СИСТЕМА ПРОСЛЕЖИВАЕМОСТИ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛОДЕТАЛЕЙ СТЕКЛЯННЫХ ЗАКАЛЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗОЛЯТОРОВ Российский патент 2020 года по МПК H01B19/00 G06F15/00 

Изобретение относится к технике связи, системам автоматизации и информатики, а именно к системам прслеживаемости деталей по технологической линии изготовления стеклянных изоляторов, предназначенной для формирования и статистического анализа базы данных «истории» производства стеклодеталей, с момента формирования капли жидкого стекла до рабочего места контролера ОТК, для выдачи технологическому персоналу отчетов о производстве деталей за определенный период времени в форме, позволяющей определить проблемные места в технологической цепочке и принять меры по устранению неполадок, для оперативного информирования технологического персонала о превышении среднестатистического значения разрушенных деталей на позициях автомата закалки.

Известно устройство управления и мониторинга ячейки комплектного распределительного устройства цифровой подстанции, содержащее первый контроллер, снабженный аналоговыми и дискретными входами, предназначенными для подключения к соответствующим выходам датчиков состояния ячейки комплектного распределительного устройства, второй контроллер, снабженный последовательным портом, к которому подключен сенсорный экран, и третий контроллер, снабженный дискретными входами для подключения к датчикам состояния ячейки комплектного распределительного устройства, и дискретными выходами, к которым подключен формирователь релейных сигналов управления ячейкой комплектного распределительного устройства, при этом первый, второй и третий контроллеры связаны между собой внутренней локальной вычислительной сетью, а второй и третий контроллеры снабжены первым и вторым дублированными портами Ethernet, предназначенными для подключения к станционной шине и к шине процесса цифровой подстанции соответственно [1].

Это известное устройство управления и мониторинга ячейки комплектного распределительного устройства цифровой подстанции является узкопрофильным техническим решением, относящимся исключительно к распределительным устройствам цифровой подстанции. Оно практически не пригодно для создания системы (линии) прослеживаемости по технологической цепочке изготовления стеклянных изоляторов, из-за специфических особенностей технологии изготовления стеклянных изоляторов для воздушных линий электропередачи. С таким устройством управления и мониторинга невозможно достичь положительного эффекта, заключающегося в снижении количества бракованной продукции за счет своевременного выявления и устранения недостатков технологических режимов.

Известно также интеллектуальное электронное устройство, содержащее модуль ввода/вывода, содержащий множество аналоговых и цифровых входных соединений и выходных соединений, сконфигурированных для соединения интеллектуального электронного устройства к множеству первичных объектов энергосистемы, причем модуль ввода/вывода действует для приема входных сигналов от множества первичных объектов энергосистемы и выдачи выходных сигналов на множество первичных объектов энергосистемы и модуль регистрации нарушений, действующий для регистрации множества нарушений из множества каналов, отличающийся модулем обработки, оперативно соединенным с модулем ввода/вывода и с модулем регистрации нарушений, причем модуль обработки содержит процессор, действующий для анализа входных сигналов от множества первичных объектов энергосистемы для выполнения, по меньшей мере, одного из интегрированных защиты, управления или контроля множества первичных объектов энергосистемы, причем первичным объектом энергосистемы является объект из группы, включающий в себя автоматический выключатель, реле, разъединитель, рубильник, переключатель ответвлений, силовой трансформатор и силовую линию энергоснабжения [2].

Данное техническое решение обеспечивает защиту, управление и/или контроль только элементов, составляющих систему передачи и распределения энергии, и следовательно с помощью данного электронного устройства будет, по нашему мнению, трудно решить задачу результатов всестороннего обследования технологический линии изготовления стеклянных изоляторов, так как необходимо не только эффективно выполнять сбор и передачу информации и данных, но и обеспечить статистический анализ сформированной базы данных «истории» производства стеклодеталей с момента формирования капли жидкого стекла до рабочего места контролера ОТК.

Заявитель ставил перед собой цель создать систему прослеживаемости деталей по технологической линии изготовления стеклянных изоляторов, обеспечивающую снижение количества бракованной продукции за счет своевременного выявления и устранения недостатков технологических режимов. Данный положительный технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков заявляемой системы прслеживаемости деталей по технологической линии изготовления стеклянных изоляторов, выполненной согласно настоящему изобретению, и представленной в нижеследующей формуле изобретения: «система прослеживаемости, по меньшей мере, одной из следующих стадий изготовления стеклодеталей стеклянных закаленных электрических изоляторов, а именно: формования, выравнивания температуры стеклодеталей перед закалкой, закалки стеклодеталей, прохождения массовых или частичных термошоковых испытаний и контроля внешнего вида электрических изоляторов, представляющая из себя, по меньшей мере, один электронный аналитический комплекс, снабженный, в том числе, приборами контроля, включающая, по меньшей мере, один комплект программного обеспечения и позволяющая фиксировать информацию, по меньшей мере, следующих параметров, а именно: позицию формокомплекта, в котором стеклодеталь отформована, позицию корзины в транспортном блоке печи выравнивания температуры, позицию на закалочном автомате; система, допускающая переносить и использовать свои функциональные возможности для контроля других стадий производства изоляторов; система, выполненная с блоком, позволяющим вырабатывать рекомендации по контролю производственного процесса изготовления стеклодеталей стеклянных закаленных электрических изоляторов».

