výběru grafické karty, bylo nutné, aby byla podporována operačním systémem Control Panel 3.0, ve kterém je programový systém realizován. Zvolená grafická karta patří k těm nejlevnějším, ale v rozlišení 1024 x 768 bodů a 256 barev vykazuje velmi dobrý výkon. A to také díky tomu, že je narozdíl od některých dražších karet přímo podporována systémem Control Panel 3.0. Pro zajištění potřebného počtu ISA zásuvek bylo nutné hlavní počítač rozšířit. To se provedlo použitím karty PCX-795 pro rozšíření ISA sběrnice a přídavnou ISA sběrnicí.

6.2 Měřicí a řídicí karty Z karet, měřících digitální vstupy a nastavujících digitální výstupy, byla vybrána karta AX5244 se 144 vstupy, či výstupy. Tato karta byla vybrána z důvodu, že bylo zapotřebí měřit velké množství digitálních vstupů a že zároveň umožňuje nastavovat digitální výstupy (viz

FSI VUT Brno

Diplomová práce

29

příloha č. 4). Z přizpůsobovacích karet pak byly použity karty AX754 s 24 opticky oddělenými vstupy a AX756B s 24 reléovými výstupy. K měření impulsů udávajících množství spotřebovaného plynu byl použit čítač impulsů AX5218. Tento čítač má celkem 10 zabudovaných šestnáctibitových čítačů a umožňuje měření až do frekvence 7 MHz. Co se týče měření analogových vstupů, byly použity dva typy karet. Karta PCL-813 je opticky izolovaná vstupní karta (obr. 4) a umožňuje softwarově nastavovat měřené rozsahy. Je velmi rychlá a je schopná měřit napětí řádově v mV. Analogově digitální převod je prováděn s 12-bitovou přesností, která je v tomto případě dostačující. Je vhodná pro měření polohy klapek, odporových teploměrů, vlhkoměrů a tlakoměrů s proudovými převodníky. Pro HLAVNÍ POČÍTAČ pentium MMX 166 MHz pasivní chladič 32 MB RAM

PODŘÍZENÝ POČÍTAČ pentium 120 MHz pasivní chladič 16 MB RAM

klávesnice myš Logitech RS-232

PR5 výměnný rámeček

HDD 1,2 GB

S3 TRIO 64V+

monitor 17"

HDD 850 MB

MOXA C102HI.1 2 x RS-485

KS 20

MOXA C102HI.2 2 x RS-485

VS 616 P5

PCX-795A

PG5 výměnný rámeček S3 TRIO 64V+ AX5212.1 AX5244.2 PCL-813.3

TECOMAT NS950 měřič plynu

PCX-795B

ventilátory

AX5218.1

digitální vstupy

AX5244.1

poruchy

PCL-813.2 PCL-813.1

8 hořákových sekcí

teploměry

klapky teploměry teploměry

AX5232.1

vlhkoměry tlakoměry teploměry

Obr. 18 Specifikace hlavního a podřízeného počítače s měřicími a řídicími kartami FSI VUT Brno

Diplomová práce

30

měření velmi malých napětí pak byla použita karta AX5232 s nastaveným zesílením 200. Užitím této karty pak je možné měřit i termočlánky typu K. Obě karty umožňují měřit až 32 analogových vstupů se společným uzemněním. Pro měření odporu na velkou vzdálenost, např. u odporových teploměrů či u servopohonů, bylo použito dvouvodičové zapojení, viz odstavec 5.4.1.1. Aby bylo možné nastavovat výkony osmi hořákových sekcí, byla pro tento účel použita digitálně analogová karta AX5212 (obr. 5). Tato karta má 8 opticky neoddělených výstupů s 12-bitovým rozlišením. Se zařízeními, jako např. autonomními regulátory KS 20, frekvenčními měniči VS 616 P5 a programovatelným automatem TECOMAT NS950, bylo nutné komunikovat přes průmyslovou sběrnici RS-485. Tato sběrnice je velmi odolná proti rušení a umožňuje komunikovat s 32 zařízeními až na vzdálenost 1 200 m. Jednotlivé typy zařízení používaly různé komunikační protokoly, a tak bylo nutné každý typ připojit k hlavnímu počítači zvlášť. K tomuto účelu byly vybrány dvě karty MOXA C102HI. Každá karta obsahuje dva porty RS-422/RS-485, opticky oddělené, a tudíž odolné proti přepětí. Také bylo nutné umožnit komunikaci mezi hlavním a podřízeným počítačem. Zde bylo mnoho možností – od velmi rychlého přenosu dat pomocí síťových ethernetových karet, přes odolnou komunikaci použitím sériového rozhraní RS-422/RS-485, až po komunikaci přes RS-232. Nakonec byla zvolena komunikace přes sériové rozhraní RS-232, protože byly počítače umístěny blízko sebe, a tak nebylo nutné komunikovat na příliš velkou vzdálenost a nebylo zde velké riziko rušení. Při použití síťových ethernetových karet, případně sériového rozhraní RS-422/RS-485, by bylo nutné použít další dvě, případně jednu kartu, které by zabíraly další volné pozice v počítači.

6.3 Programový systém pro vývoj řídicích a měřicích programů Po zhodnocení programových systémů určených pro vývoj řídicích a měřicích programů bylo zjištěno, že navrhovaný systém Control Panel 3.0 je vyhovující a vhodný pro realizaci řídicího a měřicího programu vybraných objektů cihelny. Control Panel lze spustit pod operačním systémem MS-DOS 5 a vyšším. V tomto případě byla zvolena dostupná verze MS-DOS 6.2. Celé prostředí operačního systému je v českém jazyce a je velmi stabilní. Pro konečný běh programu existuje RUNTIME verze, ve které je možné zabezpečit program a vše ostatní proti neoprávněnému přístupu, a to v několika úrovních. RUNTIME verze je určena pouze

FSI VUT Brno

Diplomová práce

31

pro spouštění již dříve vytvořených aplikací. Spouštět lze aplikace ve formátu *.CP, *.CPX (Control Panel Executable) a *.CPE (Control Panel Embedded). V této verzi není k dispozici překladač zdrojových textů a editor aplikací Operační systém Control Panel je víceúkolový, a tak je možné spouštět více úkolů zároveň, např. řídicí program a tabulkový procesor pro vyhodnocení zaznamenaných dat. Dále jsou dostupné nástroje pro vytváření nových ovladačů pro měřicí a řídicí karty. Jedná se o produkt Control Panel Device Driver Kit spolu s TopSpeed Modula 2. Device Driver Kit (DDK) systému Control Panel slouží pro vývoj a tvorbu ovladačů vstupně/výstupních zařízení v podobě dynamicky linkovaných knihoven (DLL). DDK generuje masky zdrojových souborů a projekty pro překladače TopSpeed Modula 2 a TopSpeed C/C++ firmy TopSpeed Corporation nebo pro překladač WATCOM C/C++ v.10.5 a v.10.6 [27].

Obr. 19 Ukázka vývoje aplikace v operačním systému Control Panel 3.0

FSI VUT Brno

Diplomová práce

32

7. REALIZACE PROCESU ŘEŠENÍ PROBLÉMU Nejdříve bylo nutné zprovoznit hardware a teprve poté se mohlo přistoupit k vývoji řídicího a měřicího programového systému.

7.1 Kompletace měřicích a řídicích počítačů Hardware specifikovaný v odstavcích 6.1, 6.2 a v příloze č. 4 byl skládán postupně. Nejdříve byl zkompletován hlavní počítač a poté podřízený počítač. Pak bylo nutné tyto počítače oživit a na každý z nich nainstalovat operační systém MS-DOS 6.2, pod kterým je možné spustit Control Panel 3.0. Když byly oba počítače oživeny, bylo nutné nainstalovat následující měřicí a řídicí karty, případně kartu pro rozšíření ISA sběrnice: Hlavní počítač

Podřízený počítač

PCX-795

AX5212

2 x MOXA C102HI

AX5244

AX5218

PCL-813

AX5232 AX5244 2 x PCL-813 Karty bylo nutné nakonfigurovat. U každé z nich byla nastavena základní adresa a další parametry specifické pro každou kartu, jako např. typ přizpůsobovací karty, měřicí rozsahy, zesílení a další. Když byly oba počítače zkompletovány, mohlo se přistoupit k realizaci řídicích a měřicích programových systémů na obou počítačích.

7.2 Realizace řídicích a měřicích programových systémů Před vytvářením řídicích a měřicích programů bylo nejdříve nutné mít k dispozici ovladače k měřicím a řídicím kartám, ovladač pro komunikaci hlavního počítače s podřízeným a ovladače umožňující komunikaci s autonomními regulátory KS 20, frekvenčními měniči VS 616 P5 a programovatelným automatem TECOMAT NS950. 7.2.1 Tvorba ovladačů Pro některé karty bylo původně uvažováno použití již hotových ovladačů nabízených firmou Alcor-Moravské přístroje a.s. Tyto ovladače ale nebylo možné použít, jestliže dané zařízení nebylo instalováno v počítači. Neumožňovaly běh v tzv. simulačním módu, a proto FSI VUT Brno

Diplomová práce

33

nebyly příliš vhodné pro toto použití. V případě analogově digitálních karet umožňovaly číst pouze měřené napětí. To byly hlavní důvody, proč jsem se rozhodl ovladače vytvořit. Jednotlivé ovladače byly navrženy pomocí Control Panel Device Driver Kit. Vlastní kód ovladačů byl psán a překládán pomocí programu TopSpeed Modula 2. Všechny ovladače byly vytvořeny tak, aby mohly být spuštěny v tzv. simulačním módu. Tento mód umožňuje běh ovladače nezávisle na měřicí anebo řídicí kartě a "měřené" hodnoty je pak možné nastavovat přímo v okně ovladače. Některé ovladače jsou schopné náhodně měnit měřenou hodnotu ve zvoleném rozsahu se specifikovanou maximální změnou. Ovladače umožňují ukládání, případně načítání parametrických souborů s uchovaným nastavením za běhu ovladače pomocí menu v okně ovladače. V případě analogově digitálních karet umožňují nově vytvořené ovladače okamžitý převod měřeného napětí na teplotu, tlak, vlhkost, atd. Při popisu jednotlivých prvků v okně ovladače jsem zvolil popisky v anglickém jazyce, jak je tomu i u ostatních profesionálních ovladačů, které je možné ke Control Panelu dokoupit. Jazyk v menu se mění automaticky v závislosti na použité jazykové verzi systému Control Panel. 7.2.1.1

AX5244

Tato karta umožňuje pracovat až se 144 digitálními vstupními/výstupními kanály [16]. Kanály jsou rozděleny do 6 skupin po 24 kanálech. Každou skupinu je pak možné nastavit pro vstup, nebo výstup. V okně ovladače je možné do simulace přepnout celou kartu, jednotlivou skupinu v případě odpojení přizpůsobovací karty, či jednotlivé kanály. Pro nastavení základní adresy karty AX5244, se kterou má tento ovladač pracovat, lze použít editační pole Base Address. Měřený, případně nastavovaný kanál je možné nastavit pomocí pole Channel případně Group + Pin. Měřenou, či výstupní hodnotu je pak vidět v tlačítku volby Value. V případě zaškrtnutí se

Obr. 20 Okno ovladače karty AX5244

FSI VUT Brno

Diplomová práce

34

jedná o logickou hodnotu "1" v opačném případě o logickou hodnotu "0". Je-li zaškrtnuto tlačítko volby Online, mění se tato hodnota při každém měření, v případě výstupního kanálu je uživatelem nastavená hodnota také okamžitě nastavena na kartě AX5244. Po stisknutí tlačítka Refresh se provede aktualizace prvků v ovladači, kdežto po stisknutí tlačítka Read/Write se provede nejdříve měření/zápis a teprve poté jsou prvky zaktualizovány. 7.2.1.2

AX5232

Karta AX5232 může měřit až 32 analogových vstupů, 8 digitálních vstupů a má 8 digitálních výstupů [15]. Ovladač byl vypracován tak, aby převáděl měřené napětí (položka Voltage) přímo na měřenou veličinu (položka Value). Ovladač umožňuje měřit: •

napětí

•

platinové odporové teploměry PT100

•

termočlánky typu K a S

•

termočlánky typu K s proudovým převodníkem

•

libovolnou lineárně závislou veličinu (tlak, vlhkost, polohu klapky atd.) Měřenou veličinu je možné vybrat pomocí tlačítek v rámu A/D Type. Další potřebné

parametry se zadávají v rámu 32 A/D channels. Zde je možné zadat odpor přívodních vodičů v odporovém teploměru PT100 (položka Rp), odpor přívodních vodičů k teploměru (položka 2*Rd), napájecí proud (položka Current), teplotu prostředí pro měření teploty termočlánky (položka Zero Temperature), případně parametry pro lineární závislost měřené veličiny (položky Voltage[mV] Value[%], Min., Max.). Některé hodnoty, jako např. proud, teplotu prostředí či číselnou hodnotu v rozsahu 0~4095, při které je měřené napětí rovno nule (položka Zero), lze přímo zadat, nebo měřit z jiných vstupů této karty (položky Address). Aby bylo možné vypočítat z naměřeného napětí napájecí proud pro odporové teploměry, je nutné zadat hodnotu odporu, na kterém se napětí měří (položka 100R). Pro jednotlivé A/D kanály je možné nastavit filtraci pomocí položek Filter Number a Deltha. Ovladač pak při měření měří kanál tak dlouho, dokud v daném počtu měření (Number) je výchylka menší, nebo rovna hodnotě Deltha. Z naměřených hodnot pak vypočte průměr, který reprezentuje výslednou hodnotu.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

35

Obr. 21 Okno ovladače karty AX5232 Po stisknutí tlačítka Update se provede aktualizace prvků v ovladači, kdežto po stisknutí tlačítka Measure se provede nejdříve měření a teprve poté jsou prvky zaktualizovány. Je-li zaškrtnuto tlačítko volby Online, mění se hodnoty u prvků v okně ovladače při každém měření automaticky. Práce s digitálními vstupy a výstupy je obdobná jako u karty AX5244 (viz odstavec 7.2.1.1). Ovladač může být celý v simulačním módu, nebo je možné spustit simulaci pro jednotlivé kanály. Pro A/D kanál, který je v simulaci, je možné nastavit náhodnou změnu měřené veličiny pomocí položek Random, Max step, Min volt., Max volt. Tento ovladač také umožňuje měření hodnot na pozadí (položka Cached input). Při čtení programu měřené hodnoty z tohoto ovladače je okamžitě vrácena poslední naměřená

FSI VUT Brno

Diplomová práce

36

hodnota a samotné měření se provede, až na něj dojde řada. Změřená hodnota je tak předána programu při dalším čtení. To umožňuje plynulou práci programu a měření velkého množství údajů. V dolní části okna vypisuje ovladač měřený kanál a chybová hlášení. 7.2.1.3

PCL-813

Ovladač pro tuto kartu byl navržen velice podobně jako ovladač pro kartu AX5232. Pouze zde není možné pracovat s digitálními vstupy a výstupy, protože je tato karta nemá. Další rozdíl je také v tom, že zesílení (položka Gain) lze nastavit pro každý kanál zvlášť, a to přímo z okna ovladače, kdežto u karty AX5232 se nastavovalo zesílení pro celou kartu, a to hardwarově. 7.2.1.4

AX5212

AX5212 je digitálně analogová karta s 8 opticky neoddělenými výstupy [13]. Ovladač umožňuje zadat základní adresu karty (položka Base Address), se kterou má pracovat, a nastavený rozsah (položka Range) pro daný kanál (položka Channel). Výstupní hodnotu je možné zadávat přímo z okna ovladače pomocí položky Value. Ovladač může být celý v simulačním módu, nebo je možné spustit simulaci pro jednotlivé kanály. V dolní části okna vypisuje ovladač chybová hlášení. 7.2.1.5

Obr. 22 Okno ovladače karty AX5212

AX5218

Ovladač pro kartu AX5218 umožňuje číst a nastavovat hodnoty všech 10 čítačů a pracovat s 24 vstupními/výstupními digitálními kanály. Anglické názvosloví bylo použito ve shodě s názvoslovím použitém v příručce [19] pro tuto kartu. V okně ovladače je pro zvolený čítač (položka Channel) možné nastavit vstup (položka Source), počáteční hodnotu při spouštění čítače (položka Load) a maximální krok (položka Max) při jednom čtení, pokud je kanál v simulaci. Čtená hodnota je vidět v editačním poli Hold. Po stisknutí tlačítka Read se provede čtení hodnoty z čítače a po stisknutí Load&Arm se provede opětovné spuštění čítače. Je-li zaškrtnuto tlačítko volby Online, mění se hodnoty u prvků v okně ovladače při každém měření automaticky. Zda má FSI VUT Brno

Diplomová práce

37

čítač svou hodnotu postupně zvyšovat, či snižovat, je možné nastavit tlačítkem výběru Increment. Práce s digitálními vstupy a výstupy je obdobná jako u karty AX5244 (viz odstavec 7.2.1.1). Tato karta, narozdíl od AX5244, obsahuje jen jednu skupinu digitálních vstupů/výstupů.

