В статье описана автоматизированная система управления анодными печами Надеждинского металлургического завода. Внедрение системы позволило обеспечить бесперебойный и безаварийный технологический процесс, а также повысить надёжность работы оборудования и оперативность действий персонала и уменьшить вероятность неблагоприятного воздействия человеческого фактора, что в совокупности привело к сокращению затрат на эксплуатацию оборудования.
Компания ЗАО «Синетик» в условиях действующего производства успешно осуществила разработку и внедрение автоматизированной системы управления анодными печами и анодоразливочными комплексами Надеждинского металлургического завода (АСУ АП НМЗ). Было проведено полное комплексное обследование объекта, разработаны в полном объёме проектно-сметная документация и прикладное программное обеспечение, обеспечено выполнение монтажных и пусконаладочных работ. Инвестиции в проект составили более 40 млн рублей. Несмотря на территориальную удалённость заказчика и сложные условия Крайнего Севера, поставка оборудования, монтаж, наладка и ввод в эксплуатацию прошли в соответствии с установленным графиком. По отзывам руководства завода, все работы выполнены добросовестно и с надлежащим качеством.
В ходе внедрения АСУ АП НМЗ была произведена замена устаревших контроллеров на современное оборудование. Новая система позволила обеспечить необходимый уровень безопасной работы анодных печей и анодоразливочных комплексов, а также повысить эффективность управления технологическими процессами пирометаллургического производства.
Данный проект стал результатом успешного сотрудничества ЗАО «Синетик» и Надеждинского металлургического завода им. Б.И. Колесникова. В настоящее время ООО «Сумма технологий» на базе оборудования фирмы Siemens продолжает внедрение проекта «Автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления энергоснабжением (АСОДУЭ)».
Анодные печи и анодоразливочные комплексы входят в состав технологических переделов, предназначенных для огневого рафинирования черновой меди и получения медных анодов. В состав каждого из двух технологических переделов входят две анодные печи и один анодоразливочный комплекс (анодоразливочная машина). Аппаратурно-технологическая схема передела огневого рафинирования показана на рис. 1.
Технологический передел включает в себя ряд объектов автоматизации, кратко характеризуемых далее.
Внедрённая АСУ ТП (АСУ АП НМЗ) построена на базе программно-технического комплекса SIMATIC PCS7 (фирма Siemens) и является трёхуровневой (нижний, средний и верхний уровни).
Нижний уровень АСУ ТП включает в себя полевые измерительные приборы, датчики, коммутационное оборудование, исполнительные механизмы. Кроме того, нижний уровень АСУ ТП включает в себя пульты управления, расположенные в диспетчерских пунктах печей и анодоразливочных комплексов (рис. 2).
На пультах управления располагаются органы управления и сигнализации (кнопки, переключатели, сигнальные лампы), предназначенные для управления оборудованием, изменения режима его работы и сигнализации о его состоянии. Пульты управления выполнены на основе модульных пультов фирмы Rittal со степенью защиты IP54.
Средний уровень АСУ ТП включает в себя две системы AS 4174H, построенные на базе резервированных контроллеров S7-400H. Каждая система AS 4174H, обслуживающая определённый анодоразливочный комплекс, имеет в своём составе два контроллера. Контроллер состоит из центрального устройства, выполненного на основе процессорного модуля CPU 417-4H, и системы распределённого ввода-вывода, построенной на базе станций ввода-вывода ET200M. Станции ввода-вывода связаны с центральным устройством резервированной сетью PROFIBUS DP. Для определения веса разливаемых анодов применены модули весоизмерения SIWAREX (Siemens).
Оборудование контроллеров размещено в специализированных шкафах фирмы Rittal со степенью защиты IP54 (рис. 3).
Для поддержания оптимальной температуры внутри шкафов предусмотрена система контроля микроклимата.
Контроллеры среднего уровня АСУ ТП выполняют следующие основные функции:
Верхний уровень АСУ ТП включает в себя устройства человеко-машинного интерфейса:
Функции, выполняемые панелями операторов (некоторые их этих панелей видны на заднем плане рис. 2):
Функции, выполняемые АРМ оператора (мастера):
В качестве панелей оператора использованы мультифункциональные панели MP 270 фирмы Siemens. В качестве АРМ применены ПЭВМ, оснащённые системой визуализации SIMATIC WinCC этой же фирмы.
Обмен данными между устройствами среднего и верхнего уровня АСУ ТП должен осуществляться по сети Industrial Ethernet. Топология сети – кольцо. Панели оператора и АРМ размещены в специализированных пультовых конструктивах фирмы Rittal со степенью защиты IP54. Структурная схема АСУ ТП анодных печей и анодоразливочных комплексов, охватывающая верхний и средний уровни системы, показана на рис. 4.
Смежной системой по отношению к АСУ ТП является ЛВС предприятия. Передача информации в ЛВС предприятия осуществляется по сети Modbus (интерфейс RS-485). При этом контроллеры АСУ ТП являются ведомыми устройствами в сети.
