Модернизация автоматизированной системы регулирования температуры стенда сушки промковшей

Программное обеспечение АРМ, входящих в АСУ ЦППН, основывается на следующих базовых средствах:

· Операционная система MS Windows 2000 Professional (SP2);

· "подчиненное" приложение на базе SCADA-системы Wonder ware InTouch:

· InTouch Runtime для АРМ управления;

· FactoryFocus для АРМ наблюдения за технологическим процессом;

· ActiveFocus для осуществления связи с базой данных Industrial SQL Server.

ПО среднего уровня:

· Контроллер подсистем выполняет информирования и дистанционного управления. Для данной системы используется контроллер Simatic S7-300F/FH.

ПО нижнего уровня:

Для программирования и конфигурирования контроллеров SIMATIC S7-300 используется пакет STEP 7, весь спектр инструментальных средств проектирования и программное обеспечение Runtime.

Windows 2000 Server - многофункциональная операционная система, обеспечивающая функции сервера файлов и печати, сервера приложений, веб-сервера и коммуникационного сервера.В Windows 2000 Server имеется большой набор распределенных служб, построенных на базе Active Directory - многоцелевого, масштабируемого каталога, созданного с использованием Интернет-технологий и полностью интегрированного с системой. Active Directory значительно упрощает администрирование систем и поиск ресурсов в корпоративной сети. Многочисленные Интернет-службы, входящие в состав Windows 2000 Server, позволяют организациям широко использовать Интернет-технологии -создавать сложные веб-приложения и службы распространения потоковой информации (аудио, видео и т. п.), а также строить интрасети на базе Windows 2000 Server.

Система Windows 2000 Professional предназначена для настольных и мобильных компьютеров. В промышленности для операторских станций и автоматизированных рабочих мест. В процессе проектирования Windows 2000 Professional преследовались следующие цели:

· Упростить работу с системой;

· Сохранить традиционные достоинства систем Windows NT (надежность, производительность и безопасность);

· Создать легко конфигурируемую настольную систему, позволившую снизить общую стоимость владения.

Требования и характеристика используемых пакетов программной поддержки обмена данными

В разрабатываемой системе применяется два основных коммутационных протокола: Ethernet 802.3, TCP/IP.

В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет различные модификации - 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-FL, 10Base-FB.

Для передачи двоичной информации установлена витая пара CAT3, 4-парный кабель, используется при построении локальных сетей 10BASE-T и поддерживает скорость передачи данных от 10 Мбит/с до 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров. Преимущественно, используется только одна пара для передачи, и одна для приёма, а остальные два будут переключать направление, как переговоры.

TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol).
Базовый протокол Интернета TCP отвечает за предоставление данных для передаваемых пакетов, и сборки их в пункте назначения. Протокол IP отвечает за доставку пакетов от источника к получателю. Когда TCP и IP встраиваются в приложения более высокого уровня, такие как HTTP, FTP, Telnet и т.д., то термином TCP/IP обобщается весь набор этих протоколов.

Хотя протокол TCP/IP обычно ассоциируется с сетью Интернет, он может использоваться и в локальных сетях (ЛВС). В этом случае при невысокой загруженности магистрали он обеспечивает приемлемую скорость передачи данных. Однако в последнее время протокол TCP/IP стал использоваться в качестве транспортного протокола для обмена информацией между узлами гибридных систем автоматизированного управления технологическими процессами.

PROFIBUS DP -- протокол, ориентированный на обеспечение скоростного обмена данными между системами автоматизации (ведущими DP-устройствами) и устройствами распределённого ввода-вывода (ведомыми DP-устройствами). Протокол характеризуется минимальным временем реакции и высокой стойкостью к воздействию внешних электромагнитных полей. Оптимизирован для высокоскоростных и недорогих систем. PROFIBUS объединяет технологические и функциональные особенности последовательной связи полевого уровня. Она позволяет объединять разрозненные устройства автоматизации в единую систему на уровне датчиков и приводов. PROFIBUS использует обмен данными между ведущим и ведомыми устройствами (протоколы DP и PA) или между несколькими ведущими устройствами (протоколы FDL и FMS). Сеть PROFIBUS построена в соответствии с многоуровневой сетевой моделью ISO 7498. PROFIBUS определяет следующие уровни:

1. физический уровень -- отвечает за характеристики физической передачи;

2. канальный уровень -- определяет протокол доступа к шине;

3. уровень приложений -- отвечает за прикладные функции.

Физически PROFIBUS представляет собой электрическую сеть с шинной топологией, использующую экранированную витую пару, соответствующую стандарту RS-485.

Требования и характеристика используемой системы управления локальными и распределенными базами данных

Сейчас широко применяются различные справочно-информационные системы для банковских операций, учета кадров, учета и продажи товаров, в библиотечных каталогах, в медицинских системах диагностики, системах реализации авиа и железнодорожных билетов, в деятельности правоохранительных органов и т.д.

Основные возможности баз данных:

· хранение данных;

· обеспечение быстрого доступа к данным;

· вставка в базу объектов разных типов, включая графические объекты;

· сортировка данных по разным признакам;

· фильтрация данных с применением разных фильтров;

· составление запроса на выборку данных, отвечающих заданным условиям, из базы;

· дополнение и обновление данных;

· создание элементов управления для улучшения интерфейса;

· вывод данных на печать в виде отчётов.

База данных для разработанной системы автоматизированного управления построена на основе технологии Microsoft SQL Server 2000.

Microsoft SQL Server 2000 является высокопроизводительной и надежной системой управления базами данных, представляющей собой удобную платформу для бизнес-приложений и хранилищ данных. Microsoft SQL Server в настоящее время занимает лидирующие позиции как в списке лучших результатов по абсолютной производительности, так и в списке лучших результатов по соотношению «цена/производительность».