Obr. 23 Okno ovladače karty AX5218 7.2.1.6

Autonomní regulátory KS 20

Ovladač, zprostředkovávající komunikaci mezi hlavním programem a regulátory KS 20, byl navržen tak, aby co nejméně ovlivňoval plynulost běhu programu. Bylo totiž nutné shromažďovat větší množství údajů z regulátorů, přestože odezva regulátorů je při čtení či zápisu do regulátoru poměrně pomalá (max. cca 10 údajů/s). Ovladač komunikuje s regulátory přes sběrnici RS-485 a na jednu sběrnici může být připojeno až 32 regulátorů. Číslo regulátoru se nastavuje položkou Channel a adresa, která je nastavena v regulátoru a pomocí které má ovladač s regulátorem komunikovat, se zadává v editačním poli Address. Ovladač umožňuje přepnout do simulace buď jeden (položka Simulation), anebo všechny regulátory zároveň (položka Simulation (no RS485)).

FSI VUT Brno

Diplomová práce

38

Obr. 24 Okno ovladače autonomních regulátorů KS 20 Čtené či nastavované hodnoty je možné číst anebo zadávat v editačních polích PV, SV, ASP_1, ASP_2, RAMP, PB, TI,TD, CYC, C_CYC, C_PB, D_B, MV1 a MV2 (významy těchto symbolů jsou uvedeny v příručce k regulátorům [23]). Čtení všech těchto hodnot může být prováděno se zpožděním, zvolením příslušného tlačítka volby Cached input. Tato tlačítka jsou u příslušné hodnoty v okně ovladače. Položka PV značí regulátorem měřenou, případně i regulovanou veličinu. Pokud je zvolena položka Simulation a položka Random, pak se čtená hodnota generuje náhodně ve zvoleném rozmezí (položky Max step, Min, Max). Po stisknutí tlačítka Update se provede aktualizace prvků v ovladači, kdežto po stisknutí tlačítka Read All, případně Write All, se provede nejdříve čtení, nebo zápis, a teprve poté jsou prvky v okně ovladače zaktualizovány. Je-li zaškrtnuto tlačítko volby Auto update, mění se hodnoty u prvků v okně ovladače při každém čtení automaticky. Je-li zaškrtnuto tlačítko volby Auto write, tak se v případě změny hodnoty v některém editačním prvku nastavuje nová hodnota okamžitě do regulátoru. V dolní části okna vypisuje ovladač měřený kanál a chybová hlášení. FSI VUT Brno


39

Frekvenční měniče VS 616 P5

Ovladač,

který

zprostředkovává

komunikaci programu s frekvenčními měniči přes

sběrnici

RS-485,

byl

navržen

univerzálně tak, aby bylo možné číst velké množství registrů, které měnič nabízí ke čtení. Do některých těchto registrů je možné i zapisovat. Příkladem mohou být registry pro spouštění měniče či nastavení výstupní frekvence. V okně ovladače je možné nastavit číslo

frekvenčního

měniče

(položka

Channel) a adresu (položka Address),

Obr. 25 Okno ovladače VS 616 P5

kterou má měnič také nastavenou. Poté je možné nastavit číslo registru, se kterým se má pracovat (položka Registr No.). Hodnotu je pak možné přečíst stisknutím tlačítka Read, nebo je možné zapsat hodnotu do registru (položka Write:) stisknutím tlačítka Write. Ovladač umožňuje přepnout do simulace buď jeden (položka Simulation), anebo všechny měniče zároveň (položka Simulation (no RS485)). V dolní části okna vypisuje ovladač chybová hlášení a řetězce, které vysílá do frekvenčního měniče, a řetězce, které přijímá. 7.2.1.8

TECOMAT NS950

Ovladač pro čtení parametrů byl navržen tak, aby hlavní program mohl číst

již

převedené

hodnoty

(např.

hmotnost zboží v kg, ukončení směny, atd.). Ovladač tedy umožňuje číst: •


•

počet řezů z lisu

•

počet sušárenských vozů zavezených do sušárny

•

hmotnost nevysušeného výlisku

•

ukončení směny – již se nepracuje

Obr. 26 Okno ovladače NS950

FSI VUT Brno

Diplomová práce

40

Přečtení těchto údajů je možné provést stisknutím tlačítka Read. V dolní části okna vypisuje ovladač chybová hlášení. Ovladač je možné přepnout do simulace tlačítkem výběru Simulation (no RS485). 7.2.1.9

Komunikace dvou počítačů přes RS-232

Tento zprostředkovává

ovladač,

který

předávání

údajů

z jednoho počítače do druhého přes sběrnici RS-232, byl navržen tak, aby mohly být předávány hodnoty typu real (čísla s desetinnou tečkou) a typu boolean (pravdivostní hodnoty). Ovladač umožňuje definovat až 900 kanálů pro komunikaci. Každý kanál může být typu real, anebo

Obr. 27 Okno ovladače pro komunikaci mezi dvěma

boolean. Odeslání hodnoty druhému

počítači přes sběrnici RS-232

počítači pro zvolený kanál (položka Channel) je možné provést stisknutím tlačítka Write v rámu Output. Přijaté hodnoty lze zaktualizovat stisknutím tlačítka Update v rámu Input. Ovladač je možné přepnout do simulace tlačítkem výběru Simulation (no RS232). V dolní části okna vypisuje ovladač chybová hlášení.

7.3 Tvorba řídicího a měřicího programu pro podřízený počítač Hlavním úkolem tohoto programu bylo řídit hořákové sekce, které dodávají teplo do pece na základě měření teplot v peci u těchto sekcí. Údaje z tohoto počítače jsou předávány hlavnímu počítači, který tyto údaje zobrazuje. Program je také schopen přijímat různé požadavky od hlavního počítače. Komunikace mezi hlavním a podřízeným počítačem byla zprostředkována přes sběrnici RS-232. Tak jako na hlavním počítači, byl i na podřízeném počítači řídicí program vytvořen v prostředí Control Panel 3.0. Za konečného provozu nebyl k podřízenému počítači připojen žádný monitor ani klávesnice či myš a všechny parametry se zadávají pouze z hlavního počítače, který zároveň zobrazuje měřené a další údaje dostupné z podřízeného počítače. Všechny děje regulované podřízeným počítačem mají velmi pomalou odezvu (řádově minuty až desítky minut), a tak nebylo nutné optimalizovat program a jednotlivé regulační smyčky na rychlost. FSI VUT Brno

Diplomová práce

41

Program byl vytvořen tak, aby mohl pracovat ve dvou režimech. Přepínat program mezi těmito režimy lze stisknutím tlačítka Dálkové/Lokální. Při lokálním režimu pracuje program tak, že ignoruje veškeré požadavky od hlavního počítače a pouze mu předává změřené hodnoty. Program tak lze ovládat z podřízeného počítače, na kterém je spuštěn. Pokud je program přepnut v dálkovém režimu, jsou veškeré požadavky zadávané na podřízeném počítači ignorovány a program se řídí požadavky přijímanými z hlavního počítače.

Obr. 28 Obrazovka podřízeného počítače pro regulaci hořákových sekcí Panel programu (obr. 28) zobrazuje všechny měřené údaje a dále obsahuje tlačítko pro přepínání režimu řízení Dálkové/Lokální. V panelu jsou umístěny také všechny potřebné ovládací prvky pro nastavování požadovaných teplot, výstupních napětí (pokud není sekce v regulaci), maximálních výstupních napětí, dále pak tlačítka pro zapínání regulace a pro zapálení příslušné hořákové sekce. Pro každou hořákovou sekci je možné zadat tyto údaje zvlášť. Dále je v panelu tlačítko Resetuj poruchy, které umožňuje poslat povel všem hořákům, aby se pokusily zapálit, pokud z nějakého důvodu zhasly, anebo nechytly při zapalování. Tlačítko Aktualizuj zadávání pouze přepíše zobrazované hodnoty do editačních polí.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

42

Na panelu je schématicky znázorněno rozložení jednotlivých hořáků v hořákových sekcích v půdorysném pohledu. Jednotlivými kolečky jsou znázorněny jednotlivé hořáky a barva kolečka indikuje stav hořáku (význam barev, viz příloha č. 1). 7.3.1 Program pro řízení hořákových sekcí z pohledu programátora Prvotním úkolem bylo zajistit, aby byl program schopen přijímat požadavky buď od hlavního počítače, anebo přímo z podřízeného počítače, na kterém byl spuštěn. To zajišťuje přístroj* program prog_CtiVstup, který v případě dálkového režimu přestavuje kanály ovladačů či jiné parametry na základě údajů získaných z hlavního počítače přes sériové rozhraní RS-232 prostřednictvím ovladače COMDATA.DLL. Také bylo nutné zajistit, aby nebylo možné mazat poruchy hořáků v hořákových sekcích častěji než každých 30 s. To je zajištěno pomocí přístroje program prog_MazPoruchy, který zpožďuje mazání poruch o 30 s. Mazání poruch se pak neprovádí přímým zápisem do kanálu ovladače AX5244_2, ale voláním přístroje program prog_MazPoruchy. Pro každou hořákovou sekci byla zvlášť vytvořena programová regulační smyčka užitím přístrojů program: •

program prog_Reg_SHS1

•

program prog_Reg_SHS2

•

program prog_Reg_BHS1

•


•


•


•


•

program prog_Reg_PHS1

program prog_Reg_SHS1; timer = 10, 10; begin if v_SHS1_Reg and AX5244_2_IO[ SHS1_ruka ] then (* je v if (v_SHS1_nap<SHS1_min) and (v_SHS1_nap>0.1) th v_SHS1_nap = SHS1_min; end; if AX5244_2_IO[ POSUN ] then (* je posun *) (* nastaveni napeti na minimum *) AX5212_1_DA[ SHS1_nap ] = SHS1_min; v_SHS1_l_posun = AX5244_2_IO[ POSUN ]; else (* neni posun *) if (PCL813_3_AD[ SHS1 ]<v_SHS1_SV-5) and (not AX5 then (* je-li teplota pod poz-5 a horaky jeste nehor (* vymazani poruch *) prog_MazPoruchy.Run();

Obr. 29 Ukázka kódu programu

Struktura regulačních smyček je u všech sekcí stejná. Nejdříve se zjišťuje, zda je prováděn v peci posun. V tomto případě je výkon všech sekcí nastaven na minimum. Jestliže se neprovádí posun, testuje se, zda je teplota pod požadovanou teplotou (pro každou hořákovou sekci zvlášť). Pokud je nutné dodat teplo, zjistí se, zda již sekce pálí. Pokud nepálí, je zapálena podle předepsaného postupu. Když sekce pálí, nastaví se její výkon v závislosti na odchylce mezi teplotou v peci a požadovanou teplotou. Pokud přesáhne teplota v peci o 15 oC teplotu požadovanou, jsou hořáky vypnuty a napětí, které v tomto případě již nenastavuje *

virtuální přístroj, objekt v Control Panelu

FSI VUT Brno

Diplomová práce

43

výkon hořáků, ale množství okolního vzduchu vháněného do pece, je sníženo na minimum. Pokud teplota v peci přesáhne požadovanou teplotu o 20 oC, je napětí nastaveno na maximum a je tak docíleno maximálního chlazení v peci. Předávání hodnot kanálů a dalších parametrů mezi hlavním a podřízeným počítačem zajišťuje přístroj program prog_SetVystup. Aby byla zajištěna nezávislost podřízeného počítače v případě výpadku hlavního počítače, jsou všechny důležité údaje uchovávány na disk pomocí přístroje backup backup_Main. Pokud je podřízený počítač restartován, je zajištěna jeho nezávislost na hlavním počítači v případě výpadku hlavního počítače. Program pak pracuje s posledně obdrženými parametry. Ty se obvykle nemění celé týdny, a tak může podřízený počítač pracovat dlouhou dobu bez navázání spojení s hlavním počítačem.

7.4 Tvorba hlavního řídicího a měřicího programu pro hlavní počítač Hlavní program byl navržen tak, aby umožňoval zobrazení měřených údajů více způsoby. Pomocí hlavního menu je možné zobrazovat různé panely, ve kterých jsou zobrazeny

měřené

hodnoty

s použitím

schématu

sušárny

a

pece.

