главнаяотчеты по проектамотраслевые решенияметаллургияИнформационно-измери ... ала АО ТНК «Казхром» / 2009 г.

Информационно-измерительная система ферросплавной печи №25 (ИИС-25) Аксуского завода ферросплавов филиала АО ТНК «Казхром»

Дата реализации проекта - 2009 год.
Место реализации - Казахстан, г. Аксу, Аксуский завод ферросплавов филиал АО ТНК «Казхром».

ЦЕЛЬ СОЗДАНИЯ ПРОЕКТА
Целью разработки проекта является создание единой информационной системы контроля с предоставлением информации в режиме реального времени о ходе технологического процесса.

Общее описание объекта
Объектом автоматизации является руднотермическая печь закрытого типа РКЗ-25.
В состав оборудования входят следующие агрегаты:
• Ванна печи со сводом.
• Три самоспекающихся электрода.
• Три печных трансформатора, передающих электроэнергию на электроды через систему токоподвода (короткая сеть, контактные щеки).
• Мокрая газоочистка, осуществляющая забор ферросплавного газа из-под свода печи.
• Газоповысительная станция (ГПС), обеспечивающая необходимое разрежение в тракте газоочистки.

 
 
Режим работы печи – непрерывный. По труботечкам в ванну печи подаются сдозированные шихтовые материалы. За счет тепловой энергии, выделяемой при горении электродуги между электродами шихта расплавляется, и компоненты шихты вступают в химическое взаимодействие.

Полученный сплав периодически сливают через специальное отверстие в ванне печи «летку». Образующиеся в процессе плавки газы за счет создаваемого ГПС разрежения засасываются в тракт мокрой газоочистки. Выделяющиеся в процессе плавки газы токсичны. Поэтому необходимо контролировать их содержание на рабочих площадках.

Функции системы
• Прием сигналов от датчиков и из релейных схем.
• Проверка полученных сигналов на достоверность.
• Усреднение полученных сигналов с периодом 1 секунда.
• Выдача управляющих сигналов на отключение печи.
• Выдача управляющих сигналов на исполнительные механизмы.
• Выдача управляющих сигналов на включение сигнализации на ПУ печи.
• Управление перемещением электрододержателей печи.
• Управление перепуском электродов.
• Контроль работы измерительных приборов.
• Расчет потребляемой электроэнергии и простоя печи за смену.
• Сигнализация и регистрация нарушений технологического процесса.
• Регистрация событий и архивирование значений параметров.
• Отображение текущих значений технологических параметров на рабочих местах операторов.
• Отображение архивных графиков по контролируемым технологическим параметрам.
• Формирование отчетных форм.
• Прием от верхнего уровня и реализацию команд, заданий, настроек, задаваемых оператором.
• Предоставление необходимой технологической информации специалистам и руководству завода через компьютерную сеть с использованием WEB-интерфейса.

 
Рис. 1 Структура ИИС-25
 
Структура системы
Система представляет собой территориально распределенный технологический комплекс, в состав которого входят (см. Рис. 1):
  • Шкаф контроллера печи 25.
  • Шкаф УСО ГО печи 25.
  • Шкаф контроллера ГПС2.
  • Автоматизированное рабочее место плавильщика.
  • При построении ИИС-25 учитывается ее интеграция в общую структуру информационной системы цеха №2. В состав информационной системы цеха №2 входят: автоматизированные рабочие места (АРМ) плавильщиков, резервируемые Станции сбора, реализованные на базе промышленных компьютеров; контроллеры и УСО, реализованные на базе контроллеров TREI-5B-02.

    Структурно система состоит из трех уровней:
    - первый уровень – уровень контроллеров и УСО, расположенных в непосредственной близости от технологических объектов;
    - второй уровень – уровень резервируемых Станций сбора;
    - третий уровень – уровень программного комплекса: АРМы специалистов, устанавливаемые в удобных для работы местах.

    Построение структурной схемы соответствует техническим требованиям, предъявляемые к системам автоматизации на Аксуском заводе ферросплавов.

    Функции объектов системы. Контроллер печи "КП25"

    Контроллер печи выполняет функции обработки данных с датчиков печи, обмена данными с УСО ГО, передачи необходимой информации на верхний уровень информационной системы цеха №2, выдачи сигналов по блокировкам печи, управлением механизмами печи, включении сигнализации на ПУ печи №25.

    Алгоритм работы контроллера печи включает в себя алгоритмы:
  • Подсистемы “электрический режим печи”;
  • Подсистемы “теплоконтроль”;
  • Подсистемы “газоочистка”;
  • Подсистемы “газобезопасность”.

  • Подсистема «Электрический режим печи»
    Подсистема “Электрического режима печи” реализуется на контроллере печи и выполняет следующие функции:

    а) Контроль электрических параметров печи;
    Контроллер в заданном цикле (доли секунды) опрашивает входы и выходы. Для аналоговых сигналов выполняется АЦП-преобразование и сравнение с уставками. С учетом возможного изменения диапазонов электрического сигнала вследствие замены приборов КИП все каналы аналогового ввода должны иметь работать в диапазоне 0-20 мА.

