Автоматизация системы управления технологическим процессом высокотемпературного отжига анизотропной стали в печах сопротивления СГВ-16.20 и СГН-16.25

4. Заключение.doc

В основной части дипломного проекта рассмотрена автоматизация системы управления технологическим процессом высокотемпературного отжига анизотропной стали в печах сопротивления типа СГВ (СГН) ПТС НЛМК. В проекте описана технология производства электротехнической анизотропной стали рассмотрена технология отжига в печах сопротивления указаны достоинства и недостатки существующей системы управления данным технологическим процессом.
В проекте предлагается совершенная на сегодняшний день АСУ техпроцессом отжига обеспечивающая наибольшую надежность гибкость и универсальность управления технологическим процессом и высокую степень безопасности в работе. Основными достоинствами предлагаемой АСУ являются получаемый экономический эффект от увеличения объемов выпуска высших марок электротехнических сталей малообслуживаемость и большие межремонтные интервалы.
Представлены требования к техническому и программному обеспечению объекта автоматизации. Рассмотрен общий принцип работы системы автоматического управления техпроцессом отжига. Описаны автоматизируемые функции с применением систем наблюдения и визуализации. Разработано техническое и программное обеспечение сделан выбор комплекса технических средств с описанием его особенностей и выбор операционной системы с описанием структуры и взаимодействия программных модулей. Представлена концепция сетей общая конфигурация оборудования и информационные потоки.
Применение предложенной системы автоматизации на всем участке ВТО исключает практически все недостатки присущие технологии отжига сегодня. Оборудование фирмы Schneider Electric существенно повышает точность и качество выполнения технологических операций в отделении ВТО следовательно улучшает качество выпуска металла ПТС в целом. Преимуществами контроллеров платформы Premium TSX являются разбитая на ранги платформа CPU вложенные модули имеют прочную конструкцию достаточно удобная терминальная система для сигнальных модулей с оптимальной возможностью коммуникации и объединения в сеть удобное включение систем интерфейса с оператором а параметры для всех модулей конфигурируются с помощью программного обеспечения. Использование переносных программаторов для диагностики контроллеров и других элементов АСУ позволит оперативно выявлять неисправности проверять уровни настроенных параметров и следовательно снижать время ремонтов. Обеспечение WinCC позволит операторам визуально контролировать процесс отжига и своевременно вмешиваться в него для исключения инцидентов.
Перечисленные достоинства отвечают высоким требованиям к технологии отжига электротехнической стали способствуют улучшению организации работы и повышению качества произведенной продукции.
В организационно – экономической части дипломного проекта произведен расчет экономической эффективности модернизации системы управления отжигом. Годовой экономический эффект от замены системы управления оказался существенен и составил 3375 млн. руб. при сроке окупаемости 8 лет. Это является ещё одним положительным критерием в пользу обоснования эффективности использования рассматриваемой системы управлением отжига.
В разделе безопасности жизнедеятельности рассмотрен микроклимат отделения ВТО ПТС приведен анализ опасных и вредных производственных факторов. Представлены расчеты искусственного освещения участка и расчет защитного заземления технологического пролета печей ВТО.

1.4.2. Разработка общей концепции и алгоритмов работы.doc

Таблица 5. Характеристики сети Modbus Plus
Физический интерфейс
Шина с передачей маркера
Синхронный протокол HDLC
Витая пара волоконно-оптический кабель
Количество устройств
Не более 64 на 1800м витой пары
Не более 64 устройств на сегмент
Не более 450м на сегмент
не более 1800м с 3 повторителями
Количество сегментов
В каскаде: не более 5 с применением мостов Modbus Plus ВР85
Глобальная база данных
- общая база данных 4096 байт
- циклический обмен с широковещательной
Сервисы чтениязаписи (объем запросов: 100 регистров на транзакцию)
Сервис циклического обмена: 500 слов на станцию при широковещании или «точка-точка»
-OS "Windows 2000 Рrofessional" workstation.
АРМ АСУ ТП ВТО объединены сетью Ethernet посредством двухскоростных сетевых карт модели «Fast Ethernet-3Com-905C-TX-NM-PCI 10100Мb». Поскольку протяжённость сети Ethernet между АРМ значительная (более сотни метров) и подвержена сильному влиянию электромагнитных полей то реализация её выполнена волоконно-оптической магистралью.
Ethernet TCPIP (Transmission Control ProtocolInternet Protocol-протокол управления передачеймежсетевой протокол) - коммуникационная сеть использующая для работы протокол управления передачей с расширением RFC 1006 соответствующему 4 уровню модели ISO. RFC 1006 расширяет протокол TCP возможностью передачи блоков данных (сообщений). Передача особенно надежна благодаря автоматическому повторению и дополнительному механизму проверки блоков. Коммуникационный партнер подтверждает прием данных а передающий принимает значение по интерфейсу. Обоснованность выбора сети Ethernet определялась сравнением характеристик существующих сетей на сегодняшний день (табл. 6).
Стандарт Fast Ethernet появился позже стандарта Ethernet – в 1995 году. Его разработка в первую очередь была связана с требованием повышения скорости передачи информации. Однако переход с Ethernet на Fast Ethernet позволяет не только повысить скорость передачи но и существенно отодвинуть границу перегрузки сети (что обычно гораздо важнее). Поэтому популярность Fast Ethernet постоянно растет.
Вместе с тем надо учитывать что стандартные сегменты Fast Ethernet имеют свои особенности и недостатки которые далеко не очевидны но которые обязательно надо учитывать. Создатели Fast Ethernet сделали все возможное для облегчения перехода на новую скорость однако в каком-то смысле Fast Ethernet – это уже другая новая сеть.
Если сравнивать набор стандартных сегментов Ethernet и Fast Ethernet то главное отличие – полный отказ в Fast Ethernet от шинных сегментов и коаксиального кабеля. Остаются только сегменты на витой паре и оптоволоконные сегменты.
Стандарт 100BASE-TX определяет сеть с топологией пассивная звезда и использованием сдвоенной витой пары. Однако в этом случае необходимо применение кабелей с неэкранированными витыми парами (UTP) категории 5 или выше что связано с требуемой пропускной способностью кабеля. В настоящее время это самый популярный тип сети Fast Ethernet.
Для присоединения кабелей так же как и в случае 10BASE-T используются 8-контактные разъемы типа RJ-45. Длина кабеля так же не может превышать 100 метров (стандарт правда рекомендует ограничиваться длиной сегмента в 90 метров чтобы иметь 10-процентный запас).Так же используется топология пассивная звезда с концентратором в центре.
Применение оптоволоконного кабеля в сегменте 100BASE-FX позволяет существенно увеличить протяженность сети а также избавиться от электрических наводок и повысить секретность передаваемой информации.
Аппаратура 100BASE-FX очень близка к аппаратуре 10BASE-FL. Точно так же здесь используется топология пассивная звезда с подключением компьютеров к концентратору с помощью двух разнонаправленных оптоволоконных кабелей.
Максимальная длина кабеля между компьютером и концентратором составляет 412 метров причем это ограничение определяется не качеством кабеля а установленными временными соотношениями. Согласно стандарту применяется мультимодовый или одномодовый кабель с длиной волны света 135 мкм. В последнем случае потери мощности сигнала в сегменте (в кабеле и разъемах) не должны превышать 11 дБ. При этом надо учитывать что потери в кабеле составляют 1—2 дБ на километр длины а потери в разъеме – от 05 до 2 дБ (при условии что разъем установлен качественно).
Как и в других сегментах Fast Ethernet в 100BASE-FX предусмотрен контроль целостности сети для чего в промежутках между сетевыми пакетами по кабелю передается специальный сигнал. Целостность сети индицируется светодиодами "Link".
Используемый метод кодирования – 4В5В (как и в сегменте 100BASE-TX) что позволяет довольно просто осуществлять сопряжение этих двух сегментов (иногда они даже объединяются в единый стандарт 100BASE-X). Дополнительное кодирование – NRZI.
Функция автоматического определения типа сети (или скорости передачи) предусмотренная стандартом Ethernet не является обязательной. Однако ее реализация в сетевых адаптерах и концентраторах позволяет существенно облегчить жизнь пользователям сети. Особенно это важно на современном этапе когда широко применяются как ранняя версия Ethernet со скоростью обмена 10 Мбитс так и более поздняя версия Fast Ethernet со скоростью 100 Мбитс.
Таблица 6. Сравнительные характеристики применяемых на сегодняшний день протоколов связи
4.3. Разработка общего алгоритма функционирования системы
Рассмотрим механизм проведения отжига в ВТО [2 3 4]. Все необходимые подготовительные операции к пуску в работу а также особенности пускового режима КТС АСУ ТП ВТО изложены в соответствующих инструкциях по эксплуатации на отдельные средства и оборудование разработанных предприятиями-изготовителями. Эти документы имеют очень большой объем информации и по этой причине не могут быть приведены в проекте. Общий механизм функционирования системы в нормальном режиме приведен на рис. 11.
Рис. 11. Механизм функционирования системы в нормальном режиме
В рабочем режиме работы алгоритм системы должен обеспечить нормальный механизм проведения отжига (см. рис. 11). Кратко механизм выглядит так. После проведения оператором всех необходимых предпусковых операций система управления активизирует температурно-газовый режим в назначенное заданием для отжига время.
На печах установлены четыре термопреобразователя которые преобразуют значение температуры в электрический сигнал. Во время отжига этот сигнал подаётся на соответствующий вход модуля УСО контроллера температурного режима. Контроллер в соответствии с графиком отжига (алгоритмом управления температурным режимом) воздействует на линейные контакторы нагревателей печи. В соответствии с заданием поддерживается определённое значение температуры отдельно каждой зоны в границах "температурного коридора". Ведётся контроль не только текущего значения температуры но и её первой производной. Это позволяет предвидеть тенденцию развития температурного фона зоны и адекватно управлять нагревом печи в целом с большой степенью точности. Текущее значение температуры каждой зоны нагрева печи а также её усреднённое значение за прошедший час отображается на мониторе АРМ оператора-технолога.
Контроль наличия пламени на факеле печи осуществляется наличием электрического сигнала от соответствующего термопреобразователя. При снижении значения ниже определённого порога (“погасло пламя ”) включается аварийная сигнализация.
Измерение расходов газов и давления на входе и выходе печи осуществляется с помощью соответствующих преобразователей. Электрический сигнал пропорциональный физической величине параметра подаётся на соответствующий вход модуля УСО контроллера газового режима. Контроллер в соответствии с графиком отжига (алгоритмом управления газовым режимом) воздействует на электроприводы соответствующих ЗПД.
Текущие значения газовых параметров каждой печи а также их усреднённые значения за прошедший час отображаются на мониторе АРМ оператора - технолога. На мониторе АРМ можно проследить ход процесса отжига на отдельном стенде как в графическом так и в табличном виде.
Как видно из описания механизма проведения отжига алгоритм системы управления в целом должен состоять из двух алгоритмов: температурного и газового контроллеров с перекрестными связями. Разрабатываемый алгоритм обязательно должен учитывать работу печи в аварийных условиях работы печи и выдавать готовые решения по ним:
- при выходе из строя контроллера газового режима на экран монитора АРМ выводится соответствующее сообщение и осуществляется перевод в режим ручного управления исполнительными механизмами;
- при восстановлении работоспособности контроллера на экран монитора АРМ выводится соответствующее сообщение газовые режимы работающих стендов перезаписываются в контроллер а управление переводится в автоматический режим;
- при выходе из строя контроллера температурного режима на экран монитора АРМ выводится соответствующее сообщение печь переводится под управление АРМ мастера ВТО на его усмотрение производится отключение печи. Дальнейшие действия оператора-технолога определяются инструкциями по эксплуатации оборудования действующими на предприятии. После восстановления работоспособности контроллера температурные режимы работающих стендов перезаписываются в контроллер управление переводится в автоматический режим;
- при превышении температуры в печи выше аварийной границы на экран монитора АРМ выводится соответствующее сообщение контроллер анализирует сигнал от всех термопар печи отключает соответствующий нагреватель с одновременным действием звуковой и световой сигнализации;
- при температуре факела ниже 200оС на экран монитора АРМ выводится соответствующее сообщение контроллер включает звуковую и световую сигнализации;
- при отсутствии напряжения на вводе печи на экран монитора АРМ выводится соответствующее сообщение включается световая и звуковая сигнализация;
- при выходе из строя термопары отключается соответствующая зона нагрева на экран монитора АРМ выводится соответствующее сообщение температурная программа отжига корректируется вторым уровнем;
- при снижении давления водорода и азота в магистрали ниже заданной уставки газовый контроллер включает звуковую и световую сигнализации на экран монитора АРМ выводится соответствующее сообщение.
- при отказе датчиков расходов и давления газов печи управление печью переводится на ручной режим на экран монитора АРМ выводится соответствующее сообщение.
- при падении давления отходящих газов печи ниже заданной уставки включается звуковая и световая сигнализации на экран монитора АРМ выводится соответствующее сообщение.
Технологический процесс управления отжигом в печи на первый взгляд процесс несложный. Однако создание алгоритма управления такого процесса должно учитывать большое число входных переменных величин сравнивать их с заданными параметрами прогнозировать на несколько шагов вперед поведение технологического процесса учитывать возмущения и неожиданные аварийные ситуации т.е. не является задачей тривиальной. И в нашем случае алгоритм системы в целом является очень объемной функцией большого числа переменных величин. Рассмотрим создание алгоритма работы температурного и газового контроллеров как основной части алгоритма управления системой ВТО. Алгоритмы работы АСУТП ВТО приведены в приложении 2.
4.4. Разработка алгоритма функционирования температурного режима
Алгоритм работы температурного контроллера выполняется согласно [13] и его можно разбить на пять групп алгоритмов:
- алгоритм ввода данных контроллера;
- набор алгоритмов контроллера управления режимами работы печи;
- алгоритм формирования выходных сигналов контроллера;
- набор алгоритмов обработки аварийных ситуаций контроллера;
- алгоритм регулирования температуры контроллером.
Ввод данных осуществляется с целью:
-обработка дискретных и аналоговых сигналов;
-распознавание отказа сигнальных цепей;
-ввод режимов отжига;
-ввод времени начала и номера режима отжига;
-корректировка времени начала и номера режима;
-аварийный останов отжига;
-синхронизация текущего времени по серверу системы.
Входной информацией алгоритма являются данные с модулей аналогового и дискретного ввода ПЛК. Достоверность входной информации определяется отсутствием признака ошибки на модуле аналогового и дискретного ввода и контролем на достоверность. Результатом решения ввода данных являются:
-признаки ошибки измерительного канала или ошибки связи с датчиком;
-проконтролированные значения параметров;
-измененное состояние стенда или время запуска стенда;
-новые данные по режиму отжига.
Входной дискретный сигнал считается достоверным если повторное считывание дает то же самое значение. Входной аналоговый сигнал считается достоверным если его значение не выходит за диапазон допуска задания.
Если вводится режим то данные с поля ввода режима заносятся в массив режимов по его номеру. Если вводится время пуска стенда то данные с поля ввода заносятся в массив времен начала отжига в массив номеров отжига по его номеру в описателе номеров стенда и состояние стенда становится равным 1 и стенд готов к отжигу. Если вводится корректировка времени пуска стенда то данные с поля ввода заносятся в массив времен начала отжига в массив номеров отжига по его номеру в описателе номеров стенда и состояние стенда становится равным 2 - стенд на отжиге если введенное время больше текущего. Если вводится аварийная остановка стенда то состояние стенда становится равным 5 - аварийная остановка отжига. Если вводится контроль работоспособности стенда то состояние стенда становится равным 6 - проверка работоспособности стенда.
Назначением алгоритма управления работой контроллера являются: выбор задания на отжиг и анализ необходимости включениявыключения зон стенда. Для работы алгоритма требуется информация:
-данные настройки температурного регулятора;
-данные с датчиков аналогового и дискретного ввода.
Результатом выдачи решения алгоритмом являются:
-текущее задание на отжиг по каждому стенду;
-признаки включениявыключения нагревателей;
-признаки аварийных ситуаций.
Процесс отжига инерционный и не имеет смысла данный алгоритм отрабатывать без остановки поэтому требуемый алгоритм решения выбирается и запускается в работу ежеминутно. Для стендов находящихся на отжиге или охлаждении появится задание согласно режима отжига на текущую минуту. Для стендов находящихся в работе проводится проверка на отсутствие аварийных ситуаций. При их наличии взводится признаки аварийных ситуаций и запускается алгоритм обработки аварийной ситуации. Для каждого стенда находящегося на отжиге (нагрев выдержка регулируемое охлаждение) проверяется отклонение измеренной температуры от заданной и с учетом отклонения на предыдущем шаге измерения а также с учетом нижней и верхней границы регулятора и коэффициента запаздывания выставляются признаки о включении или выключении зон стенда.
Назначением алгоритма формирования выходных сигналов температурного контроллера является контроль загрузки трансформатора и включение или выключение зон стенда. Входной информацией алгоритма являются:
-текущее значение мощности трансформаторов;
-признаки включения или выключения зон стендов.
Результатом решения алгоритма является установка состояния дискретного выхода канала включения зон стендов в 1 (включено) или 0 (отключено). Алгоритм решения заключается в следующем. Подсчитывается суммарная мощность включенных зон стендов для каждого трансформатора. Если суммарная мощность превышает допустимую нагрузку на трансформатор то из всех зон которые должны быть включены выбирается самая “горячая” температура которой ближе всех к заданной и выставляется признак “отказ включения из-за перегрузки трансформатора”. Остальные зоны включаются.
Алгоритмы обработки аварийных ситуаций температурного контроллера обеспечивают контроль готовности стенда к началу отжига и контроль работоспособности стенда. Перечень аварийных ситуаций уже был рассмотрен выше. Действие алгоритма проявляется так например при понижении температуры факела ниже допустимой или при повышении температуры зоны выше допустимой включается сирена и выключается если температура в норме.
Для работы алгоритма необходима следующая информация: данные по стенду; данные с датчиков аналогового и дискретного ввода.
Результатом решения алгоритма являются: включениевыключение сирены и аварийного табло; признаки аварийных ситуаций.
Алгоритм обработки аварийных ситуаций запускается в работу ежесекундно. При работе стенда проходит проверка на наличие напряжения на вводе. При превышении значения температуры зоны выше критической формируется признак аварийной ситуации и одновременно включается аварийный звуковой сигнал. При понижении температуры факела ниже допуска формируется признак аварийной ситуации и одновременно включается аварийный звуковой сигнал. Сирена выключается если температура в норме или после ввода признака отключения. При включении зоны проходит проверка на наличие нагрузки трех фаз нагревателя. При контроле готовности стенда к началу отжига проходит проверка на наличие напряжения на вводе и при включении зоны проходит проверка на наличие нагрузки трех фаз нагревателя.
Алгоритм работы комбинированного регулятора температурного контроллера является самым сложным узлом контроллера. Стабилизация нескольких температур в одной электрической колпаковой печи СГВ (СГН) с помощью нескольких влияющих друг на друга нагревателей является довольно сложной задачей. Схема управления печью изображена на рис. 12.
В существующей системе управления отжигом тремя релейными регуляторами Р1 Р2 Р3 коммутируются нагрузки по управляющим сигналам для нагревателей Н1 Н2 Н3 поддерживающих температуру отжига трансформаторной стали в трех зонах равной или близкой к заданной у0. Следует отметить что каждое управление помимо температуры в основной i-ой зоне оказывает заметное влияние на температуру в остальных зонах т.е. управления являются взаимосвязанными. Автономность контуров двухпозиционного взаимосвязанного регулирования неизбежно приводит к значительным и незатухающим колебаниям что иллюстрируется графиками процессов регулирования (рис. 13а).
Рис. 13 Графики регулирования температуры отжига в трех зонах
На рис. 13а точками показаны моменты включения нагревателей продолжительностью в 1 минуту. При создании алгоритма работы регулятора реализующего программную стабилизацию температуры отжига трансформаторной стали в трех зонах необходимо учитывать следующие факторы:
-программа отжига содержит различные по характеру изменения заданной температуры отжига у0(t) участки чередующиеся подъемом и постоянными значениями (600° 1150°) причем на участках с у0(t) равной 600 и 1150°С ошибка регулирования не должна выходить за пределы диапазона ±10°С;
-по мере прогревания трансформаторной стали и кладки печи меняются ее динамические характеристики: снижается инерционность следовательно повышается частота автоколебаний;
-изменение динамических характеристик печи может быть вызвано сменой колпака и постепенным снижением мощности электрических нагревателей;
-управления действуют со значительным запаздыванием составляющим порядка трех и более минут.
В этих условиях именуемых условиями неопределенности целесообразнее всего использовать комбинированный регулятор с несколькими управляющими зонами. Входными данными для алгоритма работы регулятора служат:
-признак включения регулятора - булева переменная в которой значение «ИСТИНА» должно появляться с той же частотой с которой обновляются значения температур.
Регулятор обрабатывает входные данные по результатам обработки образуются два критерия:
- ошибка регулирования:
где: - заданная температура отжига °С;
- скорость изменения ошибки регулирования:
В результате работы алгоритма раз в минуту рассчитываются три целочисленных значения ui которые являются флажком включенияотключения i-го нагревателя . Каждый флажок принимает значение 0 тогда нагреватель отключен или 1 - нагреватель включен.
В результате исследований объекта разработана близкая к оптимальной по быстродействию и точности система управления в которой выбор управляющего воздействия зависит от положения текущей температуры относительно допустимой области:
Внутри области D(t) осуществляется оптимальное в смысле минимума ошибки регулирования управление. Если находится за пределами области D(t) то действует оптимальный по быстродействию релейный закон управления при котором скорость изменения падает до минимальной по мере приближения к области D(t) для предотвращения перерегулирования.
Алгоритм работы регулятора температуры отжига трансформаторной стали представленный на рис. 14 выполняет следующие действия:
На основании полученных данных рассчитываются текущие ошибки регулирования е1 е2 е3 входных сигналов y1 y2 y3 (блок 3).
Выполняется алгоритм адаптации параметров регулятора (блок 4).
Происходит расчет последовательности управлений широтно-импульсного регулятора (ШИР) U1 U2 U3 если температура зоны находится в пределах допустимого диапазона D (блоки 5-7).
Рис. 14. Алгоритм функционирования комбинированного регулятора
Когда последовательность двоичных элементов управлений (0 1) исчерпана то вызывается ядро регулятора которое определяет новую последовательность двоичных управлений для соответствующей зоны (блоки 8-13) и определяет какой регулятор будет в работе.
Устанавливаются новые управляющие признаки u1 u2 u3 для соответствующих зон: значение 1 - нагреватель включен 0 - отключен (блок 14).
Для работы за пределами допустимого диапазона D(t) реализован оптимальный по быстродействию релейный закон управления с помощью многопозиционного регулятора (МПР) с настраиваемыми управляющими зонами учитывающими запаздывание по каналам управления ошибку регулирования и скорость ее изменения.
Данный регулятор подчиняется закону регулирования:
где = 1 0 - длина текущей последовательности импульсов регулятора для
- число импульсов последовательности;
Те - функция принадлежности ошибки регулирования;
Тdе - функция принадлежности скорости изменения ошибки.
Для работы пределах области D(t) реализован оптимальный по точности регулирования закон управления с помощью широтно-импульсного регулятора (ШИР). Управление в представляет собой последовательность более равномерно распределенных во времени моментов включения i-го нагревателя или появления импульсов (ui = 1) длительностью и пауз длительностью реализующих широтно-импульсное управление.
Для построения комбинированного регулятора необходимо унифицировать правила описывающие МПР и ШИР. Обновленный закон регулирования для МПР примет вид:
где - длина текущей последовательности импульсов регулятора для i - ой зоны нагрева.
Закон регулирования ШИР в этом случае выглядит:
4.5. Разработка алгоритма функционирования газового режима
Алгоритм работы газового контроллера также выполняется согласно [13] и его можно разбить на четыре группы алгоритмов:
- алгоритм ввода данных газового контроллера;
- алгоритм управления газовым контроллером;
- алгоритм готовности стенда по газовому хозяйству;
Ввод данных в газовый контроллер осуществляется для:
-обработки дискретных и аналоговых сигналов;
-ввода режимов отжига;
-ввода времени начала отжига и номера режима отжига;
-корректировки времени начала отжига и номера режима;
-аварийного останова отжига;
-синхронизации времени по серверу системы.
Входной информацией для алгоритма являются данные с модулей аналогового и дискретного ввода и данные записанные из сервера системы. Достоверность входной информации определяется отсутствием признака ошибки на модуле аналогового и дискретного ввода и контролем на достоверность.
Результатом решения алгоритма являются:
-измененное состояние стенда время запуска стенда;
Условия выдачи решений:
-входной дискретный сигнал считается достоверным если повторное считывание дает то же самое значение;
-входной аналоговый сигнал считается достоверным если его значение не выходит за диапазон допуска;
-если вводится режим (признак вида информации равен 7) то данные с поля ввода режима заносятся в массив режимов по его номеру;
-если вводится время пуска стенда (признак вида информации равен 1) то данные с поля ввода заносятся в массив времен начала отжига в массив номеров отжига по его номеру в описателе номеров стенда и состояние стенда становится равным 1 – стенд готов к отжигу;
-если вводится корректировка времени пуска стенда (признак вида информации равен 2) то данные с поля ввода заносятся в массив времен начала отжига в массив номеров отжига по его номеру в описателе номеров стенда и состояние стенда становится равным 2 – стенд на отжиге если введенное время больше текущего;
-если вводится остановка аварийная стенда (признак вида информации равен 3) то состояние стенда становится равным 5 – аварийная остановка отжига;
-если вводится контроль работоспособности стенда (признак вида информации равен 4) то состояние стенда становится равным 6 – проверка работоспособности стенда.
Назначением алгоритма управления работой контроллера являются: выбор задания на отжиг и включение (отключение) газовых контуров стандартного регулирования. Для работы алгоритма требуется информация:
-состояние стенда (0 - не работает 1 - готов к отжигу 2 - отжиг 3 -охлаждение 4 - проверка работоспособности 5 - аварийный останов);
-время начала отжига;
-номер режима по которому проходит отжиг;
-признаки включения контуров стандартного регулирования;
-признаки выключения контуров стандартного регулирования;
Алгоритм управления работой запускается каждую минуту. Для стендов готовых к работе за час до начала отжига появится задание на продувку азотом. Для стендов завершивших охлаждение до заданной температуры появится задание на продувку азотом. Для стендов находящихся на отжиге или охлаждении появится задание согласно режима отжига на данную минуту. Для стендов находящихся в работе проводится проверка на отсутствие аварийных ситуаций. При их отсутствии взводится признак включения контуров стандартного регулирования. При аварийной остановке стенда необходимо обеспечить нерегулируемое охлаждение до заданной температуры.
Алгоритм контроля готовности стенда газового контроллера служит обеспечения контроля готовности стенда к началу отжига. Для работы алгоритма необходима следующая информация: состояние стенда (0-не работает 1-готов к отжигу 2-отжиг 3-охлаждение 4-проверка работоспособности 5-аварийный останов); данные с датчиков аналогового и дискретного ввода.
Результатом решения алгоритма являются признаки аварийных ситуаций.
Алгоритм контроля готовности стенда газового контроллера работает циклически. Проводится проверка наличия готовности заслонок и готовности приводов отсечных клапанов. Проводится проверка наличия напряжения на приводах отсечных клапанов. Проверяются открытие и закрытие отсечных клапанов. Запускаются на открытие привода заслонок если через 75 секунд заслонка не открылась на заданную величину то аварийная ситуация. Запускаются на закрытие привода заслонок если через 75 секунд заслонка не закрылась на заданную величину то аварийная ситуация.
Алгоритм обработки аварийных ситуаций газового контроллера оценивает сложность аварийной ситуации и выдает необходимое решение по ее ликвидации и информацию оператору. Для работы алгоритма необходима следующая информация: данные по стенду данные с датчиков аналогового и дискретного ввода. Результатом решения алгоритма являются: включение сирены открытие заслонки азота закрытие заслонки азота признаки аварийных ситуаций. Алгоритм запускается в работу каждую секунду. При падении давления под колпаком ниже допуска включает сирену а при давлении под колпаком в норме - выключает сирену. При падении давления под колпаком ниже допуска проверяются одновременное выполнение следующих условий: заслонка водорода открыта полностью; выходная заслонка стенда закрыта.
При выполнении выше указанных условий открывается на несколько секунд заслонка азота. Проводится проверка наличия готовности заслонок и готовности приводов отсечных клапанов. Проводится проверка наличия напряжения на приводах отсечных клапанов.

