Проектным отделом ООО «ПромМонтажАвтоматика» разработаны проекты АСУ ТП конвейерных и поточных линии на многих предприятиях Уральского региона, внедрение которых позволило значительно сократить издержки и повысить производительность.
Уровень автоматизации конвейерных установок определяется степенью автоматизации функций управления, применяемыми техническими средствами и типом структуры системы управления.
АСУ конвейерных установок выполняет следующие функции: автоматизацию пуска и останова групп машин с центрального щита управления; контроль вступления в работу каждой машины; контроль состояния механизмов всех машин группы; выполнение отдельных вспомогательных операций при непрерывном движении грузов (учет, дозирование, регулирование производительности и т.п.); автоматизацию операций загрузки, разгрузки и распределения грузов по заданным пунктам-адресам с помощью систем автоматического адресования грузов; контроль заполнения бункеров и выдачи грузов в зависимости от их заполнения.
По типу структур АСУ конвейерными установками делятся на системы централизованного и децентрализованного управления, а также системы со смешанной структурой, причем все три типа структур могут быть одноуровневыми и многоуровневыми. Для сложных АСУ конвейерными установками целесообразно рекомендовать к применению децентрализованную многоуровневую АСУ с информационно-вычислительными машинами и логическими управляющими устройствами.
В структуру АСУ конвейерными установками входит ряд практически автономных подсистем. Обычно выделяют четыре таких подсистемы: технологического контроля и представления информации; автоматизированного управления; регулирования; технологических защит и блокировок.
Подсистема технологического контроля и представления информации выполняет: контроль (измерение, представление); сигнализацию; регистрацию; расчет технико-экономических показателей; связь с другими подсистемами АСУ конвейерными установками.
Информация о состоянии конвейерных установок и их исполнительных механизмов поступает от датчиков, указателей положения, от конечных и путевых выключателей, блок контактов пускателей, контакторов и функциональной аппаратуры. Контроль параметров конвейерных установок, сведения о которых требуются оперативному персоналу постоянно, дублируется индивидуальными измерительными комплектами непрерывного действия.
Контроль наличия груза на ленте, пластинчатом полотне и т.п. осуществляется с целью предотвращения перегрузки рабочего органа, а также переполнения пересыпных устройств в точках перегрузки. В качестве датчиков наличия груза в рассматриваемой подсистеме применяются контактные (датчики нажимного типа) и бесконтактные датчики. В качестве бесконтактных датчиков используются индуктивные, радиоактивные, емкостные и фотоэлектрические датчики.
Наличие груза на ленте контролируется при помощи датчиков, замыкающих электрическую цепь при отклонении импульсного прибора массой перемещаемого груза. Импульсный элемент в частном случае может быть выполнен в виде лопатки или ролика. При определенной нагрузке провисающая ветвь движущейся ленты приводит во вращение ротор датчика, включает сигнализацию и отключает электропривод конвейера. При транспортировании штучных грузов, если производится их перегрузка с одного конвейера на другой, осуществляется контроль минимально допустимых интервалов между отдельными грузами.
Контроль грузопотока на ленте конвейера может быть осуществлен при использовании со осно расположенных источников и приемников радиоактивных излучений. Сигнал радиоактивного излучения, уровень которого зависит от толщины слоя материала на ленте, преобразуется и поступает на устройство индикации, а затем на сервомотор, управляющий задвижкой бункера.
Одновременно сигнал из преобразователя подается на интегрирующее устройство, которое показывает количество транспортируемого груза.
Контроль сбега ленты может осуществляться с помощью аппарата АКЛ-1, принцип действия которого основывается на перекатывании контролирующего ролика по нерабочей стороне ленты. При отсутствии ленты над роликом рычаг под действием груза поворачивается и отключает пускатель последнего. Для контроля сбега ленты могут также применяться бесконтактные, например фотоэлектрические датчики, которые выполняются в виде фотоэлементов с внешним фотоэффектом, фотосопротивления или фотоэлемента с запирающим слоем.
Контроль пробуксовки и обрыва ленты производится аппаратом, который реагирует также на разрыв ленты, нарушение целости роликоопор и работы двигателей. Принцип работы аппарата заключается в определении времени оборота рычага, закрепленного на оси ведомого барабана конвейера. При увеличении времени оборота рычага, что может быть вызвано только пробуксовкой ленты, подается сигнал на отключение подающего и буксующего конвейеров.
