Описан программно-технический комплекс АСУ ТП газоочистки ферросплавных электропечей № 11 и № 12 Аксуского завода ферросплавов (филиал ОАО ТНК «КАЗХРОМ»), введённый в эксплуатацию в декабре 2002 года.
В республике Казахстан вопросам экологии уделяется серьёзное внимание. Поэтому одной из первоочередных задач при модернизации производства на флагмане ТНК «КАЗХРОМ» — Аксуском заводе ферросплавов (АЗФ) — руководство данного предприятия наметило строительство и внедрение современных (с использованием АСУ ТП) комплексов газоочистки (ГО) ферросплавных электропечей (ЭП). В первую очередь такими комплексами оснащались ЭП № 11 и № 12 (рис. 1). Проект был выполнен харьковским институтом ГИПРОСТАЛЬ. Программно-технический комплекс (ПТК) АСУ ТП ГО создавался специалистами корпорации «МАСТ-ИПРА» и ОАО «ХАРТРОН», ныне работающими в ООО «ХАРТЭП» упомянутой корпорации. Строительство, монтаж и наладка всех механизмов, установок, фильтров, дымососов и т.д. проводились АЗФ с привлечением соответствующих специализированных организаций. Ввод в эксплуатацию АСУ ТП был осуществлён специалистами ООО «ХАРТЭП» совместно с сотрудниками Управления автоматизации производства, информатизации и связи (УАИС) завода.
Внедрение АСУ ТП по сравнению с применением в комплексах газоочистки только средств КИПиА позволяет перейти на качественно новый уровень контроля и управления технологическими процессами:
повысить оперативность управления за счет централизованного получения в электронном виде объективных данных о технологическом процессе, их последующей обработки, учёта и отображения на соответствующих рабочих местах;
повысить технологическую и производственную дисциплину в процессе управления газоочисткой за счёт реализации функций контроля технологических параметров, учёта аварийных и предупредительных сообщений системы с регистрацией соответствующих действий технологического персонала;
повысить надёжность работы технологического оборудования и контрольно-измерительных средств за счёт непрерывного контроля их исправности;
повысить эффективность работы установок рукавных фильтров за счёт автоматической локализации неисправных элементов управления регенерацией и отключения нерабочих секций из тракта газоочистки;
усилить контроль за качеством очистки за счёт установки пылемеров и автоматизированного ведения экологического мониторинга.
В установке газоочистки осуществляются следующие основные технологические процессы:
отбор газовоздушной смеси от электропечей № 11 и № 12 и её очистка в рукавных фильтрах,
регенерация рукавов фильтра,
пневмотранспортировка пыли из бункеров секций фильтра в общие бункеры-сборники пыли,
выгрузка пыли из общих бункеров.
Технологическая схема установки газоочистки приведена на штатной мнемосхеме (рис. 2). С ней непосредственно работает оператор, и для его удобства на мнемосхеме отображаются значения основных параметров, а также состояния клапанов, задвижек и двигателей.
Отбор газовоздушной смеси от каждой электропечи и очистка её от пыли осуществляются технологическим оборудованием, построенным по блочной схеме. В состав подсистемы очистки газовоздушной смеси каждой электропечи входит следующее технологическое оборудование: газопроводы, 2 дымососа (ДС) ДН-26х2-0,62, направляющие аппараты с приводами МЭО для регулирования потоков отбираемой каждым ДС от электропечи газовоздушной смеси, клапаны, установленные в каждом из 3 газоходов отбора газовоздушной смеси из-под «зонта» электропечи и имеющие приводы МЭО для регулирования разрежений газовоздушной смеси, клапан с электроприводом, установленный в шахте электропечи, клапаны на всасывание и нагнетание каждого ДС.
Приводы МЭО снабжены пускателями бесконтактными реверсивными (ПБР). Над каждой ЭП установлен «зонт», из-под которого по 3 газоходам через клапаны двумя дымососами непрерывно производится отбор газовоздушной смеси от электропечи и подача её под избыточным давлением через клапаны «Кл.1» в рукавные фильтры, сгруппированные в секциях 1-10.
Газовоздушная смесь, очищенная от пыли в секциях фильтра, выходит в атмосферу.
Допускается временная работа подсистемы отбора газовоздушной смеси по каждой электропечи на одном дымососе (при неисправности и её устранении в другом ДС) при малых объёмах газовоздушной смеси от «зонтов» электропечей.