Лист 5 - автоматизация печи.cdw

Схема автоматизации
Кафедра электропривода
Автоматизация системы управления технологическим процессом высокотемпературного отжига
анизотропной стали в печах сопротивления СГВ-16.20 и СГН-16.25
Таблица условных графических обозначений
устанавливаемый по месту
устанавливаемый на щите
Гидравлический привод
Место приёмавыдачи сигнала
Таблица функциональных признаков приборов
Чувствительный элемент (тр-тор тока
Преобразователь сигнала
Дистанционная передача (промежуточное преобразование)
Преобразование пневматического сигнала в электрический
Позиционное обозначение приборов
Исполнительный механизм
оставляющий регулирующий
орган в неизменном положении при снятии питания
Первичный измерительный преобразователь (термометр
термометр сопротивления)
Первичный измерительный преобразователь
(измерение расхода)
Преобразование электрического дискретного сигнала в
электрический дискретный сигнал
ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
ИЗМЕРЕНИЕ НАГРУЗКИ НА НАГРЕВАТЕЛЯХ
УПРАВЛЕНИЕ КОНТАКТОРАМИ
СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМ РЕЖИМОМ
СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОВЫМ РЕЖИМОМ
РАСХОД ВОДОРОДА В ПЕЧЬ

1.2. Обоснование необходимой автоматизации объекта.doc

1.2. Обоснование необходимой автоматизации объекта
Процесс создания автоматизированной системы управления (АСУ) представляет собой совокупность упорядоченных во времени взаимосвязанных объединённых в стадии и этапы работ выполнение которых необходимо и достаточно для создания АСУ соответствующей заданным требованиям [2]. Техническое обследование объекта и обоснование необходимости его автоматизации являются первым этапом создания АСУ. На данном этапе необходимо провести сбор данных об объекте автоматизации и осуществляемых им видах деятельности оценку качества функционирования объекта выявление проблем решение которых возможно средствами автоматизации и технико-экономическую оценку целесообразности создания АСУ.
В технологии производства анизотропной электротехнической стали (АЭС) высокотемпературный отжиг в колпаковых печах является последней технологической операцией оказывающей влияние на качество готовой стали как в части магнитных свойств так и в части достижения требуемого качества поверхности.
В настоящее время основной объем АЭС отжигается в колпаковых печах типа СГВ (СГН) в атмосфере сухого электролитического водорода а также водорода получаемого методом реформинга природного газа. Существующая конструкция газовой разводки не позволяет одновременно подавать в печи азот и водород. Управление отжигом электротехнической анизотропной стали в колпаковых печах ВТО производится следующим образом:
- 68 печей управляются локальными системами управления введенными в эксплуатацию в 1979 г. Приборы многоканального регулирования КС-4 с дискретными выходами на релейный блок осуществляют управление температурным режимом. Управление газовым режимом осуществляется в ручном режиме воздействием на исполнительные механизмы типа МЭО (механизм электрический однооборотный);
- 24 печи управляются с использованием автоматизированной системы управления введённой в эксплуатацию в 1991 г. Функциями системы управления являются управление температурным и газовым режимами согласно заданному графику отжига. Система управления реализована на двух вычислительных терминалах связи с объектом ТВСО СМ-1634 и восьми многоканальных измерительных преобразователях Ш-711. Аналоговые сигналы с термопар и датчиков расхода и давления поступают в многоканальный измерительный преобразователь Ш711. Обработанные и преобразованные сигналы поступают в вычислительный комплекс ТВСО СМ-1634 который в соответствии с программой отжига осуществляет дистанционное управление нагревателями через промежуточные реле и управление газовыми заслонками воздействием на исполнительные механизмы (МЭО). Визуализация процесса высокотемпературного отжига осуществляется на экране дисплеев и мониторов персональных компьютеров подключенных к вычислительному комплексу ТВСО СМ-1634;
- Автоматизированная система управления опытного блока из 8-ми колпаковых печей построена на базе программируемых контроллеров ЭК-2000 и введена в эксплуатацию в 1996 г. Этот участок предназначен для проведения экспериментальных отжигов для отладки новых режимов. Программируемые контроллеры осуществляют дистанционное управление нагревателями через промежуточные реле. Регулирование газового режима отжига осуществляется выдачей управляющих воздействий на исполнительные механизмы (МЭО) которые связаны с заслонками типа ЗМС-35 (заслонка малого сопротивления) с помощью системы тяг. На данном блоке из 8 стендов колпаковых печей газовая разводка модернизирована. Это позволяет вести отжиг с изменением процентного содержания водорода и азота и дает положительные результаты по выходу высших марок (3408-3409) и качеству поверхности АЭС.
Структурная схема существующей системы управления приведена на рис. 3. Опыт эксплуатации этих систем контролирующих датчиков и исполнительных механизмов позволил выявить их многочисленные недостатки:
- используемые исполнительные механизмы типа МЭО с приводом заслонок ЗМС-35 не позволяют обеспечить плавное регулирование подачи газа в печь существенными недостатками эксплуатации заслонок данного типа являются: недозакрытие газового тракта и заклинивание;
- используемые в управлении газовым режимом датчики расхода и давления “САПФИР-22Д” имеют низкий уровень выходного сигнала (0-5 mA) обладают дрейфом нуля содержат дополнительный модуль в составе расходомера (блок извлечения корня) и в результате высокую погрешность;
- приборы КИП и А контроля и учета температуры и расхода газа кабельно-проводниковая арматура эксплуатируются более тридцати лет физически и морально устарели;
- техническое несовершенство запорных вентилей с электромагнитным приводом ЭВ-3 работающих в цепях блокировки подачи водорода и азота не позволяет гибко осуществлять управление газовым режимом и не позволяет обеспечить безопасную работу водородных печей в аварийных ситуациях;
- отсутствует ручное управление газовым режимом отжига что приводит в случае выхода вычислительного комплекса из строя к неработоспособности этого блока печей на длительное время;
- используемые вычислительные комплексы эксплуатируются без резерва модулей центрального процессора запасные части отсутствуют и сняты с производства;
- отсутствует контроль исправности нагревательных элементов печи выход из строя одного из них в процессе работы делает невозможным контроль и поддержание заданных технологических параметров отжига;
Вышеперечисленные недостатки свидетельствуют о том что замена только одной локальной системы управления отжигом не даст необходимого положительного результата т. к. 92% колпаковых печей нуждаются в замене системы управления отжигом.
На данный момент состояние измерительных датчиков регулирующей запорной аппаратуры кабельно-проводниковой продукции требует комплексного подхода к замене системы управления технологическим процессом высокотемпературного отжига и только масштабно-интегрированная автоматизированная система управления отжигом позволит обеспечить качественную работу всех печей ВТО и чёткое соблюдение технологии. Это позволит повысить выход высших марок и использовать преимущества автоматизированного управления отжигом для гибкости и рациональности проведения технологического процесса.

0.1. Аннотация.doc

С. 151. Ил. 32. Табл. 22. Библиогр. : 23 назв. Прил. 2.
В данном дипломном проекте представлена автоматизация системы управления высокотемпературным отжигом анизотропной стали в ПТС предусматривающая демонтаж существующей системы управления и установку новой на оборудовании фирмы “Schneider Electric”. В проекте предлагается совершенная на сегодняшний день АСУ техпроцессом отжига обеспечивающая наибольшую надежность гибкость и универсальность управления технологическим процессом и высокую степень безопасности в работе. Основными достоинствами предлагаемой АСУ являются получаемый экономический эффект от увеличения объемов выпуска высших марок электротехнических сталей малообслуживаемость и большие межремонтные интервалы.
Схема технологического цикла производства анизотропной стали в ПТСА1
Колпаковая печь СГВ-16.20А1
Структурная схема существующей системы управления ВТО отделения колпаковых печей ПТСА1
Структурная схема предлагаемой системы управления ВТО отделения колпаковых печей ПТСА1
Схема автоматизации печи сопротивления СГВ (СГН)А1
Алгоритм работы комбинированного регулятора температурыА1
Сравнительные графики температурных режимов отжигаА1
Интерфейсы программного обеспечения пользователя: оператора - технолога ВТО А1
Всего в листах формата А1 7

5. Библиография.doc

Библиографический список
Каталог. Программируемые контроллеры Premium TSX фирмы Schneider Electric [Электронный текст]. 2008 - 01 - 01. - М. : Schneider Electric Automation Business. - 1124 с.
Среда программирования Unity Pro V1.1. Справочное руководство фирмы Schneider Electric [Электронный текст]. 2008 - 01 - 01. - М. : Schneider Electric Automation Business. - 1124 с.
Шабад М. А. Автоматизация распределительных электрических сетей с использованием цифровых реле [Текст] М. А. Шабад. - 4-е издание. доп. - СПб. : ПЭИПК 2005. - 48 с.

