Система измерительная установки гомогенизации "Hertwich" ОАО "РУСАЛ Новокузнецк"

Назначение

Система измерительная установки гомогенизации «Hertwich» ОАО «РУСАЛ Новокузнецк» (далее - ИС) предназначена для измерений и автоматического непрерывного контроля температуры воздуха в нагревательной печи в составе установки гомогенизации, визуализации технологических параметров, их регистрации и хранения, диагностики состояния технологического оборудования ИС, формирования сигналов предупредительной и аварийной сигнализации и блокировки оборудования.

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):

1) измерительные компоненты - преобразователи термоэлектрические серии 90 модель 1102 (нижний уровень ИС);

2) комплексный компонент - контроллер программируемый SIMATIC S7-300 (далее -ПЛК) (средний уровень ИС);

3) вычислительный компонент - автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора (верхний уровень ИС).

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 6 измерительных каналов (далее - ИК). Структурная схема ИС приведена на рисунке 1.

Принцип действия ИС заключается в следующем. ИС функционирует в автоматическом режиме. Первичные измерительные преобразователи (ПИП) выполняют измерение физических величин и их преобразование в термоЭДС. Программируемый логический контроллер (далее - ПЛК) измеряет выходные аналоговые сигналы в виде термоЭДС, выполняет их аналого-цифровое преобразование и на основе полученных данных формирует сигналы автоматизированного контроля и управления технологическим процессом в реальном масштабе времени. ПЛК по цифровому каналу передает информацию на АРМ оператора. АРМ оператора обеспечивает отображение параметров технологического процесса и визуализацию состояния оборудования ИС.

ИС обеспечивает выполнение следующих основных функций:

1) измерение и отображение значений температуры воздуха для зон нагрева и зон выдержки в печи гомогенизации;

2) хранение архивов значений параметров технологического процесса;

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

4) отображение сигналов предупредительной и аварийной световой и звуковой сигнализации;

5) формирование журналов событий и тревог;

6) защита   оборудования,   программного обеспечения и данных от

несанкционированного доступа на физическом и программном уровне.

ПИП - первичный измерительный преобразователь

Рисунок 1 - Структурная схема ИС

Программное обеспечение

Структура и функции программного обеспечения (ПО) ИС:

ПО АРМ оператора функционирует в SCADA системе HE Desktop и выполняет функцию отображения результатов измерений, хранение архивов значений температуры в зонах нагрева и выдержки, отображение сигналов предупредительной и аварийной сигнализации, формирование журналов событий и тревог.

Встроенное ПО ПЛК (метрологически значимая часть ПО ИС) разработано в системе программирования SIMATIC Step 7 и осуществляет автоматизированный сбор, обработку и передачу измерительной информации на АРМ 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.

Таблица 1

Метрологические характеристики ИС нормированы с учётом ПО ПЛК.

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

Для защиты ПО АРМ оператора от непреднамеренных и преднамеренных изменений реализован алгоритм авторизации пользователей. Защита ПО АРМ оператора соответствует уровню «С» по классификации МИ 3286-2010.

Технические характеристики

1 Метрологические характеристики измерительных каналов ИС приведены в таблице 2.

2 Параметры электрической сети питания:

- напряжение питания переменного тока, В            от 198 до 242;

- частота, Гц                                               от 49,6 до 50,4.

3 Параметры выходных сигналов с термопар с номинальными статическими характеристиками преобразования по ГОСТ Р 8.585-2001.

4 Параметры входного сигнала модуля ввода аналоговых сигналов ПЛК SM331 6ES7 331-7SF00-0AB0 - сигнал с термопар с НСХ по ГОСТ Р 8.585-2001.

5 Коммуникационные каналы и интерфейсы

5.1 Передача сигнала от измерительных к комплексному компоненту ИС осуществляется по проводам термоэлектродным (компенсационным).

5.2 Информационный обмен между модулем ввода аналоговых сигналов и центральным управляющим устройством контроллера осуществляется посредством промышленной сети Profibus. Связь контроллера с АРМ оператора осуществляется по промышленной сети Industrial Ethernet .

6 Условия эксплуатации по группам С2, Р1 ГОСТ Р 52931 со следующими уточнениями:

6.1 Для измерительных и связующих компонентов ИС:

- температура окружающего воздуха, °С:

- датчики температуры:

- погружаемая часть                            при измеряемой температуре;

- контактные головки                           от минус 40 до 40;

- относительная влажность окружающего воздуха

при 25 °С, %                                           от 40 до 80;

- атмосферное давление, кПа                           от 84 до 106,7.

6.2 Для комплексных и вычислительных компонентов:

от 10 до 35;

от 84 до 106,7.

10.

- температура окружающего воздуха, °С

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

- атмосферное давление, кПа

7 Сведения о надёжности

Средний срок службы ИС, лет, не менее

Знак утверждения типа

наносится   в   виде   наклейки   на   титульный   лист   документа   «Система

измерительная установки гомогенизации «Hertwich» ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Паспорт».

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.

Примечания

1) В таблице приняты следующие обозначения: А - абсолютная погрешность; у — приведённая погрешность; t - измеренное значение температуры.

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

Таблица 3

Таблица 4

Поверка

осуществляется по документу МП 173-12 «ГСИ. Система измерительная установки гомогенизации «Hertwich» ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Методика поверки», утверждённому руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Томский ЦСМ» 31.10.2012 г.

Основные средства поверки:

1) средства поверки в соответствии с ГОСТ 8.338-2002;

2) калибратор многофункциональный MC5-R. Основные метрологические характеристики калибратора:

- воспроизведение сигналов термопар тип ХА(К) по ГОСТ Р 8.585-2001 в диапазоне температуры от 100 до 600 °С, Д = ±(0,1 + 0,2П0’3Лпоказ.) °С.

Сведения о методах измерений

Метод измерений приведён в документе «Установка непрерывной гомогенизации.

Руководство по эксплуатации».

Нормативные документы

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

2 ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.

3 ГОСТ Р 51841-2001 Программируемые контроллеры. Общие технические требования и методы испытаний.

4 Техническое задание   линии непрерывной гомогенизации, резки, маркировки,

упаковки и взвешивания цилиндрических слитков из сплавов серии 6ххх

Рекомендации к применению

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