главнаяотчеты по проектамотраслевые решенияметаллургияАСУ ТП дозирования ш ... К "Казхром", г. Аксу / 2009 г.

АСУ ТП дозирования шихтовых материалов
ДО-3 цех №2 Аксуский завод ферросплавов, филиал
АО ТНК "Казхром", г. Аксу

РЕЗУЛЬТАТЫ
Отметим важные пункты созданного решения:
1. Открытость кода. Независимость от оборудования.
2. Децентрализация комплекса. Повышенная автономность модулей дозирования.
3. Математическая модель. Режим автоматического управления всего дозировочного отделения.
4. Работа схем загрузки при выходе из строя датчиков положения реверсивных конвейеров.
5. Отчет о распределении шихтовых материалов по карманам и электродам.

Паспорт системы
В рамках работ 2009 года, на Аксуском заводе ферросплавов, была проведена модернизация Дозировочного Отделения №3 цеха № 2 производящего дозирование и подачу шихтовых материалов на плавильные печи №25, № 26.
Автоматизированы два больших передела — непосредственно сами дозаторы и тракт доставки шихты, с концентрацией управления на едином рабочем месте.

Основное поставленное по контракту оборудование:
– 8 ленточных питателей (ПЛ-70-800-1180), с плавной регулировкой производительности;
– 8 порционных дозаторов российского производства (ЗАО “Сибтензоприбор”, г. Топки) с диапазоном взвешивания от 32 до 1000 кг (модели ДС-320, ДС-1000), каждый из них установлен на трёх тензодатчиках прямого нагружения. Каждый дозатор управляется недорогим контроллером нового поколения TREI-5B-05;
– 4 цветные сенсорные панели улучшенной эргономики, для рабочих мест (Delta).
 
 

Имеется заложенный проектом ЗИП. Подсистема управления дозированием (СКАД) и подсистема управления поточно-транспортной системой (ТШП) выполнена на базе зарекомендовавших себя контроллеров TREI-5B-02. В общем система ДО3-2 реализована в едином информационном поле с информационно измерительной системой печи № 25, плавильщик, со своего рабочего места, имеет возможность выдавать оператору дозировки задания на загрузку печи по выбранному им рецепту, добавкам, просматривать отчеты в реальном времени. Нашим подразделением выполнены: поставка, шефмонтаж и инжиниринговые работы.

Цели IT решения
Особое внимание было уделено открытости архитектуры. Ведь зачастую, на рынке решений автоматизации дозирования, фирма поставщик-исполнитель, как по объективным, так и субъективным причинам, оставляет за собой точки влияния на заказчика в последующем. Это возможная зависимость, и от конкретного типа оборудования выпускаемого исполнителем проекта, и от разработанных алгоритмов управления, особенности которых не всегда прозрачны и адаптированы под текущую задачу с «другого проекта», гибкость настроек которых, приобретает актуальность при необходимости некоторых незначительных корректировок, возникших в процессе эксплуатации и не предусмотренных в момент создания системы.

В данной теме был использован «дружеский» подход. Изначально согласовав детали управляющих алгоритмов с заказчиком, реализующий его код был выполнен полностью открытым, без привязки к конкретному оборудованию. Для обеспечения требуемой точности, применен алгоритма расчета управляющих команд, основанный на прогнозировании схода шихты, что позволило обеспечить низкую погрешность дозирования — менее 0.25% от заданного значения. Проведены работы по уменьшению влияния человеческого фактора на комплекс в целом. Повышена надежность и безопасность.

 
Структурная схема
 
Архитектура решения
В системе выстроена своеобразная трехуровневая иерархия. Основные функции по управлению дозаторами, реализованы на контролерах нижнего уровня (МД). Особенно важно, что именно здесь реализован автономный механизм корректировки, для выдерживания заданного рецепта, с учетом предыдущей сдозированной порции.
Они оборудованы программным шлюзом обмена данными с контроллером среднего уровня (СКАД). Их количество соответствует количеству дозаторов. При внештатных ситуациях, для работы с ними напрямую, предусмотрен отдельный, сдублированный интерфейс пользователя в виде цветной 5-ти дюймовой сенсорной панели.

Средний уровень представлен двумя контроллерами. Задачи первого - управление дозированием, второго — трактом подачи шихты. Именно средний уровень — своеобразный центр системы, обладая расширенной логикой управления, принимая команды с основного рабочего места оператора (10-ти дюймовой сенсорной панели), руководит автоматической работой всех дозаторов (МД), реализует управление оборудованием тракта шихтоподачи (ТШП) при загрузке печных карманов, и позволяет автономно накапливать архивные данные в течение месяца работы всей ДО.

Верхний уровень управления представлен рабочим местом плавильщика и станцией сбора данных и отчетов. При построении межсетевого взаимодействия элементов системы, сделан акцент на отказ от использования широкого набора различных стандартов для связи элементов системы. Массово применен протокол Ethernet TCP/IP, промышленное коммуникационное оборудование (MOXA).

Основные функции
Комплекс принимает задание на дозирование и управляет работой весодозаторов, согласно заданному рецепту, производя коррекцию навески каждого дозатора в отдельности, исходя из текущей насыпной плотности материала, полученной в результате анализа, основываясь на предыдущей истории схода шихты из подающих бункеров. Предусмотрено местное (ремонтное), дистанционное и централизованное (автоматическое) управление механизмами дозировочного отделения с соблюдением всех блокировок, защит и единых правил безопасности. Дистанционное и централизованное управление доступно с основного и резервного рабочего места оператора дозирования.