0.3. Введение.doc

Развитие современного металлургического производства сопровождается интенсификацией технологических и производственных процессов. Создание крупных металлургических агрегатов и их комплексов позволяет более эффективно использовать сырье топливо капиталовложения. Однако осуществлять управление интенсифицированными металлургическими процессами в больших и сложных технологических объектах (ТО) без использования новейших методов и средств управления неэффективно или вообще невозможно.
Наиболее эффективным средством управления ТО являются системы централизованного управления создаваемые на основе теории управления использующие экономико-математические методы вычислительную и управляющую технику. Такие системы управления получили наименование автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). В эти системы включена большая область систем управления ТО с разной степенью освобождения человека (оператора) от функций контроля управления и передачи их автоматическим устройствам.
В процессе развития и технического перевооружения черной металлургии осуществляется комплексная механизация и автоматизация всех производственных процессов и операций создаются полностью автоматизированные металлургические производства "безлюдные" технологии. АСУ ТП представляют собой качественно новую ступень развития средств и методов управления ТО так как в них используются технологические и технико-экономические параметры и критерии а не только технические (физические) как это имело место ранее. В АСУ ТП воплощены достижения локальной автоматики систем централизованного контроля электронной и вычислительной техники. Кроме того АСУ ТП проводят общую централизованную обработку первичной информации в темпе протекания технологического процесса после чего информация используется не только для управления этим процессом но и преобразуется в форму пригодную для использования на вышестоящих уровнях управления для решения оперативных и организационно-экономических задач. Таким образом АСУ ТП является также источником объективной и своевременной информации для АСУ вышестоящих уровней как на металлургическом предприятии так и в отрасли в целом.
Современный металлургический агрегат представляет собой совокупность технологического оборудования и средств управления образующих автоматизированный технологический комплекс. Автоматизированное технологическое оборудование и сам технологический процесс являются технологическим объектом управления (ОУ). Совокупность средств управления в составе автоматизированного технологического комплекса образует систему управления АСУ ТП. Следовательно АСУ ТП есть система реализуемая на базе вычислительной и управляющей техники обеспечивающая управление ОУ по технологическим и технико-экономическим критериям на основе централизованно обработанной информации подготавливающая информацию для решения организационно-экономических задач на вышестоящих ступенях управления. Современное листопрокатное производство представляет собой совокупность энергоемких и высокопроизводительных агрегатов автоматизация и оптимизация режимов работы которых позволяют не только существенно улучшить условия труда технологического персонала снизить психологическую и физическую нагрузку на него но и значительно повысить производительность оборудования и качество листового проката. В настоящее время для управления производством применяются многомашинные системы решающие комплексы задач по управлению производством (планирование и контроль оптимальной загрузки всего цеха участков отдельных его агрегатов сопровождение продукции сбор и хранение производственно-экономической информации составление и выдача протоколов и т.п.) и технологическим процессом (расчет оптимальных технологических режимов их отработка регулирование технологических параметров в процессе работы диагностика состояния оборудования и т.п.).

3. ОХРАНА ТРУДА И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.doc

3.ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
1. Анализ микроклимата ПТС
В производственных помещениях ПТС предусмотрено создание микроклимата который обеспечивает нормальное условие труда для работы персонала. Изменение параметров микроклимата – температуры влажности и скорости движения воздуха приводит к нарушению термоизоляции организма человека с окружающей средой. Поэтому в производственных помещениях отделения высокотемпературного отжига (ВТО) созданы условия согласно [18]:
относительная влажность не более 75%;
скорость движения не более 02-03 мс.
Согласно с производственно-технической инструкцией термиста отделения ВТО микроклимат имеет следующие параметры (табл. 17).
Таблица 17. Микроклимат ВТО ПТС
Относительная влажность воздуха %
Скорость движения воздуха мс
Для поддержания оптимального микроклимата в технологическом пролете ВТО также необходимо применять искусственную вентиляцию и нормальный питьевой режим. Индивидуальная защита осуществляется применением спецодежды для различных времен года.
2.Запыленность загазованность и шум в рабочей зоне
В воздухе рабочей зоны ПТС присутствует множество паров вредных веществ и пыли. Также содержится водород природный газ и пыль. Перечень вредных веществ в воздухе рабочей зоны представлен в таблице 18. Очевидно что содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны превышает ПДК согласно [19]. Для снижения концентрации вредных веществ рабочей зоны применяется местная вытяжная вентиляция. Рабочие применяют индивидуальные средства защиты (очки с герметичной оправой и респираторы).
Таблица 18. Вредные вещества в воздухе рабочей зоны ПТС
Фактическая концентрация
вредных веществ в воздухе мгм3
Пыль фиброгенного действия
Согласно [19] установлен максимальный уровень звукового давления в октавных полосах частот на постоянном рабочем месте в производственных помещениях прокатного производства 85 децибел. Источником производственного шума в ВТО ПТС является движущиеся механизмы двигатели и механические части местных приводов работающие трансформаторы преобразователи и т.д. Шум имеет механическое происхождение и является низкочастотным. Отделение ВТО относится к «малошумящим» производствам среднее значение уровня шума и его спектра в отделении не превышает 76 дБ.
3. Пожаровзрывобезопасность
Все производственные помещения классифицируются:
- по объемно-планировочным и конструктивным решениям взрывопожарной и пожарной опасности согласно [20];
- по огнестойкости несущих перекрытий [20] в зависимости используемого типа противопожарных перекрытий;
- конструктивной пожарной опасности здания [20] в зависимости предусмотренных мероприятий по предупреждению взрыва и распространения пожара;
- по наличию пожароопасных зон [20] в зависимости от противопожарных требований к технологическому процессу;
- по наличию взрывоопасных зон [21] от уровня взрывозащиты и обеспечения безопасности эксплуатации оборудования.
Повышенную пожарную опасность и взрывоопасность в ВТО ПТС представляет использование в технологическом цикле взрывоопасных газов и смесей на их основе. Характеристики производственных помещений ВТО ПТС с учетом перечисленных классификаций сведены в табл. 19.
Таблица 19. Характеристики производственных помещений ВТО ПТС
помещение с размещенным электрооборудованием
строительная категория
степень огнестойкости
класс конструктивной пожарной опасности здания
категория по пожар ной безопасности
категория по взрывобезопасности по ПУЭ
Технологический пролет ВТО
Кабельный подвал 35кВ
Камеры с трансформаторами
Для взрывоопасных помещений В – I и В – II все оборудование включая переносное выбирается во взрывобезопасном исполнении в некоторых случаях искробезопасном или специальном для других классов – взрывозащитное. Взрывоопасные помещения в которых расположены газовые установки работающие на взрывоопасных газах и их смесях должны быть оборудованы вентиляцией обеспечивающий шестикратный обмен воздуха в 1 час и аварийной вытяжной вентиляцией обеспечивающей в аварийных ситуациях при совместной работе с постоянно действующей вентиляцией не менее 8-ми кратный обмен воздуха.
В электромашинных помещениях и кабельных подвалах применяется пожарно-сигнализационная система. Для ликвидации коротких замыканий на кабелях питающих электропечи используется система быстродействующей защиты. Все помещения снабжены огнетушителями а электромашинные залы и камеры трансформаторов - ящиками с песком. Мероприятия по противопожарной безопасности для взрывоопасных электроустановок нормируются [21].
4. Освещенность отделения ВТО ПТС
В ПТС выполнено комбинированное верхнее освещение через световые проемы (фонари) на крыше и световые проемы в местах перепадов высот смежных пролетов. Общее искусственное освещение осуществляется лампами ДРЛ-80. Для проведения работ в темное время суток и в местах с недостаточным естественным освещением используется искусственное освещение. Параметры освещённости цеха представлены в таблице 20. Нормативные значения приведены согласно [22]. По приведенным данным искусственное освещение недостаточно. Необходимо увеличить количество светильников мощность и периодически производить чистку оборудования.
Таблица 20. Параметры освещённости в ПТС
Коэффициент естественного освещения %
Освещённость газоразрядными лампами лк
Поскольку параметры освещенности не удовлетворяют нормативным значениям произведем расчет освещения технологического пролета ВТО ПТС. Параметры пролета ВТО для которого производится расчёт следующие: длина (42 оси по 12 м) А = 504 м; ширина В = 24 м; высота Н = 24 м.
Поскольку режим работы производства круглосуточный то произведем расчет для темного времени суток когда отсутствует естественное освещение. В качестве вида освещения в пролете ВТО принимается общее равномерное освещение. Так как в данном помещении необходимо различать предметы размером от 1 до 5 мм т.е. точность зрительной работы малая то по [22] принимается разряд зрительной работы V. Для него характерна освещенность равная 200лк. В качестве источника света по [22] принимается ртутная дуговая лампа высокого давления ДРЛ-400. Ее характеристики отображены в табл. 21.
Таблица 21. Характеристики лампы ДРЛ-400
диаметр: 122 мм.; длина; 292 мм
В качестве светильника принимается светильник для ртутной лампы для нормальной среды РСП07 частично пылезащищенного исполнения. Характеристики светильника даны в табл. 22.
Таблица 22. Характеристики светильника РСП07
наименьшая высота подвеса
Размещение светильников в плане и разрезе помещения определяется следующими величинами:
Н = 24 м – высота помещения;
hc = 6 – расстояние светильников от перекрытия (потолка) для удобства обслуживания светильников с крановой тележки;
hп = Н - hc = 24 – 6 = 18 м– высота светильников над полом;
hр = 15 м– высота расчетной поверхности над полом;
h = hп - hр = 18 – 15 = 165 м– расчетная высота подвеса светильника.
После выбора типа светильника мощности и типа ламп рассчитывается требуемое число светильников:
где Ен = 200 лк – нормированное значение освещенности;
S = 12096 м2 – освещаемая площадь помещения;
К = 18 – коэффициент запаса выбранный по [22];
Z = 115 – коэффициент неравномерности распределения светового потока по освещаемой поверхности для ламп ДРЛ;
n = 1 – число ламп в светильнике;
Fл = 23500 лм – световой поток выбранной лампы;
– коэффициент использования светового потока в долях единицы.
Коэффициенты отражения потолка ρп и стен ρс [22]: ρп = 50 %; ρс = 30 %.
Индекс помещения определяемый из его размеров:
Значение коэффициента использования светового потока [14]: = 053.
Число светильников N1 принимается равным 400.
Проверяется фактическое значение освещенности. Значение светового потока необходимого для создания заданной освещенности поверхности:
Световой поток выбранных ламп:
F1 = N1 · n · F = 400 · 1 · 23500 = 9400000 лм. (40)
Тогда фактическая освещенность расчетной поверхности:
Полученная фактическая освещенность на 05% меньше нормированной освещенности что вполне допустимо. Число светильников в одном ряду:
где С = 4 – число рядов светильников в помещении.
Длина светильников в одном ряду:
где l = 04 м – длина выбранного типа светильника.
Рассчитанная длина ряда светильников меньше длины помещения поэтому светильники располагаем на расстоянии от стен и между собой равном
Расстояние между соседними рядами светильников при учёте что ширина светильников а = 077 м и боковые светильники расположены на стенах равно:
Общая компоновка светильников представлена на рис. 30.
5. Электробезопасность и расчет защитного заземления
В ПТС расположены электроустановки разного класса напряжений: от 0127кВ до 35кВ. Все помещения в которых находится электрооборудование данных классов по степени опасности поражения электрическим токам относятся к категории повышенной опасности и т.к. электропечи ВТО расположены в технологическом пролете отделения следовательно весь пролет относится к категории повышенной опасности.
В ВТО ПТС ухудшены условия электробезопасности из-за использования в технологическом процессе водорода и газовых смесей на его основе (смеси водорода с азотом). Согласно [21] водород является веществом образующим с воздухом взрывоопасную смесь. Характеристиками данной смеси являются: категория IIС - означает необходимость применения второй группы защиты электрооборудования типа "взрывобезопасное электрооборудование" и искробезопасной электрической цепи для его коммутации группа смеси Т1 – характеризует температурный класс электрооборудования с предельной температурой эксплуатации в 450ºC. Термическое отделение ПТС относится к взрывоопасным установкам. Возникновение потенциала на корпусах оборудования может вызвать искрение и опасные последствия. К подобным установкам предъявляются повышенные требования по заземлению и уравниванию потенциалов электрооборудования металлоконструкций и трубопроводов - кожуха печи стенда и подводящих трубопроводов.
Согласно [21] все электроустановки (распределительные устройства трансформаторы и т.д.) не должны располагаться во взрывоопасной зоне а при расположении в общем помещении со взрывоопасным оборудованием должны быть отделены стенами (с проемами или без них) от взрывоопасной зоны. В этом случае для них принимается класс зоны на порядок ниже. К электротермическим печам сопротивления типа СГН и СГВ в отношении мер электро- пожаро- и взрывобезопасности предъявляются следующие более жесткие требования [21]:
- требуется заземление всего электрооборудования печей без исключения (кроме установленного внутри корпусов при отжиге) в том числе и съемное электрооборудование (колпаки);
- для питания печей рекомендовано использование сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В и обязательное использование в этом случае эффективных устройств контроля изоляции с раздельным применением устройств защитного отключения каждого потребителя;
- в случае использования сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью необходимо применение четырех проводных сетей с обязательным занулением и заземлением корпусов для увеличения кратности тока КЗ и систем опережающего отключения (быстродействующее искусственное трехфазное удаленное КЗ для быстрого обесточивания установки и гашения запасенной в сети энергии). В этом случае необходимо применять только медные или алюминиевые заземлители т. к. стальные проводники имеют недостаточную проводимость короткую длину кабелей и увеличенное расстояние между фазными и заземляющими проводниками для снижения реактивных составляющих сопротивления цепи способствующих зажиганию дуги;
- необходимо применение для заземления съемных устройств (колпаков) как минимум двух гибких заземляющих проводников с противоположных сторон устройства;
- контур заземления всех потребителей питающихся от одного трансформатора должен быть единым для быстрого селективного действия максимальной защиты при двухфазных КЗ.
Произведем расчет защитного заземления для оборудования располагаемого в отделении ВТО. В пролете ВТО ПТС установлены питающие печи двенадцать групповых трансформаторов типа ТДТН-4000-3504 кВ в закрытых вентилируемых камерах. Согласно требований [21] при совместном размещении на одной площадке оборудования до и выше 1000 В с изолированной (компенсированной) нейтралью сопротивление заземляющего устройства используемого для защитного заземления открытых проводящих частей в системе IT должно соответствовать [21] т.е. условию:
где R - сопротивление заземляющего устройства Ом;
Uпр - напряжение прикосновения значение которого принимается равным 50 В;
I - полный ток однофазного замыкания на землю А.
Для систем работающих с изолированной нейтралью допускается длительное замыкание на землю одной из фаз при условии допустимости работы электрооборудования в этом режиме данный режим безопасен для человека т.к. максимально допустимым значением напряжения прикосновения и напряжения шага по ПУЭ являются 50 В. Однако по условиям эксплуатации взрывоопасных установок напряжение прикосновения (потенциал) не должен быть более 6 В [21] из-за возможности искрообразования.
В нашем случае примем за нормируемое значение сопротивления заземляющего устройства 4 Ом. Рассчитывается сопротивление железобетонного фундамента отделения ВТО Rиск Ом по методике [14]:
где - эквивалентное сопротивление грунта принимаемое для суглинка равным 80 Омм;
- площадь отделения ВТО при длине 504 м и ширине 24 м составляет 12096 м2;
Сопротивление естественного заземлителя меньше требуемого значения следовательно установка искусственного заземлителя не обязательна. Однако с учетом требований [21] заземление во взрывоопасных установках выполняется исключительно искусственными заземлителями. Применение естественных заземлителей - дополнительное мероприятие только улучшающее условия безопасности труда при обслуживании печей. Также запрещается использование использовать в качестве заземлителей и заземляющих проводников металлические оболочки кабелей трубопроводы подачи газов и охлаждающей жидкости балки металлоконструкции опоры и т.д.
Примем к расчету контурное заземление. Искусственные заземлители отделения ВТО ПТС представляют собой систему из вертикальных заземлителей установленных по периметру территории шириной 24 м и длиной 504 м и соединенных между собой горизонтальными заземлителями [23]. Вертикальные заземлители представляют собой зарытые в землю на глубину to = 07 м стальные стержни длиной l = 3. Расстояние между двумя вертикальными заземлителями a = 12 м. В качестве горизонтальных заземлителей примем стальную полосу сечением 40х4 мм. Для II климатической зоны коэффициент сезонности учитывающий промерзание и просыхание грунта равен: для вертикальных заземлителей для горизонтальных заземлителей.
Рис. 31 Расположение заземлителей в грунте
Вертикальные заземлители располагаются равномерно по периметру подстанции на расстоянии 1 м от фундамента здания. Определим необходимое количество заземлителей:
где - периметр заземляющего контура.
Количество заземлителей принимается равным . Сопротивление одного стержневого заземлителя:
где – удельное сопротивление грунта с учетом коэффициента сезонности для вертикальных заземлителей;
– диаметр эквивалентного стержневого заземлителя;
– средняя глубина залегания заземлителя.
Сопротивление стержневых заземлителей соединенных параллельно:
где – коэффициент использования вертикальных заземлителей при отношении и расположении 86 заземлителей по контуру.
Сопротивление одной короткой полосы:
ρ = ρ0 г = 80 4 = 320 Ом м;
l = 24 м – длина короткой полосы.
Сопротивление всех коротких полос:
где - коэффициент использования горизонтального заземлителя
Сопротивление одной длинной полосы согласно (51):
где l = 504 м – длина длинной полосы.
Сопротивление всех длинных полос согласно (52):
Соединение полос будем рассматривать как параллельное.
Сопротивление всех полос:
Сопротивление искусственного заземлителя согласно (53):
Рассчитанное сопротивление искусственного заземлителя меньше принятого допустимого значения Rдоп = 4 Ом. Поскольку искусственное заземление полностью удовлетворяет нормам а естественное заземление выполняет роль вспомогательного заземления то в дальнейших расчетах естественное заземление учитывать не будем.
При вычисленном сопротивлении искусственного заземляющего устройства напряжение прикосновения и напряжение шага зависят от соответствующих коэффициентов α и и значения тока однофазного замыкания на землю:
где - коэффициенты напряжения прикосновения и шага зависящие от конструкции заземлителя;
- коэффициенты снижения напряжения прикосновения и шага зависящие от удельного сопротивления верхнего слоя земли;
- значение емкостного тока замыкания на землю (для сети с компенсированной нейтралью 35 кВ это значение больше чем для сети 04 кВ и ограничено током 20А для дугогасящего реактора типа ЗНОЛ-35200).
Определим коэффициент напряжения прикосновения:
где М = 05 при однородном грунте по [23]
Коэффициент напряжения шага примем [21] равным . Сопротивление человека принимаем равным Rч = 1000 Ом. Сопротивление растеканию тока от ступни человека в землю примем равным сопротивлению металлического диска радиусом с = 8 см положенного на поверхность земли:
Определяется коэффициент снижения напряжения прикосновения:
Для систем работающих с изолированной нейтралью во взрывоопасных условиях максимально допустимым значением напряжения прикосновения и напряжения шага является значение 6 В [23]. Напряжение прикосновения по формуле (54):
Полученное значение меньше максимально допустимого значения.
Определяется коэффициент снижения напряжения шага:
Напряжение шага по формуле (55):
Это значение также меньше максимально допустимого значения. Таким образом заземляющее устройство отвечает выдвигаемым к нему требованиям. Стенды печей двумя жесткими проводниками (алюминиевая шина ) заземляются путем присоединения корпусов к стальным полосам проложенным вдоль рядов стендов в полу с обеих сторон и составляющей часть конструкции здания отделения. Колпаки заземляются после установки на стенд гибкими проводниками. Контур заземления ВТО ПТС изображён на рис. 32.
Рис. 32 Контур защитного заземления отделения ВТО ПТС