Помимо собственно СУБД, Microsoft SQL Server 2000 содержит средства поддержки языка XML, средства масштабирования и обеспечения надежности, средства создания и отладки серверного кода. Особо следует отметить наличие в составе этого продукта аналитических служб (Analysis Services), позволяющих создавать и использовать OLAP1-кубы и обращаться к ним через Internet, а также производить интеллектуальный анализ данных и поиск закономерностей (Data Mining). Продукты подобного назначения других производителей обычно не входят в состав их СУБД и поставляются отдельно, имея при этом довольно высокую стоимость.

Microsoft SQL Server 2000 интегрирован с Microsoft Windows 2000, что упрощает развертывание системы и управление данными масштаба предприятия, а также повышает эффективность обработки и анализа данных. В частности, SQL Server 2000 использует встроенные в Windows 2000 службы Active Directory как единый репозитарий данных, относящихся к конфигурации и местонахождению баз данных, а также сведений, необходимых для их обслуживания. Это во многом упрощает администрирование баз данных, управление репликациями данных, развертывание и обновление серверов.

В базы данных данного проекта содержит:

· расход природного газ;

· расход воздуха;

· температурные характеристики;

· интервал времени в различные моменты сушки.

Хранение данных величин необходимо для архивирования, дальнейшего их использования при анализе работы системы, в случае сбоя или аварии. Так же фиксируемые значения передаются на уровень планирования производства, в связи с этим база данных играет не последнюю роль для облегчения этой задачи.

2.8.2 Требование и характеристика используемого программного обеспечение инструментальных средств разработки, отладки и документирования

Требование и характеристика используемых средств настройки базового ПО, диагностики и самодиагностики работоспособности ПЛК

Для программирования и конфигурирования контроллеров SIMATIC S7-400 используется пакет STEP 7, весь спектр инструментальных средств проектирования и программное обеспечение Runtime.

Проект STEP 7 облегчает автоматическое связывание проектов для контроллера и операторского интерфейса, ускоряет проектирование и позволяет избежать ошибок, связанных с раздельным использованием программ. В полной мере эти преимущества проявляются при использовании системы проектирования PCS7, в основе которой также используется STEP 7. Аналогично в STEP 7 интегрируется программное обеспечение для настройки и управления сложными измерительными или исполнительными устройствами автоматизации, например, частотными приводами. STEP7 также позволяет спроектировать сетевые настройки, соединения и передачу данных между устройствами автоматизации, например, системы при обмене данных по шине Profibus с использованием протокола DP. Для подключения программируемых контроллеров компьютер должен быть оснащен MPI картой (CP5611 или CP 5512), PC/MPI или USB/MPI адаптером и соединительным кабелем. STEP 7 содержит полный спектр инструментальных средств, необходимых для выполнения всех этапов разработки проекта, а также последующей эксплуатации системы управления:

* SIMATIC Manager - ядро пакета STEP 7, позволяющий выполнять управление всеми составными частями проекта, осуществлять быстрый поиск необходимых компонентов, производить запуск необходимых инструментальных средств.

* Symbol Editor - программа задания символьных имен, типов данных, ввода комментариев для глобальных переменных. Символьные имена доступны во всех приложениях.

* Hardware Configuration - для программного конфигурирования аппаратуры системы автоматизации и настройки параметров всех модулей. Выполняется автоматическая проверка корректности всех вводимых данных.

* Communication - для задания управляемой по времени циклической передачи данных между компонентами автоматизации через MPI или для событийно управляемой передачи данных через MPI, PROFIBUS или Industrial Ethernet.

* System diagnosis - предоставляет пользователю обзор состояния контроллера.

* Information functions - для быстрого обзора данных CPU и поведения написанной пользователем программы.

* Документирование - предоставляет пользователю функции документирования всего проекта.

Эксплуатации системы управления для данной системы используется:

* Hardware Configuration - для программного конфигурирования аппаратуры системы автоматизации и настройки параметров всех модулей. Выполняется автоматическая проверка корректности всех вводимых данных.

2.9 Требования и характеристика используемого прикладного программного обеспечения

2.9.1 Требования и характеристика используемого прикладного программного обеспечения

SIMATIC STEP 7 и S7-PLCSIM - стандартные инструментальные средства.

STEP 7 - это базовый пакет программ, включающий в свой состав весь спектр инструментальных средств, необходимых для конфигурирования аппаратуры и промышленных сетей, настройки параметров, программирования, диагностики и обслуживания систем управления, построенных на основе программируемых контроллеров SIMATIC S7-300/S7-400/C7/WinAC. Отличительной особенностью пакета STEP 7 является возможность разработки комплексных проектов автоматизации, базирующихся на использовании множества программируемых контроллеров, промышленных компьютеров, устройств и систем человеко-машинного интерфейса, устройств распределенного ввода-вывода, сетевых структур промышленной связи. Ограничения на разработку таких проектов накладываются только функциональными возможностями программаторов или компьютеров.

При необходимости STEP 7 может дополняться инструментальными средствами проектирования, значительно упрощающими разработку сложных проектов. STEP 7 входит в комплект поставки программатора SIMATICField PG. Он может поставляться в виде самостоятельного пакета программ для персональных компьютеров, работающих под управлением операционных систем Windows 2000 Professional/XP Professional. Для подключения программируемых контроллеров компьютер должен быть оснащен MPI картой (CP5611 или CP 5512), PC/MPI или USB/MPI адаптером и соединительным кабелем. STEP 7 содержит полный спектр инструментальных средств, необходимых для выполнения всех этапов разработки проекта, а также последующей эксплуатации системы управления:

* SIMATIC Manager - ядро пакета STEP 7, позволяющий выполнять управление всеми составными частями проекта, осуществлять быстрый поиск необходимых компонентов, производить запуск необходимых инструментальных средств.

* Symbol Editor - программа задания символьных имен, типов данных, ввода комментариев для глобальных переменных. Символьные имена доступны во всех приложениях.

