گزارش پیشرفت پروژه اتوماسیون سازی بارگیرخانه کارخانه سیمان غرب

گزارش پیشرفت پروژه اتوماسیون سازی بارگیرخانه کارخانه سیمان غرب

شهریورماه ۱۳۹۹

بسمه تعالی

مقدمه:

امروزه کاربرد اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق در صنایع و پروسه‌های مختلف صنعتی به وفور به چشم میخورد. کنترل پروسه و سیستم‌های اندازه گیری پیچیده‌ای که در صنایع مختلف از جمله صنعت سیمان بکار مـی آیـد نیازمنـد ابزارآلات بسیار دقیق و حساس می‌باشند. پیشرفت‌های تکنیکی اخیر در کنترل فرایند و انـدازه گیـری پارامتر‌های مختلف صنعتی از قبیل فشار، دما، فلوی آب، جریان، ولتاژ، وضعیت کلید‌ها و دریچه هـا و … باعث افزایش کیفیت محصولات و کاهش هزینه‌های تولید گردیده است. بعضی از مزایای اتوماسیون صنعتی:

۱-تکرارپذیری فعالیت‌ها و فرایند‌ها

۲-افزایش کیفیت محصولات تولیدی

۳- افزایش سرعت تولید (افزایش کمیت تولید)

۴- کنترل کیفیت دقیقتر و سریعتر

۵- کاهش پسماند‌های تولید (ضایعات)

۶- واکنش‌های متقابل بهتر با سیستم‌های بازرگانی و اداری و مالی و منابع انسانی

۷- افزایش بهره وری واحد‌های صنعتی

۸- بالا بردن ضریب ایمنی برای نیروی انسانی و کاستن از فشار‌های روحی و جسمی

لازمه افزایش کیفیت و کمیت یک محصول، استفاده از ماشین آلات پیشرفته و اتوماتیـک مـی باشـد. ماشین آلاتی که بیشتر مراحل کاری آن‌ها به طور خودکار صورت گرفته و اتکـای آن بـه عوامـل انسـانی کمتر باشد. چنین ماشین آلاتی جهت کارکرد صحیح خود نیاز به یک بخش فرمان خودکار دارند که معمولا از یک سیستم کنترل قابل برنامه ریزی به عنوان مثال PLC استفاده میکنند.

جمع آوری اطلاعات در فرایند‌های صنعتی با استفاده از سنسور‌ها یا حسگر‌ها صورت مـی گیـرد. ایـن حسگر‌ها به منزله چشم و گوش یک سیستم کنترلی عمل می‌کنند. امروزه در بسیاری از ماشین آلات صنعتی استفاده از سنسور‌ها امری متداول می‌باشد تا جاییکه عملکرد خودکار یک ماشین را می‌تـوان با تعداد سنسور‌های موجود در آن درجه بندی کرد.

وجود سنسور‌های مختلف در فرایند اتوماسیون به اندازه‌ای مهم می‌باشد که بدون سنسور هیچ فرایند خودکاری شکل نمی‌گیرد بنابراین سنسور‌ها یکی از اجزای لاینفک سیستم‌های اتوماسیون صنعتی می‌باشند. در گذشته نه چندان دور بسیاری از تابلو‌های فرمان ماشین آلات صنعتی، بـرای کنتـرل پروسـه هـای تولید از رله‌های الکترومکانیکی یا سیستم‌های پنوماتیکی استفاده می‌کردند و اغلب با ترکیب رله‌های متعدد و اتصال آن‌ها به یکدیگر منطـق کنتـرل ایجـاد مـی گردیـد. در بیشـتر ماشـین آلات صـنعتی سیستم‌های تاخیری و شمارنده‌ها نیز استفاده میگردید و با اضافه شدن تعدادی Timer و شمارنده به تابلو‌های کنترل حجم و زمان مونتاژ آن افزایش می‌یافت.