1.6. Разработка технического обеспечения вычислительной системы.doc

1.6. Разработка технического обеспечения вычислительной системы
6.1. Выбор вычислительного комплекса и описание его архитектуры
Основное назначение АСУ ТП ВТО ПТС:
обеспечение взаимодействия между обслуживающим персоналом объекта управления ответственным за ход технологического процесса и оборудованием (средств визуализации контроля регулирования средств КИП и А аппаратов и механизмов самого объекта управления);
обеспечение доступа к информации (в соответствии с пользовательскими запросами) и представление конечных результатов в графической и табличной формах.
АСУ ТП ВТО ПТС состоит из автоматизированных рабочих мест решающих комплексы задач системы:
АРМ оператора-технолога;
АРМ мастера КИП и А;
АРМ сменного электромеханика.
Структурная схема комплекса приведена на рис. _. Поскольку отдельные компоненты комплекса технических средств АСУ ТП ВТО выполняют строго определённые задачи то и размещение их на объекте управления подчинено тем же требованиям.
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) устанавливаются по принадлежности в соответствующие контрольно-распределительные пункты (КРП). Аппаратура комплекса технических средств первого и второго уровней (контроллеры агрегатный сервер рабочая станция оператора-технолога) размещается в помещении КРП термического отделения ПТС. АРМ сменных операторов-технологов представляющих собой серверы систем визуализации технологического процесса отжига размещаются в этих же помещениях. АРМ мастера ВТО представляющее собой клиентскую часть системы визуализации располагается в комнате старшего мастера термического отделения. АРМ сменного электромеханика обслуживающего АСУ ТП ВТО является клиентской частью системы визуализации и находится в помещении ВЦ ПТС. АРМ мастера КИП и А представляющее собой клиентскую часть системы визуализации находится в помещении центральной мастерской участка ПТС.
В силу того что программное обеспечение задач второго информационного уровня АСУ ТП ВТО ПТС разработано на базе HMI-системы Simatic WinCC - это накладывает определенные ограничения (минимальный порог) на используемые технические средства.
Для обеспечения вышеперечисленных функций в качестве серверной платформы функционирования системы применяется WINCC сервер. Для серверной платформы базы данных системы используются:
HP Net Server LC2000 PIII1000-256K 2Gb HS NIC Dua
HP PIII1000 CPU Upgrade for LC2000 and LH3000 models.
В силу того что серверы агрегатного уровня не несут на себе функции визуализации процесса следовательно характеристики видеоадаптеров и мониторов значения не имеют.
АРМ установленные на рабочих местах у пользователей оснащены минимальной конфигурацией установленных аппаратных средств:
стандартные средства ввода информации (клавиатура (англо-русская) манипулятор «мышь»);
свободная дисковая память не менее 5 Мбайт.
6.2. Выбор контроллера
Нельзя не отметить что в условиях развития современной техники и многообразия представленных фирм на рынке автоматизации комбинат не является сторонником того или иного производителя. В настоящий момент фирмы занимающиеся разработкой автоматизированных систем (АВВ Siemens Schneider Electric и др.) предлагают потребителям полный пакет программных и аппаратных решений для реализации АСУТП. Поэтому можно долго описывать плюсы одного и минусы решения доказывая оправданность применения определенных технических средств направленных на улучшение качества.
На текущий момент в ПТС уже реализованы модернизированные АСУ технологических агрегатов на оборудовании фирмы «Schneider Electric» поэтому принимаем к проектированию оборудование данной фирмы с целью унификации оборудования и формирования единой материальной базы. «Schneider Electric» выпускает аппаратные платформы автоматизации: “Atrium” “Quantum” и “Premium” в четырех модификациях: “Micro” “Junior” “Pro” и “Pro-Dyn” [14]. Каждая платформа имеет свое программное обеспечение в зависимости от закладываемых функций но используют одну платформу программирования Unity Pro V1.1. - данная платформу использует многозадачную структуру соответствует IEC 61131-3 и по структуре состоит из четырех языков программирования:
- язык лестничной логики;
- язык структурированного текста;
- язык списка инструкций;
- язык графики GRAFCET.
Программа для контроллера может быть написана с использованием всех четырех языков - каждый язык имеет свои функции и назначение. Задачи выполняемые контроллерами делятся: главные (циклические) быстрые (приоритетные) и по прерыванию (событию).
Главные задачи (самые медленные) состоят из трех частей:
-предварительная обработка (пишется на одном из трех первых языков) - содержит список инструкций режим работы и инициализации логику входов;
-последовательная обработка пишется на языке GRAFCET - содержит графический алгоритм работы и обеспечивает доступ к обработке действий и переходов;
-заключительная обработка (также пишется на одном из трех первых языков) - служит для обработки всех инструкций от предыдущих обработок и формирования логики выходов;
Быстрые задачи (программируются на одном из трех первых языков) - короткие программы более приоритетные чем главные - служат для сканирования изменения логики входов и создания управляющих воздействий.
Задачи активируемые прерываниями (программируются на одном из трех первых языков) - самые маленькие программы наиболее приоритетные - служат для быстрой отработки изменения события (переполнение счетчика изменения состояния дискретного входа и т.д.).
Главное отличие платформ автоматизации “Premium” друг от друга - число возможных управляющих событий (от 8-ми событий у “Micro” до 64-х событий и двух уровней приоритета у “Pro”).
В состав шкафа управления входят (спецификация в табл. 10):
-программируемый логический контроллер;
-автоматические выключатели и коммутационная аппаратура.
Общее количество шкафов управления: на КРП-№1 - 4 температурных и 2 газовых на КРП-№2 – 3 температурных и 2 газовых; на КРП-№3 – 2 температурных и 2 газовых; на КРП-№4 – 4 температурных и 3 газовых.
Требования стандартов к выполнению шкафов следующие:
каналы аналоговых токовых входных сигналов должны быть защищены от коротких замыканий и находиться в диапазоне 4-20 мА;
аналоговые входные сигналы от датчиков отвечают градуировкам класса K и S для термопар;
датчики входныхвыходных дискретных и входных аналоговых сигналов питаются от отдельных источников постоянного тока мощностью > 120Вт.
на тыльной стороне шкафа размещаются промежуточные реле управляющие реле линейных контакторов нагревателей. Катушки реле и их блок - контакты подключаются согласно схемам управления нагревателями для каждого контроллера индивидуально;
питание шкафа осуществляется от сети переменного тока 220В;
промежуточные реле устанавливаются на максимальном удалении от процессорной платы контроллера;
на передние двери шкафа выводится световую сигнализацию о состоянии блоков питания (автоматов) размещённых внутри шкафа.
Таблица 10. Спецификация на платформу автоматизации
Наименование и техническая характеристика оборудования
Карта памяти стандартная
Карта памяти расширения
Модуль дискретного ввода
Модуль дискретного вывода
Модуль аналогового ввода
Симулятор входоввыходов
Модуль блока питания
Кабель для гирляндной цепи
Шкаф с передней и задней дверьми
Программное обеспечение контроллера Premium (один комплект для всего ВТО).
Структурная схема контроллера приведена на рис. 16. Одним из основных элементов автоматизированных систем управления техническими процессами является технологическое обеспечение или комплекс технических средств (КТС) которые обеспечивают выполнение всех функций и объединяющих в своем составе совокупность вычислительных управляющих устройств управления передачи данных приборов датчиков и исполнительных устройств.
С помощью комплекса технических средств осуществляется измерение потоков технологических сред выходных переменных процессов технологических параметров состояния.
Рис. 16. Структурная схема контроллера
Технические характеристики шкафа управления:
- Степень защиты шкафа – IP55
- Габаритные размеры – 1800х1000х800
- Количество дискретных сигналов: входных – до 16;
- Характеристика входных дискретных сигналов: напряжение – 24
- Характеристика выходных дискретных сигналов: напряжение – 24
- Количество аналоговых входных сигналов до – 104: термопара до – 32;
Рассмотрим содержимое контроллера подробнее. Внешний вид контроллера приведен на рис. 17.
Рис. 17. Контроллер “Premium” TSX в сборе
Процессоры TSX P573634М системы автоматизации Premium управляют всем ПЛК состоящим из модулей дискретного ввода-вывода модулей аналогового входа-выхода и специализированных модулей которые могут располагаться на одной или нескольких шасси подключенных к шине bus X или field bus. Поставляются процессоры различных типов производительность зависит от модели. Основные характеристики процессора TSX P573634М:
расширяемых шасси (TSX RKY ЕХ);
24 расположенных на шасси дискретных входов-выходов (шина BUS X);
8 удаленных дискретных входов-выходов (шина FIPIO);
8 аналоговых входов-выходов (16-b
специализированных канала;
Внешняя шина: Profybus Modbus p
Объем встроенной памяти RAM: 80000 слов;
Время выполнения инструкций: стандартной логической - 025 мс цифровой - 037 мс с плавающей запятой - 64 мс
Расширяется память с помощью PCMCIA-платы памяти (RAM или flash EPROM).
Часы реального времени;
Питание 24 - 48 В постоянного напряжения (50 Вт);
- через порт терминала (символьный режим): 2 порта терминала (TER и AUX) которые обеспечивают одновременное подключение нескольких устройств (обычно это программатор и терминал с человеко-машинным интерфейсом);
- связь через PCMCIA-плату типа III: разъем в который могут устанавливаться различные платы связи (F
- связь через 9-контактный соединитель SUB-D (только на процессорах TSX P57 - 52М): этот соединитель позволяет использовать ПЛК в качестве администратора шины Fipio.
Разработка приложения осуществляется при помощи программы PL7 JuniorPro в среде Windows XP. В числе прочего она обеспечивает следующие возможности:
четыре языка программирования: Grafcet язык лестничной логики язык структурированного текста и язык списка инструкций.
многозадачная структура программ: главная задача быстрая задача и обработка событий
изменение программы на этапе исполнения (изменение в режиме реального времени).
Процессор TSX P573634М изображен на рис. 18.
) индикаторный блок с 5 индикаторами:
) кнопка RESET для холодного перезапуска включенного ПЛК
) порт терминала TER используется для подключения программатора или конфигуратора
) порт терминала AUX используется для подключения периферийных устройств
) разъем для PCMCIA-платы расширения памяти
) разъем для PCMCIA-платы связи
) 9-контактный соединитель SUB-D для связи с администратором шины Fipio.
рис. 18 Процессор TSX
Пространство памяти ПЛК Premium образовано внутренней памятью RAM. предназначенной для загрузки приложения (данных программы и констант) расширяемой PCMCIA-платой памяти которая служит для загрузки программы и констант а также (у некоторых моделей) для сохранения файлов и символов различных объектов приложений.
Модули аналогового ввода (рис. 19) для ПЛК Premium оснащены двумя 25-контактными соединителями SUB-D (TSX AEY 16001614).
Блок индикации и диагностики модуля.
Соединитель для винтовой клеммной колодки.
Поворотная опора с приспособлением для размещения колодки на модуле.
Съемный винтовой клеммник TSX BLY для прямого подсоединения датчиков и исполнительных устройств к входам-выходам.
Шарнирная крышка для доступа к винтам клеммной колодки и этикетки с обозначением.
Ключ предотвращающий неправильную установку винтовой клеммной колодки
25-контактный соединитель SUB-D для подключения датчиков.
Рис. 19 Модули аналогового ввода
Модули можно устанавливать в любой слот на шасси TSX RKY кроме слотов зарезервированных для модулей блоков питания. Модули аналогового ввода-вывода можно снимать при включенном питании ПЛК. Максимальное количество аналоговых каналов в конфигурации Premium зависит от используемого процессора. Модули аналогового ввода TSX AEY 1600 являются модулями аналогового ввода высокого уровня с 16 входами. Вместе с датчиками или преобразователями модули выполняют функции контроля измерения и управления в непрерывных технологических процессах.
В зависимости от выбранной конфигурации модули TSX AEY 1600 обеспечивают следующие диапазоны по каждому из входов: ± 10 В 0 - 10 В 0 - 5 В 1 - 5 В 0 - 20 мА 4 - 20 мА. Функции модулей:
Сканирование входных каналов защита от перенапряжения адаптация сигналов аналоговой фильтрацией сканирование путем статического мультиплексирования.
Адаптация по входным сигналам: выбор усиления коррекция дрейфа.
Оцифровка сигналов: 12-битовое аналого-цифровое преобразование на TSX AEY 1600.
Преобразование входных измерений в пользовательский формат: коэффициент перекалибровки фильтрация масштабирование.
Мониторинг модуля: тест цепей преобразования тест выхода за пределы диапазона тест наличия клеммной колодки сторожевой тест.
Изоляция входных каналов на TSX AEY 1600.
Быстрая обработка входов (1 мс) на TSX AEY 1600.
Модули аналогового ввода TSX AEY 1614 - являются модулями многодиапазонного ввода с 4 изолированными друг от друга каналами с 16 входами термопар. В зависимости от выбранной конфигурации имеются следующие диапазоны по каждому из входов модуля:
термопары В Е J К L N R S Т и U или электрический сигнал от - -13 мВ до + 80 мВ;
- или 4-проводный датчик температуры Pt 100. Pt 1000. N
сигнал высокого уровня ± 10 В 0-10 В ± 5 В 0-5 В (0-20 мА с внешним шунтом) или 1-5 В 4-20 мА (4-20 мА с внешним шунтом).
Оцифровка входных сигналов;
Сканирование входных каналов выбор усиления по входному сигналу мультиплексирование;
Преобразование входных измерений в пользовательский формат: коэффициент перекалибровки линеаризация компенсация холодного спая фильтрация масштабирование;
Мониторинг модуля: тест цепей преобразования тест выхода за пределы диапазона тест наличия клеммной колодки тест связи с датчиком сторожевой тест.
Модули дискретного ввода-вывода TSX DEY16D2 и TSX DSY 32T2K (рис. 20) стандартной ширины (1 посадочное место) в пластиковом корпусе обеспечивающем защиту всех электронных компонентов по классу IP 20. Дискретные сигналы АСУ термическими процессами поступают на блоки ABE-7H16F43 системы TELEFAST 2 обеспечивающих удалённое расположение блоков подключения (клеммных колодок) относительно модулей вводавывода дискретных сигналов. Блок АВЕ-7H16F43 обеспечивает защиту быстроплавким предохранителем каждый вход.
Рис. 20. Модули дискретного ввода-вывода
с системой быстрого монтажа Telefast 2
Назначение системы быстрого монтажа Telefast 2:
- распределение 16 каналов по винтовым клеммам
- защита питания датчиков
- целостность токовой петли при отсоединении
- защита от перенапряжения
- имеет датчик температуры для внешней компенсации холодного спая (для термопар)
Модули ввода дискретных сигналов обеспечиваются диагностическими функциями: оповещение о любом сбое обмена данными обнаружение короткого замыкания и перегрузок. Разрядность всех дискретных сигналов равна одному биту. Периодичность изменения дискретных сигналов определяется ситуационным управлением технологического процесса.
Назначение входов-выходов: в функциональном плане каждый модуль разделяется на группы по 8 каналов. Каждую группу каналов можно задействовать под конкретную прикладную задачу.
Сброс выходов: выход сработавший вследствие сбоя можно сбросить при отсутствии других сбоев на клеммах данного выхода. Заданные в конфигурации команды сброса могут подаваться автоматически (сброс через каждые 10 с) или под управлением программы. Сброс осуществляется группами по 8 каналов. Данная функция доступна для модулей с транзисторными выходами постоянного тока. У модулей с релейными выходами или симисторами с защитой плавкими предохранителями аналогичный сброс (автоматический или программный) необходим после замены одного или нескольких предохранителей.
Команда RUNSTOP: вход может конфигурироваться для управления режимами RUNSTOP ПЛК. Обнаружение команды осуществляется по переднему фронту. Команда STOP на входе имеет более высокий приоритет чем переключение в режим RUN с терминала или по команде из сети.
Аварийный режим выходов: при переходе приложения в режим STOP выходы могут устанавливаться в режим не представляющий опасности для приложения. Этот режим называемый аварийным задается для каждого модуля при конфигурировании выходов. Имеются следующие опции конфигурации:
аварийный режим: каналы устанавливаются в состояние 0 или 1 в зависимости от указанного значения аварийного режима.
Диагностические функции:
- диагностика модуля: оповещение о любом сбое обмена данными препятствующем нормальному функционированию модуля вывода или модуля быстрого ввода. Подобным образом осуществляется индикация всех внутренних сбоев модуля.
- диагностика техпроцесса: контроль напряжений датчиков и исполнительных устройств контроль наличия клеммной колодки обнаружение короткого замыкания и перегрузки контроль напряжения датчиков и исполнительных устройств.
Специальные функции входов модулей TSX DEY 16D2:
- фиксация состояния: позволяет обнаруживать особо кратковременные импульсные сигналы длительность которых меньше продолжительности цикла сканирования ПЛК.
- входы обработки прерываний: обеспечивают фиксацию и незамедлительную обработку событий (обработку прерываний). Эти входы ассоциируются с обработкой прерываний (EVTi). их параметры определяются в режиме конфигурирования при этом:
- i = от 0 до 31 у процессоров TSXT PMXT PCX 57-10. i = от 0 до 63 у процессоров TSXPMX 57-20 57-30 или 57-40 и PCX 57-30. Запуск обработки прерываний может происходить по переднему (0 -> 1) или заднему (1 ->0) фронту соответствующего входа. В режиме on-line у модулей TSX DEY 16FKDMY 28 FK обеспечиваются функции маскирования и демаскирования входов.
- программируемая фильтрация входов: входы оснащены фильтрами конфигурируемыми отдельно по каждому каналу. Фильтрация входов осуществляется при помощи фиксированного аналогового фильтра обеспечивающего максимальную защиту 0.1 мс при фильтрации помех на линии и цифрового фильтра настраиваемого в диапазоне от 0.1 до 7.5 мс с шагом 05 мс.
Рефлексная функция и таймер модуля TSX DMY 28RFK: обеспечивает выполнение приложений для которых необходимо быстродействие превышающее скорость выполнения быстрой задачи или обработку прерываний (менее 500 мкс). Эти функции системы управления выполняются на уровне модуля и не ассоциируются с задачей ПЛК. они программируются при помощи программы PL JuniorPro в режиме конфигурирования.
Горячее отсоединение: благодаря интегрированной конструкции модулей ввода-вывода (включая специализированные модули) их можно устанавливать и извлекать под напряжением.
Модули блоков питания (рис. 21 ) TSX PSY 2600М и 5500М обеспечивают питание всех шасси с установленными на них модулями. Выбор модуля питания осуществляется в зависимости от напряжения электросети: 24 В пост тока от 24 до 48 В пост. тока от 100 до 120 В переменного тока от 200 до 240 В переменного тока.
) Кнопка сброса RESET под кончик авторучки для горячей перезагрузки приложения
) Разъем под батарею для защиты внутренней РАМ процессора
) Защитная крышка передней панели модуля
) Винтовые клеммы для подключения сетевого питания контакта сигнального реле питания датчика для запитки переменным током
) Отверстие для кабельного хомута
) Плавкий предохранитель расположенный под нижней поверхностью модуля и обеспечивающий защиту напряжения 24 В (VR) неизолированного блока питания постоянного тока TSX PSY первичного напряжения других источников питания.
) Переключатель напряжения 110220 В
Рис. 21. Модули блоков питания
6.3. Выбор аппаратных средств локальных сетей
и протоколов их взаимодействия
Информационный обмен между компонентами системы осуществляется посредством применения локальных сетей обмена данными. В отдельных случаях для информационного обмена данными допускается использование дискретных и аналоговых сигналов. Конкретная структура комплекса технических средств виды используемых локальных сетей а так же уровни электрических сигналов всегда определяются на стадии проектирования при разработке решений по техническому обеспечению.
) Механизмы датчики нулевого и контроллеры первого уровня осуществляют информационный обмен посредством дискретных сигналов релейно-коммутационной аппаратуры и аналоговых сигналов преобразователей.
) Первый и второй уровни объединены сетью Modbus Plus (PCMCIA карты сети Modbus Plus TSX MBP 100 и (модуль) 416NHM30030.
) Структура программного обеспечения АСУ ТП ВТО предполагает использование на различных информационных уровнях свои операционные системы которые объединяются в единую информационную сеть используя для этой цели сетевой протокол Ethernet TCPIP. АРМ АСУ ТП ВТО объединены сетью Ethernet (карты (модули) Fast Ethernet 3Com 905C-TX-NM PCI 10100Мb).
Поскольку протяжённость сети Ethernet между АРМ довольно значительная (сотни метров) и подвержена сильному влиянию электромагнитных полей то реализация её основана на волоконно-оптической магистрали.
В процессе функционирования система управления «АСУТП высокотемпературного отжига в колпаковых печах ПТС» осуществляет взаимодействие с вычислительным комплексом «Система слежения за металлом ПТС».
Для этой цели в ПТС реализован механизм переноса диаграмм отжига партий металла с их привязкой к результатам обработки проката на термическом участке в базу данных ССМ ПТС с помощью программы-шлюза «LPC2NovellGate».
Получение информации из АСУТП ВТО выполняется периодически каждые 60 секунд. При этом осуществляется преобразование формата данных и заполнение таблицы базы данных ССМ ПТС (P_VTO_ANNEALING_CURVE).