* Hardware Configuration - для программного конфигурирования аппаратуры системы автоматизации и настройки параметров всех модулей. Выполняется автоматическая проверка корректности всех вводимых данных.

* Communication - для задания управляемой по времени циклической передачи данных между компонентами автоматизации через MPI или для событийно управляемой передачи данных через MPI, PROFIBUS или Industrial Ethernet.

* System diagnosis - предоставляет пользователю обзор состояния контроллера.

* Information functions - для быстрого обзора данных CPU и поведения написанной пользователем программы.

* Документирование - предоставляет пользователю функции документирования всего проекта.

Редактор программ STEP7 позволяет выполнять разработку программ на языках Statement List (STL - список команд); Ladder Diagram (LAD - релейно-контактный план); Function Block Diagram(FBD - функциональный план), отвечающих требованиям стандарта IEC 61131-3. Более того, для специальных задач могут использоваться дополнительные языки программирования высокого уровня или технологически ориентированные языки. STEP 7 объединяет все файлы программ пользователя и все файлы данных в блоки. В пределах одного блока могут быть использованы другие блоки. Механизм их вызова напоминает

вызов подпрограмм. Это позволяет улучшать структуру программы пользователя, повышать их наглядность, обеспечить удобство их модификации, перенос готовых блоков из одной программы в другую. Программа STEP 7 может содержать организационные блоки(OB), функциональные блоки (FB), функции (FC), блоки данных(DB), а также блоки, встроенные в операционную систему CPU: системные функциональные блоки (SFB), системные функции(SFC) и системные блоки данных (SDB).STEP 7 поддерживает мощную систему команд, позволяющую выполнять множество логических и математических операций с фиксированной и плавающей точкой, управление ходом выполнения программы, обслуживать таймеры и счетчики, пересылать и преобразовывать форматы данных и т.д.

STEP 7 Lite - это недорогое программное обеспечение для реализации простых, автономных систем на базе контроллеров SIMATICS7-300/C7, а также станций ЕТ200S/ET200X с интеллектуальными интерфейсными модулями, работающих без связи с сетью PROFIBUS. Пакет прост и функционален за счет дружественного графического и интуитивно-понятного интерфейса для конфигурирования, программирования и диагностики контроллера. Программы, созданные в STEP 7 Lite, могут быть обработаны вSTEP7.Пакет S7-PLCSIM позволяет эмулировать работу программируемых контроллеров SIMATIC S7-300/S7-400/C7/WinAC на программаторе компьютере и предназначен для отладки программ пользователя без наличия реальной аппаратуры управления. Это позволяет обнаруживать программные ошибки на ранних стадиях реализации проекта, повышать качество программ, ускорять и удешевить выполнение пуско-наладочных работ. S7-PLCSIM позволяет выполнять отладку программ, написанных вSTEP 7 (STL, LAD, FBD), S7-GRAPH, S7-HiGraph, S7-SCL.

S7-PLCSIM имитирует работу S7-CPU, взаимодействующего с областью отображением процесса. Для выполнения отладки тестируемая программа загружается в эмулируемый контроллер.S7-PLCSIM интегрируется в STEP 7 и обеспечивает поддержку множества функций:

* Непрерывное выполнение программы, выполнение одного или заданного количества циклов.

* Отображение содержимого аккумуляторов и регистров.

* Отображение и модификация состояний входов, выходов, флагов, таймеров, данных и т.п.

После завершения разработки проекта возникает необходимость в подготовке технической документации. Хорошо подготовленная документация облегчает эксплуатацию системы, а также подготовку решений по дальнейшему развитию системы.

Пакет DOCPRO позволяет готовить и обрабатывать заводскую документацию, систематизировать данные проекта, оформлять их в виде связанных описаний и руководств, и распечатывать в виде стандартных форм. Пакет DOCPRO работает со всеми пакетами для инструментальной разработки.

Программный пакет STEP 7 Lite STEP 7

Целевые системы SIMATIC S7-300 / C7 / ET200S/

ET200X

SIMATIC S7-300 / -400/ C7 /

WinAC / ET200

Поддержка функциональных и коммуникационных модулей

Использование инструментальных средств проектирования - только S7-PLCSIM и TeleService

Проектирование коммуникационных соединений

Операционная система Windows 2000 Pro / XP Pro / 2003 Server

Объём ОЗУ PG/PC, МБ, не менее 128 и 512

Объём, занимаемый на винчестере, МБ 90 300-600

2.9.2 Требование и характеристика средств создания и отладки прикладного ПО

Для программирования систем автоматизации SIMATIC S7/C7/WinAC может быть использовано три языка: STL, LAD и FBD.

Язык операторов (STL) - это текстовый язык, схожий с машинным кодом. Каждый оператор соответствует шагу, выполняемому процессором. Несколько операторов могут быть объединены в сегмент. Язык операторов является частью STEP 7 Lite.

Рисунок 23- Пример программы на языке STL

Контактный план (LAD) - это графический язык программирования, основные элементы которого соответствуют элементам коммутационной схемы. Участки коммутационной схемы такие, как замкнутые или разомкнутые контакты, объединяются в сегменты. LAD позволяет следить за сигналом при его прохождении через различные контакты, составные элементы и выходные катушки. Область кода логического блока состоит из одного или нескольких сегментов. Язык контактных планов является компонентом программы STEP 7 Lite.

Рисунок 24 - Пример программы на языке LAD

В языке функциональных планов (FBD) для записи логических выражений используются графические логические символы булевой алгебры. Сложные функции, например, математические функции, могут быть записаны с помощью логических блоков. Язык программирования FBD включен в стандартный пакет поставки программы STEP 7 Lite.

Рисунок 25 - Пример программы на языке FBD

Визуализация процессов осуществляется с помощью SCADA-системы InTоuch.

