Počítačové řídicí systémy
2008/09
Ústav
Ústav počítačové
počítačové aa řídicí
řídicí techniky
techniky VŠCHT
VŠCHT Praha
Praha
ŘÍDICÍ SYSTÉM
CUKROVARSKÉ VARNY
případová studie průmyslové realizace
v cukrovaru v Lovosicích
(1996 - 97)
Počítačové řídicí systémy
2008
Obsah přednášky
•
•
•
•
•
•
•
•
blokové schéma výroby cukru z cukrové řepy
výrobní schéma cukrovarské varny
technologie procesu krystalizace
polní instrumentace krystalizátoru (zrniče)
počítačový řídicí systém varny
sekvenční řízení procesu krystalizace
průběh „varu“
ukázky operátorských displejů
Blokové schéma výroby cukru z cukrové řepy
cukrovka
pračka
odstranění hrubých nečistot,
praní řepy vodou
čistá řepa
řezačky
rozřezání řepy na nudličky
s velkým povrchem
řepné řízky
vyloužené
řízky
kaly
melasa
protiproudé vyluhování cukru
z řízků vodou
difuzní šťáva
odstranění necukerných látek vápnem,
epurace
oxidem uhličitým a filtrací
lehká šťáva
zahuštění cukerného roztoku
odparka
odpařením vody
těžká šťáva
získání cukru z roztoku řízenou
varna
krystalizací a odstředěním
extrakce
cukr
Případová studie řízení varny cukrovaru
1/8
Počítačové řídicí systémy
2008/09
Varna
Výrobní schéma cukrovarské varny
těžká
šťáva
vaření
vaření
vaření
zrání
zrání
zrání
odstřeďování
odstřeďování
odstřeďování
krystalový
sirob
černý
sirob
dělič
dělič
cukr
B
krystalový
cukr
lehká
šťáva
melasa
cukr
C
majšování
rozpouštění
záděl
klér
tříproduktové schéma
Technologie procesu krystalizace („vaření cukrovin“)
Základní fáze procesu (zjednodušeno)
S0 připraveno na zahájení varu
kontrola podmínek zahájení varu, čekání na pokyn operátora
S1 napouštění základu
plnění zrniče cukerným roztokem (klér)
S2 zahušťování
odpařování vody až do dosažení požadovaného stupně přesycení roztoku
S3 očkování
přídavek mikroočka (suspenze jemně mletého cukru v lihu)
S4 vypracování zrna
úprava stupně přesycení podle dané křivky přídavkem vody
S5 naváření zrna I.
narůstání krystalů řízené přídavky cukerného roztoku (těžká šťáva) podle viskozity
S6 naváření zrna II.
narůstání krystalů řízené přídavky cukerného roztoku (krystal. sirob) podle viskozity
S7 vysoušení cukroviny
odpařování přebytečné vody do dosažení požadované viskozity
S8 ukončení varu
uzavření přítoku všech médií, vypuštění cukroviny
S9 příprava na další var
vyčištění zrniče parou, uzavření a připojení k vakuu
Případová studie řízení varny cukrovaru
2/8
Počítačové řídicí systémy
2008/09
Instrumentace krystalizátoru (zrniče)
V7
krystalový zrnič
PA
V1
kryst.