1.8. Электроснабжение технологического участка.doc

1.8. Электроснабжение технологического участка
К основному электрооборудованию термического участка относятся: распределительное устройство РУ №1-35 кВ РУ № 2-35 кВ запитанные от РУ-35 кВ ГПП-1 и ГПП-3 ЦЭлС комплектные трансформаторные подстанции КТП№1-3 и аппаратура защиты и управления и электрооборудование вакуумных насосов. В состав основного электрооборудования входят:
Трансформаторы масляные типа: ТМ 180035- 11и ТМ 220035 - 2 шт;
Масляные выключатели типа МГ-35600 напряжение 35 кВ. ток -600 А. с приводом ШПС-20 - 4 шт.
Масляные выключатели типа ВМП-35ТС напряжение 35 кВ. ток - 600 А. с приводом ПЭ-11- 4 – 15 шт.;
Разъединители типа РПВ-III напряжение 35 кВ. ток - 600 А. с ручным приводом ПР-3 – 10 шт.;
Разъединители типа РВ-(3)-16 напряжение 35 кВ. ток-600 А. с приводом 2ПР-3 – 15 шт.;
Автоматические выключатели: типа А-3144 380В 600А - 380 шт.;
Автоматические выключатели типа А-3796 400В 630А - 42 шт.;
Контакторы: типа: КТ 6053 380В 600А - 442 шт.;
Аппаратура управления защитным газом выполнена на соленоидах типа ЭВ-3 напряжением 110В;
Электродвигатели типа: 4А2004S6 380В 30кВт 1000обмин. 28 шт.
К моменту проектирования электрооборудование сильно устарело (в работе более сорока лет) и требует модернизации параллельно с модернизацией системы управления. Рассмотрение модернизации электроснабжения - вопрос довольно емкий и в дипломном проекте не рассматривался. Для повышения надежности работы электрооборудования печей ВТО необходимо провести капитальный ремонт масляным трансформаторам приобрести и заменить в связи с их моральным и физическим износом:
автоматические выключатели тип: А-3144 380В 600А - 30 шт.
контакторы тип: КТ-6053 400В 600А - 30 штук.
промежуточные реле тип: ПМЛ-142 220В 10А - 126шт.
автоматические выключатели тип: АЕ2046 10А - 36 штук.
масляные выключатели типа: МГ-35600 с приводом ШПС-20 на современные вакуумные аналоги (например ВБЦ-35).
Принципиальная схема модернизированного узла электроснабжения колпаковой печи приведена на рис. 28 29.
Рис. 28. Схема электроснабжения печи типа СГВ(СГН)
Рис. 29. Схема электроснабжения печи типа СГВ(СГН)

