Sterowanie i automatyka cyklicznych wirówek cukierniczych

Firma WRZOSEL, będąc wieloletnim (praktycznie od początków istnienia, tj. 1988r.) wykonawcą systemów sterowania wirówkami periodycznymi cukru obejmujących napędy, sterowanie i automatykę, w 2014 roku zrealizowała w Cukrowni Gostyń układ sterowania spełniający najnowsze wymagania dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego eksploatowanych w cukrowniach wirówek.

Zadaniem było wprowadzenie zmian w systemie sterowania periodycznej wirówki cukrzycy A takich, aby funkcje bezpieczeństwa spełniały wymagania norm PN-EN ISO 13850:2012 „Bezpieczeństwo maszyn - Zatrzymanie awaryjne - Zasady projektowania”, PN-EN 61800-5-2:2007 „Bezpieczeństwo funkcjonalne” oraz osiągały poziom zapewnienia bezpieczeństwa PL nie mniejszy niż wymagany w koncepcji bezpieczeństwa opracowanej przez BG RCI.

Aby osiągnąć cel zastosowano:

  1. Zespół napędowy – przemiennik częstotliwości – posiadający wyposażenie umożliwiające zatrzymywanie awaryjne wirówki w kategorii „1” - SS1 z funkcją bezpiecznego wyłączenia momentu napędowego STO.
  2. Układ sterowania i automatyki wyposażony w sterownik mikroprocesorowy firmy Siemens w wykonaniu Fail-Safe, do którego za pośrednictwem w wykonaniu bezpiecznym wejść podłączone zostały certyfikowane czujniki i elementy pomiarowe a zastosowane "bezpieczne" wyjścia przeznaczone zostały do uruchomienia żądanej funkcji bezpieczeństwa.

Wykonany układ sterowania i automatyki wraz z napędem (przemiennik częstotliwości) i pulpitem sterowniczym zamocowanym na maszynie tj. wirówce stanowią kompletne urządzenie przeznaczone do automatycznego, bezpiecznego sterowania procesem technologicznym wirówki.

Koncepcja bezpiecznej eksploatacji wirówek wymaga określonego zachowania się maszyn np. w przypadku pojawienia się niedopuszczalnych drgań (wibracji) czy wahań (kołysań) bębna, spadku ciśnienia powietrza (skuteczności działania hamulca mechanicznego), braku potwierdzenia położenia spoczynkowego wygarniacza poza fazą wygarniania, przekroczenia obrotów maksymalnych czy przy wygarnianiu, itp..

W sterowniku zostały zrealizowane wszystkie potrzebne funkcje bezpieczeństwa takie jak: 

    • SMS – kontrola prędkości maksymalnej,
    • SLS – poziom bezpiecznych obrotów,
    • SSM – kontrola zatrzymania,
    • SDI – kontrola kierunku obrotów,
    • SBC – bezpieczne sterowanie hamulcem,
    • nadzór nad wibracjami,
    • kontrola bicia / wahań,
    • kontrola spadku ciśnienia powietrza,
    • porównanie wskazań prędkości miedzy czujnikiem a falownikiem,
    • kontrola położenia wygarniacza i innych mechanizmów wirówki.
  1. Aby osiągnąć wymagany poziom zapewnienia bezpieczeństwa PLr dla funkcji związanych z obrotami, zastosowany został enkoder SIL3 /PLe, połączony ze sterownikiem za pomocą magistrali Profibus o profilu PROFIsafe.
  2. Monitorowanie wibracji wykonane zostało za pomocą kompaktowego, redundantnego przetwornika wibracji spełniającego wymagania PLd, z wyjściami binarnymi i analogowym 4…20mA.
  3. Do kontroli bicia zastosowano indukcyjne czujniki bezpieczeństwa SIL2 / PLd, M18, z wyjściami 2 x OSSD (odpowiednie w tym przypadku).

Zrealizowany system bezpieczeństwa wirówki został zweryfikowany i przeprowadzone zostały testy bezpieczeństwa funkcjonalnego.

Takie rozwiązanie techniczne można zastosować praktycznie dla każdej periodycznej wirówki cukrowniczej - firmy BMA, Silver-Weibull, Buckau-Wolf, Krupp, Sangerhausen czy Fives-Cail Babcock.