    б) Расчет потребленной электроэнергии и простоя печи за смену;
    Потребленная электроэнергии за смену (МВА*час) рассчитывается (с накоплением) в контроллере на основании текущего значения потребляемой активной мощности печи (МВА) и передается на станции сбора вместе с остальными параметрами. На станциях сбора архивирование данного параметра выполняется посменно. Время простоя печи за текущую смену (мин) рассчитывается (с накоплением) на основании текущего значения сигнала состояния печи 25 и передается на станции сбора вместе с остальными параметрами. На станциях сбора архивирование данного параметра выполняется посменно.

     
    АРМ плавильщика
     
    в) Контроль и управление положением электрододержателей;
    Предусмотрены контроль и регулирование положения электрода по каждой фазе (А, В, С). Алгоритм автоматического регулирования тока работает на базе стандартных П регуляторов с насыщением и релейной характеристикой при подъёме электрода и с насыщением при опускании электрода. Для работы при возникновении нештатных ситуаций сохранено ручное управление положением электродов.


    г) Переключение ступеней напряжения трансформатора;
    В автоматическом режиме Система предусматривает переключение ступеней напряжения трансформатора по фазам в случаях, когда движение электрододержателя ограничено верхним или нижним концевым, а заданная нагрузка по электроду еще не достигнута. Переключение невозможно в случае перекоса между фазами в две ступени.

    д) Контроль и управление перепуском электродров
    Система предусматривает реализацию автоматического алгоритма перепуска электрода по каждой фазе (А, В, С). Алгоритм предусматривает последовательное выполнение операций: разжим верхнего кольца, перемещение верхнего кольца до максимального верхнего положения, зажим верхнего кольца, разжим нижнего кольца, перепуск электрода на заданную величину, зажим нижнего кольца. Для работы при возникновении нештатных ситуаций сохранено ручное управление перепуском электродов.

    Подсистема «Теплоконтроль»
    Подсистема “Теплоконтроль” реализуется на контроллере печи и выполняет следующие функции:
    – Контроль температуры сливов технологической воды после охлаждения короткой сети печных трансформаторов. Температура воды на сливах после охлаждения короткой сети трансформатора измеряется по каждой фазе в четырех точках. При превышении температуры верхней аварийной границы формируется дискретный выходной сигнал на отключение печи. На мнемосхемах АРМ плавильщика выводится предупредительная и аварийная сигнализация по этим параметрам.

    – Контроль температуры масла печных трансформаторов. Температура масла печных трансформаторов измеряется по каждой фазе. При повышении температуры масла выше предупредительной границы формируются дискретные выходные сигналы на включение звуковой и световой сигнализации. При превышении температуры верхней аварийной границы формируется дискретный выходной сигнал на отключение печи. На мнемосхемах АРМ плавильщика выводится предупредительная и аварийная сигнализация по этим параметрам.

    – Контроль и регулирование температуры воздуха на обдув мантеля электродов. Предусмотрены контроль и регулирование температуры воздуха между мантелем и электродом по каждой фазе
    (А, В, С). Алгоритм автоматического регулирования температуры работает на базе стандартных позиционных регуляторов. Для работы, при возникновении нештатных ситуаций, предлагается сохранить ручное управление приводами шиберов. Если температура воздуха опускается ниже нижней уставки регулирования, формируется дискретный выходной сигнал на уменьшение расхода воздуха, если температура воздуха поднимается выше верхней уставки регулирования — формируется дискретный выходной сигнал на увеличение расхода. Контролируется положение МЭО шибера обдува электрода по каждой фазе (диапазон измерения 0–100%), контролируется режим работы МЭО шибера (автоматический или ручной).

    Подсистема «Газоочистка»
    Подсистема “Газоочистка” реализуется на УСО ГО, а алгоритм управления отрабатывается на контроллере печи, и выполняет нижеследующие функции:

    а) Содержание водорода под сводом печи
    Измерение параметра производится по каждой фазе и измеряется в диапазоне 0-20%. При превышении концентрации водорода более 12% формируются дискретные выходные сигналы на включение звуковой и световой сигнализации. При превышении 15% формируется дискретный выходной сигнал на отключение печи с выдержкой 30 мин. Кроме того, осуществляется постоянный контроль протока в импульсной линии, а также контроль, за состоянием измерительного прибора (вкл/выкл). На мнемосхемах АРМ плавильщика выводится предупредительная и аварийная сигнализация по этим параметрам.

    б) Давление газа под сводом печи
    Измерение параметра производится по каждой фазе и измеряется в диапазоне от минус 80 до плюс 80 Па. При выходе давления за пределы диапазона от минус 25 до плюс 25 Па формируются дискретные выходные сигналы на включение звуковой и световой сигнализации. На мнемосхемах АРМ плавильщика выводится предупредительная сигнализация по этим параметрам.