1.7. Разработка программного обеспечения.doc

1.7. Разработка программного обеспечения
вычислительной системы
7.1. Выбор операционной системы
Серверное программное обеспечение включает в себя:
операционную систему W
серверную часть проекта на базе W
Программное обеспечение всех АРМ системы функционирует под управлением системного программного обеспечения включающего в себя:
операционную система W
серверная часть проекта на базе W
исполняемая среда клиентской части проекта WinCC v. 5.1.
Компоненты инсталляции прикладного ПО для всех рабочих мест включают следующие программные продукты:
SQL - скрипты для создания объектов баз данных (таблиц обзоров хранимых процедур функций и пакетов);
программные модули ORACLE Deve
программные модули OCX компонентов;
SQL - скрипты для создания пользователей и их ролей;
конфигурационные файлы и ярлыки.
Виды носителей исходного прикладного программного обеспечения и архивов баз данных системы: CD-ROM.
7.2. Выбор программного обеспечения контроллеров
Программное обеспечение для контроллеров поставляет фирма изготовитель “железа” по техническим условиям заказчика. Программное обеспечение выполняется на четырех языках программирования [15].
Язык лестничной логики (LD) соответствует стандарту IEC 61131-3. Структура секции LD соответствует ступени для релейного переключения. Левая шина питания расположена в левой части редактора LD и соответствует фазе (L - ladder) ступени. Правая шина питания соответствует нейтрали. Однако все катушки и выходы FFB связаны с ней прямо или косвенно и это создает поток питания. Группа объектов которые соединены вместе один под другим и не имеют связей с другими объектами (исключая шину питания) называется сетью или ступенью (рис. 22).
Рис. 22. Пример программы на языке лестничной логики
Одна секция LD состоит из окна с одной страницей. Эта страница имеет сетку которая делит секцию на столбцы и строки. Для секций LD может быть определено 11-64 столбцов и 17-2000 строк. Язык программирования LD является ориентированным на ячейки например только один объект может быть размещен в каждой ячейке. Последовательность выполнения отдельных объектов в секции LD определяется потоком данных в секции. Сети соединенные с левой шиной питания выполняются сверху вниз (связь с левой шиной питания). Сети которые не зависят друг от друга выполняются в соответствии с положением (сверху вниз). Комментарии к логике секции обеспечены при помощи текстовых объектов.
При помощи языка структурированного текста (ST) возможно вызывать функциональные блоки выполнять функции и присваивания условно выполнять инструкции и повторяющиеся задачи.
Язык программирования ST работает с "выражениями" (рис. 23). Выражения составляются из операторов и операндов которые возвращают значение после выполнения. Операторы являются символами отображающими операции которые должны выполняться. Операторы используются для операндов. Операнды - это переменные литералы входывыходы FFB и т.п. Инструкции используются для присваивания значений возвращенных из выражений фактическими параметрами для структурирования и контроля выражений.
Длина строки инструкции ограничена 300 символами. Длина секции ST не ограничена в пределах среды программирования. Длина секции ST ограничена только объемом памяти ПЛК. Вычисление выражения состоит из приложения операторов к операндам в последовательности которая определена рангом операторов. Оператор с наивысшим рангом в выражении выполняется первым за ним следует оператор со следующим рангом и т.д. пока вычисление не завершено. Операторы с одинаковым рангом выполняются слева направо как они записаны в выражении. Эта последовательность может быть изменена использованием круглых скобок.
Рис. 23. Язык структурированного текста
Используя язык программирования списка инструкций (IL) можно вызывать функциональные блоки и функции условно или безусловно выполнять присваивания и переходы условно или безусловно в пределах секции (рис. 24). IL является так называемым аккумуляторно-ориентированным языком программирования т.е. каждая инструкция использует или изменяет текущее содержимое аккумулятора. Стандарт IEC 61131 упоминает этот аккумулятор как "результат". По этой причине список инструкций всегда должен начинаться с LD операнда ("Команда загрузки в аккумулятор"). Инструкции сравнения также обращаются к аккумулятору. Логический результат сравнения сохраняется в аккумуляторе и поэтому становится текущим содержимым аккумулятора.
Рис. 24. Язык списка инструкций.
Редактор FBD используется для графического программирования функциональных блоков в соответствии с IEC 61131-3 (рис. 25). Одна секция FBD состоит из окна с одной страницей. У этой страницы на заднем фоне сетка. Ячейка сетки состоит из 10 координат. Ячейка сетки это наименьшее возможное расстояние между 2 объектами в секции FBD. Язык программирования FBD не является ориентированным на ячейки но объекты выравниваются по координатам сетки. Секция FBD имеет 360 горизонтальных координат сетки (=36 ячеек сетки) и 240 вертикальных координат сетки (=24 ячейки сетки). Комментарии к логике секции могут быть обеспечены при помощи текстовых объектов.
Рис. 25. Язык Function Block Diagram
Прикладное программное обеспечение контролера служит для контроля и управления нагревателями колпаков и стендов и управления электроприводами заслонок расхода газов и давления под колпаком.
Программное обеспечение контроллера предназначено осуществлять:
-опрос каналов входных сигналов;
-контроль параметров техпроцесса;
-выдачу управляющих воздействий;
-передачу собранной информации в SCADA-систему верхнего уровня;
-передачу собранной информации в контроллер верхнего уровня;
-получение информации от SCADA-системы необходимой для изменения параметров управление техпроцессом (т.к. управление оператором уставки для регуляторов изменение констант и т.д.);
-получение информации от контроллера верхнего уровня необходимой для управления техпроцессом (режимы отжига время начала отжига).
Приложение представляет собой основную задачу (MAST) которая выполняется циклически. Программа логически разделена на следующие модули:
Программа ввода данных
Программа выбора режима отжига
Программа регулирования в зонах REGUL и Fazzy_Reg для температурного контроллера;
Программа анализа загрузки трансформаторов TRANSFORMATOR для температурного контроллера;
Программа анализа и обработки аварийных ситуаций
Программа контроля готовности стенда к отжигу
Программа вывода управляющих воздействий под руководством оператора RYCH_
Программа вывода управляющих воздействий в автоматическом режиме
Программа вывода данных в другой контроллер OBMEN.
Прикладное программное обеспечение выполняется процессором ПЛК Premium TSX Р573634М. Разработка модификация и передача программ в контроллер осуществляется с использованием программного обеспечения Unity Pro функционирующего на ПЭВМ под управлением операционной системы Windows 2000. Связь ПЭВМ и ПЛК осуществляется через терминальный порт или через сеть контроллеров.
Запуск программы осуществляется при включении контроллера или при переходе контроллера в состоянии RUN в случае холодного перезапуска.
Входными данными являются сигналы внешних источников (датчики исполнительные механизмы и т.п.) режимы и время начала отжига признак ручного или автоматического регулирования аварийные границы сигналов.
Выходными данными являются управляющие сигналы на включение или выключение исполнительных механизмов и признаки аварийной сигнализации.
Рис. 26 Машинный цикл контроллера
В виду большого объема программного обеспечения в проекте приводится фрагмент программы - логическая часть программы выбора режима отжига REGIM:
ve := INT_TO_REAL(REAL_TO_INT(errs[N_CTENDA][un] - errs[N_CTENDA][un+3]));
e := INT_TO_REAL(REAL_TO_INT(errs[N_CTENDA][un]));
cmbn := pars[N_CTENDA][6+un];
ve := INT_TO_REAL(REAL_TO_INT(ve));
e := INT_TO_REAL(REAL_TO_INT(e));
(* если сушка то до 720 гр.С ШИР не включать принципиально *)
if ((PR_REGIM[N_CTENDA] = 7) and (TEM_ZAD[N_CTENDA] 720)) then
pars[N_CTENDA][15+un] := 1;
(* проверка на выключение ШИР *)
if (not(e >= INT_TO_REAL(par_r[N_CTENDA][un*12+3]) and
e = INT_TO_REAL(par_r[N_CTENDA][un*12+4]) and
ve >= INT_TO_REAL(par_r[N_CTENDA][un*12+7]) and
ve = INT_TO_REAL(par_r[N_CTENDA][un*12+10]))) then
(* при выходе из ШИР запоминаем последнюю комбинацию изменненную на единицу *)
if (pars[N_CTENDA][15+un] = 2) then
if (e 0.0 and pars[N_CTENDA][12+un] > 3) then
pars[N_CTENDA][12+un] := pars[N_CTENDA][12+un] - 1;
if (e > 0.0 and pars[N_CTENDA][12+un] 9) then
pars[N_CTENDA][12+un] := pars[N_CTENDA][12+un] + 1;
if (pars[N_CTENDA][15+un] = 1) then
(* ---- регулятор по отклонениям (МПР) ---- *)
RPMP_MPR(INT_TO_BYTE(un)eve1N_CTENDApar_r);
nu1 := REAL_TO_INT(RPMP_MPR.resu
if ((nu1 > 6) and (nu1 > 1)) then
pars[N_CTENDA][15+un] := 2;
cmbn := pars[N_CTENDA][12+un];
pars[N_CTENDA][6+un] :=
(* выход из регулятора!!! *)
(* ---- широтно-импульсный регулятор (ШИР) ---- *)
RPMP_SHIR(INT_TO_BYTE(un)eve2N_CTENDApar_r);
nu2 := REAL_TO_INT(RPMP_SHIR.resu
if (((cmbn > 3) and (nu2 0)) or ((cmbn 9) and (nu2 > 0))) then
(* возвращаем значения *)
pars[N_CTENDA][12+un] :=
7.3. Структура взаимодействия программных модулей
Комплекс программ АСУ ТП ВТО составляющий программное обеспечение серверов агрегатного уровня и рабочих станций предназначен для:
-обработки и последующего хранения информации поступающей от
первого информационного уровня системы;
-выполнения на основе данной информации различных видов статистической отчетности
-визуализации технологического процесса (организация человеко-машинного интерфейса);
-информационного сопровождение технологического процесса.
Программное обеспечение АСУ ТП ВТО можно разбить на две категории:
-системное программное обеспечение;
-прикладное программное обеспечение.
К системному программному обеспечению относятся:
Операционная система Microsoft(R) Windows 2000 Server.
Операционная система Microsoft(R) Windows 2000 professional (workstation). Рекомендуется работа с русскоязычной версией данной операционной системы. При работе с англоязычной версией возможны отдельные неудобства связанные с чужеродной языковой средой (некоторые системные сообщения диалоги и пр.).
SP3SP4 - пакет обновления для операционной системы Windows 2000 professional.
Microsoft(R) Internet Explorer версии 5.0 (русскоязычный вариант). Библиотеки динамической компоновки поставляемые в составе данного компонента необходимы для работы многих системных модулей и служб.
К прикладному программному обеспечению применительно к серверу агрегатного уровня относятся:
ОРС - сервер "Schneider-Automation OFS" - ориентирован на работу с контроллерами производимыми «Schneider Electric». Необходим для организации доступа к данным находящимся в контроллерах.
WinCC Windows Control Center V 5.1 + SP1 поставляемый на дистрибутивном CD «RCMAX» (64K POWER TAGs). Для работы собственно самой системы необходимо наличие RT-компонентов пакета для работы среды разработки WinCC Explorer - наличие RC- компонентов. Необходимый состав пакета указывается при установке WinCC.
Sybase 7 - система управления базами данных. Необходима для работы с информацией проекта как конфигурационной так и архивной. Автоматически устанавливается вместе с пакетом WinCC.
WinCCSERVER for Version 5.1. - опциональный пакет WinCC для организации архитектуры Client - Server. Позволяет реализовать возможность эксплуатировать несколько скоординированных станций управления и контроля связанных с объединенными в сеть системами автоматизации.
WinCCUSER ARCHIVE for Version 5.1 - опциональный пакет WinCC для организации архивов пользователя. Этот вид архивов позволяет сохранять информацию пользователя в базе данных исполняемого проекта АСУ ТП ВТО в формате записей со свободно структурированными наборами данных.
Дополнительные программные компоненты. В их качестве выступают следующие модули: winccjwb. ocx - компонент реализующий функциональность браузера Internet Explorer в виде OCX-компонента. Необходим для нормальной работы генератора отчетных документов представляющих собой HTML-файлы. Необходимо выбрать при установке пакета WinCC и проекты серверной части АСУ ТП ВТО - SRV_KRP1-SRV_KRP4. Данные проекты представляет собой набор файлов созданных с помощью среды программирования WinCC.
К прикладному программному обеспечению применительно к рабочим станциям относятся:
WinCC Windows Control Center V 5.1+SP1 поставляемый на дистрибутивном CD «RUNTIME 128» (128 POWER TAGs).
Дополнительные программные компоненты: w Cl Cl Cl Cl Client4_HTA - проект АРМ сменного электромеханика.
Комплекс программ сервера и рабочих станций АСУ ТП ВТО являются проектами WinCC. Данные проекты представляют собой набор файлов (проекты) созданные с помощью среды программирования WinCC и расположенных в одноименных каталогах на соответствующем компьютере. В соответствии с функциональным назначением состав папок функций проекта для серверных и клиентских проектов АСУ ТП ВТО различен. Для серверных проектов (SRV_KRP1- SRV_KRP4) определен следующий состав папок функций проекта:
Common - содержит функции проекта общего назначения;
Funusar - содержит функции проекта для работы с компонентом User Arch
Tagscomm - содержит функции проекта используемые при определении характеристик конкретного параметра (тега).
Для клиентских проектов АРМ операторов-технологов (Clientl_KRP1-Clientl_KRP4) определен следующий состав папок функций проекта:
Report - содержит функции проекта используемые при формировании технологического рапорта;
Для клиентских проектов АРМ общего назначения (Cl Cl Client4_HTA - АРМ сменного электромеханика) определен следующий состав папок функций проекта:
Common — содержит функции проекта общего назначения;
Tagscomm - содержит функции проекта используемые при определении характеристик конкретного параметра (тега).
АСУ ТП ВТО принадлежит к классу систем реального времени; ей необходимо достаточное количество свободных системных ресурсов. Наличие большого количества посторонних запущенных программ может отрицательно сказаться на производительности системы от замедления реакции на действия пользователя до сбоев в работе операционной системы и других программных компонентов. Поэтому в системе основное процессорное время уделяется контролю информационных потоков. Все информационные потоки классифицируют на четыре вида:
Информационные потоки циркулирующие между датчиками и исполнительными механизмами установленными на объектах управления локальными системами автоматики или лабораторными приборами и программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) технологического процесса - предполагают наличие информации формируемой передаваемой и собираемой в автоматическом режиме;
Информационные потоки циркулирующие между программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) технологического процесса и соответствующими агрегатными серверами - также предполагают наличие информации формируемой передаваемой и собираемой в автоматическом режиме. Во время исполнения проекта сервер агрегатного уровня (W
Информационные потоки циркулирующие между пользователями второго информационного уровня каждого КРП отделения ВТО и базой данных соответствующего агрегатного сервера т.е. потоки в рамках второго информационного уровня одного КРП отделения ВТО можно рассматривать как многопользовательскую систему базирующуюся на архитектуре клиент-сервер. Для обновления необходимых данных процесса пользователи автоматизированных функций АСУ ТП ВТО (WinCC клиенты) обращаются к WinCC серверу. Сервер распределяет данные процесса для хранения в архиве и в системе регистрации аварийных сообщений или посылает их клиентам WinCC для визуализации. После этого клиенты отображают полученную информацию на экране процесса или обрабатывают их в сценариях. Организация информационных потоков между пользователями автоматизированных функций (клиентами) АСУ ТП ВТО конкретного КРП отделения ВТО и агрегатным сервером этого КРП базируется как на информации формируемой в диалоговом автоматизированном обеспечивающим ввод данных их контроль и корректировку режиме так и на информации собираемой автоматически от смежных автоматизированных подсистем. Основным принципом информационного взаимодействия базы данных конкретного КРП с пользователями автоматизированных функций АСУ ТП ВТО этого КРП является диалоговый автоматизированный режим:
-информация вводимая конечными пользователями в интерактивном режиме или собираемая автоматически от смежных подсистем как входная информация для базы данных;
-и ответ сервера базы данных на запросы пользователей как выходная информация базы данных;
информационные потоки циркулирующие между пользователями второго информационного уровня каждого КРП отделения ВТО и базами данных агрегатных серверов т.е. потоки в рамках второго информационного уровня всех КРП отделения ВТО ПТС можно рассматривать как распределенную систему с несколькими серверами и мультиклиентами. В данной распределенной системе общее приложение распределено между несколькими серверами в соответствии со структурой отделения ВТО. Благодаря этому улучшается оснащенность а также увеличивается производительность. Обзор всего проекта обеспечивается мультиклиентами которые имеют доступ к данным всех серверов и могут представить эти данные как отдельно так и комбинированно. Организация информационных потоков между пользователями автоматизированных функций АСУ ТП ВТО и базой данных отделения ВТО базируется на применении серверных пакетов данных формируемых четырьмя серверами SCADAHMI-системы WinCC.
Описание организации входной и выходной информации используемой комплексом программ второго уровня АСУ ТП ВТО а также методы кодирования данной информации являются составной частью руководства программиста - довольно емкого документа частично рассмотренного в следующей части.
7.4. Основные руководящие документы
Согласно требованиям [16] результаты проектирования объектов автоматизации всегда оформляются в виде рабочего проекта. В обязательный перечень документов входят:
-пояснительная записка;
-описание комплекса технических средств;
-схема автоматизации;
-перечень входныхвыходных сигналов;
-схемы принципиальные электрические;
-спецификация оборудования;
-описание информационного и математического обеспечений;
-руководство программиста;
-руководство оператора;
-схема структурная комплекса технических средств;
Документация разрабатывается как на машинных носителях информации так и в "твёрдой" копии. Прикладное программное обеспечение предоставляется в виде загрузочного модуля и исходных кодов на машинном носителе. Перед вводом объекта в работу составляются следующие документы:
Инструкция по эксплуатации АРМ оператора-технолога;
Инструкция по эксплуатации АРМ мастера-технолога;
Инструкция по эксплуатации АРМ мастера КИП и А;
Инструкция по эксплуатации АРМ сменного электромеханика;
Руководство администратора системы.
В дипломном проекте больший акцент уделяется проектным документам: руководствe программиста и руководству оператора. Рассмотрим их подробнее.
Принципы организации информационного обеспечения.
Информационные потоки.
Структура базы данных.
Способы хранения информации на разных уровнях системы.
Распределение хранения информации по оборудованию.
Информационный обмен между различными уровнями системы.
Проверка достоверности информации при ее поступлении в систему.
Способы защиты от несанкционированного доступа к информации.
Описание входных и выходных данных.
Для более подробного рассмотрения определенных аспектов в нем делаются ссылки на дополнительные текстовые документы - обычно описания оборудования или программных продуктов (например "Описание информационного обеспечения") прилагаемые к проекту фирмой - изготовителем поставляемого оборудования.
-Назначение программ.
-Условия выполнения программ.
-Выполнение программ.
-Сообщения оператору.
Обязательным приложением является перечень индикаторов сигналов указателей и т. п. являющихся для оператора важными.
7.5. Руководство оператора контроллеров
Программа контроллеров предназначена для управления технологическим процессом высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали. Программа выполняется циклически процессором ПЛК Premium. Запуск программы осуществляется при включении контроллера или при переходе контроллера в состоянии RUN в случае холодного перезапуска. В рабочем состоянии программа функционирует без вмешательства оператора. При остановке программы из-за перебоя в питании и ошибки процессора программа запускается автоматически после перезапуска ПЛК.
Каждый модуль ПЛК имеет индикаторные лампы которые дают информацию о состоянии ПЛК и работе программы.5 индикаторных ламп RUN TER IO ERR FIP расположенных на модуле процессора в зависимости от их состояния (отключена мигает включена) отображают информацию о режиме работы ПЛК (табл. 11 - 14):
ERR:Ошибка процессора или приложения
IO:Ошибка IO (канал или модуль)
TER:Передача данных через терминальный порт
FIP:Передача на FIPIO шине
Таблица 11. Сигналы модуля процессора ПЛК
ПЛК работает нормально
ПЛК в STOP или программная блокирующая ошибка
ПЛК не сконфигурирован;
ошибка процессора или системы
Ошибка процессора или системы
программная блокирующая ошибка; неисправность батареи памяти; ошибка на X шине
Ошибка IO на модуле канала или ошибка конфигурирования
Таблица 12. Сигналы модулей дискретных сигналов
Ошибка модуля или отключение питания
Ошибка связи если RUN включен
Неисправность терминального порта
Неисправность канала
Таблица 13. Сигналы модулей аналоговых сигналов
Внутренняя ошибка отказ модуля
-ошибка связи датчика (модуль TSX AEY 410)
Неисправность терминального блока
Таблица 14. Сигналы модулей блоков питания
Модуль отключен или входное напряжение вне допустимых пределов
Напряжение датчика 24В вне допустимого диапазона
Состояние ПЛК (рис. 27) и модуля при первом включении питания. Состояние ПЛК: при включении питания процессор выполняет самотестирование и ожидает передачу приложения. Различные состояния процессора отображаются индикаторами на дисплейном блоке RUN ERR IO и др. Приведенная схема показывает процедуры которые нужно выполнять при начальном запуске в зависимости от состояния индикаторных ламп.
ПЛК может находиться в следующих состояниях:
) Процессор ПЛК выполняет внутреннее самотестирование. ПЛК не управляет процессом и не может связываться через терминальный порт (или сети). Этому состоянию соответствует мигание 3 индикаторных ламп RUN ERR и IO.
Рис. 27. Описание состояний ПЛК
) "Ошибка (error) ПЛК". Процессор остановлен вследствие:
- аппаратного отказа или системной ошибки. Нет управления процессом связь невозможна и только возможен холодный рестарт (нажмите кнопку RESET на процессоре переместите ручку карточки с памятью и др.). Это сопровождается
выключением индикатора RUN и включением индикаторных ламп ERR и IO.
- ошибки монтажа на X - шине: шибка обнаруживается процессором в процессе самотестирования если ошибка происходит в процессе запуска. Это сопровождается отключением индикатора RUN и миганием ламп ERR и IO. Нужно быть готовым к разрыву связи если ошибка монтажа сохраняется.
-если ошибка возникает в процессе выполнения программы (например разрыв кабеля) это будет обнаружено как только приложение использует IO Х - шину. В этом случае процессор перейдет в состояние "ошибка процессора". Нужно быть готовым к разрыву связи если ошибка монтажа сохраняется. Чтобы идентифицировать вид ошибки - ошибки процессора или ошибка монтажа X -
шины необходимо нажать кнопку RESET на процессоре. Если ошибка на X - шине это будет определено в процессе самотестирования и сопровождаться отключением индикатора RUN и миганием ERR и IO.
) "ПЛК не сконфигурирован". Процессор стартовал но не содержит никакого верного приложения. Нет управления процессом но ПЛК может связываться через терминальный порт (или сеть). Это состояние сопровождается отключением индикатора RUN и миганием индикатора ERR .
) "Ошибка программы ПЛК или выполнение команды HALT". При выполнении приложения произошло превышение времени сторожевого таймера или программа выполнила неразрешенный переход или команду HALT или возникла блокирующая ошибка. Это состояние сопровождается миганием индикаторов RUN и ERR и включением индикатора IO в случае ошибки IO.
) "ПЛК остановлен (stop)". ПЛК имеет верное приложение которое остановлено (приложение находится в начальном состоянии как и при первом включении задачи остановлены в конце цикла). Команды процесса находятся в состоянии перехода на аварийный режим. Это состояние сопровождается миганием индикатора RUN. Ошибка IO: индикатор IO включен ошибка батарейки на PCMCIA карте памяти: индикатор ERR мигает
) "ПЛК в режиме RUN". Приложение нормально управляет процессом. Выполнение может сопровождаться не блокирующими ошибками (ошибка IO или ошибка программы) Это состояние сопровождается включением индикатора RUN. Ошибка IO: индикатор IO включен. Ошибка батарейки на PCMCIA карте памяти: индикатор ERR мигает.
В течении фазы включения питания модулей они могут находится в одном из следующих состояний:
) Определение состояний модуля. Самотестирование. При включении питания или переинициализации процессора модуль выполняет самотестирование. Это состояние сопровождается миганием индикаторных ламп RUN ERR и IO. Состояние выхода: безопасное значение (состояние 0 для дискретных IO).
) Начальное состояние: Это нормальное состояние модуля после фазы самотестирования если это не управляется приложением. Это состояние сопровождается: отключением индикатора RUN миганием индикатора ERR и включением миганием или отключением индикатора IO в зависимости от того есть или нет
ошибки модуля. Состояние выхода: безопасное значение (состояние 0 для дискретных IO). Использование модуля. Модуль используется в приложении и каналы управляются задачами управления (MAST FAST обработки событий). Это состояние сопровождается включением индикатора RUN отключением индикатора ERR и включением миганием или отключением индикатора IO в зависимости от того есть или нет ошибки модуля IO. Состояние выходов зависит от состояния задачи которая ими управляет:
состояние 0 если задача управления не была начата
состояние 0 или 1 (значение данное приложением если задача в RUN)
состояние перехода на аварийный режим если задача управления остановлена в STOP на точке останова (ВКРТ) по команде HALT.
) Модуль отключен. Отсутствует связь между модулем и процессором. Это сопровождается включением индикатора RUN миганием индикатора ERR и включением миганием или отключением индикатора IO в зависимости от того есть или нет ошибки модуля IO. Это состояние управляет только модулями управляющими выходами. Другие модули остаются в состоянии "использование модуля" в случае отключения остановки связи.
) Отказ модуля. Модуль имеет внутреннюю ошибку и должен быть заменен. Это состояние сопровождается отключением индикатора RUN включением индикатора ERR при нахождении в любом состоянии индикатора IO.
Действия оператора при отказах ПЛК. Красный цвет каких-либо индикаторных ламп на панелях модулей контролера сигнализирует о нештатной иили аварийной работе контролера. В этом случае оператор должен определить тип ситуации и выполнить следующие действия:
Ошибка батарейки – контроллер работает в нормальном режиме однако в случае перебоев в питании возможна потеря данных в контролере. Необходимо заменить батарейку.
Напряжение датчика 24В вне допустимого диапазона – необходима проверка модулей питания. Сообщить о неисправности техническому персоналу.
Модуль отключен или входное напряжение вне допустимых пределов – сообщить о неисправности техническому персоналу.
Ошибка процессора или системы – сообщить о неисправности техническому персоналу.
Ошибка канала IO на модуле – проверить состояния модулей.
Ошибка модуля или отключение питания – сообщить о неисправности техническому персоналу.
Ошибка канала – проверить состояние канала. Сообщить о неисправности техническому персоналу.
Внутренняя ошибка ошибка модуля или отключение питания – проверить состояние модуля. Сообщить о неисправности техническому персоналу.
Внешняя ошибка или ошибка связи – проверить состояния каналов связи и внешних устройств.

1.3. Разработка АСУ ВТО.doc

1.3. Разработка АСУ ВТО
3.1. Цели и критерии эффективности создания САУ
Для устранения недостатков существующих систем управления ВТО необходимо создание новой единой автоматизированной системы управления которая должна не только устранить их недостатки но и повысить эффективность решения основных производственных задач:
- улучшение качества выпускаемой продукции;
- расширение сортамента выпускаемого проката;
- снижение расхода материальных и энергетических ресурсов;
- сокращение трудовых ресурсов обслуживающих ВТО;
- замена изношенного оборудования;
- оптимизация проведения ремонтов;
- улучшение информативности контроля управления технологическим процессом ВТО в колпаковых печах и диагностики работоспособности оборудования.
Внедрение автоматизированной системы управления ВТО преследует основные технические цели и задачи:
обеспечение возможности гибкого управления температурным и газовым режимами отжига;
обеспечение возможности контроля и управления нагрузками силовых групповых трансформаторов питания печей;
обеспечение контроля соответствия фактических параметров отжига заданным параметрам;
обеспечение контроля взрывозащищённости стендов;
обеспечение возможности коррекции по скорости температурного и газового режимов;
обеспечение возможности контроля процесса отжига с любой рабочей станции локальной сети цеха;
обеспечение возможности отображения процесса отжига на экране монитора и дистанционного контроля;
обеспечение возможности контроля состояния нагревательных элементов стендов и колпаков их параметров и режимов работы;
обеспечение возможности графического представления изменений параметров печной атмосферы и температуры во время отжига от требуемых.
Основные экономические цели и задачи внедрения АСУ ВТО:
внедрение АСУ ВТО позволит отказаться от использования огромного числа вторичных регистрирующих и показывающих приборов процедур их обслуживания ремонта и поверки сократить численность обслуживаемого технологического персонала и следовательно сократить время ремонтных интервалов;
обеспечение возможности ведения архивов отжига с возможностью статистической обработки данных и хранения информации по садкам в корреляционных целях для анализа работы комплекса и создания гибких технологических графиков и планов работы ВТО;
обеспечение возможности представлять полные статистические данные отжига по экономической калькуляции (расход электроэнергии газа регистрация технологических отклонений и нарушений и т.д.) в автоматизированную систему энергоучета ПТС и систему планирования выпуска продукции дирекции главного инженера;
Реализация перечисленных целей и задач позволит организовать на выкотехнологичном уровне производство выпускаемого ПТС проката и повысить его конкурентоспособность на внешнем и внутреннем рынках.
3.2. Требования предъявляемые к техническому обеспечению
вычислительной системы
Согласно [5] технические средства должны удовлетворять следующим требованиям:
-возможность выполнения всех заявленных функций;
-наличие в составе развитых средств поддержки;
-наличие достаточных возможностей по быстродействию производительности и объёмам хранимой информации.
Технические средства вычислительного комплекса системы должны быть серийного производства.
На нулевом базовом уровне необходимо использовать датчики. На первом базовом уровне необходимо использовать программируемые контроллеры.
Любой компонент из технических средств системы должен допускать замену его средством аналогичного функционального назначения без каких-либо конструктивных изменений или регулировки в остальных технических средствах системы кроме случаев специально оговоренных в технической документации на систему.
В системе должны быть использованы технические средства соответствующие стандартам [3 4] для промышленных приборов средств автоматизации и вычислительной техники по устойчивости к внешним воздействующим факторам помехоустойчивости параметрам питания и категории исполнения.
3.3. Требования предъявляемые к программному обеспечению
-модернизацию и расширение функций системы
-автономное функционирование отдельных подсистем а также их совместную работу в составе всей системы.
В программном обеспечении системы должны быть реализованы меры по защите от ошибок при вводе и обработке информации обеспечивающие заданное качество выполнения функций системы и защите от несанкционированного доступа.
3.4. Требования к информационному обеспечению
Состав структура способы и режимы обмена данными в системе должны обеспечить выполнение функций АСУ ТП ВТО и допускать возможность модернизации и развития системы [7].
Информационный обмен между компонентами системы должен осуществляться с применением локальных коммуникационных сетей по шине последовательного обмена.
Технологический процесс сбора обработки передачи и представления данных в АСУ ТП ВТО должен обеспечивать:
необходимую скорость обработки данных для обеспечения необходимой реакции системы на внешние возмущения;
удобство работы с системой для операторов поста управления;
минимум ручного ввода данных.
В системе должны быть предусмотрены необходимые меры по контролю и обновлению данных в информационных массивах восстановлению массивов после отказа каких-либо технических средств системы а также контролю идентичности одноимённой информации в базе данных ORACLE 10i.
3.5. Требования к организационному обеспечению
Структура организационного обеспечения согласно [8] должна обеспечивать:
непрерывное круглосуточное оперативное обслуживание системы;
обслуживание и ремонт комплекса технических средств ВТО;
сопровождение программного обеспечения.
Инструкции по эксплуатации системы должны четко определять действия персонала необходимые для выполнения каждой автоматизированной функции во всех режимах функционирования системы. Должны содержать конкретные указания о действиях в случае возникновения аварийной ситуации или нарушения нормальных условий функционирования.

