Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом нагревательной печи шаропрокатного стана 2 цеха сортового проката ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК"

Назначение

Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом нагревательной печи шаропрокатного стана 2 цеха сортового проката ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» (далее - ИС) предназначена для измерений давления и объёмного расхода природного газа и воздуха, разрежения и давления-разрежения природного газа, температуры окружающего воздуха, природного газа, металла, дыма; автоматического непрерывного контроля технологических параметров, их визуализации, регистрации и хранения, а также выполнения функций сигнализации.

Описание

ИС является средством измерений единичного производства. Конструктивно ИС представляет собой трёхуровневую распределённую систему. Измерительные каналы ИС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596-2002):

1) измерительные компоненты - первичные и вторичные измерительные преобразователи (в том числе взрывозащищённые), имеющие нормированные метрологические характеристики (нижний уровень ИС);

2) комплексные компоненты - контроллер программируемый SIMATIC S7-300 (далее -ПЛК) (средний уровень ИС);

3) вычислительные компоненты - панель оператора SIMATIC ОР17 (верхний уровень ИС);

4) связующие компоненты - технические устройства и средства связи, используемые для приёма и передачи сигналов, несущих информацию об измеряемой величине от одного компонента ИС к другому.

Измерительные каналы ИС имеют простую структуру, которая позволяет реализовать прямой метод измерений путём последовательных измерительных преобразований. ИС имеет в своём составе 14 ИК. Структурная схема ИС приведена на рисунке 1.

Принцип действия ИС заключается в следующем. ИС функционирует в автоматическом режиме. Первичные измерительные преобразователи выполняют измерение физических величин и их преобразование в унифицированный токовый сигнал (от 4 до 20 мА), термоЭДС, электрическое сопротивление. Вторичные измерительные преобразователи измеряют термоЭДС, электрическое сопротивление и преобразуют их в унифицированный токовый сигнал. ПЛК измеряют выходные аналоговые сигналы в виде силы постоянного тока, выполняют их аналого-цифровое преобразование; осуществляют приём и обработку дискретных сигналов, и на основе полученных данных формируют сигналы автоматизированного контроля и управления в реальном масштабе времени технологическим процессом. ПЛК по цифровому каналу передают информацию на панель оператора, предназначенную для мониторинга и оперативного управления технологическим процессом. Связующими компонентами ИС являются контрольные провода с медными жилами с ПВХ изоляцией КВВГ (для связи измерительных и комплексных компонентов), и кабель Profibus (для связи комплексных компонентов с вычислительными). Информационный обмен между компонентами среднего и верхнего уровней ИС осуществляется по интерфейсу Profibus DP.

ИС обеспечивает выполнение следующих основных функций:

1) измерение и отображение значений следующих физических величин:

- давления (природного газа, воздуха);

- разрежения (природного газа);

- давления-разрежения (природного газа);

- объёмного расхода (природного газа, воздуха);

- температуры (окружающего воздуха, природного газа, металла, дыма);

2) первичная обработка результатов измерений;

3) хранение архивов значений параметров технологического процесса;

4) автоматическая диагностика состояния технологического оборудования и контроль протекания технологического процесса;

5) ведение журналов событий и тревог; формирование предупредительной и аварийной световой и звуковой сигнализации;

6) выполнение функции защиты оборудования, программного обеспечения и данных от несанкционированного доступа на физическом и программном уровне.

Установка точного времени проводится с панели оператора в окне «Системные настройки».

ПИП - первичный измерительный преобразователь; ВИП - вторичный измерительный преобразователь

Рисунок 1 - Структурная схема ИС

Программное обеспечение

Структура и функции программного обеспечения (ПО) ИС:

ПО панели оператора разработано в среде программирования SIMATIC ProTool/Lite v.6.1 и выполняет функцию отображения результатов измерений.

Встроенное ПО ПЛК (метрологически значимая часть ПО ИС) разработано на языке программирования SIMATIC Step7 v.5.2 и осуществляет автоматизированный сбор, обработку и передачу измерительной информации на панель оператора, диагностику оборудования, обеспечение работы аварийной сигнализации.

Идентификация метрологически значимой части ПО ИС (ПО ПЛК) выполняется по команде оператора, доступ защищён паролем. Идентификационные данные приведены в таблице 1.

Метрологические характеристики ИС нормированы с учётом ПО ПЛК.

Таблица 1

Защита ПО ПЛК и ПО панели оператора соответствует уровню «А» по классификации МИ 3286-2010.

