Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом кузнечной печи рельсобалочного цеха ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК"

Назначение

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

Описание

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

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

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

3) вычислительные компоненты - панель оператора SIMATIC ОР-17 (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 9 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. Вторичные измерительные преобразователи измеряют термоЭДС, преобразуют их в унифицированный токовый сигнал. ПЛК измеряет выходные аналоговые сигналы в виде силы постоянного тока, выполняет их аналого-цифровое преобразование; осуществляет приём и обработку дискретных сигналов, и на основе полученных данных формирует сигналы автоматизированного контроля и управления в реальном масштабе времени технологическим процессом. ПЛК по цифровому каналу передаёт информацию на панель оператора SIMATIC ОР-17, предназначенную для мониторинга и оперативного управления технологическим процессом.

ИС обеспечивает выполнение следующих основных функций:

1) измерение и отображение текущих значений технологических параметров;

2) первичная обработка результатов измерений;

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

4) ведение архивов тревог и событий; формирование аварийной сигнализации;

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

Установка точного времени проводится пользователем с правами доступа администратора с панели оператора SIMATIC ОР-17 в окне «Системные настройки».

ПИП - первичный измерительный преобразователь; ВИП - вторичный измерительный преобразователь

Рисунок 1

Программное обеспечение

Структура и функции программного обеспечения (ПО) ИС:

ПО панели оператора SIMATIC ОР-17 разработано в пакете программирования SIMATIC ProTool и выполняет функцию отображения результатов измерений.

Встроенное ПО ПЛК (метрологически значимая часть ПО ИС) функционирует в системе программирования SIMATIC Step7 и осуществляет автоматизированный сбор, передачу, обработку измерительной информации, формирование архивов тревог и событий, сигналов сигнализации; хранение данных.

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 и ПО панели оператора SIMATIC ОР-17 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                     от 198 до 242;

- частота, Гц                                                        от 49 до 51.

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 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 кабелям контрольным с медными жилами с ПВХ изоляцией КВВГ; между комплексными и вычислительными компонентами - по кабелю Profibus.

5.2 Информационный обмен между комплексными и вычислительными компонентами осуществляется по интерфейсу Profibus DP.

6 Условия эксплуатации

6.1 Измерительных и связующих компонентов ИС:

- температура окружающего воздуха, °С:

от минус 40 до 40;

- 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 - относительная влажность при 25 °С, %

от 0 до 40;

от 40 до 80;

от 90 до 110.

- атмосферное давление, кПа

7 Сведения о надёжности

7.1 Средний срок службы ИС, лет, не менее                      8.

Таблица 1

Примечания

1) В таблице приняты следующие обозначения: А - абсолютная погрешность; y — приведённая погрешность; t - измеренное значение температуры; Yp.y. — приведённая погрешность в рабочих условиях, Yt — приведённая погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды; Pmax — максимальныйверхний 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 в виде наклейки на титульный лист паспорта.

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, ПО (включая ПО ПЛК) и технические характеристики панели оператора SIMATIC ОР-17 - в таблице 3, техническая документация - в таблице 4.

Таблица 3

Таблица 4

Поверка

осуществляется по документу МП 162-12 «Инструкция ГСИ. Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом кузнечной печи рельсобалочного цеха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Методика поверки», утверждённому руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Томский ЦСМ» в августе 2012 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

Таблица 5

Примечания

1) В таблице приняты следующие обозначения: 8 - относительная погрешность; Д - абсолютная погрешность;

RHarp — сопротивление нагрузки; 1показ., Тпоказ. — показания тока и температуры соответственно.

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

Сведения о методах измерений

Метод измерений приведён в документе И-РЦЭ АСУ ТП-1-014-2010 Система управления тепловым режимом камерной кузнечной печи механической мастерской рельсобалочного цеха. Инструкция по эксплуатации

Нормативные документы

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

2 УМИЦ.038. РБЦ. УРиВ. Управление тепловым режимом кузнечной печи. Проектная документация

Рекомендации к применению

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