    Подсистема «Газобезопасность»
    Подсистема “Газобезопасность” реализуется на УСО ГО, а алгоритм управления отрабатывается на контроллере печи. Измерение СО малой концентрации на рабочих площадках печи производится в диапазоне 0-200 мг/м3 в 8-и точках. При превышении концентрации 20 мг/м3 для ЩМС, соответствующего измеряемой точке формируются дискретные выходные сигналы на включение звуковой и световой сигнализации. При нажатии на ЩМС кнопки сброса, на контроллер приходит соответствующий дискретный сигнал, выключающий звуковую сигнализацию. Периодически (1 раз в 5 минут) выполняется контроль целостности линий звуковой и световой сигнализации каждого щитка местной сигнализации.

    Функции объектов системы. УСО газо-очистки «ГО25»
    УСО газоочистки выполнено в виде отдельного устройства с набором необходимых измерительных каналов и плат ввода вывода. УСО газоочистки получает сигналы от датчиков и передает их на контроллер печи. Сам алгоритм управления УСО газоочистки реализован на контроллере печи №25.

    Функции объектов системы. Контроллер ГПС-2 цеха №2
    Контроллер ГПС-2 выполняет функции обработки данных с датчиков ГПС-2, передачи необходимой информации на верхний уровень информационной системы цеха №2, выдачи сигналов по блокировкам ТГ, включении сигнализации на ЦДПГ. Содержание кислорода в чистом газе измеряется в диапазоне 0-5%. При превышении концентрации более 1% формируются дискретные выходные сигналы звуковой и световой сигнализации, при превышении более 2% формируется дискретный выходной сигнал на отключение газодувок.

    Содержание двуокиси углерода в чистом газе измеряется в диапазоне 0-30%. При превышении концентрации более 12% формируются дискретные выходные сигналы звуковой и световой сигнализации. Температура подшипников газодувок измеряется в диапазоне 0-100 °С. При превышении температуры более 70 °С формируется срабатывает дискретный выходной сигнал на отключение соответствующей газодувки (с ожиданием подтверждения отключения). Время работы печи с газоочисткой (мин) за смену, а также Время работы печи без газоочистки (мин) за смену рассчитывается (с накоплением) на основании текущих значений дискретных сигналов состояния газодувок и передаются на станции сбора вместе с остальными параметрами. На станциях сбора архивирование данного параметра выполняется посменно.

    Функции объектов системы. Станции сбора
    Для реализации верхнего уровня проекта ИИС 25 конфигурация существующих резервируемых станций сбора информационной системы цеха №2 доработана. В рамках проекта ИИС-25 Станции сбора выполняют следующие функции:
    • Обмен данными с контроллерами;
    • Ведение базы мгновенных значений параметров печи №25;
    • Архивирование мгновенных значений параметров печи №25 в формате SQL-сервера;
    • Ведение журналов системы: Аварийного, Технологического;
    • Предоставление информации АРМ плавильщика печи № 25 и АРМ газовщика.

    Функции объектов системы. АРМ плавильщика
    АРМ плавильщика предоставляет следующую информацию в цифровом и графическом виде:
    • Технологический процесс в режиме реального времени на мнемосхемах;
    • Оперативные и исторические тренды;
    • Таблицы данных по параметрам печи;
    • Отчеты о ходе технологического процесса;
    • Сигнализацию об ошибках и отклонениях параметров печи.

    Состав программных средств
    В качестве прикладного программного обеспечения в комплекте с контроллером поставляется операционная система QNX и пакет разработки технологических программ «ISaGRAF». Операционная система QNX позволяет наиболее полно использовать все возможности центрального процессора и обеспечивает высокую надёжность работы. «ISaGRAF» - это инструментальная система для программирования логических контроллеров (PLC), основанная на языках программирования стандарта IEC 1131-3.

    В пакет «ISaGRAF» заложены методы структурного программирования, которые дают возможность пользователю описать автоматизируемый процесс в наиболее легкой и понятной форме. Интерфейс пользователя пакета «ISaGRAF» соответствует международному стандарту GUI (Grafical User Interface - графический интерфейс пользователя), включающему многооконный режим работы, полно-графические редакторы и т.п. Данный программный пакет реализует задачи функционирования, метрологического обеспечения, тестирования каналов ввода/вывода.

    В качестве SCADA-пакета верхнего уровня используется пакет программ Cimplicity v6.1. Данный пакет программ является базовой системой с мощными функциональными модулями и предоставляет полную информацию о технологическом процессе в виде отчетов, мнемосхем, трендов, архивированных данных, тревог, сообщений и т.п. Связь между контроллером и SCADA-системой обеспечивается при помощи OPC сервера фирмы Наутцилус.

    Разработка проекта, поставка оборудования, пуско-наладочные операции были проведены Павлодарским филиалом ТОО «TREI-Караганда».
     
    Параметры печи
     
     
    Газовая безопасность печи
     
     
    Теплоконтроль контактных щек и короткой сети
     
     
    Отчеты о работе дозировочного отделения
     
     
    Газоочистка печи
     
     
    Сводный экран газовщика
     
     
      Навигация по странице:
     
    ^ Наверх ^ 49 мс