Модернизация автоматизированной системы регулирования расхода воды и воздуха на спрейерное охлаждение отходящих газов шахтной печи №1 ЭСПЦ ЧерМК ПАО "Северсталь"

PROFIBUS DP -- это протокол, специально ориентированный на обеспечение скоростного обмена информации среди систем автоматизации (ведущими DP-устройствами) и устройствами распределённого ввода/вывода (ведомыми DP-устройствами). Протокол характеризуется небольшим временем реакции и большой стойкостью к влиянию внешних электромагнитных полей. Оптимизирован для скоростных и дешевых систем. Данная версия сети была разработана специально для связи между АСУ и распределенной периферией. Электрически близка к стандарту RS-485, но сетевые карты используют 2-х портовую рефлективную память, что дает возможность устройствам обмениваться информацией без загрузки ЦП контроллера. Данная сеть отвечает требованиям международных стандартов IEC 61158 и EN 50170. Она позволяет объединять разрозненные устройства автоматизации в одну систему на нижнем уровне, датчиков и приводов. Протокол PROFIBUS использует обмен информацией между ведущим и ведомыми устройствами (протоколы DP и PA) или сразу между несколькими ведущими устройствами (протоколы FDL и FMS).

Сеть PROFIBUS выстроена в соответствии с многоуровневой сетевой моделью ISO 7498. PROFIBUS и устанавливает следующие уровни:

1) канальный уровень, определяет протокол доступа к шине данных;

2) уровень приложений, отвечает за прикладные функции;

3) физический уровень, отвечает за свойства физической передачи.

Физически протокол PROFIBUS разрабатываемой САУ представляет собой электрическую сеть с шинной топологией, использующую экранированную витую пару, соответствующую RS-485. Для подключения сетей к ПЛК используются:

· модуль ввода дискретных сигналов SM 321;

· модуль вывода дискретных сигналов SM 322.

5.3 Визуализация технологического процесса

Визуализация АСУ ТП -- это средство отображения данных о состоянии тех. оборудования и параметрах тех. процесса на мониторе ПК или панели оператора в АСУ в промышленности, который предусматривает кроме того и графические методы управления технологическим процессом.

Визуализация тех. процесса производится средствами SCADA систем. SCADA система -- это набор программ, специализированный для обеспечения работы в реальном времени систем сбора, отображения, архивирования и обработки информации об объекте мониторинга или управления. SCADA -системы предназначены для работы во всех отраслях промышленности, где необходимо обеспечивать операторское контролирование за технологическим процессом в реальном времени. Данное ПО устанавливается на ПК и, для связи с технологическим объектом, применяют драйверы ввода/вывода или специальные OPC/DDE серверы. Программный код может быть написан на одном из языков программирования (например, на C++), а также и сгенерирован в среде проектирования.

Перечислим главные функции SCADA систем:

1) Обмен информацией в реальном времени с устройствами связи с контролируемым технологическим объектом. Этим устройством может служить, как ПЛК, так разные типы плат ввода/вывода;

2) Аварийная сигнализация и регистрация тревожных сообщений;

3) Генерирование и подготовка отчетов о фактическом состоянии процесса;

4) Отображение данных работы оборудования на экране монитора ПК в ясной и доступной для пользователя форме;

5) Архивирование информации о состоянии процесса;

6) Обработка данных в реальном времени;

7) Ведение базы данных (БД) в реальном времени с последующим сохранением базы данных в архиве;

8) Обеспечение связи с внешними приложениями такими как СУБД, электронными таблицами, текстовыми процессорами и т.д. В системе управления предприятием данными приложениями обычно являются приложения, относимые к уровню MES.

В представленной модернизируемой САУ будет использоваться SCADA система InTouch. С помощью системы InTouch в разрабатываемой системе решаются следующие задачи. Сбор и архивирование сигналов, определяющих текущее состояние технологического процесса в данный момент времени. Они показываются как в виде числовых значений, и так же в виде разных графиков, шкал и так далее. К этой информации относятся фактические значения температуры, расхода газа и воздуха. Графическое представление собранной информации на экране ПК в понятной для оператора технологического процесса виде: на мнемосхемах, индикаторах, сигнальных элементах, так же в виде текстовых сообщений и т.д. Кнопка «Графики» - при щелчке на которую раскрывается окно показывающее изменяющиеся по времени параметры технологических величин. Благодаря данным кнопкам навигации можно быстро перемещаться между отдельными окнами мнемосхем, обозначающих технологический процесс либо функционирование различных объектов. Цветовые индикаторы показывают состояние, в котором находится определенный динамический объект мнемосхемы. Цифровые значения - динамически меняются в зависимости от присвоенной им величины. При двойном щелчке на какой-нибудь объект появляется наиболее подробное его отображение с большим количеством описывающих характеристик.

Автоматическое контролирование за состоянием измеряемых параметров и выдача сигналов тревоги, и генерация сообщений оператору оборудования в текстовой и графической форме в случае выхода их за пределы установленного диапазона работы. Построение и реализация (автоматическая или по команде оператора производства) алгоритмов управления технологическим процессом. Контроль за совершаемыми действиями оператора оборудования с помощью регистрации его в системе (логина и пароля), и наделение ему определенных прав доступа, ограничивающих его возможность по управлению производственными процессами. Вывод (автоматический или по команде оператора производства) необходимых управляющих воздействий в ПЛК и ИМ для произведения регулирования непрерывных или дискретных процессов, а также передача сообщений обслуживающему персоналу на специальное табло и прочее.