اشکال فوق با در نظر گرفتن استهلاک و هزینه بالای خود و همچنـین عـدم امکـان تغییـر در عملکـرد سیستم، باعث گردید تا از دهه ٨٠ میلادی به بعد اکثر تابلو‌های فرمان بـا سیسـتم‌های کنترلـی قابـل برنامه ریزی جدید یعنی PLC جایگزین گردند. در حال حاضر PLC یکـی از اجـزای اصـلی و مهـم در پروژه‌های اتوماسیون می‌باشد که توسط کمپانی‌های متعدد و در تنوع زیاد تولید و عرضه میگردد. بـه طور خلاصه سیستم‌های نوین اتوماسیون و ابزار دقیق مبتنی بر PLC در مقایسه با کنترل کننده هـای رله‌ای و کنتاکتوری قدیمی دارای امتیازات زیر است:

۱-هزینه نصب و راه اندازی آن‌ها پایین می‌باشد.

۲-برای نصب و راه اندازی آن‌ها زمان کمتری لازم است.

۳- اندازه فیزیکی کمی دارند.

۴-تعمیر و نگه داری آن‌ها بسیار ساده می‌باشد.

۵- به سادگی قابلیت گسترش دارند.

۶- قابلیت انجام عملیات پیچیده را دارند.

۷- ضریب اطمینان بالایی در اجرای فرایند‌های کنترلی دارند.

۸- ساختار مدولار دارند که تعویض بخش‌های مختلف آن را ساده میکند.

۹- اتصالات ورودی – خروجی و سطوح سیگنال استاندارد دارند.

۱۰- زبان برنامه نویسی آن‌ها ساده و سطح بالاست.

۱۱- در مقابل نویز و اختلالات محیطی حفاظت شده اند.

۱۲- تغییر برنامه در هنگام کار آسان است.

۱۳- امکان ایجاد شبکه بین چندین PLC به سادگی میسر است.

۱۴- امکان کنترل از راه دور (به عنوان مثال از طریق خط تلفن یا سایر شبکه‌های ارتبـاطی) قابـل حصول است.

۱۵- امکان اتصال بسیاری از تجهیزات جانبی استاندارد از قبیل چاپگر، بارکد خوان و … به PLC‌ها وجود دارد.

پروژه اتوماسیون سازی کارخانه سیمان غرب

در کارخانه سیمان غرب، بارگیرخانه یکی از دپارتمان های پر اشکال محسوب می شود که توقف های نابجا به دلایل فرسودگی و ناکارآمدی سیستم کنترل آن، پرسنل، مدیران و مشتریان را رنج می دهد. به طوریکه گاهی لازم است چند شیفت پشت سرهم پرسنل زحمت کش بر روی یک اشکال خاص وقت صرف کنند تا بلاخره آن را رفع کنند و سیستم نرمال شود. عیب یابی الکتریکال با توجه به شرایط سخت محیطی بارگیرخانه و نیز پیچیدگی سیستم رله ای و هارد وایری آنجا که منسوخ شده است کار واقعا مشکل و طاقت فرسایی می باشد. در شکل زیر تصاویری از تابلوهای قدیم بارگیرخانه نمایش داده شده که نمایانگر شرایط نامطلوب می باشد.

در راستا بهبود و بهینه سازی خط تولید، مدیران شرکت صنایع سیمان غرب از حدود ۱۰ سال قبل تصمیم نصب اتوماسیون صنعتی در دپارتمان بارگیرخانه گرفتند. چرا که سیستم الکتریکال این دپارتمان فرسوده شده بود و کارایی کافی برای سرویس دهی مناسب را نداشت. اما این تصمیم در حد سفارش تعداد ۱۶ سلول تابلو MCC به یک شرکت تابلوساز فراتر نرفت. و پس از ساخت و انتقال این تابلوها به انبار، نصب و اجرای

شکل ۱ نمونه هایی از تابلوهای قدیم بارگیرخانه

سایر موارد پروژه انجام نگرفت. پس از گذشت چند سال مدیریت محترم عامل جناب مهندس میرشفیعی به همراه مدیریت محترم کارخانه جناب مهندس درخشان تصمیم به ادامه پروژه اتوماسیون سازی بارگیرخانه گرفتند. بنابراین پروژه با نظارت مدیریت محترم برق جناب آقای مهندس مرادی مجددا کلید خورد.

