Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом гидросбива окалины станов рельсобалочного цеха ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК"

Назначение

Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом гидросбива окалины станов рельсобалочного цеха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» (далее -ИС) предназначена для измерений температуры (воды, воздуха), давления, уровня и объёмного расхода воды; 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 (далее -ИК) ИС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596):

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

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

3) вычислительные компоненты - многофункциональная панель оператора SIMATIC МР 377 (панель оператора) (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 11 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). 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, 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) хранение архивов значений параметров технологического процесса;

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

5) ведение архивов тревог; формирование сигнализации;

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

7) ведение системы обеспечения единого времени.

ПИП - первичный измерительный преобразователь;

Рисунок 1 - Структурная схема ИС

Система обеспечения единого времени (СОЕВ) выполняет законченную функцию измерений и синхронизации времени. СОЕВ ИС включает в состав: ПЛК, панель оператора, станцию связи, синхронизирующую время с сервером времени ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Сервер времени осуществляет прием точного времени через Интернет с использованием протокола NTP от тайм-серверов 2 уровня (Stratum 2). Системное время тайм-серверов согласовано с UTC (SU) с погрешностью, не превышающей 10 мкс. Панель оператора один раз в сутки по протоколу Windows XP обращается к станции связи, считывает точное время, корректирует свое время и устанавливает время в ПЛК. Расхождение времени панели оператора и ПЛК не превышает ± 5 с.

Программное обеспечение

Структура и функции программного обеспечения (ПО) ИС:

ПО панели оператора функционирует в SCADA-системе SIMATIC WinCC и осуществляет отображение измеренных значений параметров технологического процесса, хранение архивных данных на flash диске, формирование и отображение архивных данных, архивов тревог, сигналов сигнализации.

Встроенное ПО ПЛК (метрологически значимая часть ПО ИС) разработано в системе программирования SIMATIC Step7 и осуществляет автоматизированный сбор, обработку и передачу измерительной информации на панель оператора, диагностику оборудования, обеспечение работы 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 соответствует уровню «А» по классификации МИ 3286-2010. Для защиты программного обеспечения панели оператора от непреднамеренных и преднамеренных изменений реализован алгоритм авторизации пользователей. Защита ПО панели оператора соответствует уровню «С» 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.

4 Параметры входных сигналов модулей ввода аналоговых сигналов ПЛК:

- SM331 6ES7 331-7KFO2-OABO                              от 0/4 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 оптическому кабелю.

5.2 Информационный обмен между модулями ввода аналоговых сигналов ПЛК и центральным процессором осуществляется по интерфейсу Profibus, между комплексными и вычислительными компонентами - по интерфейсу Ethernet.

6 Условия эксплуатации

6.1 Измерительных и связующих компонентов ИС:

- температура окружающего воздуха, °С:

от минус 40 до 40;

- расходомеры, преобразователи давления измерительные координированного времени государственного первичного эталона Российской Федерации UTC (SU) с погрешностью в пределах ±10 с.

датчики температуры:

- погружаемая часть

- контактные головки

при измеряемой температуре;

- относительная влажность при 25 °С, %

- атмосферное давление, кПа

6.2 Комплексных и вычислительных компонентов ИС:

- температура окружающего воздуха, °С

- относительная влажность при 25 °С, %

- атмосферное давление, кПа

7 Сведения о надёжности

7.1 Средний срок службы ИС, лет, не менее

8 Система обеспечения единого времени ИС

от минус 40 до 40;

от 40 до 80;

от 90 до 110.

от 0 до 40;

от 40 до 80;

от 90 до 110.

8.

согласована   со шкалой

Таблица 2

Таблица 2

Примечания

1) В таблице приняты следующие обозначения: Л - абсолютная погрешность; 8 - относительная погрешность; у — приведённая погрешность.

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 - в таблице 3, техническая документация - в таблице 4.

Таблица 3

Таблица 4

Поверка

осуществляется по документу МП 156-12 «Инструкция ГСИ. Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом гидросбива окалины станов рельсобалочного цеха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Методика поверки», утверждённому руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Томский ЦСМ» в апреле 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

Сведения о методах измерений

Метод измерений приведён в документе HS-469-421-001 «Высоконапорный гидросбив окалины. Паспорт».

Нормативные документы

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

2 HS-469-421 Высоконапорный гидросбив окалины. Проектная документация

Рекомендации к применению

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