Технические характеристики

1 Метрологические характеристики измерительных каналов ИС приведены в таблице 2.

2 Параметры электрического питания:

- напряжение питания постоянного тока, В                     от 12 до 42;

- напряжение питания переменного тока, В                     220 ± 22;

- частота, Гц                                                      50 ± 1.

3 Параметры выходных сигналов с первичных измерительных преобразователей:

3.1 Непрерывные сигналы (по ГОСТ 26.011-80):

- электрический ток, мА                                    от 4 до 20.

3.2 Сигналы с термопреобразователей сопротивления с номинальными статическими характеристиками преобразования по ГОСТ 6651-2009.

3.3 Сигналы с термопар с номинальными статическими характеристиками преобразования по ГОСТ Р 8.585-2001.

4 Параметры входных сигналов модулей ввода аналоговых сигналов ПЛК:

- SM331 6ES7 331-7NF00-0AB0                              от 0 до 20 мА.

5 Коммуникационные каналы и характеристики интерфейсов

5.1 Информационный обмен между измерительными и комплексными компонентами ИС осуществляется по контрольным проводам с медными жилами с ПВХ изоляцией КВВГ; между комплексными и вычислительными - по кабелю Profibus.

5.2 Информационный обмен между компонентами среднего и верхнего уровней ИС осуществляется по интерфейсу Profibus DP.

6 Условия эксплуатации

6.1 Измерительных и связующих компонентов ИС:

- температура окружающего воздуха, °С:

от минус 40 до 40;

- расходомеры, преобразователи давления измерительные

- датчики температуры:

- погружаемая часть                        при измеряемой температуре;

- контактные головки                       от минус 40 до 40;

- относительная влажность при 25 °С, %                         от 40 до 80;

- атмосферное давление, кПа                                    от 90 до 110.

6.2 Комплексных и вычислительных компонентов ИС:

- температура окружающего воздуха, °С                         от 0 до 40;

- относительная влажность при 25 °С, %                         от 40 до 80;

лист № 4

Таблица 2

Примечания

1) В таблице приняты следующие обозначения: А - абсолютная погрешность; у — приведённая погрешность; t - измеренное значение температуры; ур,у, - приведённая погрешность в рабочих условиях; Yt — дополнительная приведённая погрешность, вызванная изменением температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне температур; Pmax - максимальный верхний предел измерений; Рв - верхний предел измерений.

2) Допускается применение первичных измерительных преобразователей аналогичных типов, прошедших испытания в целях утверждения типа с аналогичными техническими и метрологическими характеристиками

Знак утверждения типа

наносится на титульный лист паспорта типографским способом.

Комплектность

В комплект ИС входят технические и специализированные программные средства, а также документация, представленные в таблицах 2-4, соответственно.

Технические средства (измерительные и комплексные компоненты) представлены в таблице 2, программное обеспечение - в таблице 3, техническая документация - в таблице 4.

Таблица 3

Таблица 4

Поверка

осуществляется по документу МП 50626-12 «Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом нагревательной печи шаропрокатного стана 2 цеха сортового проката ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Методика поверки», утверждённой руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Томский ЦСМ» 12.12.2011 г.

Основные средства поверки:

- средства измерений в соответствии с нормативной документацией по поверке первичных измерительных преобразователей;

- калибратор   многофункциональный   MC5-R.   Основные   метрологические

характеристики калибратора приведены в таблице 5.

Таблица 5

Примечания

1) В таблице приняты следующие обозначения: А - абсолютная погрешность; 1показ., Тпоказ. — показания тока и температуры соответственно.

2) Разрешение для всех типов термопар 0,01 °С, RBX > 10 МОм.

3) Разрешающая способность для термопреобразователей сопротивления 0,01 °С

Сведения о методах измерений

Метод измерений приведён в документе УМИЦ013.ТРП Прокатное производство. Цех сортового проката. «ЦСП. АС нагревательной печи ШПС-2» АСУ ТП «Нагревательная печь ШПС-2». Технорабочий проект.

Нормативные документы

1 ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.

2 УМИЦ013.ТРП Прокатное производство. Цех сортового проката. «ЦСП. АС нагревательной печи ШПС-2» АСУ ТП «Нагревательная печь ШПС-2». Технорабочий проект.

3 И-РЦЭ АСУ ТП-1-020-2010 Цех сортового проката. Автоматизированная система регулирования параметров нагревательной печи ШПС-2. Инструкция по эксплуатации.

Рекомендации к применению

Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.