این پروژه با موانع و مشکلات زیادی روبرو بود. از جمله اینکه ساختمان پست وجود نداشت و امکان استفاده از پست فعلی (قدیم) نیز به دلیل در حال کار بودن وجود نداشت. از طرف دیگر با توجه به محدودیت فضا در بارگیرخانه، مکان مناسبی برای احداث پست یافت نمی شد. بناچار قرار بر این شد تا پست جدید در مجاورت پست قدیم ساخته شود و پس از اتمام ساخت، قسمتی از پست قدیم به این پست اضافه شود. در تصاویر زیر مراحلی از تکمیل پست جدید نشان داده شده است.

شکل ۲ مراحل مختلف ساخت پست جدید بارگیرخانه

همچنین در شکل ۳ دیوار بین پست قدیم و پست جدید قبل و بعد از تخریب نشان داده شده است.

شکل ۳

در مرحله بعد نوبت به اجرای استراکچر کف کاذب رسید. این استراکچر با توجه به ابعاد و نحوه چیدمان تابلوها به نحوی که بهترین حالت چیدمان اجرا شود طراحی شد. کف کاذب توسط ناودانی نمره ۱۴ و ورق آجدار با ضخامت ۳ میلیمتر توسط همکاران کارگاه نوسازی اجرا گردید. همچنین سینی کابل در دو سطح مختلف برای کابل های کنترلی و قدرتی در کف کاذب نصب گردید که تصویر آن در شکل ۴ نشان داده شده است.

شکل ۴

مرحله بعدی پروژه تهیه و نصب نردبان کابل بود که به منظور صرفه جویی اقتصادی، ساخت نردبان کابلها توسط نبشی ۳ و ۴ در کارگاه نوسازی انجام می شد و پس از رنگ آمیزی در اختیار پیمانکار جهت نصب قرار می گرفت. شکل ۵ نمایانگر مراحل نصب نردبان کابل در قسمت های مختلف بارگیرخانه می باشد.

شکل ۵

در مرحله بعد تعداد ۱۳ دستگاه از تابلوهای قدرت که از قبل در انبار وجود داشت در پست جدید نصب گردید. از این ۱۳ تابلو یک دستگاه مربوط به برق ورودی و مابقی ۱۲ تابلو دیگر مربوط به تغدیه تمامی تجهیزات بارگیرخانه می باشند. مراحل نصب تابلوها در شکل ۶ نشان داده شده است.

شکل ۶

پس از نصب تابلوها نصب پایه های کلیدهای محلی و قطع اضطراری و همچنین نصب این کلیدها اجرا گردید.

در شکل زیر تصاویری از کلیدهای محلی جدید در کنار کلید محلی های قدیم نشان داده شده است.

شکل ۷

در مرحله بعد عملیات کابل کش انجام شد. برای هر کلید محلی یک کابل ۵*۰٫۷۵ mm² اجرا گردید. لازم به ذکر است که بر خلاف پروژه های قبلی کابل کشی بر روی نردبان کابلهای جدید بسیار منظم اجرا گردید و هر کابل در محل مربوطه ارنج و توسط بست ثابت گردیده است. در شکل این موضوع واضح می باشد.

شکل ۸ مقایسه نحوه کابل کشی قدیم (سمت راست) با کابل کشی جدید (سمت چپ تصویر)

در مرحله بعد پس از آماده شدن تابلو PLC در شرایطی که محدودیت های کرونایی روند پیشرفت پروژه را کند کرده بود، این تابلوها بلاخره طراحی و ساخته شدند که تصویر آن در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل ۹

با نصب تابلو PLC شرایط برای تکمیل ارتباط بین تابلوهای قدرت (MCC) و تابلو PLC فراهم گردید. بنابراین این کابل کشی ها با سرعت بالایی انجام و عملیات سربندی آنها کامل گردید.

در مرحله بعد سرور به صورت موقتی در محل پست برق نصب گردید و ارتباط سرور و تابلو PLC برقرار گردید. با برقراری این ارتباط شرایط برای تست سیستم از طریق HMI فراهم گردید که این تست نیز انجام شده است و سیستم هم اکنون آماده جابجایی از سیستم قدیم به سیستم جدید می باشد. در شکل زیر تصویری از HMI سرور که در مکانی موقتی نصب شده است را ملاحظه می فرمایید.