Заявляемая система прослеживаемости, например, одной из следующих стадий изготовления стеклодеталей стеклянных закаленных электрических изоляторов (формования, выравнивания температуры стеклодеталей перед закалкой, закалки стеклодеталей, прохождения массовых или частичных термошоковых испытаний и контроля внешнего вида электрических изоляторов) состоит из электронного аналитического комплекса, приборов контроля, комплекта программного обеспечения, позволяющего фиксировать информацию таких параметров как позицию формокомплекта, в котором стеклодеталь отформована, позицию корзины в транспортном блоке печи выравнивания температуры, позицию на закалочном автомате.

Электронный аналитический комплекс действует как три локальные автоматические системы управления технологическим производством (АСУТП), включая устройство фидера и пресса на базе контроллера Siemens SIMOTION С240 или существующего устройства МРС Solution, устройство участка гомогенизации и закалки на базе контроллера SIMATIC S7-300 CPU314 (Siemens) и устройство участка термошока на базе контроллера SIMATIC S7-300 CPU314 (Siemens). Для реализации алгоритма виртуальной прослеживаемости стеклодеталей по технологической линии в нем установлен дополнительный промышленный контроллер SIMATIC S7-1500 с CPU513-2PN, имеющий встроенный интерфейс ETHERNET, который оснащается двумя коммуникационными процессорами PROFINET. Коммуникационный процессор ETHERNET предназначен для связи с сервером комплекта программного обеспечения системы прослеживаемости, второй коммуникационный процессор PROFINET - для связи с контроллерами участков и устройствами технического зрения. Контроллер размещается в отдельном шкафу АН1.

Каждый из существующих контроллеров для связи с контроллером системы прослеживаемости доукомплектовывается процессором PROFINET СР343-1, при этом фиксируются значения параметров технологического процесса, такие как:

- давление плунжера (с системой Simoution);

- температура капли стекла (с системой Simoution);

- ход пуансона (с системой Simoution);

- номер позиции стола пресса, в которой происходит обработка детали;

- температуры в зонах нагревательных печей в контроллер системы прослеживаемости по сети PROFINET.

Для фиксации наличия детали или определения факта ее разрушения на определенных этапах технологического процесса система оснащается приборами контроля, включающими датчики, сенсорные элементы управления устройств машинного зрения.

Контроллер системы прослеживаемости электронного аналитического комплекса передает данные по сети Industrial ETHERNET для дальнейшей обработки на сервере системы прослеживаемости. Для сервера системы используется промышленный компьютер с предусмотренным программным обеспечением WincCC Professional, а в качестве СУБД используется MS SQL Server Express Edition.

Для регистрации отбракованных деталей и интеграции данной системы в систему прослеживаемости программное обеспечение контроллера разрабатывается на основе пакета Microsoft Visual Studio, имеющего пакет драйверов с контроллером Simatic.

Изобретение работает следующим образом:

Предложенная система реализуется как двухуровневая многопользовательская клиентсерверная система. Первый уровень системы (уровень PLC) - контроллер участка с программой прослеживаемости, обеспечивающий прием и первичную обработку сигналов с датчиков и исполнительных механизмов при транспортировке изоляторов. Второй уровень - сервер базы данных прослеживаемости, автоматизированные рабочие места.

На первом уровне системы осуществляется слежение за перемещением изолятора по линии и регистрация технологических параметров. Для выполнения этой функции используется контроллер Siemens S7 программного обеспечения прослеживаемости, которое обрабатывает сигналы датчиков приборов контроля и режимов работы транспортного оборудования и передает информацию о виртуальном передвижении на сервер комплекта программного обеспечения.

На втором уровне осуществляется сбор информации с первого уровня, слежение за изоляторами, архивирование параметров работы оборудования, визуализация технологического процесса на АРМ в табличной форме.

Слежение за перемещением каждого изолятора по участку осуществляется на основе определения уникального номера с помощью средств первого уровня автоматизации. Уникальный номер может быть составным, например, порядковый номер изолятора за текущий день, номер позиции на прессе, номер позиции на установке закалки. Контроль прослеживаемости осуществляется на втором уровне автоматизации. Таким образом, слежение за изолятором осуществляется как на первом, так и на втором уровнях системы, данные с которых постоянно сравниваются.