sirob
TI
V2
klér
QIC
V3
těžká
šťáva
barometrická
kondenzace
LIC
V6
V4
očko
voda
V5
V9
propařování
topná
pára
uvařená cukrovina
V8
LA
odstřeďování
mísidlo
Instrumentace krystalizátoru (zrniče)
charakteristika viskozimetru
10
9
vysoká
citlivost
8
viskozita [Pa.s]
7
nízká
citlivost
6
5
4
3
2
0,65
oblast očkování
1
0
4
6
8
10
12
14
13,2
16
18
20
výstup [mA]
viskozimetr HAAKE – Rheotest PR-Z, výr. č. 1229
Instrumentace krystalizátoru (zrniče)
PA
TI
LIC
QIC
Případová studie řízení varny cukrovaru
3/8
Počítačové řídicí systémy
2008/09
Struktura řídicího a informačního systému
PC 5
PC 4
vedoucí výroby
provozní laboratoř
PC 1
PC 2
komunikační sběrnice
SattBus
operátoři varny
A
B
PC 3
operátoři kontinuální
části výrobní linky
C
D
E
procesní
počítače
technologické zařízení varny
Technické parametry řídicího systému
Procesní počítače
automaty OP 45 Alfa Laval SattControl
• 136 digitálních vstupů
• 136 digitálních výstupů
• 64 analogových vstupů
• 24 analogových výstupů
(využito 81)
(využito 78)
(využito 59)
(využito 16)
měření, ovládání, alarmy, logické řízení, dvoupolohová a spojitá regulace
Pracovní stanice
standardní PC (Pentium, karta SattBus; Windows NT 4.0, TomPack)
• PC 1:
• PC 2:
•
•
•
základní zobrazování a ovládání (33 obrazovek)
doplňkové zobrazování, privilegované nastavování parametrů,
alarmy, hlasový výstup (42 obrazovek)
PC 3: informace o stavu varny (6 obrazovek)
PC 4: laboratorní deník (zdroj informací pro řídicí systém)
PC 5: zobrazování, bilanční výpočty (36 obrazovek)
Sekvenční řízení varu
připraveno
S0
napouštění základu
S1
zahušťování základu
S2
V7, V5
Q ≥ visk. očkování & potvrzení obsluhou
očkování
S3
V7, V5 , V6
vypršel čas očkování
vypracování zrna
S4
V7, V5 , V4 řízen viskozitou
vypršel čas vypracování zrna
naváření těžkou šťávou
S5
V7, V5, V3 řízen viskozitou
L > hladina změny média
naváření krystalovým sirobem
S6
V7, V5, V1 řízen viskozitou
L ≥ hladina konce naváření
vysoušení cukroviny
S7
vypouštění cukroviny do mísiče
S8
V7, V5
Q ≥ visk. vysušení & prázdný mísič
V8
L=0
propařování zrniče
S9
V7
podmínky zahájení & příkaz obsluhy
V7, V2
L ≥ hladina základu
V9
vypršel čas propařování
Případová studie řízení varny cukrovaru
4/8
Počítačové řídicí systémy
2008/09
Záznam průběhu varu
sekvence:
0 1 2
100
3
4
5
6
7
8 9
80
90
70
60
70
50
60
40
50
40
30
podtlak (kPa)
hladina (%), viskozita (%)
80
30
20
20
10
10
0
0
50
100
150
250
0
300
čas (min)
viskozita
hladina
200
Záznam průběhu varu
sekvence:
0 1 2
100
3
4
5
6
7
8 9
80
90
70
60
70
50
60
50
40
40
30
podtlak (kPa)
hladina (%), viskozita (%)
80
30
20
20
10
10
0
0
50
100
150
200
250
0
300
čas (min)
řízení podle hladiny (
sledované body)
Záznam průběhu varu
sekvence:
100
0 1 2
3
4
5
6
7
8 9
80
90
70
60
70
50
60
40
50
40
30
podtlak (kPa)
hladina (%), viskozita (%)
80
30
20
20
10
10
0
0
50
100
řízení podle viskozity (
150
čas (min)
sledované body,
Případová studie řízení varny cukrovaru
200
250
0
300
sledované meze)
5/8
Počítačové řídicí systémy
2008/09
Obrazovky operátorských počítačů
hlavní menu
Obrazovky operátorských počítačů
hlavní informace o celé varně
Obrazovky operátorských počítačů
ovládání zrniče, nastavování parametrů varu
Případová studie řízení varny cukrovaru
6/8
Počítačové řídicí systémy
2008/09
Obrazovky operátorských počítačů
grafický záznam průběhu varu
Obrazovky operátorských počítačů
ovládání pomocných zařízení varny
Obrazovky operátorských počítačů
nastavování technologických parametrů zrniče (privilegované)
Případová studie řízení varny cukrovaru
7/8
Počítačové řídicí systémy
2008/09
Obrazovky operátorských počítačů
tabulka výsledků laboratorních rozborů
Případová studie řízení varny cukrovaru
8/8
Download

řídicí systém cukrovarské varny řídicí systém cukrovarské