Для разработки программного обеспечения использовалась лицензионная версия пакета программ PCS7, включающая в себя:
Подготовка программного обеспечения контроллера с использованием STEP7 произведена на языке STL с использованием стандартных алгоритмов обработки входных и выходных сигналов и др.
Для программирования панелей оператора использовалась лицензионная версия пакета SIMATIC WinCC flexible.
Внедрённая АСУ ТП (АСУ АП НМЗ) функционирует круглосуточно, круглогодично, выполняя полный объём информационных, коммуникационных, математических и диагностических функций. Она работает в системе единого времени.
В АСУ ТП реализованы следующие режимы функционирования:
Штатный режим является основным режимом работы системы, заключающимся в выполнении всех задач, возлагаемых на систему.
В режиме симуляции АСУ ТП осуществляет имитацию работы исполнительных механизмов и измерительных приборов. Данный режим предназначен для проверки работы системы без применения реальных технологических материалов и без выдачи реальных управляющих воздействий на исполнительные механизмы. Режим симуляции включается и отключается отдельно для каждого контролируемого параметра или исполнительного механизма.
В рамках проекта была произведена актуализация рабочей документации в связи с заменой устаревших средств и систем автоматизации, создана система управления технологическим процессом с использованием современного программно-технического комплекса. В результате внедрённая система обеспечивает бесперебойный и безаварийный технологический процесс. Кроме того, удалось достичь увеличения надёжности системы за счёт комплектной поставки оборудования автоматизации от одного производителя – фирмы Siemens, а также существенно повысить контроль и качество управления технологическим процессом, что обусловлено следующими особенностями установленной системы:
внедрено централизованное хранение всей информации, что позволяет снизить вероятность возникновения аварийных ситуаций и нарушений технологических регламентов за счёт регистрации событий для последующего анализа;
введена самодиагностика системы с выдачей информации об изменении параметров и состоянии узлов;
обеспечено оперативное и исчерпывающее снабжение АРМ оператора-технолога и обслуживающего персонала данными для управления режимами работы технологического оборудования.
Визуализация технологического процесса осуществляется в виде наглядных мнемосхем, графиков и перечня параметров. Оператор процесса (старший разливщик металла) самостоятельно контролирует все текущие технологические параметры, которые компактно выводятся на мониторы пультов управления разливочных машин и анодных печей. Кроме этого, информацию автоматизированной системы о работе оборудования и ведении технологического процесса можно контролировать не только на мониторах, установленных непосредственно в цехе, но и с автоматизированных рабочих мест руководителей завода в режиме реального времени.
Благодаря всему этому достигнут уровень автоматизации, который позволил повысить оперативность действий персонала и уменьшить вероятность неблагоприятного воздействия человеческого фактора, а также привёл к сокращению затрат на эксплуатацию оборудования. ●
E-mail: larisadalyan1@rambler.ru
Экономика профилактики: использование Интернета вещей для планирования профилактического обслуживания оборудования
Машины, а точнее, сложные высокотехнологичные установки – станки или другое технологическое оборудование для любой промышленной отрасли представляют собой ценные активы, которые необходимо защищать от повреждений, неисправностей и отказов с помощью надлежащих мер по техническому обслуживанию. В этой статье будет рассмотрен один из примеров создания системы, автоматически контролирующей состояние и время работы машин с последующей отправкой уведомлений о графике профилактического технического обслуживания (ПТО). 23.04.2024 СТА №2/2024 416 0 0Блок управления для исполнительных устройств в оптическом тракте лазерной системы
В статье представлен блок управления для исполнительных устройств в оптическом тракте лазерной системы. Приведены решения на аппаратном и программном уровнях, обоснован выбор средств автоматизации. 23.04.2024 СТА №2/2024 326 0 0Построение цифрового двойника склада металлопроката с использованием искусственной нейронной сети
Изложены методика и результаты эксперимента по применению искусственной нейронной сети для отслеживания перемещений продукции металлопроката на территории цеха. Приведены преимущества такого способа организации цифрового двойника склада. 23.04.2024 СТА №2/2024 289 0 0Горячее резервирование с MasterSCADA 4D и ПЛК Regul R500 на примере АСУ ТП для авиатопливных комплексов
В статье представлено решение для автоматизированного контроля и управления технологическими объектами склада одного из технологических лидеров российской авиатопливной отрасли. Система построена на базе ПЛК REGUL500 с поддержкой горячего резервирования центральных процессоров и программной платформе MasterSCADA 4D с поддержкой резервирования серверов, работы рантайм на операционной системе Astra Linux и синхронизацией данных на программном уровне. Эти составляющие, а также опыт сертифицированного интегратора ООО «ЛИТЭК», позволили создать отказоустойчивую систему управления повышенной надёжности в полном соответствии с современными требованиями стратегии цифровой трансформации. 23.04.2024 СТА №2/2024 425 0 0