0.2. Содержание.doc

Описание объекта автоматизации .
Обоснование необходимой автоматизации объекта
Разработка АСУ ВТО .
Цели и критерии эффективности создания САУ
Требования предъявляемые к техническому обеспечению
вычислительной системы .
Требования предъявляемые к программному обеспечению
вычислительной системы ..
Требования к информационному обеспечению ..
Требования к организационному обеспечению ..
Разработка общей концепции и алгоритмов работы вычислительной системы .
Общие принципы работы вычислительной системы
Описание автоматизируемых функций и комплекса решаемых задач
Разработка общего алгоритма функционирования системы
Разработка алгоритма функционирования температурного режима ..
Разработка алгоритма функционирования газового режима ..
Разработка механизма отдельного блока
Расчёт регулирующего органа .
Выбор исполнительного механизма
Разработка технического обеспечения вычислительной системы ..
Выбор вычислительного комплекса и описание его архитектуры ..
Выбор аппаратных средств локальных сетей и протоколов их взаимодействия
Разработка программного обеспечения вычислительной системы
Выбор операционной системы
Выбор программного обеспечения контроллеров
Структура взаимодействия программных модулей .
Основные руководящие документы
Руководство оператора
Электроснабжение технологического участка
Организационно-экономическая часть
Охрана труда и безопасность жизнедеятельности
Анализ микроклимата ПТС
Запыленность загазованность и шум в рабочей зоне ..
Пожаровзрывобезопасность .
Расчет электрического освещения отделения ВТО
Электробезопасность и расчет защитного заземления .
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.4.1. Разработка общей концепции и алгоритмов работы.doc

1.4. Разработка общей концепции и алгоритмов работы
вычислительной системы
4.1. Общие принципы работы вычислительной системы
Проект предполагает замену трех разнородных систем управления отжигом на единую автоматизированную систему управления для 100 печей (рис. 4). АСУ ТП ВТО представляет собой совокупность средств вычислительной техники коммутационной аппаратуры пультов управления приводов исполнительных механизмов и аппаратуры КИП и А. Разрабатываемая структура АСУ исходя из требований (п.1.3.2.) определена как трёхуровневая. Рассмотрим проектируемую структуру комплекса подробнее.
Уровень 0 - базовый уровень непосредственного управления и сбора данных предполагает использование датчиков и исполнительных механизмов (приводов) приведенных в табл. 3.
Уровень 1 - базовый уровень автоматизированного управления и регулирования предполагает применение программируемых логических контроллеров (ПЛК) технологического процесса приведенных в табл. 4 для сбора обработки информации и выдачи управляющих воздействий.
Первые два уровня не требуют технологического обслуживания и служат только для сбора обработки информации и реализации заданий уровня 2. Обслуживание уровня 0 осуществляется службой КИП и А уровня 1 - службой программной наладки АСУТП в ремонтные интервалы.
Поскольку процесс высокотемпературного отжига предполагает раздельное управление электронагревателями и защитной атмосферой печи то и структура нулевого и первого уровней АСУ ТП ВТО разделяется на две части:
- комплекс управляющий температурой печи;
- комплекс управляющий защитной атмосферой.
Уровень 2 - уровень оперативного технологического персонала предназначенный для визуализации управления технологическим процессом сбора информации о его прохождении и контроля состояния оборудования.
На этом уровне находятся:
- четыре сервера агрегатного уровня SCADA системы расположенных по одному на каждом КРП. Каждый из серверов агрегатного уровня объединяет в себе функции аварийного сервера сервера архивации сервера сообщений и сервера обработки информации;
- семь мультиклиентских станций которые могут контролировать работу всех серверов агрегатного уровня. По своему функциональному назначению мультиклиентские станции делятся следующим образом:
четыре автоматизированных рабочих места (АРМ) оператора - технолога располагаемых на каждом КРП;
АРМ сменного электромеханика;
АРМ мастера КИП и А.
Таблица 3. Перечень датчиков уровня 0.
распределительный пункт
термо-преобразователи
Таблица 4. Перечень контроллеров уровня 1.
Количество печей по блокам
Количество трансформаторов на КРП
Температурные контроллеры
Принцип работы вычислительной системы следующий. Система информационного обеспечения АСУ ТП ВТО имеет двухуровневую схему построения. Уровни по информационному назначению распределяются следующим образом: первый информационный уровень – уровень локальной автоматики второй информационный уровень – агрегатный уровень.
Информация собираемая автоматически от аналоговых датчиков установленных на объектах управления (трубопроводах в электрических цепях и внутри печи) поступает на модули локальных ПЛК и проходит в них цифровую обработку. Отработанные задания программами контроллеров выдаются на выходы ПЛК и передаются на исполнительные механизмы (рис. 5).
Одновременно выходная информация с локальных контроллеров поступает на отслеживающие агрегатные серверы для программной обработки и осуществления коррекции технологического процесса отжига. Серверы второго уровня передают текущую обработанную информацию в виде цифровых сигналов различных экранных форм экранных отчетов и печатных документов на локальные АРМ.
Рис. 5. Структурная схема вычислительной системы
Таким образом вычислительный комплекс АСУ ТП ВТО представляет собой распределённую структуру включающую четыре сервера агрегатного уровня семь мультиклиентских станций и сеть программируемых контроллеров.
4.2. Описание автоматизируемых функций и комплекса решаемых задач
Нулевой уровень автоматизации служит для сбора информации с ОУ датчиками передачи ее на второй уровень и выполнения команд управления поступающих от контроллеров первого уровня. Реализацию нулевого уровня рассмотрим подробнее.
Система регулирования температуры печи построена на принципе непосредственного управления т.е. сигналы с датчиков - термопреобразователей подключаются к входам платы аналоговых сигналов на входе контроллера минуя промежуточные преобразования. В новой системе управления на нулевом уровне отсутствуют вторичные приборы и локальные регуляторы КИП и А.Для измерения температуры факела используются хромель - алюмелевые термопреобразователи ТХА-0192К (рис. 6) [9].
Рис. 6. Датчик температуры ТХА-0192К
а) - чувствительный элемент б) - внешний вид датчика
Технические характеристики датчиков температуры ТХА-0192К:
диапазон измерения: -40 1100 0C;
измеряемые среды: газообразные нейтральные и окислительные среды инертные газы;
статическая градуировочная характеристика: «К»;
класс допуска чувствительного элемента: 2;
основная погрешность измерения: ±27 0С;
ресурс работы при 1000 0С: 6000 часов;
материал защитной арматуры: сталь 10Х23Н18;
длина монтажной части: 500 мм;
инерционность: 200 c.
Для измерения температуры печной атмосферы используются платинородий - платиновые термопреобразователи ТПП-0192S (рис. 7) [9].
Рис. 7. Датчик температуры ТПП-0192S
Технические характеристики термопреобразователей ТПП-0192S:
диапазон измерения: -0 1600 0C;
статическая гардуировочная характеристика: «S»;
основная погрешность измерения: ±24 0С;
ресурс работы при 1000 0С: 10000 часов;
материал защитной арматуры: корунд КТВП или керамика МРКЦ;
диаметр электрода: 05 мм;
длина монтажной части: 1000 мм;
инерционность: 40 с .
Выходные сигналы температурных контроллеров управляют работой контакторов нагревательных элементов. Для управления электрическими нагрузками печи применяем трехфазные элегазовые контакторы ЭКМ1КФ с датчиками тока типа ДТП (датчик тока преобразовательный) [10]. Применение элегазовых контакторов обуславливается взрывоопасными условиями эксплуатации оборудования. На одной печи применяется девять датчиков тока: 3 датчика ДТП-300 для стенда и 6 датчиков ДТП-500 для колпака.
Контактор ЭКМ1КФ имеет технические характеристики:
-Номинальное рабочее напряжение: 066 кВ;
-Номинальный ток выключателя: 600 А;
-Оперативный ток: =24В;
-Минимальное число циклов “В - О”: 1000000;
-Габаритные размеры одной фазы: 190х50х40 мм.
Датчик переменного тока ДТП имеет технические характеристики:
-Номинальный ток: 300 (500) А;
-Выходной сигнал: 4 – 20мА;
-Напряжение питания: =24В;
-Нагрузочное сопротивление: не более 10кОм;
-Класс точности: 05.
Система управления газовым режимом идентична системе управления температурным режимом. Электроприводы заслонок и клапанов установлены непосредственно на трубопроводы и соединяются с дисками затворов минуя рычажную систему. Измерение расхода и давления атмосферы осуществляется - измерительными преобразователями “Метран-150CD” (рис. 8) [11].
Рис. 8. Измерительный преобразователь “Метран-150CD”
Технические характеристики преобразователя “Метран-150CD”:
Предельно допустимое избыточное давление: 25 МПа;
Перепад давления: 250 кПа;
Предел допускаемой основной погрешности: ± 0075%;
Выходной сигнал: 4 – 20мА;
Напряжение питания: 24В;
Нагрузочное сопротивление: не более10кОм;
Потребляемая мощность: не более 08 В·А;
Встроенное индикаторное устройство: ЖКИ.
Для реализации команд управления газового контроллера применяются следующие исполнительные механизмы: дисковый затвор для регулирования расхода и давления печной атмосферы и отсечной моторный клапан типа VR80F10NSF93SF (рис. 9) для аварийного перекрытия трубопроводов [12]. Выбор типа пропускной мощности и исполнения затвора производится на основании расчета нагрузочной характеристики газовой системы и будет рассмотрен в последующих главах.
Рис. 9. Отсечной моторный клапан типа VR80F10NSF93SF
Отсечной моторный клапан типа VR80F10NSF93SF имеет технические характеристики:
Материал корпуса: силумин;
Максимальное входное давление: 1 бар;
Уплотнение запорной тарели: пербунан;
Время открытия: 8 с;
Время закрытия: 08 с;
Напряжение питания: 220±15 50Hz В;
Потребляемая мощность открытиеудержание: 909 ВА;
Во избежание нарушения технологического процесса из-за отказа искусственного интеллекта предусмотрена возможность непосредственного управления механизмами газового режима минуя систему АСУ ТП ВТО. Управление ведётся оператором-технологом с теплового щита на каждом КРП от коммутационной панели ручного управления. Эта мера является обязательной при эксплуатации объектов газового хозяйства и продиктована требованием повышенной безопасности печи и снижением потерь готовой продукции в случае отказа отдельных компонентов системы управления.
Первый уровень автоматизации служит для выполнения локального управления одной или несколькими печами одного КРП. Как уже было сказано ранее за основу системы управления принят принцип раздельного управления температурным и газовым режимами исключительно исходя из критерия повышенной надёжности АСУ ТП ВТО. Первый уровень АСУ ТП ВТО реализует следующие функции:
-Управление зонами нагрева печи. В соответствии с температурным режимом отжига для данной садки контроллер рассчитывает продолжительность включенияотключения зон. Значение сигнала термоэлектрического преобразователя каждой зоны считывается с аналогового выхода соответствующим входом модуля ввода аналоговых сигналов температурного контроллера. Управление контакторами нагревателей осуществляется от соответствующих выходов модулей вывода дискретных сигналов;
-Управление расходом водорода. В соответствии с технологической инструкцией в печах СГВ (СГН) рабочая атмосфера состоит из водорода. На всём протяжении отжига концентрация водорода не изменяется меняется только расход газа в зависимости от стадии и режима отжига. Данные соответствующего датчика расхода считываются соответствующим входом модуля ввода аналоговых сигналов газового контроллера. Управление заслонкой регулирующей расход водорода осуществляется посредством модулей вывода дискретных сигналов;
-Управление расходом азота. В соответствии с технологической инструкцией в печах СГВ (СГН) азот подаётся перед началом отжига для снятия вакуума печи и в конце отжига перед снятием колпака. Соответствующие значения расхода газов рассчитываются системой управления индивидуально для каждого газового режима работающей печи. Управление заслонкой регулирующей расход азота осуществляется посредством модулей вывода дискретных сигналов. Также для определенных сортов проката отжиг может проводиться в азотно-водородной атмосфере;
-Управление давлением газов в печном пространстве. В соответствии с технологической инструкцией давление газов в печи поддерживается за счёт управления заслонкой на "выхлопе" печи. Данные соответствующего датчика давления считываются соответствующим входом модуля ввода аналоговых сигналов контроллера. Управление заслонкой регулирующей давление газов осуществляется посредством модулей вывода дискретных сигналов;
-Управление загрузкой трансформаторов. Из-за ограничения перегрузочной способности по мощности силовых трансформаторов питающих силовые цепи нагревателей необходимо отслеживать загрузку трансформаторов печей. Система управления автоматически рассчитывает циклическую последовательность включения и отключения печей и зон каждой печи подключенных к каждому силовому трансформатору;
-Регистрация и контроль параметров отжига рулонов. При отжиге необходимо обеспечить контроль следующих параметров: измерение температуры по зонам нагревательной печи измерение нагрузок нагревателей по каждой фазе измерение расхода азота и водорода измерение давления защитной атмосферы в печи измерение расхода азота и водорода по группам печей.
Разделение АСУ ТП ВТО на четыре независимых подсистемы по числу КРП произведено на первом уровне автоматизации и продиктовано существующей схемой независимого энергоснабжения этих участков а также существующим разделением термического отделения ПТС на технологические участки. Количество контроллеров каждой подсистемы определяется мощностью процессорного модуля т.е. количеством обрабатываемых дискретных и аналоговых сигналов. Однако с учетом того что управление температурным режимом отжига связано с загрузкой силовых трансформаторов конфигурирование контроллеров должно быть основано на целостности блоков печей "привязанных" к одному трансформатору.
Наиболее подробное рассмотрение работы аппаратуры первого уровня будет рассмотрено в последующих главах.
Второй уровень автоматизации служит для выполнения агрегатного управления одним КРП и всем комплексом ВТО в целом. Предлагаемая система второго уровня АСУ ТП ВТО на агрегатных серверах реализует следующие функции:
-Визуализация и регистрация информации о готовности печей к работе или сбоях при подготовке. Данная функция выполняется в виде соответствующих сообщений на мониторах АРМ технологов;
-Визуализация и регистрация текущего состояния технологического процесса ВТО. Данная функция выполняется в виде соответствующих сообщений на мониторах АРМ технологов: задание на отжиг разбиение задания по температурному и газовому режимам текущее состояние техпроцесса и газового оборудования;
-Выдача предупредительных сигналов и сообщений оператору-технологу в случае обнаружения отклонений технологического процесса или неисправности оборудования. Данная функция выполняется в виде соответствующих световых и звуковых сигналов и соответствующих надписей на мониторах всех АРМ;
-Визуализация текущего состояния технологического процесса на данном КРП в целом. Данная функция выполняется на мониторах всех АРМ в виде видеокадром состояния отделения;
-Формирование аварийных сообщений. Функция выполняется на мониторах всех АРМ в виде видеокадра состояния печей с инициализацией конкретной причины;
-Архивирование диагностических рабочих предупредительных и аварийных сообщений. Функция выполняется для: архивирования сообщений системы диагностики контроллеров архивирования сообщений системы диагностики управляющих программ архивирования сообщений по классам (рабочие предупредительные аварийные) архивирования сообщений об измеренных параметрах архивирования данных о садке.
-Формирование текущей и отчётной документации. Функция выполняется выдачей информации в печатном виде и архивированием на сервере.
-Взаимодействие с производственным сервером системы слежения третьего уровня. Функция предусматривает оперативную передачу событий связанных с процессом отжига передачу фактических технологических данных процесса отжига привязанных к данному отжигу а также организацию буфера временного хранения данных на период неработоспособности до четырёх часов сервера третьего уровня;
-Обработка заданий на отжиг. Включает получение заданий на отжиг с третьего уровня ручную коррекцию данных задания оператором - технологом и преобразование задания в набор уставок для управления технологическим процессом.
АРМ операторов - технологов позволяют оперативно вести процесс подготовки и выбора режимов отжига. Наличие системы визуализации технологического процесса позволило полностью отказаться от вторичных показывающих и регистрирующих приборов.
Интерфейс HMI (“человек - машина”) даёт возможность вести контроль технологического процесса АСУ ТП ВТО с любой из четырёх операторских станций.
АРМ мастера КИП и А мастера ВТО и электромеханика осуществляют только наблюдение процесса отжига и оперативно предоставляют диагностическую информацию о состоянии технических средств и технологического процесса ВТО своим пользователям.
Взаимосвязь между уровнями АСУ показана на схеме совместного функционирования (рис 10). Датчики и механизмы нулевого уровня и контроллеры первого уровня осуществляют информационный обмен посредством дискретных сигналов для релейно-контакторной аппаратуры и аналоговых сигналов преобразователей по проводной связи.
Сеть Modbus Plus является высокоэффективной промышленной локальной сетью которая может работать с расширенными архитектурами типа «клиент-сервер» обладает высокой скоростью передачи данных (1Мбитс) простыми и экономическими функциями передачи и несколькими сервисами обработки сообщений. К основным функциям обмена данными между всеми подключенными к сети устройствами относятся:
- функция обмена сообщениями по протоколу
- функция глобальной базы данных (сервис совместно используемой таблицы периодический управляемый приложением: станция захватившая маркер может направить 32 слова 63 другим станциям подсоединенным к сети).