Регенерация рукавов фильтра секций 1-10 для каждой электропечи производится независимо работающим, идентичным по составу технологическим оборудованием. В состав подсистемы регенерации рукавов фильтра газоочистки каждой электропечи входит следующее технологическое оборудование: 2 дымососа ДН-19М (один ДС работает, второй находится в резерве в выключенном состоянии), направляющие аппараты с приводами МЭО и ПБР, клапаны «прямой продувки» и клапаны «обратной продувки» с электроприводами (по одной паре на каждую секцию фильтра) и газопроводы «обратной продувки» рукавов секций фильтра.
Подсистема пневмотранспортировки пыли из бункеров секций фильтра является единой для обеих электропечей. В состав подсистемы входит следующее технологическое оборудование: 2 воздуходувки — турбокомпрессоры ТВ-200-1,4М1-01, винтовые конвейеры и шлюзовые питатели в бункере каждой секции фильтра, 3 общих бункера (сборники пыли со шлюзовыми питателями), клапаны и задвижки с электроприводами, воздухопроводы и пылепроводы транспортировки пыли, выгружаемой из бункеров секций фильтра в общие бункеры.
После окончания выгрузки пыли из бункера каждой секции фильтра электропечей № 11 и № 12 по сигналу датчика уровня либо по заданной оператором с верхнего уровня (ВУ) АСУ ТП продолжительности выгрузки пыли из одного бункера винтовой конвейер и затем шлюзовой питатель бункера этой секции фильтра выключаются.
Выгрузка пыли из общих бункеров в грузовой автотранспорт не автоматизирована и производится периодически по установленному графику.
Кроме автоматического управления механизмами газоочистки, предусмотрена возможность управления каждым механизмом ГО в ручном режиме управления: дистанционно — оператором с ВУ АСУ ТП или со щитов местного управления. Для установки режима управления на каждом щите местного управления (кроме щитов управления шлюзовыми питателями общих бункеров и щитов управления дымососами) имеется соответствующий переключатель.
К основным задачам АСУ ТП газоочистки относятся следующие:
автоматический периодический опрос значений технологических параметров и положения исполнительных органов с цветовым и текстовым отображением на мониторах АРМ;
автоматический контроль появления предаварийных и аварийных значений параметров с отключением соответствующего оборудования при появлении аварийных значений параметров для предотвращения выхода его из строя, вплоть до выключения всей установки;
автоматическое и дистанционное управление механизмами и приводами ГО электропечей № 11 и № 12;
выполнение режима автоматического управления газоочисткой даже при полном выходе верхнего уровня АСУ ТП из штатной программы работы либо при обесточивании аппаратуры верхнего уровня АСУ ТП;
автоматическое поддержание по каждой электропечи равенства потоков газовоздушной смеси, проходящих через дымососы № 1 и № 2, путём регулирования (выравнивания) токов нагрузки электродвигателей дымососов;
автоматическое регулирование разрежения перед каждым клапаном, установленным в газоходах отбора газовоздушной смеси от электропечей в соответствии с технологическими заданиями, вводимыми оператором-технологом с ВУ АСУ ТП, а также дистанционное управление с ВУ АСУ ТП каждым из этих клапанов;
архивирование всей информации, поступающей от объекта, с возможностью её просмотра на верхнем уровне АСУ ТП за любой промежуток времени календарного года;
автоматическое формирование протокола событий (фиксация с указанием времени возникновения всех нештатных ситуаций, восстановления их штатного состояния, а также действий оператора с использованием средств пользовательского интерфейса АСУ ТП) с возможностью просмотра его на ВУ АСУ ТП за любой промежуток времени календарного года;
формирование отчетной документации по формам, согласованным с заказчиком;
возможность распечатки на принтере трендов по любому измеряемому параметру, протоколов событий, отчётной документации за любой промежуток времени календарного года;
обеспечение программных мер защиты от ошибочных действий персонала при эксплуатации.
Структурная схема ПТК АСУ ТП ГО представлена на рис. 3.
Состав комплекса во многом определили требования технического задания по защите от пыли и обеспечению повышенной виброустойчивости используемых аппаратных средств. Данные требования были связаны с тем, что оборудование АРМ оператора и стойка с контроллерами планировались к установке в помещении операторской, куда может проникать токопроводящая пыль и где неизбежна вибрация пола из-за наличия в том же корпусе мощных дымососов. Всё это пришлось учитывать при проектировании.
В табл. 1 показано количество входных сигналов от датчиков и выходных сигналов на исполнительные устройства в АСУ ТП ГО электропечей № 11 и № 12.
