Teollisuusuunin ohjauksen modernisointi

Abstract

Työn tarkoituksena oli suunnitella modernisoitu teollisuusuunin ohjaus nykyaikaisilla komponenteilla sekä lisätä ohjelmoitava logiikka korvaamaan vanha releohjaus, tallentamaan historiatieto ja mahdollistaa ajastettu lämmönpudotus. Nykyisen ohjauksen ongelmakohtia ovat relelähtöisen säätimen ohjaamat suuret kontaktorit, jotka eivät mekaanisilta ominaisuuksiltaan kestä ohjauksen vaatimia jatkuvia tilojen muutoksia kovinkaan pitkään. Lisäksi mahdollisimman stabiili lopputulos edellyttää huomattavasti nopeampaa säätöä kuin kontaktoreita käytettäessä on mahdollista toteuttaa.

Työssä pohdittiin säätökomponentin valintaa logiikan PID-säätimen sekä erillisten yksikkösäädinten välillä. Lisäksi säätimen ohjausviestiä pohdittiin relelähdön, logiikkalähdön sekä analogialähdön välillä. Ohjauskomponentteja uudistettaessa merkittävin vaihto oli mekaanisten kontaktoreiden vaihto puolijohdekomponentteihin. Tyristoriyksiköiden valinnassa keskityttiin valitsemaan oikea yksikkö kaksi- ja kolmijalkaohjausten eroja pohtien. Logiikan avulla suunniteltiin sähköinen ohjaus. Käyttöliittymään tehtiin ikkunat lämpötilan seurantaan, lämmönpudotuksen hallintaan, asetusarvojen syöttöön sekä hälytyksille. Sähkösuunnitelma tehtiin CADS-työkalun avulla.

Työn lopputuloksena saatiin toteuttamiskelpoinen suunnitelma uunin ohjaukseen. Ehdotetuista ulkoisista säätimistä sekä tyristoriyksiköistä pyydettiin ja saatiin tarjoukset budjetoinnin helpottamiseksi. Lisäksi uuniin ehdotettiin mahdollisiksi jatkoparannuksiksi uunin rummun pyörintävahdin lisäämistä sekä taajuusmuuttajan lisäämistä rummun nopeuden säätöön.

The aim of this thesis was to design a modernized control system for an industrial oven using modern components. The plan was also to replace the old relay control system with a PLC, store historic data and enable the timed low heating period. At present the main problems of the control system are big contactors, controlled by a relay output controller, whose mechanical durability is not on a suitable level. In addition a well stabilized control should be a lot faster than is possible to reach by using mechanical contactors.

In this work the selection of a suitable control component between a PID-controller in a PLC and a separate unit controller was pondered. In addition the mode of control signal between relay output, logic output and analogue output was under discussion. The main issue in modernizing the control components was to change the mechanical contactors to semiconductor components. The differences between two and three leg models were compared in the selection of thyristor units. Electrical control was planned with the PLC. Views for monitoring the temperature, managing the low heating period, giving set values and following alarms were made to the user interface. CADS tool was used to perform the electrical wiring design.

As a result a complete modernization plan for an oven control was made. To make budgeting easier quotations for proposed unit controllers and thyristor units were requested and received. In addition a rotation guard and a frequency converter were proposed for the oven’s possible future improvements.