SCADA-система InTouch - программное обеспечение для разработки интерфейса человек-машина (НMI). HMI контролирует и управляет всеми объектами и системами, используя графические объекты, и включает:

· отображение параметров для управления сигналами;

· отображение текущих и исторических трендов;

· отображение и регистрацию аварийных сигналов.

Исполнительная система InTouch поддерживает базу данных текущих значений процесса. Эти значения могут отражать заданные точки контроля устройств, представляющие параметры физического объекта, или точки, представляющие расчетные значения. Значения параметров собираются и обрабатываются на одном или нескольких компьютерах, использующих распределенную структуру программного обеспечения. Автоматически выполняются преобразования инженерных единиц собранных данных и обратные преобразования инженерных единиц для задания управляющих установок. Поддерживает переменные ввода/вывода, вещественные числа, целые числа, дискретные числа, строковые переменные, суперпеременные (подобие структур).

В данном проекте InTouch выполняет:

· контроль за действиями оператора путем регистрации его в системе с помощью имени и пароля, и назначения ему определенных прав доступа, ограничивающих возможности оператора ( если это необходимо) по управлению производственным процессом;

· вывод управляющих воздействий в промышленные контроллеры и исполнительные механизмы для регулировки подачи природного газа и воздуха в область ковша для сушки, а также подача сообщений персоналу на информационное табло;

· автоматическое ведение журнала событий, в котором регистрируется изменение подачи природного газа и воздуха в область ковша с возможностью просмотра в графическом виде записанных данных, а также ведение журнала аварийных сообщений;

· соблюдение регламента производственного процесса путем динамической загрузки (автоматически или по команде оператора) набора параметров из заготовленных шаблонов (рецептур) в технологическое оборудование.

В разработанной системе использована SCADA-системы InTuch.

Рисунок 26 это визуальное представления на АРМ, представленное в SCADA - системе In Touch, процесса сушки помковшей, которое находится в непосредственной близости. Процесс сушки осуществляется оператором. Он запускает механизм нажав «Старт», после чего проходит проверка системы перед работой. Затем оператор задает температуру, время шага и нажимает «Задать». По завершению времени с АРМ задается следующая температура (порядком выше) и время выполнения для перехода от предыдущей температуры и так же нажав на клавишу «Задать». По истечению всех шагов оператор жмет «Стоп» для полного завершения процесса.

Рисунок 26 - Визуализация стенда сушки промковшей

2.10 Спецификация выбранного оборудования

Таблица 9 - Спецификация выбранного оборудования

Наименование	кол.
Термопреобразователь ТППТ	3
Вторичный измерительный преобразователь ИП-Т10-09	1
Преобразователь сигнала БИК- 40	2
Поворотная заслонка	2
Исполнительный механизм МЭО - 40/25 - 0.25	2
Расходомер Prowirl 72	2
Бесконтактный реверсивный пускатель ПБР-3А	2
Программируемый микроконтроллер Simatic серии S7-400	1
Датчик наличия пламени «Пламя-М07»	4
Персональный компьютер	2

3 Организация производства и труда

3.1 Монтаж датчиков

На рисунке 27 представлен монтаж расходомера Prowirl 72.

Рисунок 27 - монтаж расходомера Prowirl 72.

Рисунок 28 - монтаж термопреобразователя ТППТ.

3.2 Маркировка труб, кабелей

В таблице 10 представлен кабельный журнал трубные проводки используемой продукции.

Таблица 10

В таблице 11 представлен кабельный журнал кабельной трубные проводки используемой продукции.

Таблица 11

Обозначение кабеля	Трасса	Кабель
	начало	конец	Марка
К11-1	Кабельные проводки Установка для сушки промковшей №1	КУПЭВ
	Стенд датчиков №1 (ч.51-61123-АГС1-01) поз. 1б-1	Шкаф управления №0 (пр. ВНИПИ САУ-30 124.00-01)

3.3 Монтаж ПЛК

На рисунке 29 представлен монтаж ПЛК в шкафу.

Рисунок 29 - монтаж ПЛК.

3.4 Монтаж РО и ИМ

На рисунке 30 представлен монтаж поворотной заслонки.



Рисунок 30 - монтаж поворотной заслонки.

На рисунке 31 представлен монтаж МЭО.

Рисунок 31 - монтаж МЭО.

3.5 Поверка датчиков, вторичных приборов

После установки Prowirl 72 на трубопровод проверяется следующее:

1. Состояние прибора:

· Нет ли внешних повреждений (визуальный осмотр);

· Соответствует ли прибор спецификации на измерительную точку, включая давление и температуру процесса, окружающие температуры, диапазон измерения.

2. Монтаж:

· Соответствует ли стрелка на корпусе прибора реальному направлению потока в трубопроводе;

· Корректная маркировка измерительной точки (визуальный осмотр);

· Корректно ли выбрана ориентация сенсора, другими словами, соответствует ли она типу сенсора, свойствам среды (содержание газов или твердых примесей) и ее температуре.

3. Условия процесса / окружающие условия:

· Защищен ли прибор от влаги и прямого солнечного света.

3.6 Наладка программного обеспечения ПЛК

Программное обеспечение АСУТП должно состоять из общесистемного (базового) и прикладного (специального) программного обеспечения. Общесистемное программное обеспечение для программируемых логических контроллеров закупается по спецификации и должно включать в себя: операционную систему для ПЛК (поставляется комплектно с ПЛК) с описанием и руководством пользователя, программы-драйверы для контроллеров связи и других интеллектуальных функциональных элементов с описанием и руководством по применению.

Наладка контроллера с помощью программного обеспечения производится непосредственно с рабочего места оператора.

На рабочей станции должна быть установлена операционная система WINDOWS ХР и Internet Explorer 6.

Для работы с программным обеспечением контроллера необходимо установить на автоматизированное рабочие место программиста следующие программные продукты:

* пакет программ STEP 7;

* SOFTNETS7;

* CFCv6.0;

* D7-SYSv6.0.