V přístrojích

panel panel_PecGraf a panel panel_SusarnaGraf jsou pro lepší názornost zobrazeny grafy zobrazující průběhy teplot v peci a v systémech sušárny. V dalších panelech je pak možné procházet zaznamenaná data či poruchová hlášení. K přepínání mezi hlavními panely je možné použít myš anebo horké klávesy F1~F12. Pomocí panelů, které je možné zobrazit nad hlavními panely jako okna, které lze po obrazovce přesouvat, je možné zapínat automatickou regulaci klapek, frekvenčních měničů a hořákových sekcí. V případě, že je u těchto přístrojů automatická regulace vypnuta, je možné nastavovat přístroje pomocí ovládacích prvků v příslušném okně přímo z počítače (tzv. režim z klávesnice "K"). Podrobnější popis viz příloha č. 1. 7.4.1 Hlavní program z pohledu programátora 7.4.1.1

Automatické spouštění

Stejně jako podřízený počítač, byl i hlavní počítač nakonfigurován tak, aby se při spuštění počítače automaticky spustil hlavní řídicí a měřicí program v RUNTIME verzi systému Control Panel 3.0. Aby mohl počítač při nečekaném výpadku napájení pracovat dál bez zásahu obsluhy, bylo nutné zajistit, aby si program zaznamenával potřebné informace

FSI VUT Brno

Diplomová práce

44

o nastavení a dalších parametrech na disk. Toho bylo dosaženo užitím přístroje backup backup_Main, který zajišťuje jak uchovávání dat, tak jejich opětovné načtení při novém spuštění programu. Automatické ukládání parametrických souborů u ovladačů bylo zajištěno zápisem do příslušných kanálů ovladačů. Tyto kanály byly uzpůsobeny tak, že při zápisu do těchto kanálů uloží ovladač své nastavení do parametrického souboru, ze kterého si toto nastavení při novém spuštění opět načte. Po spuštění programu je nutné automaticky nastavit hodnoty v přístrojích určených pro zadávání. To je provedeno v přístroji program prog_Poprve_Update voláním metod* jednotlivých přístrojů - ovládací_přístroj.Update(). 7.4.1.2

Archivace dat

Pro uchovávání naměřených hodnot byl použit přístroj trend (viz příloha č. 1). Umožňuje archivování analogových signálů a jejich prohlížení. Data archivuje do standardního databázového souboru typu DBF. Archivní soubory vznikají periodicky podle časového období zachyceného v jednom archivním souboru. Aby bylo možné uchovávat i pravdivostní hodnoty, byl vytvořen přístroj program prog_Boolean_Integer, který převádí pravdivostní hodnoty do proměnných typu real (čísla s pohyblivou desetinou tečkou), které přístroj trend uchovává. Pro snadné prohlížení je u těchto hodnot nastaven v přístroji trend rozsah 0~1, logické hodnotě "0" odpovídá číslo 0.01 a logické hodnotě "1" číslo 0.99. Aby bylo možné zobrazit průběhy teplot v peci, či v systémech sušárny, které byly uchovány v jednom časovém okamžiku, byly vytvořeny dva přístroje panel, z nichž každý obsahuje přístroj draw. V těchto přístrojích jsou nakresleny grafy zobrazující závislost teploty, vlhkosti a tlaku na poloze v peci, či v jednotlivých systémech sušárny. Hodnoty grafu jsou získávány pomocí ovladače DBF.DLL, který umožňuje načítání hodnot z archivních souborů typu DBF. Parametry datum a číslo záznamu, které jsou nutné pro načtení dat a následně pro zobrazení, se zadávají pomocí přístrojů umístěných v přístroji panel panel_Zazn. 7.4.1.3

Hlídání poruch

V jednom z hlavních panelů (přístroj panel_Alarmy) byly umístěny dva přístroje typu alarm. Jedná se o přístroje p_Alarmy a p_Upozorni. Přístroj p_Alarmy informuje obsluhu o vzniku poruchy a zapisuje vzniklé poruchy a jejich ukončení včetně data a času do databázového souboru, který je možné použít pro zpětné prohlížení poruch. Obdobně pracuje *

metody (procedury a funkce) virtuálních přístrojů (objektů) Control Panelu

FSI VUT Brno

Diplomová práce

45

i přístroj p_Upozorni. Narozdíl od přístroje p_Alarmy nečte poruchy, ale informuje obsluhu o neobvyklých stavech. Jedná se například o stavy, kdy dojde k vypnutí ventilátorů jednotlivých hořákových sekcí a skupin, které by měly být stále zapnuty, a dále informuje o vypnutí ventilátorů VK, VHV2, VTV1, VD1, VD2, VD3, VPP3a4 a VVC. Při vzniku poruch anebo neobvyklého stavu je vykonáno tělo přístroje program prog_SpustHoukacku případně program prog_Upozorni. Těla přístrojů ukončí spořič obrazovky, pokud byl spuštěn, a zobrazí panel s přístroji p_Alarmy a p_Upozorni a okno, ve kterém je zobrazena úplná informace o vzniklém stavu. V případě vzniku poruchy je také spuštěna siréna. 7.4.1.4

Nastavení zařízení v plovoucích oknech

Nastavování některých zařízení a dalších parametrů (např. klapek, frekvenčních měničů, autonomních regulátorů, pojmenování zboží a počet výlisků na jednom voze) bylo seskupeno do několika plovoucích oken, která se objeví nad hlavními panely při stisknutí příslušných tlačítek v hlavních panelech (podrobněji viz příloha č. 1.). Pro tato plovoucí okna byly použity přístroje window panel. Jsou zobrazovány tak, že po stisknutí příslušného tlačítka na jednom z hlavních panelů je zavolán příslušný přístroj program, ve kterém se nastaví hodnoty vybraných proměnných, včetně té, která sděluje přístroji window panel, že má být viditelný, a nakonec je zavolán příslušný přístroj window panel, aby se zaktualizoval a zobrazil. 7.4.1.5

Nastavení polohy klapek

Nastavení polohy klapek bylo rozděleno do tří úrovní. Uživateli je umožněno zadávat polohu až na nejvyšší úrovni. Na nejvyšší úrovni také probíhá výpočet požadované polohy klapky při automatické regulaci. Na prostřední úrovni pak dochází k různým ošetřením. Například je zabezpečeno, aby nemohla být klapka nastavována dvěma přístroji zároveň. Dále je ošetřena požadovaná poloha tak, aby byla v povoleném rozmezí hodnot, a také je ošetřeno, aby nemohl být zadán současně požadavek na otevírání a zavírání. Samotné nastavování klapky pak probíhá na nejnižší úrovni použitím přístroje step_regulator. Tento přístroj vypočítá podle dvou vstupních numerických výrazů (žádaná a regulovaná hodnota) akční zásah. Přístroj step_regulator máj definováno pásmo necitlivosti (hystereze), ve kterém nereguluje. Pro každou klapku jsou použity dva přístroje. Jeden pro hrubé a rychlé nastavení polohy klapky a druhý pro jemné dostavení. Všechny tyto přístroje jsou umístěny v panelu panel_Klapek, který je možno zobrazit současným stisknutím kláves Alt+K, pouze pokud je jméno uživatele root (nejvyšší správce systému). FSI VUT Brno

Diplomová práce

46

7.4.2 Regulace Děje regulované hlavním počítačem mají velmi pomalou odezvu (řádově v minutách až v desítkách minut). Výjimku představují pouze klapky, u kterých bylo nutné při nastavování jejich poloh zajistit rychlou odezvu v regulačních smyčkách, které polohy klapek nastavovaly. Kritické regulované veličiny uvedené v odstavci 5.3 nejsou regulovány přímo počítačem, ale autonomními regulátory KS 20, které zajišťují regulaci i při vypnutí počítače. Hlavní počítač pouze nastavuje parametry autonomních regulátorů a hlídá napájení klapek, pomocí nichž je veličina regulována. Ostatní klapky a výkony frekvenčních měničů nastavuje hlavní počítač. U některých zařízení je možné nastavovat žádanou hodnotu z klávesnice, anebo je možné dané zařízení přepnout do tzv. automatické regulace (viz příloha č. 1). Pokud je zařízení v automatické regulaci, nastavuje počítač požadovanou hodnotu sám na základě informací získaných z měření. 7.4.2.1

Regulace užitím frekvenčních měničů

Výkony frekvenčních měničů, které napájejí ventilátory odtahu mokrého vzduchu VMV1, VMV2, VMV3 a VMV4, jsou nastavovány na základě informací o teplotě mokrého vzduchu TI_103_01 a množství vody, které je nutné odpařit ze zavezených výlisků. Tento údaj se získává na základě informací o hmotnosti mokrého a vysušeného výlisku a množství zavezeného zboží. Informace o množství zavezeného zboží a o hmotnosti mokrého výlisku jsou čteny z programovatelného automatu TECOMAT NS950. Hmotnost vysušeného výlisku zadává obsluha do počítače v panelu zobrazujícím informace o peci. Program také umožňuje ošetření stavů, kdy v systémech sušárny klesne, anebo stoupne vlhkost pod, či nad povolenou hodnotu. V takovém případě snižuje, či zvyšuje výkon frekvenčních měničů vždy po dvou hodinách o 2 Hz. Nastavování požadovaných hodnot je prováděno přístroji program prog_Reg_Odtahu a program prog_Reg_Vlhkosti. Nastavováním výkonu ventilátoru VHV2 pomocí frekvenčního měniče je regulován přetlak na konci sušárny (PIC_101_06). Požadovaná hodnota výkonu frekvenčního měniče je nastavována přístrojem program prog_Reguluj_VHV2_VS. Požadovaný tlak si nastavuje obsluha na regulátoru R2, který v tomto případě slouží pouze k měření a nic nereguluje. Úlohu regulace v tomto případě převzal počítač, protože bylo nutné zajistit, aby se výkon měniče neměnil v případě, když se otevřou některá z vrat do sušárny. V tomto případě totiž nemá smysl regulovat přetlak na konci sušárny. FSI VUT Brno


47

Regulace užitím klapek

Klapky Q12, Q13, Q14 a Q15 jsou ovládány na základě výkonu frekvenčních měničů VMV1, VMV2, VMV3 a VMV4. Pokud je příslušný měnič vypnut, klapka se automaticky zavře. Pokud ventilátor napájený měničem běží, klapka se otevře. Tak je zajištěno, aby v případě vypnutí ventilátoru nenastalo proudění odtahovými komíny v opačném směru, anebo ventilátory neměly snahu odtahovat vzduch přes zavřené klapky. Nastavování žádaných

poloh

klapek

je

prováděno

v přístrojích

program

prog_Reg_Q12

až

prog_Reg_Q15. Pokud je klapka Q1 přepnuta do automatické regulace, nastavuje hlavní program žádanou hodnotu na 100% v přístroji program prog_Reg_Odtahu. Pomocí klapky Q3 je regulována diference tlaků ve vstupním potrubí do sušárny (PIC_123_02). Regulace je prováděna v přístroji program prog_Reg_Q3 na základě odchylky diference tlaků od žádané hodnoty. Protože se diference tlaků vlivem turbulentního proudění vzduchu v potrubí v čase značně mění, je brána v úvahu průměrná hodnota z posledních dvaceti měření. Ta se vypočítává v přístroji program prog_PIC_123_02_mer a teprve průměrná hodnota je zobrazena v hlavních panelech programu. Pro regulaci teploty přetahu mokrého vzduchu (TI_101_02) na žádanou teplotu, zadanou v programu v panelu sušárny, je použita klapka Q9. Pro regulaci teploty TI_101_02 je použit model P-regulátoru s proměnným P parametrem. P parametr se mění v závislosti na odchylce teploty od žádané hodnoty. Při odchylce větší než 0.3 oC je P = 1.5, pro odchylku větší než 0.7 oC je P = 3 a pro odchylku větší než 3 oC je P = 10. Regulace teploty se provádí v přístroji program prog_Reg_Q9. Požadovaný tlak v peci (PIC_227_11) se dosahuje jak nastavováním výkonu ventilátoru VD3 pomocí frekvenčního měniče, tak nastavováním klapky KL9. Žádaná hodnota tlaku se nastavuje na regulátoru R8, za který převzal úlohu regulace hlavní počítač. Regulátor R8 tudíž slouží pouze k měření. Regulace tlaku v peci je prováděna tak, že se tlak reguluje nastavováním výkonu ventilátoru VD3 a pokud by se výstupní frekvence měniče měla dostat mimo rozsah 25~50 Hz, je zapojena do regulace klapka KL9. Výstupní frekvence měniče není nikdy nastavena mimo tento rozsah, protože při překročení maximální hodnoty rozsahu by došlo k poškození ventilátoru VD3. Při frekvenci nižší než 25 Hz by mohlo dojít k tomu, že by výkon ventilátoru byl tak malý, že by vzduch začal proudit opačným směrem (z pece do haly). Nastavování žádaných hodnot klapky a frekvenčního měniče se provádí v přístroji program prog_Reguluj_VD3_VS.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

48

V peci hlídá hlavní počítač překročení maximální teploty TI_207_05. Maximální hodnotu může zadat obsluha v programu v panelu pece, anebo je nastavována automaticky. Pokud dojde k překročení maximální teploty, počítač začne otevírat klapku Q7, pomocí níž dojde k odvětrání, a tak snížení teploty v peci. Regulace se provádí v přístroji program prog_Reg_Q7. Regulaci teploty v peci (TI_207_04) provádí hlavní počítač nastavováním polohy klapky Q19. Požadovaná poloha klapky se počítá v přístroji program prog_Reg_Q19. Odezva je velice pomalá, a tak je tento přístroj volán jen jedenkrát za minutu. Pokud je odchylka teploty žádané od skutečné v rozmezí 5~20 oC, mění se žádaná poloha klapky o 0,1 %. Pokud je odchylka větší, je použit model P-regulátoru, kde parametr P je 0.01. 7.4.2.3

Nastavování regulátorů a žádaných hodnot teplot a tlaků

Regulátory R1, R3 a RCH je možné přepnout do automatické regulace. Totéž platí i pro nastavování žádaných teplot TI_207_04, TI_207_05 a žádané diference tlaků PIC_123_02. Pokud jsou přepnuty do automatické regulace, program nastavuje žádané hodnoty na základě dalších změřených údajů. Nastavení provádí program v přístroji program prog_Reg_Odtahu podle zjištěného typu zboží a množství zavezeného zboží do sušárny.

window panel panel_Klapek; owner = background; position = 174, 24, 223, 541; win_title = 'Regulátory klapek'; access = user_Root; visibility = v_panelKlapekOn and ( user_name = 'root' ); end_panel; indicator p_Q9_Led_close; owner = panel_Klapek; position = 214, 138; expression = AX5244_1_IO[ Q9_z ]; true_icon = 'YLEDON2.ICO'; false_icon = 'GLEDOFF3.ICO'; end_indicator; step_regulator regulator_Q9_jemne; owner = panel_Klapek; position = 34, 144, 180, 16; condition = true; wish_value = v_Q_poz[ Q9_reg ]; expression = PCL813_2_AD[ GI_125_05 ]; output_minus = AX5244_1_IO[ Q9_z ]; output_plus = AX5244_1_IO[ Q9_o ]; receivers = p_Q9_Led_close, p_Q9_Led_open; divergence_minus = Klapky_divergence; divergence_plus = Klapky_divergence; inactive_hit = 0; wish_value_section ratio = 1; view_position = 1; mode = text_display; range_from = 0; range_to = 100;

Obr. 30 Ukázka textového popisu objektů v Control Panel 3.0 FSI VUT Brno

Diplomová práce

49

8. PREZENTACE VÝSLEDKŮ ŘEŠENÍ PROBLÉMU 8.1 Hlavní program Měřené a regulované veličiny je možné sledovat v různých provedeních zobrazení. Ukázky jsou na následujících obrázcích: •

Celkový přehled ------------------------- příloha č. 2 Obr. 43 Obrazovka "Celek"

•

Detail pece ------------------------------- příloha č. 2 Obr. 44 Obrazovka "Pec"

•

Graf průběhů teplot v peci ------------- příloha č. 2 Obr. 45 Obrazovka "Pec Graf"

•

Detail sušárny---------------------------- příloha č. 2 Obr. 46 Obrazovka "Sušárna"

•

Graf průběhů teplot v sušárně --------- příloha č. 2 Obr. 47 Obrazovka "Suš. Graf" Zaznamenané hodnoty je možné prohlížet přímo v programu pomocí sedmi přístrojů

TREND a pomocí dvou grafů: •

Vybrané údaje týkající se pece -------- příloha č. 2 Obr. 49 Obrazovka "Tr. Pec výb."

