Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО "РУСАЛ Новокузнецк"

Назначение

Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк» (далее - ИС) предназначена для измерений уровня (металла, воды), давления (воды, воздуха, масла), объёмного расхода (воды), температуры (воды), скорости (литья); автоматического контроля технологических параметров, их визуализации, регистрации и хранения, диагностики состояния технологического оборудования ИС, формирования сигналов предупредительной, аварийной и звуковой сигнализации.

Описание

ИС является средством измерений единичного производства. Конструкция ИС представляет собой трехуровневую систему, построенную по иерархическому принципу. В состав ИС входят 9 измерительных каналов. Измерительные каналы (ИК) ИС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596):

1) измерительные компоненты - первичные измерительные преобразователи (ПИП), имеющие нормированные метрологические характеристики (нижний уровень ИС);

2) комплексные компоненты - контроллер программируемый SIMATIC S7-300 и устройства распределенного ввода-вывода SIMATIC ET200 (средний уровень ИС);

3) вычислительные компоненты - автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и сервер (верхний уровень ИС).

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

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 сигнал постоянного тока (от 4 до 20 мА). Контроллер программируемый SIMATIC S7-300 (далее контроллер) измеряет аналоговые унифицированные выходные сигналы измерительных преобразователей, выполняет их аналого-цифровое преобразование, переводит цифровые коды в значения технологических параметров, выполняет вычислительные и логические операции, проводит диагностику оборудования, формирует сигналы предупредительной и аварийной сигнализации. Контроллер по цифровому каналу передает информацию на сервер. Сервер выполняет архивирование информации, ее хранение и предоставляет данные на АРМ оператора. АРМ оператора обеспечивает отображение параметров технологического процесса, информации о состоянии оборудования ИС, настройку сигнализации, регуляторов.

ИС обеспечивает выполнение следующих основных функций:

1) измерение и отображение значений физических величин, характеризующих технологический процесс;

2) автоматическая диагностика состояния технологического оборудования;

3) контроль протекания технологического процесса;

4) формирование и отображение сигналов предупредительной, аварийной и звуковой сигнализации;

Profibus

Помещение маслостанции

Устройство распределенного ввода-вывода SIMATIC

ЕТ200

Модуль ввода токовых сигналов

6ES7 134-4GB01-0AB0

ИК №8

Модуль ввода токовых сигналов

6ES7 134-4GB01-0AB0 ИК №9

Profibus

Рисунок 1 - Структурная схема ИС

5) формирование архивов тревог и событий;

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

Программное обеспечение

Структура и функции программного обеспечения ИС:

- программное обеспечение АРМ оператора функционирует в системе HMI/SCADA-система Proficy iFix GE Fanuc и осуществляет отображение измеренных значений параметров технологического процесса, архивных данных, журнала сообщений, сигналов сигнализации, а также настройку сигнализации и регуляторов;

- программное обеспечение (ПО) сервера фукнкционирует в системе HMI/SCADA-система Proficy iFix GE Fanuc и осуществляет прием данных из контроллера, хранение архивных данных и сообщений в СУБД MS SQL Server и СУБД Historian Wonderware;

- встроенное ПО контроллера программируемого SIMATIC S7-300 (метрологически значимая часть ПО ИС) функционирует в системе программирования STEP 7 и осуществляет автоматизированный сбор, обработку и передачу измерительной информации на сервер, диагностику оборудования, обеспечение работы предупредительной, аварийной и звуковой сигнализации.

Идентификация метрологически значимой части ПО ИС (ПО контроллера) выполняется с помощью программатора и USB/MPI адаптера по команде оператора, доступ защищен паролем. Идентификационные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Метрологические характеристики ИС нормированы с учетом ПО контроллера.

Защита программного обеспечения контроллера программируемого SIMATIC S7-300 соответствует уровню «А» по классификации МИ 3286-2010. Для защиты программного обеспечения АРМ оператора и сервера от непреднамеренных и преднамеренных изменений реализован алгоритм авторизации пользователей. Защита ПО АРМ оператора и сервера соответствует уровню «С» по классификации МИ 3286-2010.

Технические характеристики

1 Метрологические характеристики и характеристики погрешности измерительных каналов ИС приведены в таблице 2.

2 Параметры электрической сети питания:

- напряжение питания переменного тока, В

от 198 до 242;

от 49,6 до 50,4;

от 21,6 до 26,4.

- частота, Гц

- напряжение питания постоянного тока, В

3 Параметры выходных сигналов с первичных измерительных преобразователей:

- электрический ток, мА                                       от 4 до 20.

4 Параметры модулей ввода аналоговых сигналов:

а) контроллера:

- модуль 6AG1 331-7KF02-2AB0                              от 4 до 20 мА;

- модуль 6ES7 331-7KF02-2AB0                               от 4 до 20 мА;

б) устройства распределенного ввода-вывода ET200 (далее устройства):

- модуль 6ES7 134-4GB01-0AB0                              от 4 до 20 мА.

5 Коммуникационные каналы и интерфейсы:

- информационный обмен между измерительными (первичными измерительными преобразователями) и комплексными компонентами осуществляется по кабелям контрольным с медными жилами с ПВХ изоляцией. Параметры линий связи удовлетворяют требованиям ГОСТ 18404.0 и ГОСТ 26411;

- информационный обмен между компонентами среднего и верхнего уровней ИС осуществляется посредством промышленной информационной сети PROFIBUS DP. Линии связи построены на основе медного кабеля (экранированная витая пара SINEC L2).

Таблица 2 - Метрологические характеристики и характеристики погрешностей измерительных каналов ИС

Продолжение таблицы 1

Примечания

1) В таблице приняты следующие обозначения: Д - абсолютная погрешность; 8 - относительная погрешность; у — приведенная погрешность, yt — пределы приведенной дополнительной погрешности от влияния температуры окружающего воздуха.

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

3) * Испытано в составе ИК данной ИС

Знак утверждения типа

наносится в виде наклейки на титульный лист документа «Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Паспорт».

Комплектность

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

Измерительные и комплексные компоненты ИС представлены в таблице 2, вычислительные и вспомогательные компоненты представлены в таблице 3, программное обеспечение (включая программное обеспечение контроллера программируемого) - в таблице 3, техническая документация - в таблице 4.

Таблица 3 - Вычислительные и вспомогательные компоненты ИС

Таблица 4 - Техническая документация на ИС

Продолжение таблицы 4

Поверка

осуществляется по документу МП 170-12 «ГСИ. Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Методика поверки», утвержденному руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Томский ЦСМ» 31 октября 2012 г.

Основные средства поверки:

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

- калибратор электрических сигналов ТС 305, воспроизведение сигналов силы постоянного тока в диапазоне от 0 до 22 мА, Д = ± (0,2-10-3-1показ. + 2) мкА.

Сведения о методах измерений

Метод измерений приведен в документе в «Система автоматического управления процессом литья AutoCast. Руководство по эксплуатации».

Нормативные документы

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

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

3 23584736.42 5220.430.ТЗ. Модернизация литейного отделения №2 (Литейный комплекс для литья цилиндрических слитков) ОАО «НкАЗ». Техническое задание.

4 ТИ 451.02.07-2012. Производство цилиндрических слитков на литейной машине Wagstaff и их последующая гомогенизация. Технологическая инструкция.

Рекомендации к применению

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