Автоматизация установок ИКМ и ИМ-1 для контроля антиокислительных и моющих свойств моторных масел
Описание внедрения
Переоборудование различных исследовательских и тестовых лабораторий с переходом на использование современных технологий взамен морально и технически устаревших, является одной из первоочередных задач для многих Российских НИИ. Решение такой задачи путем приобретения готового решения не всегда возможно из-за различных специальных требований к оборудованию и ограниченных возможностей адаптации к изменяющимся требованиям, технологических и лабораторных процессов. Кроме того, при выборе значение имеет стоимость не только самого внедрения, но и технической поддержки в процессе эксплуатации. Одним из примеров такого переоборудования стала автоматизация установок ИКМ и ИМ-1 лаборатории № 10 ОАО «ВНИИ НП».
Установки ИКМ предназначены для оценки антиокислительных свойств масел по методу ГОСТ 20457-75. Эти установки применяется как на нефтеперерабатывающих заводах для оценки качества товарной продукции, так и в научно-исследовательских институтах при изучении функциональных свойств масел и оценки эффективности действия различных присадок.
На установке ИМ-1 проведятся моторные испытания масел групп Г, Г2 и Д с целью определения их моющих свойств по методу ГОСТ 20303-74. Эта установка применяется в научно-исследовательских институтах, на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности и в организациях, занятых разработкой новых технологических схем производства масел и подбором композиции масел и присадок.Методики испытания жестко регламентируют режимы работы двигателя. Часовой расход топлива и температуры в различных точках необходимо поддерживать равными заданным значениям с тем, чтобы соответствовать режимам, заданным в методике.
Построенная система управления позволяет произвести измерения расхода топлива, температур и давления, а также поддерживать температуру, управляя работой электрических исполнительных механизмов по закону ПИД-регулирования.
Задача стояла не только заменить устаревшее контрольно-измерительное оборудование на более современное, но и максимально автоматизировать технологические процессы, что бы свести «человеческий фактор» к минимуму. В результате проработки множества вариантов было принято решение в качестве измерительного и управляющего использовать оборудование производства фирмы «ОВЕН», а в качестве контролирующего и регистрирующего результаты – программный пакет MasterSCADAпроизводства ОАО «ИНСАТ».
Для переоснащения стенда использованы следующие приборы ОВЕН: ПЛК 100 К.М. - 1-шт;МВУ-8 1-1-шт; ТРМ-202 - 12 шт.; ИП-320 1-шт.
Для отображения и архивирования данных на персональном компьютере, подключенном к ОВЕН ПЛК, используется программный пакет MasterSCADA. На установках ИКМ приборы ТРМ202 измеряют температуру масла, температуру выхлопных газов, температуру стенки цилиндра двигателя, температуру головки цилиндра двигателя и давление масла. Помимо этого с помощью выходных реле осуществляется сигнализация выхода из режима.Контроллер позволяет контролировать работу как всех трех установок лаборатории одновременно, так и каждой по отдельности.
ПЛК осуществляет автоматический замер расхода топлива на каждую установку. Он управляет электромагнитными клапанами и осуществляет измерение времени прохождения топлива, после чего выдает значение о расходе. Для этого в контроллере реализована программа, основанная на алгоритме расходомера СИ8. Так же ПЛК осуществляет ПИД регулирование температуры масла.
Для установки ИМ требуется подача воздуха от компрессора для имитации наддува, причем, по методике измерений, входящий в двигатель воздух должен быть нагрет до 50 С0. Для поддержания этой температуры в ресивере установлен воздушный ТЭН. Воздух в ресивер нагнетается компрессором до определенного давления. После достижения заданного значения давления ПЛК включает ТЭН и регулирует температуру по ПИД-закону.
Параллельно ПЛК в зависимости от значения давления управляет производительностью компрессора. Регулирование охлаждения двигателя осуществляется через теплообменник, температура которого регулируется задвижкой с электроприводом по ПИД-закону. Тревожная сигнализация о недопустимом снижении уровня охлаждающей жидкости обеспечивается с помощью оптического датчика, установленного на теплообменнике.
Контроль расхода воздуха, поступающиего в двигатель, осуществляется датчиком «Сапфир» по перепаду давления, выходной сигнал с датчика через МВУ-8 заводится в ПЛК, где данные обрабатываются, и расчитывается значение в реальном времени. На панель оператора ИП-320, подключенную к ПЛК, выводятся значения основных параметров работы: температура, расход топлива, состояние реле, текущий режим работы и т.д. Применение панели позволило упростить ввод дискретных значений в ПЛК. Вместо использования лишних проводов и внешних кнопок оператор управляет процессом, нажимая на клавиши ИП-320. При этом все сигналы от ПЛК к панели и обратно пересылаются по одной витой паре.
Дополнительно к ПЛК подключен компьютер с установленным на нем программным пакетом MasterSCADA (ОАО «ИНСАТ»), обеспечивающий визуализацию процесса и архивное хранение всех необходимых промежуточных данных. На мониторе отображается анимированная трехмерная модель процесса с его графическими и цифровыми характеристиками, меняющимися в реальном времени, а так же обеспечивается возможность простого интерактивного управления. Созданные во время работы архивные файлы могут быть в любое время открыты с помощью Microsoft® Excel для последующего анализа и печати.
Помимо всего вышеперечисленного, т.к. в ПЛК остались не задействованы ресурсы, было принято решение оснастить топливные баки установок датчиками «Сапфир-22», которые позволяют контролировать уровень наполнения топливных баков, сигнализировать об этом и осуществлять автоматическую дозаправку установок топливом. Построенная таким образом система позволяет полностью заменить морально и технически устаревшее оборудование. Кроме того, использование современных технологий уменьшает трудозатраты на монтаж линий связи и предоставляет новые возможности управления технологическим процессом.