Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом участка очистки коксового газа газосбросного устройства ЕКС-филиала ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК"

Назначение

Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом участка очистки коксового газа газосбросного устройства ЕКС-филиала ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» (далее - ИС) предназначена для измерений давления и объемного расхода коксового газа, массового расхода пара, температуры пламени; 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, имеющие нормированные метрологические характеристики (нижний уровень ИС);

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

3) вычислительные компоненты - автоматизированное рабочее место (АРМ) 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 12 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 сигналы постоянного тока (от 4 до 20 мА), термоЭДС. ПЛК измеряет выходные аналоговые сигналы в виде силы постоянного тока, термоЭДС, 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 АРМ оператора, предназначенное для отображения параметров технологических процессов, состояния оборудования ИС, формирования сигналов предупредительной и аварийной сигнализации, хранения информации.

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 глубиной 2 месяца и построение трендов;

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

5) ведение журнала сообщений; формирование предупредительной и аварийной сигнализации;

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

7) ведение системы обеспечения единого времени.

Система обеспечения единого времени (СОЕВ) выполняет законченную функцию измерений и синхронизации времени. СОЕВ ИС включает в состав: ПЛК, АРМ оператора и 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. АРМ 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 АРМ оператора и ПЛК не превышает ±5 с.

ПИП - первичный измерительный преобразователь Рисунок 1

Программное обеспечение

Структура и функции программного обеспечения (ПО) ИС:

ПО АРМ оператора функционирует в SCADA-системе SIMATIC WinCC и осуществляет отображение измеренных значений параметров технологического процесса, хранение архивных данных в БД SQL Server 2000, формирование и отображение архивных данных, журнала сообщений, сигналов сигнализации.

Встроенное ПО ПЛК (метрологически значимая часть ПО ИС) функционирует в системе программирования SIMATIC Step7 и осуществляет автоматизированный сбор, передачу, обработку измерительной информации, формирование журнала сообщений, 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 соответствует уровню «А» по классификации МИ 3286-2010. Для защиты программного обеспечения 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 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;

- SM331 6ES7 331-7KF02-0AB0                              сигналы с термопар.

5 Коммуникационные каналы и характеристики интерфейсов

5.1 Информационный обмен между измерительными и комплексными компонентами ИС осуществляется по проводам гибким с медными жилами с ПВХ изоляцией ПВ; 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

Таблица 2

Таблица 2

Примечания

1) В таблице приняты следующие обозначения: ФВ - физическая величина; р.у. - рабочие условия; Л - абсолютная погрешность; у — приведённая погрешность; ур.у. - приведённая погрешность в рабочих условиях; Y-r - приведённая погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды; t - измеренное значение температуры; 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

7 Сведения о надёжности

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

8 Система обеспечения единого времени ИС согласована со шкалой координированного времени государственного первичного эталона Российской Федерации UTC (SU) с погрешностью в пределах ±10 с.

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

Таблица 3

Таблица 4

Поверка

осуществляется по документу МП 168-12 «ГСИ. Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом участка очистки коксового газа газосбросного устройства ЕКС-филиала ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Методика поверки», утверждённому руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Томский ЦСМ» в ноябре 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

Примечания

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

Rjtai? — сопротивление нагрузки; 1показ., Тпоказ. - показания тока и температуры соответственно.

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

Сведения о методах измерений

Метод измерений приведён в документе УМИЦ029.ТРП «Коксохимпроизводство. Цех улавливания № 1. АСУ ТП «КХП. ЦУ-1. АСУ ТП газосбросного устройства». АС «Газосбросное устройство». Технорабочий проект».

Нормативные документы

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

2 УМ ИЦ029.ТО КХП. Цех улавливания № 1. Автоматизированная система управления газосбросным устройством. Рабочая документация.

Рекомендации к применению

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