Инструкции по установке данных приложений поставляются вместе с программным обеспечением.

Необходимо установить на рабочей станции следующие программные продукты:

* SIMATIC WinCC v6.0 SP1 с лицензией на 1024 переменных;

* SIMATIC WinCC/Server и WinCCAJserArchiv (опциональные пакеты) с лицензиями на каждый опциональный пакет.

Инструкции по установке данных приложений поставляются вместе с программным обеспечением.

3.7 Структура, функции и задачи служб эксплуатации

Цех должен иметь в своем составе: участок контрольно-измерительных приборов; участок (или участки) по обслуживанию и ремонту регулирующих устройств основного и вспомогательного оборудования; участок по обслуживанию и ремонту устройств защиты и сигнализации; участок по обслуживанию и ремонту электроприборов и кабельного хозяйства; общецеховой участок по слесарно-механическим работам; участок по обслуживанию и ремонту управляющих и информационных вычислительных машин.

Участок по обслуживанию контрольно-измерительных приборов может иметь следующие группы: группу, обслуживающую приборы измерения давления и расхода; в обязанности этой группы может входить также обслуживание весового хозяйства и приборов измерения уровня. Как правило, эта группа имеет бригаду по обслуживанию ртутных приборов, бригаду по обслуживанию электронных приборов и бригаду по обслуживанию весов; группу, обслуживающую приборы измерения температуры и специальные приборы (виброметры, электронные тахометры, измерители расширения, сельсины и т. д.); эта группа может быть разделена на две, одна из которых обслуживает приборы измерения температуры, другая -- специальные приборы; группу, обслуживающую анализирующие приборы и приборы химического контроля

Участок по обслуживанию и ремонту регулирующих устройств основного и вспомогательного оборудования может иметь группы по обслуживанию автоматических регуляторов доменного цеха, конвертерного цеха, общезаводского оборудования и т. п.

Каждый участок цеха возглавляет мастер или старший мастер в зависимости от числа групп в составе участка. Под руководством старшего мастера объединяются от двух до четырех отдельных групп. Каждый участок (группа) проводит ремонтные и наладочные работы, проверку и испытания закрепленного за ним оборудования.

Для повышения качества и оперативности выполнения работ желательно, чтобы персонал участка (группы) специализировался по ремонтным и наладочным работам раздельно.

Машинные и слесарно-механические работы на всех участках обеспечивает общецеховой участок по этим работам, возглавляемым мастером. На этом участке должны быть сварщики, электрослесари, слесари по точной механике, слесари-станочники и инструментальщики.

3.8 Кабельный журнал

В таблице 12 представлен кабельный журнал трубные проводки используемой продукции.

Таблица 12

В таблице 13 представлен кабельный журнал кабельной трубные проводки используемой продукции.

Таблица 13

Обозначение кабеля	Трасса	Кабель
	начало	конец	Марка	Кол-во и сечение жил	Длина, м
К11-1	Кабельные проводки Установка для сушки промковшей №1	КУПЭВ	2х(2х0,5)	90
	Стенд датчиков №1 (ч.51-61123-АГС1-01) поз. 1б-1	Шкаф управления №0 (пр. ВНИПИ САУ-30 124.00-01)

В таблице 14 представлен кабельный журнал кабелей и проводок.

Таблица 14

3.9 План трасс трубных проводок

На рисунке 32 представлен план трасс автоматизированной системы.



Рисунок 32 - План трасс

4 Экономика производства

4.1 Расчет затрат на модернизацию системы

Затраты на разработку и внедрение проекта АСР температуры стенда сушки промковшей включают в себя капитальные и текущие затраты.

Расчет капитальных затрат:

Капитальные вложения на необходимое оборудование представляют собой сумму затрат на его приобретение, доставку, монтаж. Капитальные вложения в основные фонды рассчитываются по формуле:

К=Кон+Кос+Кэу+Кзд+Кзм , (24)

где

Кон - балансовая стоимость приобретенного оборудования;

Кос - балансовая стоимость существующего оборудования;

Кэу - балансовая стоимость экспериментальной установки;

Кзд - балансовая стоимость зданий;

Кзм - балансовая стоимость запасных материалов.

При разработке системы используется только вновь приобретённое оборудование и материалы, поэтому величину балансовой стоимости существующего оборудования принимаем равной нулю. Экспериментальной установки не создаётся, вследствие чего балансовая стоимость экспериментальной установки также принимается равной нулю.

Балансовая стоимость оборудования Кон определяется как:

Кон=Цо+Зт+Зм+Зс , (25)

где

Цо - оптовая цена оборудования;

Зт - транспортно-заготовительные затраты;

Зм - затраты на монтаж и наладку оборудования;

Зс - затраты на специальные работы.

Стоимость приобретаемого оборудования определяется по соответствующим прейскурантам. Ниже приведена таблица (15) затрат на приобретение требуемого оборудования.

Таблица 15. Затраты на оборудование

Наименование оборудования	Кол-во, шт.	Цена, руб.	Суммарная стоимость, руб.
Термопреобразователь ТППТ	3	1 358.21	4 074,63
Поворотная заслонка	2	6 513,84	13 027,68
Исполнительный механизм МЭО - 40/25 - 0.25	2	7 500	15 000
Расходомер Prowirl 72	2	40 000	80 000
Бесконтактный реверсивный пускатель ПБР-3А	2	2 300	4 600
Программируемый микроконтроллер Simatic серии S7-300	1	1 200 000	1 200 000
Датчик наличия пламени «Пламя-М07»	4	9 620	38 480
Персональный компьютер	2	21 000	42 000
Итого: 1 397 182,31

Транспортно-заготовительные расходы (6% от стоимости оборудования):

Зт = Цо Ч 0,06 = 1 397 182,31Ч 0,06 = 83 830,94 руб. (26)

Затраты на монтаж и наладку оборудования (35% от стоимости оборудования):

Зм = Цо Ч 0,35 = 1 397 182,31Ч 0,35 = 489 013,81 руб. (27)

Затраты на специальные работы (2 % от стоимости оборудования):

Зс = Цо Ч 0,02 = 1 397 182,31Ч 0,02 = 27 943,65 руб. (28)

Балансовая стоимость вновь приобретенного оборудования и материалов определяется как:

Кон =1 397 182,31+ 83 830,94 +489 013,81 +27 943,65 = 1 997 970,71 руб.

