Россия
УДК 674.815 Древесностружечные прессованные материалы (в форме плит, брусьев, досок, формованных деталей и др.)
В работе рассматривается организация системы управления сушкой стружки в производстве древесностружечных плит. Предложена структурная схема управления сушильным барабаном. Принцип функционирования системы управления сушкой стружки основан на использовании двух целевых функций. С помощью разработанной программы оптимизации процесса компьютер осуществляет выработку управляющих воздействий изменения подачи газа. Приведена схема непосредственного цифрового управления процессом сушки.
сушка стружки, управляющий контроллер, плиты, структурная схема, модуль, датчик
Производственно-деревообрабатывающий комплекс «Апшкронск» – крупнейшее деревоперерабатывающее предприятие Краснодарского края, приоритетным направлением которого является производство древесностружечных плит. Сегодня в структуре объединения слаженно работает несколько деревоперерабатывающих предприятий, в том числе завод по производству ДСтП.
Рисунок 1 – Предприятие ПДК «Апшеронск»
Древесностружечные плиты, выпускаемые ПДК «Апшеронск» – это трехслойные плиты с наружными слоями из мелкой стружки и плотным внутренним слоем из стружки более крупной фракции. Подготовленные древесные частицы направляются в соответствующие накопительные бункера для внутренних или наружных слоёв перед сушильными барабанами. Измельченная стружка поступает в сушильные барабаны, где сушится до влажности 3–5 % для наружных слоев и 2–4 % для внутреннего слоя, затем на доизмельчение в мельницу и на сортировку по потокам рассева.
На предприятии при сушке измельченной древесины для производства древесностружечных плит автоматизирована подача стружки в сушильный барабан. Сырая стружка в сушильный барабан подается из горизонтальных бункеров. Управление подачей сырой стружки осуществляет исполнительный механизм (приводной двигатель АО–51–4) шлюзового затвора. При увеличении влажности стружки подачу уменьшают при уменьшении – увеличивают. Контрольно – измерительная аппаратура (вольтметр) располагается на пульте оператора. Контроль температуры на входе в барабан осуществляется потенциометром КСП–4 с термопарой ТХК–0063. Также контролируется и регулируется температура топочных газов на выходе из барабана регулятором температуры РТ–049 с термометром сопротивления ТСМ–6097. При отклонении ее от заданной температуры, предусмотренной технологическим регламентом, сигнал на входе термометра регистрируется и отображается на щите. Оператор увеличивает или уменьшает поток газа в магистрали и поток воздуха от вентилятора, а также подачу сырой стружки из бункера. Контроль процесса сушки осуществляется приборами, а также оператором при контроле температуры и влажности стружки [1], [2].
Принцип функционирования системы управления сушильным барабаном заключается в следующем. Имеем сверку двух целевых функций у1 и у2, полученных активными экспериментами в соотношении с их коэффициентами веса, найденными методами экспертных оценок. Датчиками D21, D22, D23, D24 автоматически измеряется начальная влажность дисперсного материала, влажность и температура воздуха в сушильном отделении, температура атмосферного воздуха. Аналоговые системы на выходе датчиков преобразуются в ЭВМ с помощью модуля аналогового ввода – вывода в коды. С помощью разработанной программы оптимизации процедуры компьютер осуществляет выработку управляющих воздействий изменения подачи газа, дисперсного материала, воздуха на горение газа и смешивание с топочным газом , учитывая при этом действующие в данный момент возмущения: начальную влажность частиц F1, влажность и температуру воздуха в сушильном отделении F2 и F3, температуру атмосферного воздуха F4. Эти управляющие воздействия в виде кодов преобразуются с помощью модуля аналогового вода – выводы в сигналы в виде электрических напряжений, которые через преобразователи воздействуют на исполнительные механизмы ИМ1, ИМ2, ИМ3, ИМ4, изменяющие подачу природного газа, сырых частиц, расхода воздуха на горение газа, расхода воздуха на смешивание с топочными газами. Измерительные преобразователи D11, D12, D13, D14 определяют фактические значения управляющих воздействий х1, х2, х3, х4 в виде кодов, которые ЭВМ сравнивает с оптимальными
[3].
Рисунок 2 – Структурная схема управления сушильным барабаном
При отклонении фактических значений управляющих воздействий от оптимальных ЭВМ выдает корректированные команды на соответствующие исполнительные механизмы с целью обеспечения совпадения фактических и оптимальных величин подачи газа, сырых частиц, воздуха на горение природного газа и смешивание с топочным газом. При изменении величин возмущающих воздействий F1, F2, F3, F4 вновь автоматически определяются и реализуются оптимальные значений управляющих воздействий , то есть система управления является адаптивной к возмущениям и поддерживает минимальные отклонения конечной влажности частиц и температуры отработавшего теплоносителя от заданных значений.
Информация с датчиков D31, D32, измеряющих конечную влажность высушиваемого материала и температуру отработавшего теплоносителя на выходе из агрегата, поступает в компьютер, что позволяет осуществлять контроль выходных параметров процесса. Все численные значения параметров, характеризующих проведение процесса сушки дисперсных материалов выводятся на монитор. Быстродействие системы обеспечивает оперативное регулирование и установку требуемых значений управляемых параметров.
Рисунок 3 – Структурная схема компьютерного управления процессом сушки стружки
Предлагаемая система автоматического управления использует трехуровневую схему. Первый, или нижний уровень – это исполнительные механизмы (вентиляторы, затворы, двигатели), а также устройства сбора информации (датчики давления, температуры, расходомеры). Второй уровень – управляющий контроллер с модулями УСО. В качестве управляющего контроллера использована процессорная плата PCA-6134P производства фирмы Advantech с платами дискретного ввода-вывода PCL-722 и последовательного ввода-вывода PCL-746+, а также с платой интерфейса канала общего пользования (КОП). К плате PCL-722 подключены модули дискретного ввода-вывода производства Grayhill ( 70G- IAC5A, OAC5A, IDC5B) и Advantech ( PCLM-OAC5Q, IAC5AQ) для управления затворами с электроприводами, вентиляторами, клапанами, входящими в систему управления. Третий, или верхний уровень - пульт управления системами управления, который включает в себя рабочую станцию оператора (компьютер с
Приведенная схема непосредственного цифрового управления позволит оперативно реализовывать процесс сушки в соответствии с технологическим регламентом. Предложенный комплекс технических средств расширяет возможности сушки и обеспечивает качественное управление.
Практическое использование системы управления может осуществляться как на новых барабанных сушилках, так и на действующих агрегатах. Высокая эффективность применения системы, простота конструкции, универсальность, достаточно низкая стоимость позволяют сделать вывод о перспективности ее использования для управления с обеспечением заданной конечной влажности частиц и температуры отработавшего теплоносителя, минимизации расхода энергоносителей.
1. Лысенко, Э.В. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами. / Э.В. Лысенко. – М.: Радио и связь, 2007. – 129 с.
2. Поляков, С.И. Автоматика и автоматизация производственных процессов : учеб. пособие / С.И.Поляков; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2007. – 373 с.
3. Поляков, С.И. Проектирование систем управления : учеб. пособие / С.И. Поляков, Н.П. Зуйкин. – Воронеж: ВГЛТА, 2001. – 133 с.
4. Средства и системы промышленной автоматизации // Средства и системы промышленной автоматизации : сайт. – URL: www.asutp.ru (дата обращения: 19.04.2024).
5. Электротехнический центр // Завод исполнительных механизмов «Промпривод» : сайт. – URL: www.kipribor.ru (дата обращения: 19.04.2024).