•

Vybrané údaje týkající se sušárny----- Obrazovka " Tr. Suš. výb."

•

Všechny údaje týkající se pece -------- Obrazovka "Trendy Pec"

•

Všechny údaje týkající se sušárny ---- Obrazovka "Tr. Sušárna"

•

Všechny údaje získané z lisu ---------- odstavec 8.1 Obr. 31 Obrazovka "Tr. Lis."

•

Údaje o spotřebovaném plynu --------- odstavec 8.1 Obr. 32 Obrazovka "Tr. Plyn."

•

Graf teplot v peci z uložených dat ---- Obrazovka "Záznam Pec"

•

Graf teplot v sušárně z uložených dat- Obrazovka "Záznam Suš." Hlášené a zaznamenané poruchy a informace o nestandardních stavech jsou

zobrazovány na panelu: •

Poruchy a upozornění pro obsluhu ---- příloha č. 2 Obr. 50 Obrazovka "Alarmy" Nastavení klapek, autonomních regulátorů KS 20, frekvenčních měničů a hořákových

sekcí se provádí v plovoucích oknech: •

Obr. 39 Okno "Regulátor KS 20" ---------------------příloha č. 1

•

Obr. 40 Okno "Nastavení klapky"---------------------příloha č. 1

•

Obr. 41 Okno "Nastavení frekvenčního měniče" ----příloha č. 1

•

Obr. 42 Okno "Hořáková sekce – 2.PC" -------------příloha č. 1

FSI VUT Brno

Diplomová práce

Obr. 31 Obrazovka "Tr. Lis"

Obr. 32 Obrazovka "Tr. Plyn"

FSI VUT Brno

50

Diplomová práce

51

Program dále umožňuje zadání dalších potřebných parametrů, jako např. hmotnost cihel na pecním voze, hmotnost vysušené cihly, název zboží, počet výlisků na sušárenském voze pro dané zboží, rozmezí optimálních hodnot pro graf průběhů teplot v sušárně a jméno obsluhy pracující na počítači.

8.2 Program pro regulaci hořákových sekcí Podřízený počítač, na kterém běží program regulující hořákové sekce, je při výrobě ovládán výhradně z hlavního počítače. Obrazovka programu (obr. 28) není běžně dostupná a údaje jsou zobrazovány pouze hlavním počítačem.

8.3 Ovladače zařízení pro Control Panel 3.0 V hlavním programu a v programu pro regulaci hořákových sekcí jsou používány nově vytvořené ovladače pro tato zařízení a pro měřicí a řídicí karty: •

AX5212----- odstavec 7.2.1.4 Obr. 22 Okno ovladače karty AX5212

•


•


•


•

PCL-813 ---- odstavec 7.2.1.3

•

KS 20 ------- odstavec 7.2.1.6 Obr. 24 Okno ovladače autonomních regulátorů KS 20

•

NS950------- odstavec 7.2.1.8 Obr. 26 Okno ovladače NS950

•

VS 616 P5 -- odstavec 7.2.1.7 Obr. 25 Okno ovladače VS 616 P5

•

RS-232 ------ odstavec 7.2.1.9 Obr. 27 Okno ovladače pro komunikaci mezi dvěma počítači přes sběrnici RS-232

FSI VUT Brno

Diplomová práce

52

60

60

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10

0 0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

f[Hz]

p[Pa]

8.4 Regulace veličin

0 8:00

čas [hh:m m ] PIC_101_06,

PIC_101_SV,

VHV2_F

100

100

90

90

80

80

70

70

60

60

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10

0 0:00

4:00

8:00

12:00

16:00

0 20:00

čas [hh:m m ] TI_127_01,

R1_SV,

Q4

Graf č. 2: Regulace vstupní teploty do sušárny (TI_127_01) regulátorem R1 na požadovanou hodnotu (R1_SV) nastavováním klapky Q4

FSI VUT Brno

[%]

t[°C]

Graf č. 1: Regulace přetlaku na konci sušárny (PIC_101_06) hlavním počítačem na požadovanou hodnotu (PIC_101_SV) změnou frekvence frekvenčního měniče, který napájí ventilátor horkého vzduchu (VHV2_F)

53 100

120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 9:00

90 80 70 60 50

[%]

t[°C]

Diplomová práce

40 30 20 10 0 11:00

13:00

15:00

17:00

19:00

čas [hh:m m ] TI_101_03,

R3_SV,

Q2

150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 7:00

100 90 80 70 60 50

[%]

t[°C]

Graf č. 3: Regulace vstupní teploty do sušárny (TI_101_03) regulátorem R3 na požadovanou hodnotu (R3_SV) nastavováním klapky Q2

40 30 20 10 8:00

9:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

0 15:00

čas [hh:m m ] TIC_225_01,

R7_SV,

KL2

Graf č. 4: Regulace výstupní teploty z pece do komína (TIC_225_01) regulátorem R7 na požadovanou hodnotu (R7_SV) nastavováním klapky KL2

FSI VUT Brno

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 0:00

54 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20

povolené rozmezí pro frekvenč ní měnič

2:00

4:00

6:00

8:00

10:00

f[Hz], [%]

p[Pa]

Diplomová práce

12:00

čas [hh:m m ] PIC_227_11,

R8_SV,

VD3_F,

KL9

800

100

790

90

780

80

770

70

760

60

750

50

740

40

730

30

720

20

710

10

700 11:00

11:15

11:30

11:45

12:00

12:15

12:30

12:45

výkon[%]

t[°C]

Graf č. 5: Regulace tlaku v peci (PIC_227_11) hlavním počítačem na požadovanou hodnotu (R8_SV) změnou frekvence frekvenčního měniče, který napájí dochlazovací ventilátor č. 3 (VD3_F), a nastavováním klapky KL9

0 13:00

čas [hh:m m ] PHS1,

PHS1_SP,

NPHS1

Graf č. 6: Regulace teploty v peci (PHS1) podřízeným počítačem na požadovanou hodnotu (PHS1_SP) nastavováním výkonu pilotní hořákové sekce (NPHS1)

FSI VUT Brno

55

700

100

690

90

680

80

670

70

660

60

650

50

640

40

630

30

620

20

610

sekce pálí

600 1:00

10

sekce nepálí

3:00

5:00

výkon[%]

t[°C]

Diplomová práce

0 7:00

9:00

11:00

čas [hh:m m ] BHS5,

BHS5_SP,

NBHS5,

ZBHS5

Graf č. 7: Regulace teploty v peci (BHS5) podřízeným počítačem na požadovanou hodnotu (BHS5_SP) nastavováním výkonu boční hořákové sekce (NBHS5) a vypínáním hořáků (ZBHS5)

910 900 890 880 t[°C]

870 860 850 840 830 820 810 800 11:00

13:00

15:00

17:00

19:00

čas [hh:m m ] HS1,

HS1_SV,

HS2,

HS2_SV,

HS3,

HS3_SV

Graf č. 8: Regulace teplot v peci (HS1, HS2, HS3) regulátory HS1, HS2 a HS3 na požadovanou hodnotu (HS1_SV, HS2_SV, HS3_SV) zapínáním příslušných hořákových skupin

FSI VUT Brno

56

600

100

580

90

560

80

540

70

520

60

500

50

480

40

460

30

440

20

420

10

400 11:00

0 13:00

15:00

17:00

19:00

21:00

[%]

t[°C]

Diplomová práce

23:00

čas [hh:m m ] TI_207_04,

TI207_04S,

Q19

50

480

40

460

30

440

20

420

10

400

0

čas [hh:m m ] TI_207_05,

TI207_05S,

Q7

Graf č. 10: Regulace teploty v peci (TIC_207_05) hlavním počítačem na požadovanou hodnotu (TI207_05S) nastavováním klapky Q7

FSI VUT Brno

[%]

500

20:00

60

18:00

520

16:00

70

14:00

540

12:00

80

10:00

560

8:00

90

6:00

580

4:00

100

2:00

600

0:00

t[°C]

Graf č. 9: Regulace teploty v peci (TI_207_04) hlavním počítačem na požadovanou hodnotu (TI207_04S) nastavováním klapky Q19

57

100

100

90

90

80

80

70

70

60

60

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10

0 22.5.99 0:00

22.5.99 12:00

23.5.99 0:00

23.5.99 12:00

24.5.99 0:00

24.5.99 12:00

[%]

t[°C]

Diplomová práce

0 25.5.99 0:00

datum [dd.m m .rr] čas [hh:m m ] TI_106_06,

TI_106_07,

TI_106_08,

MI_105_16

Graf č. 11: Zaznamenaný průběh teplot v 1. systému sušárny na 6., 7. a 8. teploměru (TI_106_06, TI_106_07, TI_106_08) a průběh vlhkosti (MI_105_16) na pozici 7. teploměru

FSI VUT Brno

Diplomová práce

58

9. ANALÝZA VÝSLEDKŮ ŘEŠENÍ PROBLÉMU 9.1 Vlastnosti řídicího a měřicího systému Hlavní program může pracovat zcela bez zásahu obsluhy, ale zároveň umožňuje uživateli zasahovat do řízení, či přenechat regulaci zcela na uživateli. Tím je umožněn další výzkum vztahů mezi regulovanými veličinami a akčními zásahy. Všechny naměřené údaje jsou archivovány, a tak je možné zpětně vyhodnotit ať už jednotlivé vztahy, tak příčiny nekvalitní výroby. Pokud by došlo k výpadku hlavního počítače, je systém navržen tak, aby nebyla přímo ohrožena výroba. Všechny nejdůležitější údaje jsou zobrazovány na regulátorech KS 20 a na čelním panelu rozvaděčů (viz příloha č. 3 obr. 54). Obsluha je tak dostatečně informována o stavu ve výrobě. Regulaci nejdůležitějších veličin přitom zajišťují autonomní regulátory, které mohou pracovat nezávisle na počítači. Regulace hořákových sekcí může taktéž probíhat nezávisle na hlavním počítači, protože ji provádí podřízený počítač. Oba počítače, regulátory a čidla jsou napájeny přes záložní zdroj, a tak je zajištěno měření i v případě výpadku napájení po dobu asi 15 minut. Do té doby by mělo dojít k obnovení dodávky elektřiny ať už z náhradního zdroje, či přímo ze spotřební sítě.

9.2 Vlastnosti a další využití vytvořených ovladačů Nepřehlédnutelnou výhodou vytvořených ovladačů při tvorbě a zkoumání chování programu je tzv. simulační režim. V tomto režimu je možné spouštět ovladače i bez přítomnosti měřicích a řídicích karet v počítači. Dále je v tomto režimu umožněno tvůrci programu měnit "měřené" hodnoty přímo v okně ovladače a sledovat odezvy programu. Ovladače, kromě NS950, byly navrženy univerzálně, a tak je možné je využít i v dalších aplikacích, ve kterých je zapotřebí získávat informace z měřicích a řídicích karet či připojených zařízení. Pro analogově digitální karty mají ovladače zabudované převodníky, a tak mohou na základě měřeného napětí vracet již vypočtené hodnoty teploty, tlaku, vlhkosti, polohy klapky, atd. Chyba vzniklá při měření vlivem rušení signálu obvykle nepřesahuje 0.05%, což při teplotě do 1000 oC představuje chybu ±0.5 oC. Vlivem velkého množství měřených údajů a pomalé měřicí kartě či pomalé odezvě přístrojů, s kterými ovladač komunikuje, by mohlo dojít k zpomalení běhu či dokonce FSI VUT Brno

Diplomová práce

59

zadrhávání výsledné aplikace. Proto je u vybraných ovladačů umožněno zapnout vyrovnávací paměť pro měřené kanály. Ovladač pak lépe rozloží měření a výsledným efektem je plynulý chod aplikace.

9.3 Kvalita regulace veličin Mezi nejdůležitější regulované veličiny v této aplikaci patří teploty a tlaky, které jsou nejčastěji regulovány pomocí klapek a frekvenčních měničů. Výsledná přesnost měření teplot je přibližně ±1oC. Při regulaci bylo největším problémem tzv. dopravní zpoždění. V některých případech dosahovalo dopravní zpoždění až 30 minut (např. při regulaci teploty TI_207_04, viz odstavec 8.4, graf č. 9). Naopak, při regulaci tlaků byla odezva téměř okamžitá. V některých případech se neregulovalo přímo na žádanou hodnotu, ale pouze se hlídala mezní hodnota, která by neměla být příliš překročena. 9.3.1 Analýza vybraných průběhů regulovaných veličin* Na grafu č. 1 je vidět, že do 5:30 hodin byla maximální výchylka regulovaného tlaku do 1~3 Pa. Větší výchylky (přes 20 Pa) zaznamenané po 5:30 hodin nebyly způsobeny chybnou regulací. Od 5:30 hodin se začalo zavážet mokré zboží do sušárny a při otevření vstupních či výstupních vrat došlo k poklesu tlaku. Počítač v případě otevření vrat pozastavil regulaci a ponechal požadovanou frekvenci na původní hodnotě (viz odstavec 7.4.2.1). Regulace vstupní teploty do sušárny regulátorem KS 20 je vidět na grafu č. 2. Je zde zobrazena velice dobrá odezva na skokovou změnu žádané hodnoty. Jednotlivé maximální špičky regulované teploty jsou způsobeny posuvem v peci, kdy se náhle změní teplota vzduchu odsávaného z pece. Z průběhu polohy klapky je patrná odezva regulátoru na tuto náhlou změnu teploty. Při regulaci výstupní teploty z pece do komína (graf č. 4) je velkým problémem dopravní zpoždění, které zde představuje řádově minuty. Dále zde také hraje velkou roli rušivý vliv náhlé změny teploty při posuvu pecních vozů v peci. Proto maximální výchylky 10 oC jsou velmi dobrým výsledkem. Cyklicky se opakující vzestupy a sestupy regulované teploty odpovídají časovému intervalu posuvu pecních vozů. Záznam regulace tlaku v peci je vidět na grafu č. 5. Na grafu je znázorněno povolené rozpětí frekvence pro napájení ventilátoru VD3 frekvenčním měničem (25~50 Hz). V případě, *

Poznámka: Všechny grafy, na něž jsou odkazy v této kapitole, jsou zobrazeny v odstavci 8.4.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

60

že by mělo být rozmezí překročeno, zapojuje se do regulace i klapka KL9. Výrazné poklesy jsou způsobeny otevřením vjezdových vrat do pece. Pokud jsou vrata otevřena, je regulace blokována a frekvence ani poloha klapky se nemění. Regulace teploty v peci pod pilotní hořákovou sekcí je vidět na grafu č. 6. Úkolem regulace je zejména dosáhnout těsně před posuvem požadované teploty. Proto není rozhodující velká výchylka (až 15 oC), způsobená ochlazením po posuvu pecních vozů v peci, ale výchylka těsně před posuvem, která je menší než 5 oC. Z grafu je také patrné, že posuv v peci byl přibližně každých 25 minut. Na grafu č. 7 je vidět regulace teploty v peci boční hořákovou sekcí č. 5. Z grafu je patrné, že při nízké teplotě pálila sekce na maximální povolenou hodnotu 85% z maximálního výkonu. Při překmitu teploty nad požadovanou hodnotu pak došlo k úplnému vypnutí hořáků. Opakující se poklesy výkonu na 20% nastávají při posuvu pecních vozů v peci. Poklesy jsou vyžadovány od regulace, aby během posuvu nedošlo k poškození zboží. Cyklicky se opakující velké poklesy zaznamenaných teplot v peci, zobrazených na grafu č. 8, jsou způsobeny posuvem pecních vozů v peci. Z grafu je možné vyčíst, že posuv byl každých 45 minut. Příklad hlídání maximální teploty je vidět na grafu č. 10. Z grafu je dobře patrné, že při překročení povolené hodnoty dochází k otevření klapky, a tím k tzv. odvětrání tepla z pece. Na grafu č. 11 je vidět průběh vybraných teplot a jedné vlhkosti v systémech sušárny v časovém intervalu tří dnů. Z průběhů je možné zjistit, kdy se do sušárny zaváželo mokré zboží. V tu dobu klesala teplota a stoupala relativní vlhkost, přestože se neustále sušilo. Přes noc, v době kdy se do sušárny nezaváželo, naopak teploty stoupaly a relativní vlhkost klesala vlivem sušení. Relativní vlhkost musí před započetím nové směny klesnout na úroveň shodnou s předchozím dnem.