Стоимость запасных материалов принимается равной 3% от балансовой стоимости оборудования:

Кзм = Кон Ч 0,03 = 1 997 970,71 Ч 0,03 = 119 878,24 руб. (29)

Капитальные затраты составят:

К = 1 997 970,71 + 119 878,24 = 2 117 848,95 руб.

4.2 Расчет годовой экономии

По данным экономического отдела цеха ЭСПЦ стоимость одного сляба в среднем 14 102,47 рублей.

Средняя производительность слябовой МНЛЗ составляет 4 729,5 т./час.

За 2010 год количество часов простоя стенда сушки из-за ручного управления процессом сушки промковша составили 1 час 30 минут. После разработки системы автоматического регулирования планируется снизить количество простоев МНЛЗ по вине системы до 25 минут в год.

Таким образом, годовая экономия будет зависеть от снижения времени простоев печи, и её можно рассчитать по формуле:

, (30)

где - потери от одного часа простоя печи, руб.;

- время простоев печи в год до внедрения САР, час./год.;

- время простоев печи в год после внедрения САР, час/год.

Таким образом,

4.3 Расчет годового экономического эффекта и срока окупаемости капитальных вложений

Эксплуатационные затраты рассчитываются как сумма амортизационных отчислений и затрат на текущий ремонт.

Амортизационные отчисления:

, (31)

где - норма амортизации (Н в чёрной металлургии составляет 14,3%).

Затраты на текущий ремонт:

, (32)

где - норма на текущий ремонт (принята равной 6%).

Суммарная величина эксплуатационных затрат:

, (33 )

Экономический эффект определяется путём уменьшения годовой экономии на величину дополнительных эксплуатационных затрат:

, (34)

где - экономический эффект, руб.;

- годовая экономия, руб.;

- затраты на содержание оборудования, руб.

Срок окупаемости - это время, за которое поступления от производственной деятельности предприятия покроют затраты на разработку и внедрение системы.

Срок окупаемости рассчитывается по формуле:

, (35)

где - капитальные затраты на внедрение САР, руб.;

- экономический эффект от внедрения САР, руб.

Тогда,

4.4 Расчет экономической эффективности

Экономическая эффективность характеризует величину годового эффекта от одного рубля капитальных затрат и определяется по формуле:

Е=, (36)

Е=

где - экономический эффект от внедрения САР, руб.

- капитальные затраты на внедрение САР, руб.;

Тогда,

Экономическая эффективность должна быть выше нормы, чтобы мероприятие считалось эффективным. Для средств вычислительной техники, ПО и средств автоматизации нормативная эффективность 0,33. Для разработанной системы экономическая эффективность составила 1,4 что выше нормы.

Исходя из того, что техническое мероприятие (в нашем случае разработка АСР) считается экономически эффективным, если срок окупаемости данного мероприятия не превышает трёх лет, то можно сказать, что разработка автоматизированной системы регулирования температуры сушки стенда промковшей является эффективной, так как срок окупаемости данного мероприятия составляет 0,7 года или приблизительно два месяца. Анализируя два, выше приведенных параметра сделаем вывод, что внедрение системы целесообразно. В таблице 16 приведены основные технико-экономические показатели.

Таблица 16. Основные технико-экономические показатели

Показатель	Значение
Капитальные затраты на разработку и внедрение системы, руб.	2 117 848,95
Годовые эксплуатационные расходы, руб.
Время простоев стана из-за перегрева и выхода из строя подшипников, час./год	1.5
Время простоев стана в год по вине системы после внедрения САР, час./год.	0.4
Годовой экономический эффект от внедрения системы, руб.
Экономическая эффективность	1,4
Срок окупаемости, лет.	0,7

5 Безопасность жизнедеятельности

5.1 Организация рабочего места электромонтера по обслуживанию САУ, САР участка, обслуживание инструментов и измерительной аппаратурой

Электромонтер в рабочее время находится в мастерской, где производится обслуживание элементов САУ, САР участка, обслуживание инструментов и измерительной аппаратурой У каждого работника есть своё рабочее место (стол), свой шкафчик под инструмент.

Каждый работник оснащен:

· инструментом (паяльник, переноска, удлинитель, переносной трансформатор 220/36В, клещи, ключи, пассатижи, отвертки и т.д.);

· измерительной аппаратурой (мультиметр, мегомметр, магазин сопротивлений, потенциометр);

Переносные электроинструменты и светильники, ручные электрические машины, разделительные трансформаторы и другое вспомогательное оборудование должны удовлетворять требованиям государственных стандартов и технических условий в части электробезопасности.

Аппаратная телемеханики, в которой находятся слесаря КИПиА, обслуживающие оборудование участка, является помещением повышенной опасности, так как существует возможность поражения человека электрическим током.

5.2 Организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ с системами автоматики

Мероприятия, обеспечивающие безопасность разделяются на: организационные, технические, эксплуатационные и режимные.

К организационным мероприятиям относятся: обучение производственного персонала правилам безопасности, создание необходимых иллюстраций, плакатов.

К техническим мероприятиям относятся: соблюдение норм при сооружений зданий, выбор и монтаж электрооборудования и т.д.

Эксплуатационные мероприятия предусматривают правильную эксплуатацию производственных машин, оборудования и т.п. При обслуживании электроустановок используются основные и дополнительные средства защиты.