Данные о движении изолятора по линии в реальном масштабе времени поступают на сервер системы. Накопление информации о технологических параметрах производства изоляторов производится в системе с привязкой к уникальным номерам изолятора. Перечень технологических точек контроля наличия или разрушения детали:

1. Перед печью термошока №2. Для определения факта разрушения детали на автомате закалки при транспортировке до позиции печи №2 линии термошока. Предполагается установка системы машинного зрения, осуществляющей съемку движущегося ряда изоляторов сверху и анализирующей данные с целью определить позиции в ряду, в которых деталь отсутствует либо разрушена.

2. На автомат закалки установлена система датчиков радиочастотной идентификации, связывающая деталь с номером позиции автомата, в которой происходит закалка воздухом. Для этого на каждую позицию линии закалки прикрепляется пассивная радиометка, а стационарно напротив прохождения меток закрепляется датчик съема информации. При установке метки напротив датчика происходит идентификация автомата закалки и закрепление за изолятором фактического его положения на автомате.

Датчики подключаются к контроллеру системы прослеживаемости по каналам дискретного ввода (оптические датчики), по интерфейсу PROFINET (машинное зрение), RS485 (датчик системы радиоидентификации).

При получении положительных результатов внедрения системы прослеживаемости, возможно расширение зоны контроля разрушения деталей путем установки дополнительных камер машинного зрения при условии усовершенствования транспортной линии с целью сохранения рядности деталей.

Система выполняет следующие функции:

- Регистрация местонахождения изоляторов на устройствах транспортной механизации. При поступлении информации о факте срабатывания пресса создается виртуальная учетная единица. В процессе работы оборудования линии на основании сигналов датчиков и положения механизмов осуществляется виртуальное перемещение изолятора по линии между заранее определенными позициями виртуальной прослеживаемости.

- Отображение виртуальной прослеживаемости в табличном виде (визуализация процесса производства на участке). На основании данных виртуальной прослеживаемости осуществляется визуальное отображение движения изоляторов в табличном виде в режиме реального времени, дискретно по факту перемещения изоляторов между позициями виртуальной прослеживаемости.

- Сигнализация о превышении среднестатистического значения разрушенных деталей на позициях автомата закалки.

- Регистрация технологических операций и параметров в привязке к номеру изолятора. В системе прослеживаемости, на первом уровне, регистрируются факты начала и завершения обработки изолятора на каждом из агрегатов линии. В системе прослеживаемости, на первом уровне, также регистрируются технологические параметры обработки в привязке к номеру изоляторов. Параметры передаются на второй уровень системы для формирования трендов и помещения в хранилище.

- Фиксация разрушения по данным подсистемы машинного зрения. По данным подсистемы машинного зрения фиксируется факт разрушения изолятора. В виртуальной системе прослеживаемости изолятору, который должен находиться в позиции разрушения, присваивается признак разрушения. Данное событие отображается визуально в табличной форме и регистрируется в базе данных для отчетов и дальнейшего анализа.

- Ввод информации на АРМ о дефектах, выявленных при визуальном осмотре (второй этап работы).

- Формирование отчетности о производстве. В системе предусматривается формирование отчетности о производстве, о соблюдении технологических параметров. Так, возможно построение следующих отчетов: отчет количества/процента разрушенных изоляторов в привязке к позиции автомата закалки; отчет количества/процента разрушенных изоляторов в привязке к позиции пресса; количество произведенных изоляторов за смену, сутки, месяц. Процент разрушенных.

- Защита системы от несанкционированного доступа.

Источники информации:

[1]. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2454772 «Устройство управления и мониторинга ячейки комплектного распределительного устройства», H02J 13/00; Н02В 13/00, заявлено 30.03.2011, опубликовано 27.06.2012.

[2]. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2447566 «Многообъектные защита, управление и контроль в одном и том же интеллектуальном электронном устройстве», H02J 13/00, заявлено 15.12.2006, опубликовано 10.04.2012. [3]. Описание полезной модели к патенту Российской Федерации №82048 «Структурная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений - СМИС», G05B 17/02, заявлено 19.12.2008, опубликовано 10.04.2009.

[4]. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2489787 «Автоматизированная система мониторинга и управления освещением городов и автомобильных дорог», H02J 13/00, заявлено 06.10.2010, опубликовано 27.04.2012. [4]. Патент США №5818725 А «Контроллер мониторинга и управления», H02J 13/00, опубликован 06.10.1998.