9.4 Zvýšení výroby a její kvality Počítačová automatizace umožňuje velmi rychlé zpracování velkého množství měřených údajů a zároveň je zpřístupňuje obsluze, která tak má daleko lepší přehled a umožňuje jí dříve zasáhnout při nežádoucích či poruchových stavech. Díky počítačové automatizaci byla zvýšena výroba z 270 na 354 tun pálené hmoty za den. Za 24 hodin se tak usuší přes 450 tun výlisků, ze kterých se během této doby odpaří přes 100 tun vody.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

61

10. ZÁVĚR Zavedením počítačové automatizace se dosáhlo zvýšení výroby o více než 30%, a přitom se předpokládá další zvyšování díky možnosti analyzovat jednotlivé závislosti při sušení a pálení cihel. Kvalita výrobků je přitom velmi vysoká, 95~98% výrobků je první jakosti. V rámci diplomového projektu byl vytvořen takový měřicí a řídicí programový systém, který umožňuje měření a následné zpracování velkého množství údajů získávaných při výrobě pálených cihel. Na základě zpracovaných údajů provádí akční zásahy do výroby. Program může pracovat zcela autonomně, bez zásahy obsluhy, anebo může být rozhodování přenecháno obsluze, a to buď částečně, anebo úplně. Celý řídicí systém tak představuje vyspělý autonomní systém. S programem může uživatel začít pracovat až po přihlášení do systému. Teprve pak jsou ovládací prvky přístupné, a tím je systém zabezpečen proti neoprávněnému přístupu. Přístup k ovládacím prvkům je rozdělen do několika úrovní. Měření a řízení hořákových sekcí vykonává programový systém, který je podřízený hlavnímu programu. Pro oba programové systémy, hlavní i podřízený, byly zkonstruovány dva počítače, hlavní a podřízený, přizpůsobené pro prašné prostředí. Za dobu provozu jednoho roku nebyl zaznamenán žádný významný výpadek, či částečné poškození některé z jejich částí. Hlavní počítač je dostatečně rychlý a programový systém, který je vytvořen ve vývojovém prostředí Control Panel 3.0, plynule komunikuje s uživatelem. Vytvořený programový systém je uzpůsoben tak, že je možné zkoumat ještě nevyjasněné závislosti a nacházet efektivnější způsoby regulace. Na základě nových poznatků je možné programový systém dále modifikovat, aby se docílilo dalšího zvýšení výroby a snížení nákladů při zachování či zlepšení kvality výrobků.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

62

11. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1]

Smutný, M., Gál, A.: Technická správa. Technologický projekt rekonštrukcie tehelne Tuněchody. PVM STAST Babice s.r.o., 1997

[2]

Alcor-Moravské přístroje, a.s.: Control Panel verse 2. 1995.

[3]

King, K., N.: TopSpeed Modula-2. Language Tutorial. 1992.

[4]

Clarion Software Corporation: TopSpeed Modula-2. Language and Library Reference. 1992.

[5]

Mitchell, J.: Co dokážou stroje. Praha, Albatros, 1987.

[6]

Janíček, P., Ondráček, E.:Řešení problémů modelováním. Téměř nic o téměř všem. Skriptum FS VUT Brno 1998.

[7]

Ehrenberger, Z., Kolíbal, Z.: Průmyslové roboty III. Robotické systémy vyšších generací. Skriptum FS VUT Brno 1993.

[8]

Moxa Technoligies Co., Ltd.: C102/C104/C168. Universal 2/4/8 Port Serial Boards. User's Manual. 1996 (3rd edition).

[9]

Advantech Co., Ltd.: PCX-795 PC/XT/AT Bus Expansion System. User's Manual. 1990.

[10] Advantech Co., Ltd.: PCL-813. 32-Channel Single-Ended Isolated Analog Input Card. User's Manual. 1994 (4th edition). [11] Advantech Co., Ltd.: PCL-720. Digital I/O & Counter Card. User's Manual. 1990. [12] Advantech Co., Ltd.: Total Solution for PC-based Industrial Automation. Solution Guide Vol. 71. [13] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5212. 8 Channel Analog Output Board. User's Manual. 1990. [14] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5213. Two Channels Fully-Isolated Analog Output Board. User's Manual. 1993. [15] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5232. 32 Channels Temperature Measurement Board. User's Manual. 1994. [16] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5244. 144 Bit DIO Board. User's Manual. 1994. [17] AXIOM technology Co., Ltd.: AX754. 24 Channels Opto-isolated Digital Input Panel. User's Manual. 1994 (2nd edition). [18] AXIOM technology Co., Ltd.: AX756A/B. 24 Channel Relay Actuator Panel. User's Manual. 1995 (4th edition). [19] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5218. 10 Channels Counter/Timer & 24 Bits DIO Board. User's Manual. 1994 (2nd edition). FSI VUT Brno

Diplomová práce

63

[20] AXIOM technology Co., Ltd.: AX5285. Isolated Dual Channel RS422/485 Interface Card. User's Manual. 1992. [21] AXIOM technology Co., Ltd.: Complete Solution of Industrial PC Data Acquisition Series. AXIOM Products Master Catalog Volume 2. 1992. [22] Omega Engineering, Inc.: CN76000. Microprocesor-Based Temperature/Process Controller. 1993. [23] PROFESS s.r.o.: Kompaktní regulátor KS 20. 1997. [24] Teco a.s.: Sériová komunikace programovatelných automatů TECOMAT NS950. 1996. [25] Elektropohony spol. s.r.o.: VARISPEED 616-P5. Měnič kmitočtu všeobecného použití se skalárním řízením. 1997. [26] Yaskawa Electric Europe GmbH: VS-616P5/PC5. MEMOBUS (MODBUS) communication. 1997. [27] Moravské přístroje; http://www.mii.cz/home_c.htm [28] Program Developing; http://ktermo41.fme.vutbr.cz/heatlab/ProgDev.htm [29] Sdelovaci Technika – telekomunikace, elektronika, multimedia (Communication Technology); http://www.stech.cz/novinky/1998/3/labview.htm [30] National Instruments – Why Should I Use LabWindows/CVI 5.0?; http://www.natinst.com/cvi/cvi_why.htm

12. SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. 1

Návod k obsluze hlavního programu

Příloha č. 2

Obrazovky programu

Příloha č. 3

Fotodokumentace

Příloha č. 4

Seznam měřených údajů

FSI VUT Brno

Příloha č. 1

Návod k obsluze programu

1. ZÁKLADNÍ ÚDAJE O PROGRAMU 1.1 Základní obrazovka Základní obrazovka, která se objeví po spuštění programu, se skládá z těchto částí: datum a čas

hlavní menu

jméno přihlášeného uživatele

indikátor stavu podřízeného počítače a správné funkce komunikace mezi oběma počítači (je-li vše v pořádku, zelený pruh cyklicky narůstá)

hlavní panely se schématy pece a sušárny, na kterých jsou zobrazena měřicí místa a změřené hodnoty

-1-

Příloha č. 1


minimalizovaná okna (klávesnice a ovladačů)

1.2 Datum a čas Datum a čas jsou zobrazeny v levém horním rohu obrazovky. Je-li aktuální čas v rozmezí od 6:00 do 18:00 hod., je čas zobrazen na modrém pozadí, jinak je zobrazen na šedém pozadí. Nastavit správný datum a čas je možné pomocí systémového menu, zvolením položky Systém. Při zvolení položky Systém se objeví okno s několika ikonami (obr. 33).

Obr. 33 Okno pro nastavení systému Control Panel 3.0 Zde vybereme položku Datum a čas a dvojklikem myši zobrazíme dialogové okno pro nastavení data a času. Aktuální datum a čas můžeme nastavit po stisknutí tlačítka Nastavení…. Zobrazí se další dialogové okno (obr. 34), ve kterém můžeme zadat aktuální datum a čas.

Obr. 34 Dialogové okno pro nastavení

1.3 Hlavní menu

aktuálního data a času

Pomocí položek v hlavím menu lze přepínat jednotlivé hlavní panely. Položky lze vybírat buď myší nebo stiskem funkčních kláves F1, F2, F3 … F12. 1.3.1 Celek Tento panel zobrazuje nejdůležitější údaje jak o peci, tak o sušárně. Panel zachycuje okamžité teploty v peci, mezistropu pece, sušárně a v potrubích, vlhkosti v sušárně, polohy klapek, tlaky v peci a sušárně a stavy ventilátorů. -2-

Příloha č. 1


1.3.2 Pec Panel zobrazuje všechna měřená místa na peci a pomocí tlačítek R7, R8, HS1 .. HS5 a RCH umožňuje nastavit autonomní regulátory KS 20. U všech těchto regulátorů je zobrazena na panelu jak změřená, tak požadovaná hodnota. Dále je zde možné vyvolat okno pro ovládání vždy příslušné klapky (tlačítka Q19, KL9, Q1, Q3). Pomocí tlačítek SHS1, SHS2, BHS1 až BHS5, PHS1 je možné vyvolat dialogové okno, kde je možné nastavit hořákové sekce. Pomocí tlačítka VD3 je možné vyvolat dialogové okno, kde je možné nastavit frekvenční měnič použitý pro napájení dochlazovacího ventilátoru. V případě, že je zapnuta klapka Q19 do automatické regulace, snaží se program udržet teplotu TI_207_04 na

požadované teplotě. Tu je možné zadat pomocí numerického řádku

. Požadovaná

hodnota je zobrazena pod okamžitou hodnotou (v tomto případě 500). Numerický řádek slouží pouze pro zadání žádané hodnoty. Žádaná hodnota je pak zobrazena nad tímto řádkem. 1.3.3 Pec Graf Na panelu je vykreslen graf teploty v závislosti na pozici v peci. Na levé straně je vjezd do pece a na pravé výjezd. Hodnoty, z nichž je graf vykreslen, jsou číselně vyneseny pod grafem. Tři hodnoty zobrazené na světlemodrém pozadí informují o teplotním spádu v daném úseku. 1.3.4 Sušárna Panel zobrazuje všechna měřená místa v sušárně. V horní části panelu jsou teploty změřené ve všech třech systémech. Dále jsou zde také zobrazeny vlhkosti změřené na vlhkoměrech. Pomocí tlačítek R1, R2 a R3 je možno nastavit autonomní regulátory KS20. U obou těchto regulátorů je zobrazena na panelu jak změřená, tak požadovaná hodnota. Dále je pomocí tlačítek Q12, Q13, atd., možno nastavit polohu těchto klapek. Pomocí tlačítek VMV1, VMV2, atd., je možno nastavit parametry frekvenčních měničů pro odpovídající ventilátory. V případě, že je zapnuta klapka Q3 do automatické regulace, snaží se program udržet tlak PIC_123_02 na požadované hodnotě. Tu je možno zadat pomocí numerického

řádku

. Požadovaná hodnota je zobrazena pod okamžitou hodnotou (v tomto

případě 5). Numerický řádek slouží pouze pro zadání žádané hodnoty. Žádaná hodnota je pak zobrazena nad tímto řádkem.

-3-

Příloha č. 1


1.3.5 Suš. Graf Graf zobrazený na panelu zachycuje průběh teplot ve všech třech systémech v sušárně. Na levé straně je mokrá strana sušárny a na pravé suchá strana. Pomocí bodů spojených úsečkou je zde zachycen průběh vlhkostí v jednotlivých systémech. Dole jsou číselně zobrazeny odpovídající hodnoty na grafu. Pomocí tlačítka Nastavit (optimální hodnoty) je možné vyvolat dialogové okno, kde je možné zadat rozsah optimálních hodnot. 1.3.6 Tr. Pec výb. Panel obsahuje přístroj TREND, pomocí něhož jsou zaznamenány průběhy vybraných teplot, vlhkostí, tlaků, poloh klapek, hodnoty na autonomních regulátorech a požadované hodnoty a stavy vybraných ventilátorů příslušejících peci. Přístroj TREND umožňuje prohlížet zaznamenané hodnoty i několik dní, či měsíců nazpět. Možnosti přístroje TREND jsou popsány v kapitole 2.1. 1.3.7 Tr. Suš.výb. Panel obsahuje přístroj TREND, pomocí kterého jsou zaznamenány průběhy vybraných teplot, vlhkostí, tlaků, poloh klapek, hodnoty na autonomních regulátorech a požadované hodnoty a stavy ventilátorů příslušejících sušárně. 1.3.8 Trendy Pec Jako u položky Tr. Pec výb. F6, pouze s tím rozdílem, že jsou zde zaznamenána všechna měřená místa na peci. 1.3.9 Tr. Sušárna Jako u položky Tr. Suš.výb. F7, pouze s tím rozdílem, že jsou zde zaznamenána všechna měřená místa na sušárně. 1.3.10 Tr. Systémy Panel obsahuje přístroj TREND, pomocí něhož jsou zaznamenány průběhy všech teplot a vlhkostí v systémech sušárny. 1.3.11 Tr. Lis Panel obsahuje přístroj TREND, pomocí kterého jsou zaznamenány průběhy hodnot získaných z programovatelného automatu TECOMAT NS950 a z lisu.