Режимными мероприятиями являются ограничение или полное запрещение открытого огня, производство газосварочных работ, курение в пожароопасных помещениях.

Наряд выдаётся оперативному персоналу непосредственно перед началом подготовки рабочего места (до начала работы бригады). Он выполняется в двух экземплярах , заполняется под копирку при соблюдении четкости и ясности записей в обоих экземплярах. Исправлений и перечеркиваний написанного текста не допускается.

Перед допуском к работе ответственный руководитель и производитель работ совместно с допускающим проверяют выполнение технических мероприятий по подготовке рабочего места. После проверки рабочих мест и инструктажа бригады ответственный руководитель работ должен расписаться в предназначенной строке на оборотной стороне наряда. В случае, когда ответственный руководитель не назначается, подготовку рабочего места проверяет производитель работ, который расписывается в наряде.

После проверки выполнения технических мероприятий производится допуск бригады, который заключается в том, что допускающий проверяет соответствие состава бригады и квалификации включенных в нее лиц записи в наряде, объясняет бригаде, откуда снято напряжение, где наложены заземления, какие части ремонтируемого и соседних присоединений остались под напряжением и какие особые условия производства работ должны соблюдаться.

С момента допуска бригады к работам надзор за ней в целях предупреждения нарушений требований техники безопасности возлагается на производителя работ или наблюдающего. Производитель работ и наблюдающий должны все время находиться на месте работы по возможности на том участке, где выполняется наиболее ответственная работа.

При перерыве в работе на протяжении рабочего дня (на обед, по условиям производства работ) бригада удаляется из закрытого или открытого рабочего участка. Наряд остается на руках у производителя работ (наблюдающего).

Плакаты, ограждения и заземления остаются на месте. Ни один из членов бригады не имеет права войти после перерыва в закрытое или открытое РУ в отсутствие производителя работ или наблюдающего. Допуск бригады после такого перерыва оперативным персоналом не производится. Производитель работ сам указывает бригаде место работы.

После полного окончания работы рабочее место приводится в порядок, принимается ответственным руководителем, который после вывода бригады производителем работ расписывается в наряде об окончании работы и сдает его оперативному персоналу либо при отсутствии последнего оставляет в папке действующих нарядов.

Наряд может быть закрыт оперативным персоналом лишь после осмотра оборудования и места работы, проверки отсутствия людей, посторонних предметов, инструмента и при надлежащей чистоте.

К эксплуатации системы управления допускаются лица, имеющие разрешение для работы в электроустановках напряжением до 1000 В, изучившие техническое описание и инструкцию по технике безопасности. Работа в электроустановках проводится по нарядам или распоряжениям. Работа в цепях устройств автоматики производится по исполнительным схемам; работа без схем, по памяти, запрещается.

Перед началом работы:

· электромонтер по ремонту электрооборудования должен получить задание на работу от мастера;

· проверить наличие и исправность ручного инструмента, индивидуальных защитных средств;

· надеть и привести в порядок спецодежду;

· не приступать к работе, если условия ее выполнения противоречат инструкциям по технике безопасности или другим документам, регламентирующим безопасное проведение работ.

При обслуживании системы:

· шкафы управления системы подключают к контуру защитного заземления; снимать наложенные в электроустановках заземления, препятствующие проведению испытаний и накладывать их снова можно только по указанию лица, руководящего испытанием;

· шкафы жестко крепятся на месте эксплуатации, в противном случае, возможно, их опрокидывание при открывании поворотной рамы установленными в нее ячейками и источниками питания;

· чистка изоляции без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них производится в шкафах с помощью специальных щеток или пылесосов, снабженных изолирующими штангами; при работе в шкафах, находящихся под напряжением, в разных концах машинного зала, к которым возможно случайное прикосновение вывешивают предупреждающие плакаты;

· использовать приборы с высоким входным сопротивлением для измерения логических сигналов разрешается только обученным лицам из электротехнического персонала; работать только в диэлектрических перчатках, стоя на диэлектрическом коврике, на отвертках должен быть изолирован стержень, с применением защитного щитка;

· все шкафы управления имеют аппараты защиты от токов короткого замыкания и других аварийных режимов, могущих привести к пожарам; плавкие вставки предохранителей должны быть калиброваны с указанием на клейме номинального тока вставки;

· напряжение питания фотодатчиков 220 В переменного тока является опасным и следует помнить о наличии этого напряжения на разъеме, выявление неисправностей у фотодатчиков, их устранение и наладку производятся в лабораторных условия; обслуживающий персонал фотодатчиков должен иметь квалификационную группу не ниже третьей по электробезопасности.

5.3 Противопожарные мероприятия, проводимые в цехе

В смазочных и кабельных тоннелях через каждые 150 метров предусматриваются выходы на уровень пола.

Для создания нормальных температурных условий в смазочных подвалах, кабельных тоннелях, насосных, пультах управления, коммутационно-распределительных устройствах, аккумуляторных помещениях предусматривается система вентиляции.

Электродвигатели и их коммутационные аппараты должны быть заземлены или занулены. Соединения заземляющих и нулевых защитных проводников между собой должны обеспечивать надёжный контакт и выполняются посредством сварки.

Лица, ответственные за пожарную безопасность обеспечивают подразделения необходимыми средствами пожаротушения, связи, наглядной агитацией, противопожарным водоснабжением, системами противопожарной автоматики и организовывают их техническое обслуживание. Наиболее эффективными при тушении пожара являются порошковые и углекислотные огнетушители. Углекислотные огнетушители ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8 представляют собой стальные баллоны емкостью 2,5 и 8 л. Каждый работающий на производственном участке обязан чётко знать и строго выполнять установленные правила пожарной безопасности, не допускать действий, могущих привести к пожару.