شکل ۱۰

لازم به ذکر است که تابلوهای ورودی تغذیه کننده پست نیز در یک وقفه بارگیری که به دلیل تعطیلات عاشورا و تاسوعا پیش آمد نصب گردیدند. نصب این تابلوها نیازمند قطع برق کلی و توقف روند بارگیری بود که با حسن استفاده از تعطیلات، مدت توقف برای راه اندازی دو روز کاهش یافت. در شکل زیر تصویری از تابلوها قدیم و تابلوهای جدید نشان داده شده است.

شکل ۱۱

با توجه به وجود جزئیات فراوان در روند اجرای پروژه، به منظور جلوگیری از طولانی شدن این گزارش از ذکر همه این موارد اجتناب می شود. در مطالب گذشته سعی شد تا کارهای شاخص به منظور آشنایی کلی خواننده با پروژه اتوماسیون سازی بارگیرخانه ارائه شود. در ادامه لیستی از کارهای انجام شده اجرایی ارائه شده است:

طراحی و ساخت ساختمان پست جدید برق و نیز الحاق قسمتی از پست قدیم به پست جدید
ساخت و نصب بالکن (برای انتقال تابلوها) و درب و پنجره پست برق
طراحی و اجرای کف کاذب پست برق
اجرای سیستم روشنایی پست برق
نصب سینی کابل در دو سطح برای کابل های کنترلی و قدرت در کف کاذب پست برق
ساخت و نصب نردبان کابل در تمام طبقات بارگیرخانه و بین سیلوها تا آسیاب سیمان قدیم
انتقال و نصب ۱۳ سلول تابلو برق و انجام جزئیات نصب آنها از جمله اتصال باسبارها، ایجاد ارتباط تابلوها و غیره
کابل کشی کنترلی از کلیه تجهیزات الکتریکال از کلید محلی تا پست برق
کابل کشی از تمامی تجهیزات ابزار دقیق از محل تجهیز تا پست برق
نصب پایه برای صد کلید استارت و استوپ و قطع اضطراری
نصب صد کلید استارت و استوپ و قطع اضطراری اتصال آنها به کابلها
نصب حدود بیست سنسور کنار باند (Rop switch) برای باندها پکرها و سربندی آنها
نصب سنسور و تارگت (motion detector) برای تمام مارپیچ ها و روتاری ها (هشت پر) و الواتورها
نصب سطح سنج دیافراگمی برای مانیتور کردن سطح مواد برای الواتورها، بونکرها و بگ فیلترها
طراحی و نصب تابلو PLC
کابل کش ارت بین تابلوهای MCC و وصل آنها به شینه ارت مرکزی و همپنین تابلو PLC
کابل کشی بین تابلوهای PLC و MCC و سربندی آنها مطابق با نقشه های طراحی شده
برنامه نویسی لاجیک تمام تجهیزات و دانلود آن بر روی PLC
طراحی HMI و تهیه صفحات گرافیکی جهت کنترل کردن سیستم توسط اپراتور
نصب سرور و دانلود برنامه ها بر روی آن و ایجاد ارتباط بین سرور و PLC
استارت و استوپ سرد (بدون برق) کلیه موتورها از طریق سرور
دمونتاژ دو سلول تابلو قدیم ورودی برق از ترانسفورماتور و جایگزینی سه سلول شامل تابلو ورودی، فیدرهای ساختمان های اطراف و تابلو خازن به جای آن

بعلاوه در بخش نرم افزار و تهیه مدارک پروژه موارد ذیل تهیه و طراحی شده است:

Consumer List
Control Cable List
Control Cable MTO
Control Cable Technical Spec.
Control System MTO
Control System Technical Spec.
Instrument List
Interlocking Diagram
I/O Allocation
I/O List
LCS List
Loop Diagram
PLC-MCC Interconnection List
PLC Program
HMI Program
تست FAT (Factory Acceptance Test)

در پایان از تمام کسانی که از اجرای این پروژه ما را یاری دادند کمال تشکر و قدردانی را داریم.

تهیه کننده:

مسعود سروری