Процесс дозирования – производство продукта партиями с периодическими загрузками и разгрузками смесителя или реактора – один из основных типов технологических процессов. Этот процесс состоит из следующих основных стадий:

• Добавление первоначальных компонентов в заданном количестве.
• Воздействие на компоненты установленным технологией способом – нагрев, смешивание и другие.
• Получение готового продукта или полупродукта, разгрузка, фасовка.

Критически важным элементом этого процесса является точная и надежная измерительная система (например, по весу или по объему), которая способна осуществлять контроль входного сырья и готового продукта и выполнять дозирование исходных компонентов. Этот процесс может быть автоматизированным, ручным, или совмещать автоматические и ручные операции. Автоматизированные операции взвешивания, дозирования, слива и перекачки могут выполняться на весовом терминале, при этом не нужно использовать системы управления процессов на базе программируемого логического контроллера. Правильно подобранные весовой терминал и система дозирования могут также управлять действиями оператора при выполнении ручного дозирования. Автоматизированная система дозирования может быть особенно полезной при операциях с партиями компонентов небольшого объема, так как она позволяет экономить время и средства, затрачиваемые на перенастройку и программирование программируемого логического контроллера.

Преимущества использования автоматизированной весовой системы управления дозированием и ее роль в решении задач:

• Получение стабильных характеристик продукта от партии к партии.
• Достижение эффективности производства партиями.
• Снижение затрат и объема брака.

Использование правильно подобранной системы дозирования приведет к росту эффективности технологического процесса, а также позволит увеличить рентабельность производства.

Преимущества специализированного контроля дозирования

Преимущества использования системы дозирования можно рассмотреть на примере процесса приготовления строительных смесей. Компоненты рецептуры сначала проходят подготовку, а затем смешиваются в установленном порядке – получается строительная смесь. С помощью контролируемого процесса фасовки и других процедур смесь превращаются в конечный продукт — готовый к отгрузке. Этот пример сильно упрощен, но он переносит нас в условия реального производства, когда ежедневно выпускаются сотни или тысячи мешков строительных смесей, которые могут иметь различные технологические качества. Для этого последовательность действий в ходе дозирования цемента и иных компонентов существенно изменяется. Для обеспечения высокого качества продукции очень важно использовать решение, которое обеспечит равномерное и точное дозирование для каждой партии смеси установленного сорта.

Построение грамотно спроектированной системы дозирования поможет в достижении следующих целей:

• Увеличение выпуска качественной продукции.
• Уменьшение количества брака и отходов сырья.
• Максимальное увеличение общей производительности и рентабельности.

Выбор системы дозирования в периодическом процессе

Выбор системы дозирования для конкретного производственного процесса может оказаться непростой задачей. Подходящая система дозирования повысит рентабельность технологического процесса, устранит снижение качества и улучшит стабильность характеристик конечного продукта. Общая технология дозирования должна управлять процессом перемещения компонентов различного типа в целевой агрегат и при этом контролировать вес каждого компонента. Весовое оборудование который может управлять этими действиями и подходит для такой задачи. Автоматизированное решение дозирования позволяет упростить производственный процесс, так как взвешивание компонента и его перемещение, по сути, являются двумя составляющими одной технологической операции.

Можно эффективно строить и внедрять систему дозирования, использующую программируемый логический контроллер, например, в условиях фиксированного технологического процесса, когда подразумевается производство различных конечных продуктов, при необходимости переключения между несколькими ингредиентами и рецептурами. Однако это решение может не подойти для небольших и средних производств, где требуется эксплуатационная гибкость технологических процессов из-за ограниченности ресурсов.

Установленные стандарты могут помочь в управлении дозированием, вне зависимости от того, какие технологические установки используются на производстве. Применение готовых систем со встроенными инструкциями операторов, соответствующих требованиям стандартов дозирования может создать такую модульную систему, которая обеспечит согласованное применение системы управления технологическим процессом. Модульный подход может сократить время, необходимое для обучения персонала, позволит упростить пользовательский интерфейс и установить распределенную систему дозирования в нескольких местах для того, чтобы использовать общие рецептуры и общую производственную информацию в одной и той же базе данных.