Автоматическое ведение необходимого журнала событий в котором регистрируется все изменения технологических параметров с возможностью отображения в графическом виде записанной информации, и ведение журнала аварийных уведомлений. Использование регламента производственного процесса путем динамической загрузки (автоматический или по команде оператора производства) набора параметров из заготовленных шаблонов (рецептур) в техническое оборудование. Генерирование отчетов и текущих сводок.

Пакет ПО InTouch состоит из 2х главных компонентов - среды для разработки и среды для реализации. В среде для разработки формируются мнемосхемы, которые определяют и привязывают к аппаратным средствам входные/выходные сигналы и значения, разрабатывается алгоритм регулирования и назначаются права для операторов производства. Созданное данным образом приложение работает в среде для исполнения. Данное разграничение позволяет исключить несанкционированный доступ изменение параметров приложения, не определенное логикой его работы. Чтобы приложение могло обменивать данные с аппаратурой, необходимо использовать третий компонент - это отдельная программа, которая называется сервером ввода/вывода. Обычно сервер ввода/вывода предназначен для использования с конкретным видом оборудования, например, таким как промышленные ПЛК. Также, используются сервера ввода/вывода, предназначенные для обмена данными согласно определенным международным стандартам, и которые могут спокойно работать со всеми ПЛК, соответствующему данному стандарту (например, Modbus, ProfiBus, DeviceNet и другие). Плюсы в использовании InTouch это повышение эффективности в работе производства, короткие сроки внедрения из-за простоты освоения и применения средств разработки. Простота технического обслуживания.

Гарантированное соединение с разными аппаратными средствами, находящимся на производстве, вследствие большого числа существующих серверов ввода/вывода, использование стандартных протоколов обмена и передачи информации, а также присутствие средств для разработки своих драйверов. Ориентирование на перспективные и пользующие популярностью компьютерные стандарты и платформы (Windows NT, DCOM, OPвC, ActiveX и др.).

5.4 Ввод в эксплуатацию модернизированной АСУ ТП

Модернизируемая система АСУ ТП была введена в эксплуатацию 26 ноября 2016 г. Мероприятия по вводу в эксплуатацию - это подготовительные мероприятия, которые необходимо проводить перед пуском после необходимой модернизации. Качественное и своевременное выполнение предпусковых мероприятий способствует надежной и безаварийной работе системы в процессе эксплуатации. Ввод в эксплуатацию спрейного охлаждения после модернизации включает в себя несколько последовательных этапов.

На первом этапе ввода в эксплуатацию происходит этап проверки и наладки всего оборудования. В первую очередь проводится визуальный осмотр исправности. Далее после визуальной проверки исправности необходимого оборудования проводится установка оборудования на рабочие места, после чего проверяется ход ИО путём полного открытия и закрытия, проверка производится в холостую - без сопротивления измерительной среды.

На втором этапе, после выполнения всех мероприятий, которые указаны в первом этапе, пишется программа для пуска системы спрейного охлаждения. После успешного выполнения программы, выполняется пуск самой системы.

В течение 96 часов после пуска системы производятся пусконаладочные испытания. Во время проведения пусконаладочных испытаний проверяется точность показаний измерительных приборов, проверяется ход исполнительных механизмов в рабочей среде. При необходимости производится настройка необходимых контуров регулирования. На этом этапе проводится обучение обслуживающего персонала по работе с новым оборудованием. Далее после проведения данных мероприятий составляют акт испытаний и акт по обучению обслуживающего персонала. Данные оформляются подписью главного инженера, начальника цеха .

После выполнения мероприятий по вводу в эксплуатацию системы АСУ ТП, модернизируемая система готова к выполнению своих производственных функций, которые были определены на этапе постановки задачи на модернизацию.

Заключение

В данной выпускной квалификационной работе была разработана САР расхода воды и воздуха на спрейерное охлаждение отходящих газов шахтной печи №1 ЭСПЦ ЧерМК ПАО «Северсталь». Разработанная система позволяет управлять системой охлаждения отходящих газов и регулирование необходимых параметров в автоматическом режиме.

В данной работе описан объект автоматизации, принцип работы системы. Описана система, подвергаемая модернизации. Приведено описание всех программных и технических средств внедряемой системы автоматизации, выбор датчиков и программируемого логического контроллера. Технологические возможности данного оборудования позволяют провести дальнейшую модернизацию автоматизированной системы. Так же были представлены организационные и технические мероприятия, необходимые для обеспечения безопасность работ с автоматизированной системы регулирования, а также правила для обслуживания системы.

Список использованных источников

1. СТО 00186217-СМК-6.3-03-2013. Технологический стандарт. Требования к построению систем промышленной автоматизации: стандарт организации.- Взамен СТО 00186217-СМК-6.3-03-2007; Введ. 09.09.2013- Череповец: ОАО «Северсталь», 2013.- 34с.

2. ГОСТ2.702-20115. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения электрических схем.- Взамен ГОСТ2.702-75; введ. 2012-01-01.- М: Стандартинформ, 2011.- 35с.

3. Компания «РИЗУР»

4. Компания «Schiebel»

5. Компания «Simens»

6. Компания «ООО «Приборы»

7. Компания «ЗАО «Промприбор»

8. Компания «СМС»

9. Компания «Microsoft»

10. Компания «Стелла»

Приложение 1

Функциональная схема

Приложение 2

Структурная схема

Приложение 3

Схема электрическая принципиальная (подключение датчика Deltabar на ход контроллера)

Приложение 4

План расположения средств автоматизации

Приложение 5

Монтажная схема контроллера

Приложение 6

План расположения электрических и трубных проводок

Размещено на Allbest.ru