-4-

Příloha č. 1


1.3.12 Tr. Plyn Panel obsahuje přístroj TREND, pomocí kterého jsou zaznamenány průběhy spotřeby plynu na vůz, na tunu pálených cihel, plynu za 24 hodin a za měsíc. Dále je zde zaznamenán také údaj o množství zboží na jednom pecním voze. 1.3.13 Schéma Panel zobrazuje schéma, na kterém je zobrazeno označení měřicích míst na peci a v sušárně. Šedě jsou označena analogová čidla autonomní regulátory KS 20

, žlutě digitální čidla

a zeleně frekvenční měniče

, fialově

.

1.3.14 Alarmy Panel obsahuje dva přístroje ALARM (Alarmy a Upozornění). Slouží pro zpracování nadefinovaných alarmů a poruch. Panel upozorňuje obsluhu a přístroje archivují vzniklé stavy do standardního databázového souboru typu "*.DBF". Červeně jsou zobrazeny stavy, které stále trvají a zeleně stavy, které již skončily (tmavě jsou zobrazeny potvrzené stavy). Ve spodní části panelu jsou chybová hlášení ovladačů, pomocí kterých je možné jednodušeji odstranit vzniklé závady. 1.3.15 Nic Všechny panely se schovají a uvolní se tak plocha na obrazovce. 1.3.16 Přihlášený uživatel Textové pole zobrazuje jméno přihlášeného uživatele. Každý uživatel má přiřazenu přístupovou úroveň, která mu umožňuje používat jen povolené funkce. Bližší informace o přihlašování, viz kapitola 2.2.

1.4 Význam symbolů na panelech ....teplota v peci nebo v systému v sušárně ....teplota v mezistropu nebo v potrubí ....teplota pod pecními vozy ....vlhkost v systému v sušárně ....tlak v peci nebo v systému v sušárně ....poloha klapky .... podíl kyslíku ve spalinách .... množství CO ve spalinách -5-

Příloha č. 1

Návod k obsluze programu ...... referenční (žádaná) frekvence na frekvenčním měniči ...... výstupní frekvence z frekvenčního měniče ...... výstupní proud z frekvenčního měniče ...... výstupní napětí z frekvenčního měniče ...... přibližný výkon frekvenčního měniče (přesnou hodnotu lze zjistit pouze přímo na frekvenčním měniči)

..........spuštěný ventilátor ..........zastavený ventilátor ..........porucha ventilátoru ...........hořák v hořákové sekci je přepnut do ruky (ovládání z počítače není možné) a nehoří ...........hořák v hořákové sekci je přepnut do ruky (ovládání z počítače není možné) a hoří ...........hořák v hořákové sekci je přepnut do automatu (ovládání z počítače) a nehoří ...........hořák v hořákové sekci je přepnut do automatu (ovládání z počítače) a hoří ...........porucha hořáku v hořákové sekci ..........klapka nebo frekvenční měnič je v automatické regulaci (počítač nastavuje hodnotu automaticky) ...........klapku nebo frekvenční měnič je možné nastavovat z počítače (tzv. pomocí klávesnice) ...........napájení klapky je vypnuto (porucha) ...hořáková sekce je přepnuta do ruky (ovládání z počítače není možné) ..hořáková sekce je přepnuta do automatu a je možné ji nastavovat z počítače ..hořáková sekce je přepnuta do automatu a je automaticky regulována počítačem ..tlačítko pro nastavení frekvenčního měniče ..tlačítko pro nastavení polohy klapky tlačítko pro nastavení autonomního regulátoru KS 20

1.5 Přístupové úrovně Položka úroveň okna ovladačů ..................................... 0 tlačítka (např.

)......................... 20

Přístroj TREND: přístroj................................................. 20 práce s archivním souborem ............... 10

-6-

Příloha č. 1


Dialogové okno Nastavení klapky hodnota otevření

................ 20

tlačítko Nastav klapku....................... 20 tlačítko Aktualizuj zadávání............. 20 tlačítko Zapni/Vypni.......................... 20 Dialogové okno Nastavení frekvenčního měniče číslo měniče hodnota Fref:

.................... 0 .................... 20

tlačítko Aktualizuj zadávání............. 20 tlačítko Zapni/Vypni.......................... 20 Dialogové okno Regulátor KS20 číslo regulátoru

................ 0

tlačítko Aktualizuj zadávání............. 20 hodnota SV ......................................... 20 hodnota ASP_1 ................................... 20 hodnota ASP_2 ................................... 20 hodnota PB ......................................... 0 hodnota TI .......................................... 0 hodnota TD ......................................... 0 hodnota CYC...................................... 0 hodnota C_CYC ................................. 0 hodnota C_PB..................................... 0 hodnota D_B ....................................... 0 tlačítko Smaž chybové hlášení .......... 10

-7-

Příloha č. 1


2. OVLÁDÁNÍ PŘÍSTROJŮ A DIALOGOVÝCH OKEN 2.1 Vzhled a ovládání přístroje TREND: Úplný vzhled přístroje je vidět na obr. 35. Přístroj umožňuje sledování, zobrazování a archivování historických trendů analogových signálů. Data archivuje do standardního databázového souboru typu DBF. Archivní soubory vznikají periodicky podle časového období zachyceného v jednom archivním souboru. Ovládání: (ikona pro otevření souboru), zobrazí se dialogové okno, Kliknete-li myší na tlačítko ve kterém jsou zobrazeny dostupné archivní soubory. Data vybraného souboru lze prohlížet a zpracovávat dostupnými DataView, nebo soubor zkopírovat do jiného adresáře, nebo jej uložit pod jiným jménem. Kliknete-li myší na tlačítko s grafem počet vzorků grafu. Tlačítko se zámkem

, můžete měnit počet čar rastru a zobrazovaný

přepne přístroj do prohlížecího módu.

Pomocí tlačítek se šipkami Tlačítko s mřížkou

lze ovládat pohyb časového kurzoru.

zapíná nebo vypíná zobrazování rastru.

Pomocí tlačítek na pravém ovládacím panelu lze přepínat cejchování levé osy Y a zapínat nebo vypínat zobrazování příslušné série. Je-li tlačítko stisknuto , je příslušná série vykreslena odpovídající barvou (zde např. červenou). Aby odpovídalo cejchování na ose Y, je nutné pro danou položku stisknout tlačítko . Pro každou sérii má totiž osa Y jiný význam (oC, Pa, % atd.) a jiný rozsah (0-100, 30-120, 0-1000, atd.). Ovládání časového kurzoru z klávesnice + o hodnotu zpět + o hodnotu vpřed + <PageUp> o stránku zpět + <PageUp> o stránku vpřed.

Obr. 35 Ukázka přístroje TREND

-8-

Příloha č. 1


2.2 Login - přihlašování uživatelů Sekce Login je určena pro přihlašování uživatelů. Je zde tzv. "Neviditelné přihlašovací okno", které po spuštění aplikace nebude viditelné a které se zobrazí až po současném stisku kláves + + (obr. 36). Po zobrazení tohoto okna se uživatel přihlásí do systému pod jménem, které má přiděleno (např. "obsluha"), s odpovídajícím heslem. Přihlášení •

Současně stiskněte klávesy + + (zobrazí se dialogové okno).

•

Současně stiskněte klávesy + < J > (kurzor se nastaví do políčka pro zadávání jména).

•

Napište své jméno (rozlišují se velká a malá písmena).

•

Stiskněte klávesu <Enter> (kurzor se nastaví do políčka pro zadávání hesla).

•

Napište své heslo (z bezpečnostních důvodů se při psaní budou zobrazovat pouze hvězdičky).

•

Stiskněte klávesu <Enter> (kurzor se nastaví na tlačítko OK).

•

Stiskněte klávesu <Enter> (dialogové okno zmizí).

•

V políčku Přihlášený uživatel si překontrolujte, zda jste se korektně přihlásili.

Obr. 36 Přihlašovací dialogové okno Přístupová práva (level) se zadávají od úrovně 0 do 65535. Uživatel root má přístupovou úroveň 0, která dovoluje jakékoliv zásahy, včetně definování dalších uživatelů s jejich právy. Úroveň s hodnotou 65535 je nejnižší. Některým přístrojům (např. panelům, přístrojům se zadáváním hodnot, ap.) lze definovat přístupová práva. Uživatelovo přístupové právo musí být rovno, nebo nižší než přístupové právo daného přístroje, aby uživatel měl k datům zvoleného přístroje přístup. Např. přístroj panel s hodnotou přístupového práva = 10 bude přístupný uživateli X s právem 5, ale nebude přístupný uživateli Y s právem 20.

-9-

Příloha č. 1


Obr. 37 Dialogové okno pro definování uživatelů Uživatel s hodnotou přístupového práva = 0 může definovat další uživatele a jejich přístupová práva. Po stisku tlačítka "Přidat" je možno vyplnit "Jméno" (pod kterým se uživatel bude přihlašovat), "Celé jméno uživatele" a jeho "Úroveň" (tj. přístupové právo) (obr. 37). Při prvním přihlášení nemá uživatel přiděleno heslo a musí si zvolit vlastní heslo pomocí tlačítka "Změna hesla". Nejprve zadá Staré heslo (tj. zde nevyplní nic), pak napíše Nové heslo, které ještě v dalším okně zopakuje (obr. 38).

Obr. 38 Dialogová okna pro změnu hesla

Poznámka: Při zadávání hesla se při každém stisku klávesy zobrazí znak hvězdička "*".

2.3 Regulátor KS 20 Pomocí tohoto dialogového okna je možné nastavovat z počítače parametry autonomního regulátoru KS 20 (obr. 39). Podle přístupového práva uživatele je zobrazeno dialogové okno ve dvou provedeních. Pokud je uživatel oprávněn nastavovat všechny parametry, je okno opatřeno světlemodrou barvou a jsou přístupné položky pro nastavení všech parametrů. Jinak je pozadí okna pouze šedé a uživatel může nastavovat pouze žádanou hodnotu SV, alarm1 ASP_1 a alarm2 ASP_2. Při stisku tlačítka Aktualizuj zadávání se naměřené hodnoty přepíší i do políček pro zadávání hodnot. - 10 -

Příloha č. 1


Na spodním řádku dialogového okna je zobrazen řádek obsahující chybová hlášení od ovladače. Pomocí tlačítka Zavřít je možné okno schovat. Při nastavování hodnoty se postupuje tak, že se pomocí numerického

napíše

řádku

požadovaná hodnota a poté se stiskne klávesa Enter. Pokud regulátor danou hodnotu akceptuje, zobrazí se hodnota i v políčku nalevo od numerického řádku .

2.4 Nastavení klapky Pomocí tohoto dialogového okna se

Obr. 39 Dialogové okno Regulátor KS 20

může nastavit požadovaná poloha klapky (obr. 40). Hodnota 0% odpovídá úplnému zavření klapky.

Obr. 40 Dialogové okno pro nastavení klapky Požadovaná hodnotu se nastaví v políčku

a poté se stiskne tlačítko Nastav

klapku. Při stisku tlačítka Aktualizuj zadávání se naměřená poloha přepíše i do políčka pro zadávání žádané polohy. Pomocí tlačítka Zavřít je možné okno schovat. Dále je možné zapnout nebo vypnout Autoregulaci pomocí tlačítka Zapni/Vypni. Poloha klapky se potom nastavuje automaticky podle hodnoty vypočtené programem na základě naměřených hodnot. Poznámka: Při nastavování klapky nezavírejte dialogové okno dříve, nežli se klapka nastaví do požadované polohy. Nelze nastavovat pomocí tohoto okna více klapek zároveň.

- 11 -

Příloha č. 1


2.5 Nastavení frekvenčního měniče Pomocí tohoto dialogového okna je možné nastavit požadovanou výstupní frekvenci frekvenčního měniče (obr. 41). Požadovaná

hodnota

se

nastaví

a poté se stiskne

v políčku Fref:

klávesa Enter. Pokud frekvenční měnič danou

hodnotu

akceptuje,

zobrazí

se

hodnota i v políčku nalevo od numerického řádku.

Při

stisku

tlačítka

Aktualizuj

zadávání se naměřená poloha přepíše i do políčka pro zadávání žádané hodnoty. Pomocí tlačítka Zavřít je možné okno

Obr. 41 Dialogové okno pro nastavení

schovat. Dále je možné zapnout nebo

frekvenčního měniče VS 616 P5

vypnout

Autoregulaci

pomocí

tlačítka

Zapni/Vypni. Frekvence se potom nastavuje podle hodnoty vypočtené programem na základě naměřených hodnot.

2.6 Ovládání hořákových sekcí Každá sekce může být přepnuta pomocí přepínače umístěného přímo na krabicích u hořákových sekcí buď do RUKY, nebo do AUTOMATU. Je-li sekce v AUTOMATU, může se pomocí počítače přepnout do ovládání z klávesnice nebo do automatické regulace. 2.6.1 RUKA Je-li sekce v RUCE, pak se nastavuje tlak

vzduchu

pomocí

potenciometru

umístěného přímo na krabicích u hořákových sekcí. Zadání, zda má sekce pálit, se zadá z počítače v okně pro hořákovou sekci – parametr Zapalování. Stav se mění pomocí tlačítka Zapni/Vypni a opravdový stav je indikován vlevo vedle tlačítka nápisem Zapnuto/Vypnuto.

Obr. 42 Dialogové okno pro nastavení hořákových sekcí

- 12 -

Příloha č. 1


Pokud některé hořáky nezačnou pálit (na obrazovce indikováno červeným kolečkem), je možné vynulovat poruchu pomocí žlutého tlačítka umístěného přímo na krabicích u hořákových sekcí. !!! TLAČÍTKO PORUCHA SE NESMÍ STISKNOUT ČASTĚJI NEŽ KAŽDÝCH 30 VTEŘIN !!!

2.6.2 KLÁVESNICE Je-li sekce v AUTOMATU, pak se nastavuje tlak vzduchu z klávesnice pomocí parametru Výst. nap. v okně pro hořákovou sekci. Podřízený počítač musí zadanou hodnotu nejdříve potvrdit a teprve poté ji hlavní počítač zobrazí. Zadání, zda má sekce pálit, se zadá opět z počítače v okně pro hořákovou sekci – parametr Zapalování. Stav se mění pomocí tlačítka Zapni/Vypni a opravdový stav se indikuje vlevo vedle tlačítka nápisem Zapnuto/Vypnuto. 2.6.3 REGULACE Sekce se může přepnout do Regulace, pokud není přepnuta do Ruky. Zapnutí Regulace se provede z hlavního počítače v okně pro hořákovou sekci – parametr Regulace. Stav se mění pomocí tlačítka Zapni/Vypni a opravdový stav je indikován vlevo vedle tlačítka nápisem Zapnuto/Vypnuto. Při Regulaci se berou v potaz parametry Pož. hod. (požadovaná teplota) a Výst. nap. (výstupní napětí). Výst. nap. v tomto případě indikuje maximální povolenou hodnotu napětí pro nastavení výkonu hořákové sekce.