Для того чтобы обеспечить согласованный подход к решению задачи дозирования компонентов, при использовании программируемого логического контроллера потребуется грамотное программирование и тщательно спланированное внедрение, особенно если установка системы географически распределена. С другой стороны, автоматизированная система управления дозировкой будет совмещать процедуры управления дозированием и перемещением компонентов в одном многофункциональном блоке. Это устраняет необходимость в разработке программного обеспечения программируемого логического контроллера, сокращает время внедрения системы управления технологическим процессом и позволяет клиенту уделить основное внимание своим уникальным рецептурам.

Внедрение специализированной системы дозирования

Выбор системы дозирования и управления технологическим процессом, соответствующей положениям регламентов и стандартов, принципам входного и выходного контроля, и пригодной для используемых материалов и рецептов в ходе технологического процесса, может принести быстрые и ощутимые результаты. Стандарты дозирующих процессов помогают при выборе системы дозирования следующим образом:

• Позволяют построить подходящую систему управления периодическим процессом.
• Предоставляют информацию об общих требованиях к автоматизированным системам управления процессом, в том числе к дозированию.
• Предоставляют полезную информацию относительно пользовательской конфигурации системы управления.
• Содержат руководства по интеграции решений от различных поставщиков в единый технологический процесс дозирования.

Основная цель стандартизации процесса дозирования заключается в том, чтобы помочь производителям осуществлять периодический технологический процесс со стабильными характеристиками.

Управление дозированием в технологическом процессе

Алгоритмы, организующие оптимальную работу технологической установки, и автоматизация дозирования всех компонентов помогут снизить производственные затраты, повысить выход продукции, снизить объем брака и потери сырья и увеличить степень полезного использования оборудования.

При стандартизации процессов дозирования оборудование рассматривается отдельно от рецептуры. Разрабатывается согласованный интерфейс, который помогает оператору повысить удобство и степень полезного использования оборудования. Потери материалов и брак сводятся к минимуму, если система каждый раз напоминает оператору о добавлении ингредиента. Пользовательский интерфейс позволяет добавлять ингредиенты с точностью в пределах установленных допусков. В основе автоматизированного решения может стоять надежный весовой терминал с функциями интеллектуальной многокомпонентной дозировки одновременно в несколько емкостей и управления внешними технологическими операциями.

Автоматическое дозирование

Стандарты дозирования описывают модульный, гибкий процесс, упрощающий операцию дозирования, смешивания и разгрузки. Комплексное автономное решение позволяет оператору заранее выбирать требуемую технологическую установку и одну из рецептур и сокращает время, необходимое для перехода к другой партии продукта. Подача компонентов контролируется с использованием автоматического оборудования, например, питательных клапанов, задвижек и шнековых питателей. Одновременно с этим производится мониторинг массы компонентов – это гарантирует прекращение подачи по достижению установленного предела. Эти функции могут существенно повысить производительность процесса дозирования.

Ручное дозирование

Если процесс дозирования проводят вручную, – оператор самостоятельно выбирает и добавляет ингредиенты – то автоматические управляющие связи (например, дискретные входы/выходы) не используются, что позволяет оператору дозировать несколько ингредиентов без соблюдения входных условий. Ручное управление дозированием просто выполняется оператором. Внедрение системы дозирования, позволяющей контролировать действия оператора, может также устранить проблемы, связанные с недо- или передозировкой. Наличие такой системы гарантирует, что ненужные ингредиенты не будут добавлены, а необходимые не будут пропущены. Оператор использует устройство считывания RFID меток для идентификации ингредиента, добавляет его, и переходит к следующему ингредиенту.

В ходе проверки материала оператор будет получать предупреждение, если выбран не тот ингредиент, после чего будет выдан запрос на сканирование кода необходимого ингредиента, что позволит обеспечить стабильность рецептуры. Если требуется поэтапное смешивание компонентов, оператор может запустить этот процесс в любой момент по команде с экрана терминала или компьютера. Процесс будет протекать без вмешательства оператора до тех пор, пока не потребуется добавить другие ингредиенты.