В состав верхнего уровня ПТК входят:
1) рабочая станция (РС) верхнего уровня — 2 шт., каждая включает:
2) принтер, подключаемый к одному из системных блоков РС и доступный для использования с любой РС — 1 шт.;
3) источник бесперебойного питания Smart-UPS 700 фирмы APC — 2 шт.
В состав нижнего уровня ПТК входит одна стойка серии PROLINE (изготовления фирмы Schroff ) с резервированным контроллером и нерезервированными платами TBI-24LC фирмы Fastwel с модулями ввода-вывода OpenLine серий 70L и 73L фирмы Grayhill. Общее количество плат TBI-24LC — 21 штука. Приём и выдача сигналов в стойку производится через клеммники фирмы WAGO. Общий вид стойки нижнего уровня ПТК приведен на рис. 4.
Каждый контроллер включает:
8-слотовый каркас 5278 фирмы Octagon Systems;
процессорную плату CPU686E фирмы Fastwel;
5 плат ввода-вывода UNIO96-5 фирмы Fastwel;
блок питания EWS25-5 фирмы Nemic-Lambda.
Одноимённые входные или выходные контакты плат UNIO96-5 двух контроллеров подключаются к одному соответствующему контакту плат TBI-24LC, реализуя схему «монтажное ИЛИ».
С целью уменьшения количества входных дискретных модулей и соответственно плат TBI24LC входные сигналы вначале попадают на диодную коммутационную матрицу, а затем уже в уменьшенном количестве — на входные модули серии 70L (70L-IDC5B).
Программно обеспечивается последовательный во времени опрос каждым контроллером информации от матрицы и входных модулей серии 73L (73L-II420 и 73L-ITR4100). Выдача сигналов на выходные модули серии 70L (70L-OAC5A, 70L-ODC5) производится только из основного контроллера. При отказе основного и переключении на резервный контроллер выдача сигналов производится из резервного контроллера. Питание модулей ввода-вывода серий 70L и 73L производится через диодную развязку от резервированных вторичных источников питания (ВИП), построенных на модулях EWS100-5 и EWS15-24 фирмы Nemic-Lambda. В свою очередь, каждый канал верхнего уровня и каждый ВИП запитываются от одного из резервированных источников бесперебойного питания Smart-UPS 700.
На клеммниках в цепях выходных модулей 70L-OAC5A в целях защиты от всплесков напряжения при коммутациях в сети 220 В, которые в реальных условиях эксплуатации достигают величин до 600 В, были установлены варисторы, полностью решившие задачу защиты модулей.
В состав сетевых устройств, объединяющих основной и резервный контроллеры нижнего уровня и рабочие станции верхнего уровня АСУ ТП в единую локальную сеть Ethernet, входят:
коммутатор Ethernet RH1-TP серии Rail Hubs фирмы Hirschmann — 2 шт.;
Ethernet-кабели (витая пара, категория 5).
Оригинальность реализованного решения по резервированию устройств нижнего уровня заключается в том, что удалось зарезервировать процессорный модуль и платы ввода-вывода
UNIO96-5 без дополнительного специального коммутатора, хотя это потребовало серьёзного усложнения связей и прикладного программного обеспечения. Использованные в проекте модули ввода-вывода OpenLine — двухканальные, легко заменяются без демонтажа платы и имеют высокую надёжность, поэтому их резервирование было признано нецелесообразным. Исключение сделано только для модулей сигналов управления коммутационной матрицей (2×18 ДО), отказ каждого из которых может привести к искажению большого количества входных сигналов.
Программное обеспечение АСУ ТП создано с помощью инструментальных средств системы автоматизированного проектирования Синтар-2В разработки фирмы «Информатика» (г. Харьков).
Система Синтар-2В позволила реализовать все ранее сформулированные задачи АСУ ТП. Она состоит из подсистем верхнего (SCADA Синтар-В) и нижнего (SOFTLOGIC-система Синтар-2) уровней.
Синтар-В представляет собой полнофункциональную инструментальную систему, предназначенную для разработки программного обеспечения рабочих станций. Она включает библиотеку настраиваемых визуальных компонентов, которая обеспечивает широкий диапазон средств отображения и управления технологическими процессами.