Помимо работы по рецепту, есть возможность формирования и выдачи комплексных и разовых добавок компонентов шихты. Отслеживается взвешивание и расход дозаторами шихтовых материалов за период. Ведется учёт количества и качества поступивших шихтовых материалов в тракт шихтоподачи, их движение до печных карманов. Контролируется расширенный комплекс технологических защит оборудования (контроль направления движения ленточных конвейеров, контроль забивки течек, контроль уровней в бункерах и т.п.).

Для обеспечения должного контроля за наполнением карманов Печи №25, установлены ультразвуковые датчики PROSONIC M (FMU40). Датчики вмонтированы в специальный защитный кожух. Показания анализируются системой и отображаются на экранах управления дозированием.

Многоуровневое управление
Система предназначена для эксплуатации в непрерывном режиме работы. Комплекс имеет децентрализованную многоуровневую систему управления, с постепенным упрощением сервиса (при понижении уровня воздействия) В зависимости от оперативной обстановки предусмотрены следующие режимы.

Для дозирования:
– управление дозаторами в автоматическом режиме при нормальной работе комплекса (“Автомат”);
– управление дозаторами в “Циклическом” и “Порционном” режимах, при внештатных ситуациях (Выход из строя контроллеров среднего уровня СКАД и ТШП);
– прямое управление с местного щита (минуя контроллерное оборудование).

Для доставки шихты:
– управление в штатных режимах работы “Ручной”, “Полуавтомат”;
– прямое управление с местного щита (минуя контроллерное оборудование).

Также предусмотрены особые режимы:
– настройки и наладки дозаторов;
– настройки тракта шихтоподачи;
– вывод полевого оборудования (датчиков) в ремонт;
– настройка и технологический прогон реверсивных конвейеров.

 
Особенности
При проектировании была построена математическая модель процесса дозирования и доставки шихты до печных карманов. Так был подготовлен особый режим работы, который опираясь на аналоговые показания датчиков уровней карманов, целиком бы брал на себя управление загрузкой печей (всего комплекса ДО-3-2) Оператору требуется внести лишь необходимые рецепты. Кроме того, наличие расчетных данных позволяет держать ситуацию в рамках оперативного управления при выходе из строя ряда датчиков установленных в труднодоступных местах, ремонт которых требует значительных временных затрат с соблюдением определенных условий и подготовительных работ, что, в целом, способствует увеличению общей надежности комплекса.

Надежность системы
Исходя из опыта эксплуатации аналогичных систем, некоторые функции управления перенесены на низшие уровни, в результате чего система обладает значительной долговечностью и надежностью. Основное и дополнительное рабочее место оператора дозирования сдублированы и географически разнесены. Отметим улучшившуюся эргономику процесса работы оператора дозирования. Приведем небольшой пример: управление реверсивными конвейерами. Ранее при необходимости смещения конвейера от кармана к карману, оператор нажимал кнопку движения в нужную сторону, и не отпуская её, ожидал индикации от дискретного датчика положения над требуемым карманом, далее сам контролируя момент остановки.

Теперь же, все, что требуется — это просто нажатие (щелчок «мышкой») по требуемой пиктограмме кармана на экране — контроллер (ТШП) рассчитает прибытие реверсивного конвейера к указанному пункту, заблаговременно начав остановку, с учетом инерции движения. Более того, если любой датчик положения выйдет из строя, система самоконтроля определив это, выдаст предупредительное сообщение, направит конвейер к пункту назначения руководствуясь уже расчетными данными.

Для поддержания в актуальном состоянии математической поддержки процесса, разработан особый алгоритм, которому на краткосрочный период эксплуатации вполне достаточно, что бы хотя бы один из датчиков положения по стороне был исправен. Нужно понимать, что этот контроль ни в коем случае ни есть отход от необходимости наличия физических датчиков — это лишь опциональная поддержка процесса во внештатной ситуации, и дополнительная проверка получаемых с датчиков данных. Такого рода изменения, в итоге, несут в себе положительные преобразования в повседневных условиях труда, в конечном счете снижая влияния человеческого фактора на процесс в целом. Именно из таких “мелочей” складывается качественно новая система.

Наблюдение и отчеты
Административный и обслуживающий персонал имеет доступ к экранам слежения за работой комплекса через внутренний веб-портал. Работает встроенная система аутентификации пользователей. Проект выполнен на SCADA среде Cimplicity 6.1 (GeFanuc). Все события системы протоколируются. Информационные потоки хранятся в нормированной централизованной базе данных (MS SQL 2005) на сервере цехового уровня.

 
Комплекс снабжен набором отчетов и вспомогательных графиков для наблюдения и анализа процессов дозирования. Опираясь на математический расчет, создан экспериментальный отчет о распределении и составе доставленных шихтовых материалов по карманам и электродам в реальном времени. Накопленные данные уже сейчас позволяют анализировать характеристики схода шихты по печным карманам, потребления шихты каждым отдельным электродом печи, что важно для работы вышестоящего уровня — управления непосредственно электропечью.

Выводы
Внедрение данного комплекса обеспечило главное — качественно улучшен процесс дозирования, и следовательно — стабильность самого процесса плавки. Предпринятые шаги, в целом, оправдали себя, позволив создать единое, открытое решение для важного технологического передела со значительно сниженным фактором влияния человека.
 
    Навигация по странице:
 
^ Наверх ^ 37 мс