[5]. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2407243 «Система и способ мониторинга и управления режимом работы силового трансформатора», H02J 13/00, Н2Н 7/04, G01R 31/34, заявлено 14.12.2005, опубликовано 20.10.2010.

[6]. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2402139 «Система G01R 31/34 мониторинга локомотивных радиостанций цифровой системы радиосвязи на железнодорожном транспорте», H04W 64/00, заявлено 21.05.2009, опубликовано 20.12.2010.

[7]. Патент Японии №JP 2003087974 А, опубликован 28.07.2003.

[8]. Патент США №2003033119 А, опубликован 13.08.2003.

[9]. Описание полезной модели к патенту Российской Федерации №56679 «Микропроцессорная система релейной защиты ячеек комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией и управления секционным выключателем», G06F 15/16, заявлено 20.04.06, опубликовано. 10.09.06.

[10]. - Патент Кореи №20040061776 «Digital control apparatus for gas insulated switchgear», H02B 13/035, заявлен от 31.12.2002, опубликован. 07.07.2004.

[11]. Патент Кореи №20090085928 «Control and monitoring apparatus for gas insulated switchgear», G08B 21/00, H02B 13/025, заявлен 02.05.2008, опубликован. 08.10.2009. [12]. Патент Японии №7177623 «Control system for gas insulated switchgear», H02B 1/24, заявлен 12.21.1993, опубликован 14.07.1995.

[13]. Патент Китая на полезную модель №201018218 «Controller for gas insulated metal enclosed switchgear», H02B 13/035, заявлен 02.02.2007, опубликован 02.06.2008.

[14]. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2201130 «Система мониторинга человека-оператора», А61В 5/04, заявлено 22.03.2001, опубликовано 27.03.2003.

Изобретение относится к технике связи, системам автоматизации и информатики, а именно к системам прослеживаемости деталей по технологической линии изготовления стеклянных изоляторов. Система прослеживаемости процесса изготовления стеклодеталей стеклянных закаленных электрических изоляторов по меньшей мере на одной из стадий: формования, выравнивания температуры стеклодеталей перед закалкой, закалки стеклодеталей, прохождения массовых или частичных термошоковых испытаний и контроля внешнего вида электрических изоляторов - состоит из электронного аналитического комплекса, приборов контроля для фиксации наличия стеклодетали или определения факта ее разрушения на определенных этапах технологического процесса, комплекта программного обеспечения, позволяющего фиксировать информацию таких параметров, как позицию формокомплекта, в котором стеклодеталь отформована, позицию корзины в транспортном блоке печи выравнивания температуры, позицию на закалочном автомате. На первом уровне осуществляется слежение за перемещением стеклодетали по технологической линии изготовления и регистрация технологических параметров посредством контроллера программного обеспечения прослеживаемости, которое обрабатывает сигналы датчиков приборов контроля и режимов работы транспортного оборудования и передает информацию о виртуальном передвижении на сервер комплекта программного обеспечения. На втором этапе осуществляется сбор информации с первого уровня, слежение за стеклодеталями, архивирование параметров работы оборудования, визуализация технологического процесса. Система выполняет следующие функции: регистрацию местонахождения изоляторов на устройствах транспортной механизации; виртуальное перемещение изолятора по линии между заранее определенными позициями виртуальной прослеживаемости; визуализацию процесса производства на участке; сигнализацию о превышении среднестатистического значения разрушенных деталей на позициях автомата закалки; регистрацию технологических операций и параметров в привязке к номеру изолятора; фиксацию разрушения по данным подсистемы машинного зрения. Обеспечивается снижение количества бракованной продукции.

Система прослеживаемости процесса изготовления стеклодеталей стеклянных закаленных электрических изоляторов по меньшей мере на одной из стадий: формования, выравнивания температуры стеклодеталей перед закалкой, закалки стеклодеталей, прохождения массовых или частичных термошоковых испытаний и контроля внешнего вида электрических изоляторов, состоящая из электронного аналитического комплекса, приборов контроля для фиксации наличия стеклодетали или определения факта ее разрушения на определенных этапах технологического процесса, комплекта программного обеспечения, позволяющего фиксировать информацию таких параметров, как позиция формокомплекта, в котором стеклодеталь отформована, позиция корзины в транспортном блоке печи выравнивания температуры, позиция на закалочном автомате, при этом на первом уровне осуществляется слежение за перемещением стеклодетали по технологической линии изготовления и регистрация технологических параметров посредством контроллера программного обеспечения прослеживаемости, которое обрабатывает сигналы датчиков приборов контроля и режимов работы транспортного оборудования и передает информацию о виртуальном передвижении на сервер комплекта программного обеспечения, а на втором этапе осуществляется сбор информации с первого уровня, слежение за стеклодеталями, архивирование параметров работы оборудования, визуализация технологического процесса.