АСУ российским промышленным оборудованием на базе решений Schneider Electric

Объединение компетенций для реализации задач заказчика

ПО «Привод-Автоматика» (г. Магнитогорск) — инжиниринговая компания, специализирующаяся в области промышленной автоматизации грузоподъемного оборудования и технологических процессов. С момента своего основания в 2007 г. компания сотрудничает с производителем электротехнического оборудования и решений по автоматизации — Schneider Electric. За эти годы партнеры успешно реализовали сотни совместных проектов по всей России.

Разрабатывая алгоритмы по управлению грузоподъемным оборудованием, специалисты ПО «Привод-Автоматика» используют программную среду SoMachine, созданную для удобства построения, быстрого ввода в эксплуатацию и последующего обслуживания систем автоматизации промышленного оборудования. SoMachine позволяет запрограммировать и сконфигурировать контроллеры, панели операторов, датчики, приводные устройства и коммуникационные сети. Кроме того, эта программная среда оснащена встроенными шаблонами, библиотеками и протестированными архитектурами систем управления, которые дают возможность ускорить процесс разработки проекта.

Таким образом, предоставляя программную среду и библиотеки SoMachine, компания Schneider Electric обеспечивает своего партнера тщательно проработанными базовыми алгоритмами по управлению подъемно-транспортным оборудованием. А специалисты ПО «Привод-Автоматика», руководствуясь знанием особенностей эксплуатации и конструкции российского промышленного оборудования, занимаются адаптацией этих алгоритмов под нужды конкретных заказчиков.

Среди наиболее интересных совместных проектов, реализованных партнерами в последнее время, стоит отметить создание системы управления для первого в России грейферного крана грузоподъемностью 32 тонны по заказу одного из крупнейших нефтеперерабатывающих заводов, комплексное внедрение АСУ ТП пресса усилием 2000 тонн для ООО «МетМашУфалей», а также разработку прибора безопасности башенных кранов. Остановимся на них более подробно.

Система управления грейферным краном

В рамках инвестиционного проекта по повышению эффективности производственных мощностей одного из предприятий нефтеперерабатывающего завода было приобретено два 32-тонных грейферных крана. Задачей ПО «Привод-Автоматика» было разработать автоматизированную систему управления (АСУ) для этого оборудования.

Главная особенность проекта была связана с повышенной грузоподъемностью грейферов: прежде оборудование такого класса на территории России не использовалось. Каждый кран имеет по два мощных привода для подъема и замыкания (по 315 кВт) и по два — для передвижения крана (по 160 кВт). Таким образом, суммарная мощность приводов составляет порядка 950 кВт.

Для построения системы управления были использованы решения Schneider Electric: контроллеры и другое оборудование автоматизации на базе ПЛК М251 и открытого сетевого протокола CANopеn, преобразователи частоты серии Altivar 71, панели управления и релейно-контакторная аппаратура (рис. 1).

Рис. 1. Структурная схема системы управления грейферным краном

Использованное программное обеспечение предотвращает перекос крана, позволяет реализовать автоматический режим работы грейфера, диагностику и визуализацию работы системы управления посредством графической сенсорной панели оператора, а также удаленный доступ и мониторинг работы системы управления. В результате реализации проекта конечный заказчик получил удобный в эксплуатации грузоподъемный механизм высокой производительности.

Автоматизация крана существенно облегчает труд оператора: управление производится с помощью небольшого джойстика и не требует физических усилий. Заложенные алгоритмы помогают поднять перемещаемый груз без раскачки — за счет этого снижаются требования к квалификации оператора. Кроме того, сокращается время на выполнение каждой операции, поскольку не нужно дожидаться прекращения колебаний груза. В итоге каждый цикл в работе крана становится короче, и его совокупная производительность существенно возрастает.