Если процесс подразумевает автоматическое перемещение ингредиентов, необходимо использовать систему дозирования, которая позволяет запрограммировать дискретные входы/выходы для управления подачей материалов. Кроме этого, на производстве существует иное дополнительное оборудование, которым также необходимо управлять.

Управление дополнительным оборудованием

Для автоматизированного управления дополнительным оборудованием необходимо определить алгоритмы управления. Например, при использовании смесителя может потребоваться, чтобы система дозирования выполняла следующие функции:

• Включала смеситель на определенном этапе составления рецептуры.
• Запускала смеситель на определенное время.
• Задерживала запуск смесителя до тех пор, пока добавляемый вручную компонент не будет помещен на весы перед началом замешивания.

Вне зависимости от того, какой тип системы дозирования используется, для обеспечения стабильности характеристик партий готовой продукции требуется дозирующая система, которая точно управляет подачей компонентов, обеспечивает точное прекращение подачи при достижении заданной массы и управляет всем процессом дозирования.

Отслеживание и контроль данных о процессе дозирования

Важной функцией системы управления периодическим технологическим процессом является слежение за фазами процессов дозирования, выдержки, смешения и выгрузки, в ходе которого определяются следующие параметры:

• Хронометраж изготовления продукта.
• Наименования и количество использованных компонентов.
• Данные оператора, ответственного за изготовление данной партии продукта.

Функционал позволяет выявить потенциальные проблемы с производительностью технологического оборудования. Инженерно-технический персонал производства проверит наличие очевидных нарушений в производственном процессе дозирования. Упрощается поиск изготовленной партии и использованных ингредиентов, а также попутно решаются следующие задачи:

• Определяются причины, по которым партия была забракована.
• Точно обнаруживается проблемный компонент, и определяется его поставщик.
• Минимизируются масштабы возврата продукции и общий объем брака.

Автоматизированная система управления периодическим технологическим процессом дозирования должна иметь функцию протоколирования всех операций выбора и дозировки компонентов, выполнять операции по редактированию и хранению рецептур, а также создавать резервные копии настроек дозирования и выполнять сбор данных о процессе дозирования.

Перечисленные функции необходимы для решения следующих задач:

• Внедрение определенной последовательности создания рецептуры для дозирования.
• Ввод и редактирование всех параметров компонентов и их объемов.
• Регулирование размера партии готового продукта.

Использование специализированной автоматизированной системы управления периодическим технологическим процессом дозирования, которая совмещает в себе вышеперечисленные функции, может существенно улучшить стабильность характеристик продукции и повысить производительность при одновременном снижении производственных затрат. Решения по дозированию включают различные автоматические и легко интегрируемые многофункциональные весовые терминалы, во многих случаях заменяющие промышленные контроллеры.

Использование специализированных систем дозирования

Использование специализированных систем дозирования позволяет улучшить управление материальными потоками компонентов и контроль периодического технологического процесса дозирования. Использование готового решения, объединяющего взвешивание и подачу компонентов, может снизить затраты времени и средств для производителей с небольшими объемами производства. У таких производителей может не оказаться достаточно средств и опыта для внедрения системы дозирования на основе программируемого логического контроллера. В идеальном варианте любое выбранное решение будет:

• Обеспечивать автоматизированное управление технологическим процессом и при ручном, и при автоматизированном дозировании.
• Содержать управляющие алгоритмы в измерительном приборе для более быстрого обмена сигналами.
• Соответствовать требованиям стандартов дозирования в гибкости технологического процесса и обеспечении качества готовой продукции.
• Повышать производительность процесса подачи компонентов и улучшать точность дозирования.
• Обеспечивать отслеживание и контроль и сбор данных реального процесса дозирования для управления рисками и сокращения отходов.

Правильно подобранное автоматизированное решение может управлять несколькими технологическими процессами, связанными с дозировкой компонентов и их обработкой. При этом нет необходимости в сложном процессе разработки программного обеспечения для программируемого логического контроллера в соответствии с изменяющимися требованиями заказчика. В результате более строгий контроль позволяет обеспечить стабильность характеристик готового продукта при переходе от партии к партии. Качество продукции будет стабильно высоким.