Синтар-2 — это инструментальная система для создания программного обеспечения IBM РС совместимых контроллеров. Созданные программы загружаются в контроллеры и обеспечивают выполнение задач нижнего уровня АСУ ТП. В системе Синтар-2 поддерживаются 3 языка:
графический язык СПРУТ (язык функциональных блоков);
текстовый язык ЛОГАР (язык логических и арифметических формул, ориентированный на пользователей-непрограммистов);
подмножество стандартного Паскаля (для пользователей-программистов).
Отличительными особенностями разработанного программно-технического комплекса АСУ ТП газоочистки ферросплавных электропечей являются:
высокая надёжность и помехозащищённость (наработка на отказ для используемых блоков, плат, модулей составляет не менее 100 тысяч часов, срок эксплуатации аппаратуры комплекса — не менее 10 лет);
оригинальное решение по резервированию устройств, отказ которых может привести к неработоспособности всех или большинства механизмов комплекса газоочистки;
гальваническая изоляция между входами и выходами аналоговых и дискретных сигналов с диэлектрической прочностью не менее 1500 В;
обеспечение основной приведённой погрешности измерения аналоговых сигналов от датчиков не хуже ±0,5%;
организация электропитания аппаратуры комплекса от 2 источников бесперебойного питания (основного и резервного) и контроля состояния первичной сети средствами ПТК (фиксация отключения сети, сопоставление времени отсутствия сети с возможностями аккумуляторов UPS, штатное выключение всего оборудования при приближении к предельному времени отсутствия сети);
конструктивное исполнение аппаратных средств комплекса со степенью защиты IP54.
Система была введена в эксплуатацию в октябре 2002 года. Единичные сбои на начальном этапе не носили принципиальный характер и устранялись в рабочем порядке, в основном силами специалистов завода.
Успешный опыт эксплуатации ПТК АСУ ТП газоочистки электропечей № 11 и № 12 Аксуского завода ферросплавов подтвердил правильность изложенных технических решений. ●
Авторы — сотрудники Аксуского завода ферросплавов ОАО ТНК «КАЗ ХРОМ» и ООО «ХАР ТЭП» корпорации «МАСТ-ИПРА»
Телефоны: +7 (31837) 523-22, +380 (572) 1766-88/99
Однофазные источники бесперебойного питания Systeme Electric
Почти все современные сферы промышленности, IT-инфраструктура, а также любые ответственные задачи и проекты предъявляют повышенные требования к питающей сети – электропитание должно быть надёжным, стабилизированным и обеспечивать бесперебойную работу. В данной статье мы рассмотрим решения по однофазному бесперебойному питанию от российской компании Systeme Electric. 28.12.2023 СТА №1/2024 883 0 0Однопроводный канал телеметрии по PLC
В статье рассматриваются методы реализации однопроводных каналов передачи данных по силовым электросетям в жилых зданиях, загородных и промышленных помещениях. В качестве информационного провода предлагается использовать проводник «нейтраль» электропроводки. Приводятся анализ возможных конфигураций каналов передачи данных этого типа и результаты экспериментальных проверок. Рассматриваются преимущества новых методов по сравнению с традиционными PLC и области возможного применения данной технологии. 28.12.2023 СТА №1/2024 939 0 0BioSmart Quasar 7 — мал да удал
Компания BIOSMART в пандемийном 2020 году весьма своевременно представила свой первый лицевой терминал Quasar (рис. 1) с диагональю экрана 10 дюймов. Уже в следующем, 2021 году был представлен бесконтактный сканер рисунка вен ладони PALMJET (рис. 2). Ну а в текущем 2023 году компания представила новую уменьшенную модель лицевого терминала Quasar 7 (рис. 3), который смог в компактном корпусе объединить обе передовые технологии бесконтактной биометрической идентификации. 28.12.2023 СТА №1/2024 903 0 0Открытые сетевые платформы — когда сети и вычисления в одном устройстве
Открытая сетевая платформа (ONP) – это мощное средство для реализации как простых, так и масштабных сетей, а также инструмент, который позволяет в одном высокопроизводительном устройстве реализовать целый вычислительный комплекс, объединяющий внутри себя коммутаторы, маршрутизаторы, межсетевые экраны, а также сам сервер обработки данных. Используя все преимущества данной архитектуры, компания AAEON разработала своё решение, сетевую платформу FWS-8600, на базе высокопроизводительных процессоров Intel Xeon Scalable 2-го поколения. В статье раскрыты детали и особенности ONP, характеристики FWS-8600, а также почему использование процессоров Intel Xeon Scalable 2-го поколения значительно увеличивает потенциал платформы. 28.12.2023 СТА №1/2024 863 0 0