- 13 -

Příloha č. 2

Obrazovky programu

Obr. 43 Obrazovka "Celek"

Obr. 44 Obrazovka "Pec"

Příloha č. 2

Obrazovky programu

Obr. 45 Graf průběhů teplot v peci

Obr. 46 Obrazovka "Sušárna"

Příloha č. 2

Obrazovky programu

Obr. 47 Graf průběhů teplot v jednotlivých systémech sušárny (sušicí křivka)

Obr. 48 Pojmenování čidel (měřicích míst) a přístrojů

Příloha č. 2

Obrazovky programu

Obr. 49 Obrazovka "Tr. Pec výb."

Obr. 50 Obrazovka "Alarmy"

Příloha č. 3

Fotodokumentace

Obr. 51 Automatizovaná linka pro přepravu výlisků na sušárenské vozy

Obr. 52 Automatizovaná linka pro překládání usušených výlisků na pecní vozy

Příloha č. 3

Fotodokumentace

Obr. 53 Vyložené pecní vozy a tunelová pec

Obr. 54 Čelní panel rozvaděčů s monitorem a regulátory

Příloha č. 3

Fotodokumentace

Obr. 55 Expediční linka

přizpůsobovací karta

hlavní počítač

záložní zdroj

měřicí a řídicí karty hlavního počítače

Obr. 56 Karty hlavního řídicího a měřicího počítače, hlavní počítač

Příloha č. 3

Fotodokumentace

Obr. 57 Hlavní řídicí a měřicí počítač

Obr. 58 Podřízený počítač pro řízení a měření hořákových sekcí

Příloha č. 4


1. HLAVNÍ ŘÍDICÍ A MĚŘICÍ POČÍTAČ Tab. 1: Digitální karta AX5218.1 s čítači popis čítač impulsů z měřiče množství spotřebovaného plynu

měřeno na vstupu SRCE1

Tab. 2: Analogově-digitální karta AX5232.1 popis

jednotka

měření 0 V pro korekci teploměr v mezistropu TI_201_01 teploměr v mezistropu TI_201_02 teploměr v mezistropu TI_201_03 teploměr v mezistropu TI_201_04 teploměr v mezistropu TI_201_05 teploměr v mezistropu TI_201_06 teploměr TI_225_01 teploměr TI_230_01 teploměr TI_236_01 teploměr TI_131_01

V C o C o C o C o C o C o C o C o C o C o

teploměr v pecišti TI_207_04 teploměr v pecišti TI_207_05 teploměr v pecišti TI_207_06 teploměr v pecišti TI_207_07 teploměr v pecišti TI_207_08 teploměr v pecišti TI_207_09

o

teploměr pod pecními vozy TI_203_01 teploměr pod pecními vozy TI_203_02 proud ze zdroje 24 V

o

teploměr v pecišti TI_208_09

C C o C o C o C o C o

C C mA o

o

C

měřeno na vstupu E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14 E15 E16 E17 E18 E19 E20 E21 E22 E23 E24 E25 E26 E27 E28

typ snímače

PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100

PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 -

termočlánek K

Tab. 3: Digitální karta AX5244.1 - Vstupy: popis ventilátor teplého vzduchu č. 1 VTV1 ventilátor horkého vzduchu č. 2 VHV2 ventilátor přetahu vzduchu VPMV

chod ohřívače 1 chod ventilátoru mokrého vzduchu č. 5 VMV5 chod vlakových pojezdů v 1. systému sušárny chod vlakových pojezdů v 2. systému sušárny

měřeno na vstupu Ch 0 Ch 1 Ch 2 Ch 3 Ch 4 Ch 5 Ch 6 Ch 7 Ch 8 Ch 9 Ch 10

přizpůsobovací karta AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11

Příloha č. 4


chod vlakových pojezdů v 3. systému sušárny chod kouřového ventilátoru VK chod dochlazovacího ventilátoru č. 1 VD1 chod dochlazovacího ventilátoru č. 2 VD2 chod podpecních ventilátorů č. 3 a 4

porucha hořákové skupiny č. 1 porucha hořákové skupiny č. 2 porucha hořákové skupiny č. 3 porucha hořákové skupiny č. 4 porucha hořákové skupiny č. 5 porucha rychlochlazení vysoká teplota mezistropu vysoká teplota pod pecními vozy nízký tlak plynu vysoký tlak plynu nízký tah v peci porucha kouřového ventilátoru porucha cirkulačního ventilátoru porucha dochlazovacího ventilátoru č. 1 porucha dochlazovacího ventilátoru č. 2 porucha podpecních ventilátorů č. 3 a 4 porucha cyklu posuvu vysoká teplota v odtahu mokrého vzduchu porucha ventilátoru teplého vzduchu č. 1 porucha ventilátoru horkého vzduchu č. 2 porucha ventilátoru přetahu mokrého vzduchu

porucha ohřívače č. 1 probíhá posun v peci porucha ventilátoru odtahu mokrého vzduchu č. 5 otevření výjezdových vrat z pece porucha kolejové dopravy – vjezd porucha kolejové dopravy – výjezd otevření vjezdových vrat do pece porucha vlakových pojezdů v 1. systému sušárny porucha vlakových pojezdů v 2. systému sušárny porucha vlakových pojezdů v 3. systému sušárny hlídání napájení klapky Q1 hlídání napájení klapky Q3 otevření montážních vrat v sušárně otevření výjezdových vrat ze sušárny otevření vjezdových vrat do sušárny

Ch 11 Ch 12 Ch 13 Ch 14 Ch 15 Ch 16 Ch 17 Ch 18 Ch 19 Ch 20 Ch 21 Ch 22 Ch 23 Ch 24 Ch 25 Ch 26 Ch 27 Ch 28 Ch 29 Ch 30 Ch 31 Ch 32 Ch 33 Ch 34 Ch 35 Ch 36 Ch 37 Ch 38 Ch 39 Ch 40 Ch 41 Ch 42 Ch 43 Ch 44 Ch 45 Ch 46 Ch 47 Ch 48 Ch 49 Ch 50 Ch 51 Ch 52 Ch 53 Ch 54 Ch 55 Ch 56 Ch 57 Ch 58 Ch 59 Ch 60 Ch 61 Ch 62 Ch 63 Ch 64 Ch 65 Ch 66 Ch 67 Ch 68 Ch 69 Ch 70

AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.11 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.12 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13 AX754.13

Příloha č. 4


chod ventilátoru 1. hořákové skupiny chod ventilátoru 2. hořákové skupiny chod ventilátoru 3. hořákové skupiny chod ventilátoru 4. hořákové skupiny chod ventilátoru 5. hořákové skupiny hlídání napájení klapky KL9 hlídání napájení stykačů a relé hlídání napájení klapky Q7 hlídání napájení klapky Q12 hlídání napájení klapky Q13 hlídání napájení klapky Q14 hlídání napájení klapky Q15 hlídání napájení klapky Q9 hlídání napájení klapky Q19

Ch 71 Ch 72 Ch 73 Ch 74 Ch 75 Ch 76 Ch 77 Ch 78 Ch 79 Ch 80 Ch 81 Ch 82 Ch 83 Ch 84 Ch 85 Ch 86 Ch 87 Ch 88 Ch 89

AX754.13 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14 AX754.14

výstup Ch 120 Ch 121 Ch 122 Ch 123 Ch 124 Ch 125 Ch 126 Ch 127 Ch 128 Ch 129 Ch 130 Ch 131 Ch 132 Ch 133 Ch 134 Ch 135 Ch 136 Ch 137 Ch 138 Ch 139 Ch 140 Ch 141 Ch 142 Ch 143

přizpůsobovací karta AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11 AX756B.11

Tab. 4: Digitální karta AX5244.1 - Výstupy: popis spuštění sirény otevírání klapky Q12 zavírání klapky Q12 otevírání klapky Q13 zavírání klapky Q13 otevírání klapky Q14 zavírání klapky Q14 otevírání klapky Q15 zavírání klapky Q15 otevírání klapky Q7 zavírání klapky Q7 otevírání klapky Q19 zavírání klapky Q19 otevírání klapky KL9 zavírání klapky KL9 otevírání klapky Q9 zavírání klapky Q9 otevírání klapky Q3 zavírání klapky Q3 otevírání klapky Q1 zavírání klapky Q1

Tab. 5: Autonomní regulátory KS 20 (RS-485) označení HS1 HS2 HS3 HS4 HS5 R1 R2 R3

jednotka o C o C o C o C o C o C Pa o C

čidlo TI_208_01 TI_208_02 TI_208_03 TI_208_04 TI_208_05 TI_127_01 PIC_101_06 TI_101_03

typ snímače termočlánek typu K termočlánek typu K termočlánek typu K termočlánek typu K termočlánek typu K PT100 4~20 mA (-30~30 Pa) PT100

ovládá hořákovou skupinu č. 1 hořákovou skupinu č. 2 hořákovou skupinu č. 3 hořákovou skupinu č. 4 hořákovou skupinu č. 5 Q4 Q2

Příloha č. 4 R7 R8 RCH

Seznam měřených údajů o

C Pa o C

TIC_225_01 PIC_227_11 TI_208_07

PT100 4~20 mA (-30~30 Pa) termočlánek typu K

KL2 KL9 ventilátor rychlochlazení

Tab. 6: Frekvenční měniče VS 616 P5 (RS-485) číslo 1 7 12 13 14 15

výkon 55 kW 7.5 kW 5.5 kW 5.5 kW 5.5 kW 5.5 kW

pohání ventilátor horkého vzduchu č. 2 VHV2 dochlazovací ventilátor č. 3 VD3 ventilátor mokrého vzduchu č. 1 VMV1 ventilátor mokrého vzduchu č. 2 VMV2 ventilátor mokrého vzduchu č. 3 VMV3 ventilátor mokrého vzduchu č. 4 VMV4

Tab. 7: Analogově-digitální karta PCL-813.1 popis

jednotka

měření 0 V pro korekci teploměr v 1. systému sušárny TI_106_01 teploměr v 1. systému sušárny TI_106_02 teploměr v 1. systému sušárny TI_106_03 teploměr v 1. systému sušárny TI_106_04 teploměr v 1. systému sušárny TI_106_05 teploměr v 1. systému sušárny TI_106_06 teploměr v 1. systému sušárny TI_106_07 teploměr v 1. systému sušárny TI_106_08 teploměr v 1. systému sušárny TI_106_09 teploměr v 1. systému sušárny TI_106_10 teploměr v 2. systému sušárny TI_107_01 teploměr v 2. systému sušárny TI_107_02 teploměr v 2. systému sušárny TI_107_03 teploměr v 2. systému sušárny TI_107_04 teploměr v 2. systému sušárny TI_107_05 teploměr v 2. systému sušárny TI_107_06 teploměr v 2. systému sušárny TI_107_07 teploměr v 2. systému sušárny TI_107_08 teploměr v 2. systému sušárny TI_107_09 teploměr v 2. systému sušárny TI_107_10 vlhkoměr v 1. systému sušárny MI_105_02 tlak lisu vlhkoměr v 1. systému sušárny MI_105_03 vlhkoměr v 1. systému sušárny MI_105_20 vlhkoměr v 2. systému sušárny MI_105_05 vlhkoměr v 2. systému sušárny MI_105_06 vlhkoměr v 2. systému sušárny MI_105_16 vlhkoměr v 3. systému sušárny MI_105_07 vlhkoměr v 1. systému sušárny MI_105_13 vlhkoměr v 3. systému sušárny MI_105_09 vlhkoměr v 3. systému sušárny MI_105_19

V C o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C % bar % % % % % % % % % o

měřeno na vstupu A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31

typ snímače PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 0~20 mA (0~100%) 4~20 mA (0~40 baru) 0~20 mA (0~100%) 0~20 mA (0~100%) 0~20 mA (0~100%) 0~20 mA (0~100%) 0~20 mA (0~100%) 0~20 mA (0~100%) 0~20 mA (0~100%) 0~20 mA (0~100%) 0~20 mA (0~100%)

Tab. 8: Analogově-digitální karta PCL-813.2 popis měření 0 V pro korekci teploměr v 3. systému sušárny TI_106_01 teploměr v 3. systému sušárny TI_108_02

jednotka V C o C o

měřeno na vstupu A0 A1 A2

typ snímače PT100 PT100

Příloha č. 4

Seznam měřených údajů o

teploměr v 3. systému sušárny TI_108_03 teploměr v 3. systému sušárny TI_108_04 teploměr v 3. systému sušárny TI_108_05 teploměr v 3. systému sušárny TI_108_06 teploměr v 3. systému sušárny TI_108_07 teploměr v 3. systému sušárny TI_108_08 teploměr v 3. systému sušárny TI_108_09 teploměr v 3. systému sušárny TI_108_10 teploměr TI_103_01 proud ze zdroje 24 V

C C o C o C o C o C o C o C o C mA

poloha klapky Q4 poloha klapky Q11 poloha klapky Q12 poloha klapky Q13 poloha klapky Q14 poloha klapky Q15 poloha klapky KL3 poloha klapky KL9 poloha klapky Q7 proud mísidlem lisu teploměr TI_101_01 teploměr TI_101_02 poloha klapky Q19 poloha klapky Q3 diferenciální tlak PIC_123_02 poloha klapky Q2 poloha klapky Q1 poloha klapky KL2

% % % % % % % % % A o C o C % % Pa % % %

o

A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31

PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 PT100 servomotor MODACT servomotor MODACT servomotor MODACT servomotor MODACT servomotor MODACT servomotor MODACT servomotor MODACT servomotor MODACT servomotor MODACT 0~20 mA (0~10 A) PT100 PT100 servomotor MODACT servomotor MODACT 4~20 mA (0~250 Pa) servomotor MODACT servomotor MODACT servomotor MODACT