Контроль движения тяговых органов осуществляется с помощью реле скорости, которые подразделяются на механические (динамические, центробежные, динамические инерционные, гидравлические) и электрические (индуктивные и тахогенераторные). На ленточном конвейере место установки реле скорости можно брать произвольно, так как скорость ленты по длине конвейера при любом режиме не меняется (обычно его ставят на валу хвостового барабана). Место установки реле скорости на цепных конвейерах существенно влияет на надежность подсистемы технологического контроля (наиболее опасным является разрыв на приводной звездочке), поэтому реле скорости устанавливается на холостой ветви после привода. Контроль мест перегрузки осуществляется с помощью сигнализаторов завалов перегрузочных пунктов, работа которых основывается на отклонении подвижного элемента, например, до лотка датчика, который отключает двигатель подающего конвейера.
Контроль степени заполнения бункерных установок осуществляется установкой датчиков верхнего и нижнего уровня материала, что позволяет автоматически отключать двигатель загрузочного конвейера при переполнении бункера и двигатель конвейера, на который производится разгрузка, при отсутствии материала в бункере.
Датчики путевой автоматики определяют постоянную связь движущейся цепи, тележек, подвесок и отдельных механизмов конвейера с подсистемой технологического контроля. Движущийся элемент тем или иным способом (чаще всего механическим контактом) воздействует на щуп датчика, который передает сигнал непосредственно в датчик, например, в контактный или бесконтактный конечный выключатель.
Датчики путевой автоматики обеспечивают правильную работу передаточных устройств, контролируют взаимное расположение тележек с подвесками и выполняют другие подобные операции при работе конвейера. Например, в современных Толкающих конвейерах используют в основном три унифицированных типа датчиков: тележки, толкателя и свободного толкателя.
Устройства представления информации могут быть в виде традиционных измерительных приборов (показывающих, самопишущих и интегрирующих), а также с использованием электронно-лучевых трубок ЭЛТ или электронно-лучевых индикаторов ЭЛИ. На последних с помощью вызывных устройств могут быть представлены интересующие оператора параметры или фрагменты мнемосхемы конвейерных установок. Срабатывание защит, а также отклонившиеся за заданные пределы параметры автоматически выводятся на ЭЛИ. При отказе какого-либо управляющего устройства по ЭЛИ, автоматически высвечивается программа работы данного устройства с указанием места, в котором произошел отказ, и оператору по управлению конвейерными установками. Дистанционный контроль за вступлением в работу каждого конвейера должен отражаться на мнемосхеме, устанавливаемой на центральном щите управления.
Подсистема технологического контроля и представления информации должна быть снабжена двусторонней звуковой оперативной и предупредительной сигнализацией, в частности, пуску конвейера должна предшествовать звуковая сигнализация.
Подсистема автоматизированного управления конвейерными установками выполняет следующие функции: последовательный пуск двигателей конвейерной линии в порядке, обратном направлению грузопотока, с необходимой выдержкой между включениями; останов всей линии с центрального щита управления и каждого конвейера с места установки; местный пуск каждого конвейера (с отключением блокировок) в обоих направлениях при наладке, регулировании и опробовании линии; автоматическое приведение схемы управления в положение \’abвыключено\’bb при отсутствии напряжения.
Программное управление следует рассматривать как частный случай автоматического управления, при котором на различных программоносителях записывается программа работы конвейерных систем.
Обычно пусковую кнопку ставят на центральном щите управления, а кнопки «Стоп» располагают в нескольких местах каждого отдельного производственного помещения, в переходных галереях, у приводных механизмов, на участке загрузки и разгрузки – для быстрой аварийной остановки конвейера и предотвращения несчастных случаев. При аварийной остановке одного конвейера в поточной линии немедленно останавливаются все предыдущие конвейеры.
Подсистема регулирования выполняет следующие функции: получение информация о текущем значении регулируемых параметров; сравнение текущих значений регулируемых параметров с заданными значениями; формирование закона регулирования; выдачу регулирующих воздействий; обмен информацией с другими подсистемами. Например, система автоматического регулирования производительности конвейерной установки организуется на основе информации, получаемой от датчиков, измеряющих скорость движения груза, линейную нагрузку, и воздействует на положение шибера, на скорость питателей.
Подсистема защит и блокировок определяет минимизацию экономических потерь на восстановление работоспособности оборудования конвейерных установок. Свое назначение подсистема защит и блокировок выполняет путем предотвращения или устранения ситуаций, приводящих к нарушению технологического процесса или к повреждению оборудования. Особую роль играет надежное функционирование блокировок для сложения систем конвейерных установок в период проведения пуско-остановочных операций. Конвейерные установки оборудуются блокировками, которые отключают привод конвейера при пробуксовке ленты, поперечном и продольном порыве ленты, сходе ленты в сторону свыше установленных допусков, повышении температуры барабанов или других механизмов конвейера сверх допустимой величины, а также при децентрировании ленты на приводном и отклоняющих барабанах. Технические реализации подсистемы защит и блокировок осуществляются рядом унифицированных каналов с принятием мероприятий по повышению их надежности.