1.1. Описание объекта автоматизации.doc

1. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1. Описание объекта автоматизации
Производство трансформаторной стали (ПТС) специализировано на выпуске проката электротехнической анизотропной стали с электроизоляционным покрытием [1]. Технологическая схема обработки металла на производстве приведена на рис. 1.
Рассмотрим кратко технологический процесс в пределах отделений производства. Поступающий горячекатаный прокат из производства горячего проката (ПГП) складируется на складе входящего металла. Далее металл поступает в травильный комплекс ПТС на линию травления для очистки поверхности полосы от ржавчины и посторонних загрязнений. Затем очищенные рулоны поступают на четырехклетевой стан холодной прокатки ПДС с шириной рабочего валка 1400 мм где металл прокатывается согласно программы прокатки до толщины 075 – 08 мм.
Прокатанные рулоны поступают на термические агрегаты ПТС для непрерывного обезуглероживающего отжига полосы затем на вторую холодную прокатку. Прокатку проводят на реверсивном стане 1200 с шириной рабочего валка 1200 мм и 20-ти валковых станах №№ 2 3 с критическими обжатиями металла до получения конечной толщины 017 027 03 035 05 мм.
Прокатанные рулоны поступают на участок нанесения защитного покрытия для обезжиривания выпрямляющего отжига и нанесения термостойкого покрытия перед высокотемпературным отжигом (ВТО). ВТО проводится в колпаковых печах в нейтральной атмосфере при температуре 1150 0C и служит для восстановления структуры кристаллической решетки и придания металлу ферромагнитных свойств. Отожженные рулоны поступают на агрегаты электроизоляционного покрытия (АЭИП) для окончательной обработки поверхности листа.
Готовые рулоны поступают на агрегаты резки для механической обработки и затем на склад готовой продукции.
Дипломный проект посвящен автоматизации участка высокотемпературного отжига поэтому рассмотрим подробнее технологический процесс на данном участке. Для отжига электротехнической стали в ПТС используются электрические печи типа СГВ-16.20 и СГН-16.25 (С - печь сопротивления Г - герметичное колпаковое исполнение В - используемая среда вакуум Н - используемая среда водород 16.20 16.25 - диаметр и высота рабочего пространства печи в дециметрах). Технические и эксплуатационные характеристики печи приведены в табл. 1 [2]. Общий вид колпаковой печи показан на рис. 2.
Таблица 1. Технические и эксплуатационные характеристики печи СГВ (СГН)
Установленная мощность нагревателей
Номинальная температура
Номинальное напряжение питающей сети
Размеры рабочего пространства: диаметр
Продолжение табл. 1.
Размеры рулонов: диаметр наружный
Производительность не более
Расход охлаждающей воды
Удельный расход электроэнергии
Расход газа: водород не более
Полный средний ресурс нагревателей
Полный средний срок службы электропечи
Печь СГВ (СГН) позволяет работать как под вакуумом так и под давлением с азотно - водородной атмосферой. По технологии используемой в ПТС отжиг на печах ВТО проводится в атмосфере электролитического водорода с предварительной проверкой на герметичность вакуумированием.
Печи как объекты автоматизации состоят из элементов:
нагревательный колпак;
нагревательный стенд;
Нагревательный колпак состоит из каркаса футеровки и нагревателей. Каркас выполнен из листового сортового проката. Кожух колпака выполняется сварным что обеспечивает его газоплотность. Футеровка колпака выполнена из корундового легковеса марок КЛ-3 КЛ-4 КЛ-6 КЛ-7.
Нижняя часть каркаса заканчивается "ножом" посредством которого колпак опирается на резиновое уплотнение стенда. Уплотнения электрических выводов свода колпака и рубашек термопар производятся муллитокремнеземистым рулонным материалом.
Нагреватели колпака и стенда выполнены из сплава высокого омического сопротивления марки X23Ю5Т диаметром 10 мм и навешиваются с помощью штырей. Колпак оборудован второй и третьей электрическими зонами схемы соединения нагревателей - "треугольник". Напряжение на колпак подаётся через разъёмные контактные соединения. Подвижные контакты устанавливаются на колпаке неподвижные – на стенде.
Стендовый каркас выполнен из листового сортового проката. По периметру каркаса располагается водоохлаждающий желоб в который укладывается резиновая прокладка для герметичного уплотнения разъёма между колпаком и стендом. Для уплотнения рабочего пространства предусмотрен двойной песочный затвор. Футеровка стенда выполнена из легковесного корунда марки КЛ-13 и имеет три опоры из жаропрочной стали. На эти опоры устанавливаются в два яруса шесть рулонов трансформаторной стали для высокотемпературного отжига. Для направления посадки колпака на стенде имеются две направляющие стойки. Стенд оборудован первой электрической зоной схема соединения нагревателей - “звезда”.
Вакуумная система состоит из вакуумных насосов вакуумных вентилей трубопроводов. Включение вакуумных насосов осуществляется с помощью кнопочных постов расположенных возле насосов. Контроль за величиной вакуума в печи и проверка герметичности осуществляется по показаниям вакуумметров или мановакуумметров.
Газовая система включает в себя панель подвода и систему отвода водорода и азота. На панели размещены вентили датчики и исполнительные механизмы регуляторов давления и расхода газов. Управление газовой системой включает в себя регулирование в подколпаковом пространстве электропечи расхода и давления защитной атмосферы компонентами которой являются водород и азот.
Аппаратура КИП и А представляет собой измерительные преобразователи расхода газов и давления подсоединённые с помощью импульсных трубок к сужающим устройствам расположенным на трубопроводах водорода и азота.
Технологический процесс отжига на участке ВТО следующий. После нанесения термостойкого покрытия на агрегатах покрытия рулоны поступают в термическое отделение где упаковываются на подготовленную к работе колпаковую печь.
Упаковка рулонов на стенды печей СГВ (СГН) производится в два яруса. Сначала на жаропрочную подставку из хромоникелевой жаропрочной стали устанавливают плоское кольцо из углеродистой стали толщиной 40 мм. На кольцо насыпается равномерный слой молотого талька. На слой талька укладываются два полукольца изготовленные из трансформаторной стали прошедшей высокотемпературный отжиг. Затем ставится рулон. Рулоны верхнего ряда устанавливают аналогично.
В ПТС применяются два температурных режима отжига [3 4]:
- Режим №1 для стали толщиной 027 мм:
нагрев с произвольной скоростью до 400 0С;
нагрев со скоростью не более 25 0С в час от 400 0С до 600 0С;
выдержка 10 часов при 600 0С;
нагрев со скоростью не более 25 0С в час от 600 0С до 950 0С;
нагрев со скоростью 25 0С в 2 часа от 950 0С до 1150 0С;
выдержка 30 часов при температуре 1150 0С;
охлаждение под колпаком с произвольной скоростью до температуры 220 0С по отстающей зоне.
- Режим №2 для стали толщиной 030 мм 035 мм 050 мм:
нагрев со скоростью не более 25 0С в час от 600 0С до 850 0С;
нагрев со скоростью 25 0С в 2 часа от 850 0С до 1000 0С;
нагрев с произвольной скоростью от 1000 0С до 1150 0С;
охлаждение под колпаком с произвольной скоростью до температуры 220 0С для металла толщиной 030 мм и 150 0С для металла толщиной 035 мм и 050 мм по отстающей зоне.
Перед пуском печь продувается азотом. Затем включаются нагреватели и производится высокотемпературный отжиг до температуры 1150 0С. При температуре 400 0C в печь осуществляется подача водорода. В процессе отжига при нагреве до 1000 0С состав атмосферы поддерживается согласно табл. 2 а расход атмосферы - в пределах 3050 м3ч. При нагреве от 1000 0С до 1150 0С и выдержке при данной температуре производится плавный переход на 100 % водород и уменьшение суммарного расхода атмосферы до 2030 м3ч. Охлаждение также производится в атмосфере водорода. При данных режимах избыточное давление атмосферы в печи которое должно составлять не менее 100 Па задаётся автоматически прикрытием выходной заслонки либо вручную прикрытием основной свечи.
Таблица 2. Состав рабочей атмосферы при отжиге.
После охлаждения с печи мостовым краном снимают колпак и рулоны. Отожженный металл складируется на склад для дальнейшего охлаждения и передачи на следующий передел.
Участок ВТО ПТС включает 76 печей типа СГВ-16.20 и 24 печи типа СГН-16.25. Все печи по зонам обслуживания распределены на четыре участка. Управляющая аппаратура тепловым и газовым режимами печей смонтирована на тепловых щитах и пультах расположенных в контрольно-распределительных постах (КРП). Количество печей по каждому КРП следующее:
КРП-1 – 34 печи типа СГВ-16.20;
КРП-2 – 24 печи типа СГВ-16.20;
КРП-3 – 18 печей типа СГВ-16.20;
КРП-4 – 24 печи типа СГН-16.25.

1.5. Разработка механизма функционирования отдельного блока.doc

1.5. Разработка механизма функционирования отдельного блока
5.1. Расчёт регулирующего органа
Производится расчёт регулирующего органа по пропускной способности. Необходимые исходные данные для расчёта приведены в табл. 7.
Таблица 7. Исходные данные для расчёта регулирующего органа
Максимальный расход измеряемой среды Qном. max
Номинальный расход измеряемой среды Qм. мах
Внутренний диаметр трубопровода при t=200С D
Плотность газовой смеси в нормальных условиях
Абсолютное давление среды в начале трубопровода
Абсолютное давление среды в конце трубопровода
Абсолютная температура среды
Наибольший измеряемый расход
Длина трубопровода до регулирующего органа
Длина трубопровода после регулирующего органа
Типы местных сопротивлений:
Определение условного диаметра регулирующего органа производится в следующей последовательности. Определяется расчётный расход вещества при полном открытии регулирующего органа:
Qн1 = 11.Qнmax м3сек. (7)
Qн1 = 11 . 63 = 693 м3час = 001925 м3сек
По справочным таблицам определяются коэффициенты z всех местных сопротивлений включая вход и выход из трубопровода. Коэффициенты z представлены в табл. 8.
Таблица 8. Значения местных сопротивлений
Значение коэффициента
Выход из трубопровода
Определяются коэффициенты трения l на всех участках трубопровода:
где RЕ - критерий Рейнольдса.
Определяются критерии Рейнольдса:
где m = 1178 . 10-6 кгсм2- динамическая вязкость газа в рабочих условиях;
rНОМ = 11663 кгм3 - плотность газа в нормальных условиях.
Определяются плотности вещества до и после регулирующего органа:
Определяются скорости вещества на всех участках трубопровода и во входных патрубках всех местных сопротивлений при расчётном расходе. Определяется скорость вещества до регулирующего органа:
где r - плотность среды на данном участке трубопровода (на участках до регулирующего органа r = r' а на участках после регулирующего органа r = r'' кг м3;
F – площадь сечения участка трубопровода м2.
Определяется площадь сечения участка трубопровода:
где D – внутренний диаметр участка трубопровода м.
F = 0786 . 0082 = 0005 м2.
Определяется скорость вещества после регулирующего органа:
Определяется потеря давления вещества в трубопроводе Р'л1 до регулирующего органа при расчётном расходе. Так как трубопровод по всей длине до регулирующего органа имеет постоянный диаметр и постоянную шероховатость внутренних стенок то применяется формула:
m – число местных сопротивлений до регулирующего органа включая сопротивление входа в трубопровод;
- длина трубопровода до регулирующего органа;
D' – внутренний диаметр трубопровода.
Определяется потеря давления вещества в трубопроводе Р''л1 после регулирующего органа. В число местных сопротивлений после регулирующего органа должно быть включено сопротивление выхода из трубопровода:
Определяется перепад давлений на регулирующем органе при расчётных значениях расхода газа:
Рро1=Рнач–Рк-Р'л1-Р''л1 Па. (15)
Рро1 = 103194 – 103128 – 16155 – 44299 = 5547 Па
Определяется абсолютное давление перед регулирующим органом:
Р1=Рнач-Р'л1 Па. (16)
Р1 = 103194 – 16155 = 10317785 Па.
Определяется критический перепад давлений на регулирующем органе:
где - величина критического отношения в зависимости от показателя адиабаты c вещества.
Ркр = 047 . 10317785 = 4849359 Па.
Определяется плотность среды перед регулирующим органом:
Определяется отношение и поправочный множитель расширения:
= 0000054; e1 = 0999.
Определяется расчётное значение условной пропускной способности регулирующего органа:
В зависимости от рода вещества и его давления выбирается нужный тип регулирующего органа (заслонка клапан кран) а затем по каталогам или справочникам выбирается марка и условный диаметр Dу таким образом чтобы пропускная способность С выбранного регулирующего была бы равна расчётному значению или являлась бы ближайшей большей величиной по отношению к расчётному значению.
Принимается ближайшее стандартное значение пропускной способности С выбранного регулирующего органа С' = 340 с соответствующим условным диаметром Dу = 80 мм. При регулировании потоков газовых сред наибольшее распространение получили: при малых рабочих давлениях - заслонка при больших давлениях - клапан. Выбираем заслонку ЗМС-80 [14]. Для определения рабочей характеристики регулирующего органа необходимо произвести расчёты характеристик и свести их в табл. 8 размером n x m. Число строк таблицы n определяется:
где С' – действительное значение условной пропускной способности выбранного регулирующего органа;
С – расчётное значение условной пропускной способности.
Графы табл. 9 заполняются следующим образом:
- графа 1 содержит ряд значений относительного расхода начиная с нулевого значения с интервалами равными 01 о.е.;
- графа 2 – квадраты значений графы 1;
- графа 3 – квадраты расходов:
где Q1 – значение расчётного расхода вещества при полном открытии регулирующего органа;
- квадраты значений относительного расхода (графа 2).
- графа 4 – потери давления в трубопроводе:
- графа 5 – перепады давлений на регулирующем органе:
- графа 6 – потери давления в трубопроводе до регулирующего органа:
- графа 7 – абсолютные давления среды перед регулирующим органом:
Р = Рнач - Рл'. (25)
- графа 8 – критические значения перепадов давлений:
где - величина критического отношения давлений.
- графа 9 – величины плотности среды перед регулирующим органом:
- графа 10 – отношения перепадов давлений на регулирующем органе к абсолютным давлениям перед ним (графы 5 и 7);
- графа 11 – значения множителей e на расширение среды (графа 10);
- графа 12 – квадраты значений графы 11;
- графа 13 – вещественный показатель сопротивления диафрагмы:
- графа 14 – значения коэффициентов сопротивления регулирующего органа необходимые для обеспечения значений расходов:
- графа 15 – значения положений в градусах рабочего элемента регулирующего органа необходимые для обеспечения расходов определяются по кривой зависимости для выбранного регулирующего органа. Построение рабочей характеристики производится для зависимости (рис. 15).
Рис. 15 Рабочая характеристика регулирующего органа
5.2. Выбор исполнительного механизма
Исполнительные механизмы выбирают в зависимости от величины момента вращения на валу необходимой для перемещения рабочего элемента регулирующего органа. Для поворотных заслонок момент Мро определяется по формуле [6]:
где Dу – диаметр заслонки м
dв = (007 – 01) Dу = 008 . 008 = 00064 м – диаметр шейки вала заслонки.
hс = 20 – 30 мм – высота сальниковой набивки.
Рро – перепад давлений на заслонке при её полном закрытии Нм2.
Ри – избыточное давление перед заслонкой при полном закрытии Нм2.
Мро=0.07.0.083.103194+0.07. 0.082.0.0064.103194+0.7. 0.00642.0.025.103194 =5 Нм2
Оптимальным выбором по каталогу [14] является электрический исполнительный механизм типа МЭОФ – 4025 . Технические характеристики исполнительного выбранного механизма:
потребляемая мощность – 46 Вт;
тип двигателя – ДСОР – 68 – 0.25 – 150;
устройство управления – бесконтактное ПБР-2М контактное;
габаритные размеры: 200200185;
напряжение питания – 220 В частотой 50 Гц;

2.1. Организационно-экономическая часть.doc

2. ОРГАНИЗАЦИОННО – ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Для упрощения расчет экономического эффекта от автоматизации проводится по укрупненным групповым показателям согласно сметы реального проекта. Капитальные вложения в оборудование предлагаемое в рассматриваемом варианте автоматизации определяются по следующей формуле [17]:
Кн = Ц0 · (1 + т + с + м) (31)
где Ц0 – цена оборудования смета затрат на основное оборудование представлена в табл. 15;
т – коэффициент учитывающий транспортно-заготовительные расходы связанные с приобретением оборудования принимается равным 005 для оборудования массой свыше 1 тонны;
с – коэффициент учитывающий затраты на строительные работы принимается равным 003;
м – коэффициент учитывающий затраты на монтаж и наладку оборудования принимается равным 01.
Таблица 15. Перечень затрат для автоматизации отделения ВТО ПТС
Газовое оборудование
Средства вычислительной техники
Суммарная стоимость затрат
Кн = 61997 · 118 = 71156 тыс. руб.
Фонд заработной платы работников выполняющих работы по демонтажу существующего оборудования и монтажу и наладке предлагаемого в данном варианте модернизации определяется:
Ф = Σ (Чстi· Σ (Нj · nj)) (32)
Нj – норма времени на выполнение операции;
nj – количество операций;
Расчет фонда заработной платы рабочих сведен в таблицу 16.
Таблица 16. Расчет фонда заработной платы рабочих.
Часовая тарифная ставка на данную операцию руб чел·ч
Стоимость операции руб.
Замена газового тракта
Замена газовых клапанов
Монтаж средств КИПиА
Наладка средств КИПиА
Монтаж вычислительной техники
Наладка вычислительной техники
Замена кабелей управления и сигнализации
Разработка программного обеспечения
Тарифный фонд оплаты труда
Основная зарплата рабочих (180% тарифного фонда)
Дополнительная зарплата рабочих (13% от основной зарплаты)
Единый социальный налог (26% от основной и доп. зарплаты)
Фонд заработной платы
Затраты на автоматизацию по предложенному варианту составляют:
З = Кн + Фз.п.т. = 7116 + 1656 = 8773 тыс. руб. (33)
где Кн – капитальные затраты на проектирование и оборудование
Фз.п. – фонд заработной платы.
Автоматизация ВТО ПТС позволит повысить выход высших марок (3408 и 3409) анизотропной электротехнической стали (АЭС) с 30% до 90% и снизить выход низшей марки (3407) АЭС с 70% до 10% и получить экономический эффект:
ЭП = (06·(С1 - С2) · M · N тыс. руб. (34)
где С1 – стоимость тонны стали высших марок тыс. руб.;
С2 – стоимость тонны стали низшей марки тыс. руб.;
М – масса рулона т.;
N – годовая производительность ВТО ПТС шт.
ЭП = 06 · 62 · 6 · 4000 = 89280 тыс. руб.
Годовой экономический эффект определяется [17]:
Э = ЭП – ЗЛ - Д тыс. руб. (35)
где Л = 5 – принятое число лет окупаемости проекта лет;
Д - дополнительные затраты тыс. руб. определяются:
Д = (С + Р) · 115 тыс. руб. (36)
где С = 15 · ОЗ = 17400 тыс. руб. - материальные затраты на обслуживание оборудования (приблизительно равны 150% основной заработной платы);
Р = 21350 тыс. руб. - расходы на ремонты и модернизацию оборудования (приблизительно равны 30% от капитальных затрат).
Д = (17400 + 21350) · 115 = 44560 тыс. руб.
Э = 89280 – (877308) - 44560 = 33750 тыс. руб.
Годовой экономический эффект положителен следовательно решения дипломного проекта экономически целесообразны.