Tab. 9: Programovatelný automat TECOMAT NS950 (RS-485) popis typ zboží hmotnost výlisku počet řezů od začátku směny počet sušárenských vozů od začátku směny sepnutí spojky lisu ukončení směny

jednotka kg ks ks

čteno z TECOMAT NS950 TECOMAT NS950 TECOMAT NS950 TECOMAT NS950 TECOMAT NS950 TECOMAT NS950

Příloha č. 4


2. POČÍTAČ PRO ŘÍZENÍ A MĚŘENÍ HOŘÁKOVÝCH SEKCÍ (2. PC) Tab. 10: Digitálně- analogová karta AX5212.1 popis nastavení výkonu 1. stropní sekce nastavení výkonu 2. stropní sekce nastavení výkonu 1. boční sekce nastavení výkonu 2. boční sekce nastavení výkonu 3. boční sekce nastavení výkonu 4. boční sekce nastavení výkonu 5. boční sekce nastavení výkonu 1. pilotní sekce

výstup Ch 1 Ch 2 Ch 3 Ch 4 Ch 5 Ch 6 Ch 7 Ch 8

Tab. 11: Digitální karta AX5244.2 - Vstupy: popis hoření 1. hořáku 1. stropní sekce hoření 2. hořáku 1. stropní sekce hoření 3. hořáku 1. stropní sekce hoření 4. hořáku 1. stropní sekce hoření 5. hořáku 1. stropní sekce hoření 6. hořáku 1. stropní sekce hoření 7. hořáku 1. stropní sekce hoření 8. hořáku 1. stropní sekce hoření 9. hořáku 1. stropní sekce hoření 10. hořáku 1. stropní sekce hoření 1. hořáku 2. stropní sekce hoření 2. hořáku 2. stropní sekce hoření 3. hořáku 2. stropní sekce hoření 4. hořáku 2. stropní sekce hoření 5. hořáku 2. stropní sekce hoření 1. hořáku 1. boční sekce hoření 2. hořáku 1. stropní sekce hoření 1. hořáku 2. boční sekce hoření 2. hořáku 2. stropní sekce hoření 1. hořáku 3. boční sekce hoření 2. hořáku 3. stropní sekce hoření 1. hořáku 4. boční sekce hoření 2. hořáku 4. stropní sekce hoření 1. hořáku 5. boční sekce

měřeno na vstupu Ch 0 Ch 1 Ch 2 Ch 3 Ch 4 Ch 5 Ch 6 Ch 7 Ch 8 Ch 9 Ch 10 Ch 11 Ch 12 Ch 13 Ch 14 Ch 15 Ch 16 Ch 17 Ch 18 Ch 19 Ch 20 Ch 21 Ch 22 Ch 23 Ch 24

přizpůsobovací karta

Ch 47 Ch 48 Ch 49 Ch 50 Ch 51 Ch 52 Ch 53 Ch 54 Ch 55

AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22

AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 AX754.21 -

… hoření 2. hořáku 5. boční sekce hoření 1. hořáku 1. pilotní sekce hoření 2. hořáku 1. pilotní sekce hoření 3. hořáku 1. pilotní sekce hoření 4. hořáku 1. pilotní sekce hoření 5. hořáku 1. pilotní sekce hoření 6. hořáku 1. pilotní sekce hoření 7. hořáku 1. pilotní sekce

Příloha č. 4


hoření 8. hořáku 1. pilotní sekce hoření 9. hořáku 1. pilotní sekce hoření 10. hořáku 1. pilotní sekce

přepnutí 1. stropní sekce do ruky přepnutí 2. stropní sekce do ruky přepnutí 1. boční sekce do ruky přepnutí 2. boční sekce do ruky přepnutí 3. boční sekce do ruky přepnutí 4. boční sekce do ruky přepnutí 5. boční sekce do ruky přepnutí 1. pilotní sekce do ruky

Ch 56 Ch 57 Ch 58 Ch 59 Ch 60 Ch 61 Ch 62 Ch 63 Ch 64 Ch 65 Ch 66 Ch 67 Ch 68 Ch 69 Ch 70 Ch 71

AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22 AX754.22

výstup Ch 120 Ch 121 Ch 122 Ch 123 Ch 124 Ch 125 Ch 126 Ch 127 Ch 128 Ch 129

přizpůsobovací karta AX756B.21 AX756B.21 AX756B.21 AX756B.21 AX756B.21 AX756B.21 AX756B.21 AX756B.21 AX756B.21 AX756B.21

Ch 130

AX756B.21

Tab. 12: Digitální karta AX5244.2 - Výstupy: popis hoření 1. stropní sekce hoření 2. stropní sekce hoření 1. boční sekce hoření 2. boční sekce hoření 3. boční sekce hoření 4. boční sekce hoření 5. boční sekce hoření 1. pilotní sekce signál mazání poruch pro všechny hořáky v hořákových sekcích

Tab. 13: Analogově-digitální karta PCL-813.3 popis měření 0 V pro korekci teploměr 1. stropní hořákové sekce teploměr 2. stropní hořákové sekce teploměr 1. boční hořákové sekce teploměr 2. boční hořákové sekce teploměr 3. boční hořákové sekce teploměr 4. boční hořákové sekce teploměr 5. boční hořákové sekce teploměr 1. pilotní hořákové sekce

jednotka V C o C o C o C o C o C o C o C o

měřeno na vstupu A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8

typ snímače termočlánek K (4~20 mA) termočlánek K (4~20 mA) termočlánek K (4~20 mA) termočlánek K (4~20 mA) termočlánek K (4~20 mA) termočlánek K (4~20 mA) termočlánek K (4~20 mA) termočlánek K (4~20 mA)

Vysoké učení technické v Brně Fakulta strojního inženýrství Ústav mechaniky těles

Návrh programového systému pro řízení vybraných objektů cihelny

Diplomant: Michal Pohanka Vedoucí diplomové práce: Doc. Ing. Miroslav Raudenský, CSc. Brno, květen 1999

Diplomová práce

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že diplomovou práci na téma "Návrh programového systému pro řízení vybraných objektů cihelny" jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a pod odborným vedením mého vedoucího diplomové práce. V Brně 8.3.

Michal Pohanka

FSI VUT Brno

Diplomová práce

PODĚKOVÁNÍ Rád bych poděkoval vedoucímu diplomové práce Doc. Ing. Miroslavu Raudenskému za odborné rady, připomínky a zkušenosti a stejně tak mému otci, Ing. Jaromíru Pohankovi, za cenné rady a pomoc při získávání nezbytných informací.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

ANOTACE V úvodu práce je v popsán současný stav v průmyslové automatizaci se zaměřením na automatizaci s využitím počítače. Dále je popsána struktura a vazby vybraných objektů při výrobě cihel v cihelně. Pro vybrané objekty je navržen a vypracován řídicí a měřicí programový systém na základě technologického projektu. Pro programový systém je vybrán vhodný hardware, pomocí kterého je zprostředkováno měření a řízení vybraných objektů v cihelně. Nakonec je provedena analýza programového systému zavedeného do výroby, včetně nově vytvořených ovladačů pro Control Panel 3.0, a analýza regulace na datech získaných během provozu programového systému ve výrobě.

ANNOTATION In the introduction of thesis, the contemporary state of industrial automation is described. Attention is primarily paid to computer-controlled automation. Further, structure and links of chosen objects during brick production are dealt with. On the basis of a technological project, a control and measurement system is designed and developed for chosen objects. For the program system, a suitable hardware is chosen by means of which the measurement and control of chosen object is carried out in the brickyard. Finally, an analysis of the system put into operation in the brickyard, of newly developed drivers for Control Panel 3.0, and of the control process is made on the basis of the data obtained by using the program system in the production process.

FSI VUT Brno

Diplomová práce

Obsah 1.

ÚVOD .............................................................................................................................................1

2.

FORMULACE PROBLÉMU A CÍLŮ JEHO ŘEŠENÍ ............................................................2

3.

SOUČASNÝ STAV V PRŮMYSLOVÉ AUTOMATIZACI.....................................................3 3.1 OPERAČNÍ SYSTÉMY ....................................................................................................................3 3.1.1

Vlastnosti operačních systémů pro počítače 8x86..............................................................3

3.2 SYSTÉMY K VYTVÁŘENÍ ŘÍDICÍCH PROGRAMŮ ...........................................................................4 3.2.1

Control Panel 3.0 ...............................................................................................................4

3.2.2

LabVIEW ............................................................................................................................5

3.2.3

LabWindows .......................................................................................................................6

3.3 TYPY POČÍTAČŮ ..........................................................................................................................6 3.3.1

Procesory ...........................................................................................................................7

3.3.2

Základní desky....................................................................................................................7

3.4 MĚŘICÍ A ŘÍDICÍ KARTY ..............................................................................................................8 3.4.1

Karty pro digitální vstup a výstup ......................................................................................8

3.4.2

Analogově digitální karty ...................................................................................................9

3.4.3

Digitálně analogové karty ..................................................................................................9

3.4.4

Komunikační sběrnice ......................................................................................................10

3.4.5

Autonomní regulátory, programovatelné automaty a frekvenční měniče ........................11

3.5 MĚŘICÍ METODY ........................................................................................................................13 3.5.1

A/D převodníky.................................................................................................................14

3.5.2

D/A převodníky.................................................................................................................15

3.5.3

Měření na velkou vzdálenost ............................................................................................15

4.

MULTIKRITERIÁLNÍ ANALÝZA PROBLÉMU .................................................................17

5.

POPIS STRUKTURY A VAZEB OBJEKTŮ V CIHELNĚ ...................................................18 5.1 ZÁKLADNÍ ROZDĚLENÍ PROCESU VÝROBY CIHEL ......................................................................18 5.1.1

Příprava výlisků do sušárny .............................................................................................19

5.1.2

Sušení výlisků ...................................................................................................................19

5.1.3

Vypálení cihel...................................................................................................................20

5.2 REGULOVANÉ VELIČINY............................................................................................................21 5.2.1

Proces sušení....................................................................................................................21

5.2.2

Proces pálení....................................................................................................................22

5.3 KRITICKÉ REGULOVANÉ VELIČINY ...........................................................................................23 5.3.1

Poruchy ............................................................................................................................23

5.4 POPIS MĚŘENÝCH ČIDEL A OVLÁDANÝCH OBJEKTŮ .................................................................24

FSI VUT Brno

Diplomová práce

6.

5.4.1

Teploměry.........................................................................................................................24

5.4.2

Vlhkoměry.........................................................................................................................25

5.4.3

Tlakoměry.........................................................................................................................25

5.4.4

Klapky...............................................................................................................................25

5.4.5

Ventilátory........................................................................................................................25

5.4.6

Programovatelný automat TECOMAT NS950 .................................................................26

5.4.7

Hořáky..............................................................................................................................26

VOLBA HARDWAROVÝCH A SOFTWAROVÝCH PROSTŘEDKŮ...............................27 6.1 VÝBĚR HLAVNÍHO A PODŘÍZENÉHO POČÍTAČE .........................................................................27 6.2 MĚŘICÍ A ŘÍDICÍ KARTY ............................................................................................................28 6.3 PROGRAMOVÝ SYSTÉM PRO VÝVOJ ŘÍDICÍCH A MĚŘICÍCH PROGRAMŮ ....................................30

7.

REALIZACE PROCESU ŘEŠENÍ PROBLÉMU ...................................................................32 7.1 KOMPLETACE MĚŘICÍCH A ŘÍDICÍCH POČÍTAČŮ ........................................................................32 7.2 REALIZACE ŘÍDICÍCH A MĚŘICÍCH PROGRAMOVÝCH SYSTÉMŮ ................................................32 7.2.1

Tvorba ovladačů...............................................................................................................32

7.3 TVORBA ŘÍDICÍHO A MĚŘICÍHO PROGRAMU PRO PODŘÍZENÝ POČÍTAČ.....................................40 7.3.1

Program pro řízení hořákových sekcí z pohledu programátora ......................................42

7.4 TVORBA HLAVNÍHO ŘÍDICÍHO A MĚŘICÍHO PROGRAMU PRO HLAVNÍ POČÍTAČ.........................43

8.

1.1.1

Hlavní program z pohledu programátora ........................................................................43

7.4.2

Regulace ...........................................................................................................................46

PREZENTACE VÝSLEDKŮ ŘEŠENÍ PROBLÉMU.............................................................49 8.1 HLAVNÍ PROGRAM.....................................................................................................................49 8.2 PROGRAM PRO REGULACI HOŘÁKOVÝCH SEKCÍ .......................................................................51 8.3 OVLADAČE ZAŘÍZENÍ PRO CONTROL PANEL 3.0.......................................................................51 8.4 REGULACE VELIČIN ...................................................................................................................52

9.

ANALÝZA VÝSLEDKŮ ŘEŠENÍ PROBLÉMU ....................................................................58 9.1 VLASTNOSTI ŘÍDICÍHO A MĚŘICÍHO SYSTÉMU ..........................................................................58 9.2 VLASTNOSTI A DALŠÍ VYUŽITÍ VYTVOŘENÝCH OVLADAČŮ .....................................................58 9.3 KVALITA REGULACE VELIČIN ...................................................................................................59 9.3.1

Analýza vybraných průběhů regulovaných veličin...........................................................59

9.4 ZVÝŠENÍ VÝROBY A JEJÍ KVALITY .............................................................................................60 10. ZÁVĚR .........................................................................................................................................61 11. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY .......................................................................................62 12. SEZNAM PŘÍLOH .....................................................................................................................63

FSI VUT Brno

Diplomová práce 1.

ZÁKLADNÍ ÚDAJE O PROGRAMU ........................................................................................1 1.1 ZÁKLADNÍ OBRAZOVKA ..............................................................................................................1 1.2 DATUM A ČAS ..............................................................................................................................2 1.3 HLAVNÍ MENU .............................................................................................................................2 1.3.1

Celek...................................................................................................................................2

1.3.2

Pec......................................................................................................................................3

1.3.3

Pec Graf .............................................................................................................................3

1.3.4

Sušárna...............................................................................................................................3

1.3.5

Suš. Graf.............................................................................................................................4

1.3.6

Tr. Pec výb..........................................................................................................................4

1.3.7

Tr. Suš.výb. .........................................................................................................................4

1.3.8

Trendy Pec..........................................................................................................................4

1.3.9

Tr. Sušárna .........................................................................................................................4

1.3.10 Tr. Systémy .........................................................................................................................4 1.3.11 Tr. Lis .................................................................................................................................4 1.3.12 Tr. Plyn...............................................................................................................................5 1.3.13 Schéma ...............................................................................................................................5 1.3.14 Alarmy ................................................................................................................................5 1.3.15 Nic ......................................................................................................................................5 1.3.16 Přihlášený uživatel .............................................................................................................5 1.4 VÝZNAM SYMBOLŮ NA PANELECH..............................................................................................5 1.5 PŘÍSTUPOVÉ ÚROVNĚ ..................................................................................................................6 2.

OVLÁDÁNÍ PŘÍSTROJŮ A DIALOGOVÝCH OKEN ...........................................................8 2.1 VZHLED A OVLÁDÁNÍ PŘÍSTROJE TREND: .................................................................................8 2.2 LOGIN - PŘIHLAŠOVÁNÍ UŽIVATELŮ ...........................................................................................9 2.3 REGULÁTOR KS 20 ...................................................................................................................10 2.4 NASTAVENÍ KLAPKY .................................................................................................................11 2.5 NASTAVENÍ FREKVENČNÍHO MĚNIČE ........................................................................................12 2.6 OVLÁDÁNÍ HOŘÁKOVÝCH SEKCÍ...............................................................................................12 2.6.1

RUKA ...............................................................................................................................12

2.6.2

KLÁVESNICE...................................................................................................................13

2.6.3

REGULACE .....................................................................................................................13

1.

HLAVNÍ ŘÍDICÍ A MĚŘICÍ POČÍTAČ ...................................................................................1

2.

POČÍTAČ PRO ŘÍZENÍ A MĚŘENÍ HOŘÁKOVÝCH SEKCÍ (2. PC) ...............................6

FSI VUT Brno

1. ÚVOD. Diplomová práce 1

Recommend Documents