В кабельных сооружениях и электропомещениях для электропроводок применяются провода и кабели с оболочками только из трудно сгораемых или несгораемых материалов.

Соединения, оконцевания и ответвления жил проводов и кабелей, а также шинопроводов во избежание опасных в пожарном отношении переходных сопротивлений, необходимо производить при помощи опрессовки, сварки, пайки.

Не допускается складирование горючих материалов на расстоянии менее 17 метров от воздушных линий электропередачи напряжением до 1000 В.

Электродвигатели, светильники, проводка, распределительные устройства очищаются от горючей пыли не реже двух раз в месяц, а в помещениях со значительным выделением пыли - еженедельно.

При эксплуатации электроустановок запрещается:

1) использовать кабели и провода с поврежденной изоляцией;

2) применять для отопления помещений нестандартные нагревательные электрические лампы накаливания;

3) эксплуатировать поврежденные розетки, соединительные коробки, рубильники;

4) оставлять под напряжением электрические провода и кабели с неизолированными концами;

5) снимать стеклянные колпаки, уплотнительные прокладки с электросборок, светильников, коммутационных устройств и оставлять открытыми дверцы электроустановок.

Неисправности в электроустановках, которые могут вызывать искрение, короткое замыкание, перегрев горючей изоляции кабелей и проводов должны немедленно устранятся дежурным персоналом.

5.4 Экологические мероприятия по охране окружающей среды

При производстве работе и эксплуатации производственных и бытовых помещений образуются отходы: обтирочный материал, мусор промышленный, мусор от бытовых помещений (IV класс опасности), отходы упаковочного картона, полиэтиленовая тара ( V класс опасности), которая складируется в короба, расположенные согласно схем мест временного накопления отходов на участках цехов СП. По мере накопления отходов выводят автотранспортом на свалку СБиО. Учет отходов, вывозимых на свалку СЦБиО, ведется ответственными лицами СП в журналах первичного учета образования и передачи отходов на свалку СБиО. Учет выданных пропусков (талонов) ведет ответственный за учет и выдачу пропусков (талонов) - менеджер по хозяйственному обеспечению СП в журнале учета выдачи пропусков (талонов) на вывоз твердых отходов на свалку СБиО.

Заключение

В данном дипломном проекте была разработана автоматизированная система регулирования стенда сушки промковшей ЭСПЦ ЧерМК ОАО «Северсталь». Разработанная АСР позволяет управлять системой сушки промковшей в автоматическом или ручном режиме, регулировать температуру сушки при помощи подачи газа.

Проведенный расчет экономической эффективности говорит о целесообразности внедрения разработанной АСР в ЭСПЦ.

В дипломном проекте отражено описание объекта автоматизации. Приведено описание программных и технических средств внедряемой системы. Технологические возможности нового оборудования позволяют провести последующую модернизацию АСР. Были предоставлены организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ с АСР, а также правила обслуживания системы.

В экономической части были рассчитаны затраты на разработку и внедрение системы. Исходя из этих данных, был определён срок окупаемости капитальных вложений и коэффициент эффективности.

Литература

1. Оформление пояснительной записки курсовых и дипломных проектов в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105 - 95. Череповецкий металлургический колледж, 1999.

2. Тюриков С.П. Методические рекомендации и расчеты по курсовому проектированию для студентов 3 и 4 курсов. Череповец 2006 год.

3. Теория, конструкции и расчёты стендов сушки ковшей. Том 1. - Под редакцией В.А. Кривандина. - М.: Металлургия, 1996.

4. Липухин Ю.В., Булатов Ю.И. Автоматизация металлургических агрегатов. М.: Металлургия, 1992.

5. Каганов В.Ю., Блинов О.М., Беленький А.М. Автоматизация управления металлургических печей.

6. Котов К.И., Шершевер М.А. Средства измерения, контроля и автоматизации технологических процессов. Вычислительная и микропроцессорная техника. М: Металлургия, 1989.

7. Статья из Internet: Описание ПЛК SIMATIC S7-300. Сайт: simatic.nm.ru.

8. Учебные материалы Учебного центра ОАО «Северсталь» 2004 г. Шишмарев В.Ю. Автоматизация технологических процессов.- М: Изд.ц. «Академия», 2005 г.

9. Бунин В.К., Анопренко В.А. SCADA-системы: проблема выбора. Современные технологии автоматизации, М:1999.

10. Аристова Н.Н., Корнеева А.И. промышленные программо - аппаратные средства на отечественном рынке SCADA-системы как инструмент проектирования АСУ ТП. - ПГТУ им. Баумена Н., 2004 г.

11. Прокопов А.А., Татаринцев И.И. Применение программируемых контроллеров для управления технологическими оборудованиями. - СПб: СПГЭУ, 1996 г.

Приложение А - схема структурная и функциональная

Приложение Б - схема электрическая принципиальная (подключение датчиков Prowirl 72 на ход контроллера)

Приложение В - алгоритм программы управления (блок схема)

Приложение Г - плакат «Технико-экономические показатели модернизации»

Показатель	Значение
Капитальные затраты на разработку и внедрение системы, руб.	2 117 848,95
Годовые эксплуатационные расходы, руб.	429 923,33
Время простоев МНЛЗ из-за перегрева и выхода из строя промковша, час./год	1.5
Время простоев МНЛЗ в год по вине системы после внедрения САР, час./год.	0.4
Годовая экономия, руб.	3 473 834,99
Экономический эффект, руб.	3 043 911,66
Экономическая эффективность	1,4
Срок окупаемости, лет.	0,7

Приложение Д - план расположения средств автоматизации

Приложение Е - план трасс трубных проводок

Приложение Ж - монтажная схема датчиков

Приложение З - монтажная схема контроллера

Приложение И - математическая модель САУ

Приложение К - годографы устойчивости

Годограф Михайлова

АФХ разомкнутой системы

Размещено на Allbest.ru