АСУ ТП промышленного пресса

ООО «МетМашУфалей» (г. Верхний Уфалей, Челябинская обл.) выпускает оборудование и запасные части для всех переделов металлургического производства. В рамках комплексной автоматизации одного из технологических процессов предприятия была выполнена модернизация пресса нестандартной грузоподъемности — 2000 тонн (суммарная мощность установки составляет 1,8 МВт).

В ходе проекта устаревшая система управления прессом была заменена на новую. При разработке алгоритмов пришлось учитывать сложность гидравлической системы пресса. Для создания его АСУ ТП компания «Привод-Автоматика» также использовала широкую линейку решений Schneider Electric: в частности, оборудование автоматизации на базе ПЛКТМ 251 и сети CANopen общей протяженностью 250 метров, преобразователи частоты серии Altivar 71 и Altivar 600, устройства плавного пуска ATS 48 и панели оператора серии HMIG3U (рис. 2). Механизм измерения положения пресса реализован посредством абсолютного энкодера (датчика, измеряющего угол поворота объекта) OsiSense CANopen.

Рис. 2. Структурная схема автоматизации пресса

Теперь на панель оператора выводится полная гидравлическая схема с индикацией работы электрического и гидравлического оборудования пресса. Разработаны алгоритмы автоматического, полуавтоматического и ручного режимов работы. Специализированные алгоритмы управления пропорциональными и логическими клапанами в сочетании с механизмом на базе энкодера позволили повысить точность позиционирования пресса до 1 мм — а следовательно, повысить качество продукции, выпускаемой предприятием, и увеличить производительность всей линии.

Рис. 3. Башенный кран

Приборы безопасности башенных кранов

В соответствии с требованиями правил эксплуатации, устройства и приборы безопасности должны использоваться на всех кранах. Такого рода приборы для башенных кранов давно выпускаются различными российскими предприятиями, однако данные изделия бывают ненадежны в эксплуатации и требуют регулярной замены (несколько раз в год).

Для решения этой проблемы компания «Привод-Автоматика» разработала собственный прибор безопасности 8-, 10- и 12-тонных башенных кранов (рис. 3), одновременно реализующий все необходимые специализированные алгоритмы управления башенной стрелой. В частности, прибор управляет приводами всех механизмов крана, выполняет алгоритм исключения влияния скручивания башни на стрелу и обеспечивает визуализацию работы системы управления.

Непосредственно с точки зрения безопасности в функционал прибора входят защита крана от опрокидывания и перегрузки, запрет работы при недопустимой скорости ветра, защита механизмов крана по крайним положениям с адаптивным снижением скорости, координатная защита; регистрация параметров работы крана с возможностью последующего считывания, обработкой данных и формированием отчетов, регистрация параметров работы компонентов системы управления с формированием архива ошибок и событий, а также другие виды защит.

Прибор был разработан с использованием среды SoMachine, а само устройство на 90% укомплектовано оборудованием производства Schneider Electric. Управление приводами и функция защиты крана реализуются за счет программируемого контроллера, глубоко интегрированного в систему управления.

Главные достоинства прибора — высокая надежность и длительный срок эксплуатации, сопоставимый с продолжительностью срока службы самого крана. Это позволяет строительным организациям избавиться от проблем, связанных с внезапными поломками и заменами приборов, и получить выраженный экономический эффект.

По итогам типовых испытаний разработанный прибор безопасности (рис. 4) признан пригодным для применения в серийной продукции систем управления башенных кранов. Решение пользуется популярностью у строительных компаний во всех регионах России.

Рис. 4. Прибор безопасности башенного крана

Перспективы сотрудничества

Совместные компетенции компаний Schneider Electric и «Привод-Автоматика» позволяют им предлагать российским предприятиям оптимальные решения в сфере АСУ ТП отдельных машин и механизмов. В числе ближайших планов ПО «Привод-Автоматика» — освоение недавно вышедшего на рынок семейства преобразователей частоты Altivar 320, 340 и 900 с функциями интеллектуального управления и новых средств автоматизации.