Применение автоматизированных систем управления технологическими процессами в Корпорации РусАЛ

Введение

Применение автоматизированных систем управления технологическими процессами позволяет более рационально использовать трудовые ресурсы предприятия. Использование автоматизированных рабочих мест повышает эффективность труда сотрудников предприятия, резко сокращая затраты на выполнение рутинных и трудоемких операций.

Большинство российских компаний разрабатывает АСУ ТП и программное обеспечение для решения самых разных задач, стоящих перед предприятиями, используя при этом оборудование для промышленной автоматизации, технологии и среды разработки, созданные всемирно известными компаниями, благодаря этому наши решения надежны, просты в обслуживании и соответствуют распространенным промышленным стандартам.

Часто перед предприятиями возникает необходимость модернизации оборудования или замены морально устаревших средств современными комплексами, с сохранением аппаратной и программной совместимости между старыми и обновленными компонентами системы. В таких случаях также необходимо в кратчайшие сроки обучить сотрудников предприятия эффективно использовать новое оборудование. Корпорация РусАЛ совместно с компаниями разрабатывающими АСУ ТП и программное обеспечение имеет богатый опыт по выполнению подобных проектов на крупнейших промышленных предприятиях Сибири.

Общие сведения об алюминиевой промышленности

Свойства алюминия и области его применения

Алюминий — химический элемент третьей группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Его порядковый номер 13, атомная масса 26,98. Устойчивых изотопов алюминий не имеет.

Алюминий обладает целым рядом свойств, которые выгодно отличают его от других металлов. Это — небольшая плотность алюминия, хорошая пластичность и достаточная механическая прочность, высокие тепло- и электропроводность. Алюминий нетоксичен, немагнитен и коррозионностоек к ряду химических веществ. Благодаря всем этим свойствам, а также относительно невысокой стоимости по сравнению с другими цветными металлами он нашел исключительно широкое применение в самых различных отраслях современной техники.

Значительная часть алюминия используется в виде сплавов с кремнием медью, магнием, цинком, марганцем и другими металлами. Промышленные алюминиевые сплавы обычно содержат не менее двух-трех легирующих элементов, которые вводятся в алюминий главным образом для повышения механической прочности.

Наиболее ценные свойства всех алюминиевых сплавов — малая плотность (2,65—2,8), высокая удельная прочность (отношение временного сопротивления к плотности) и удовлетворительная стойкость против атмосферной коррозии.

Алюминиевые сплавы подразделяют на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы подвергают горячей и холодной обработке давлением, поэтому они должны обладать высокой пластичностью. Из деформируемых сплавов широкое применение нашли дуралюмины — сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем. Имея небольшую плотность, дуралюмины по механическим свойствам близки к мягким сортам стали. Из деформируемых алюминиевых сплавов, а также из чистого алюминия в результате обработки давлением (прокатка, штамповка) получают листы, полосы, фольгу, проволоку, стержни различного профиля, трубы. Расход алюминия на изготовление этих полуфабрикатов составляет около 70 % его мирового производства. Остальной алюминий применяется для изготовления литейных сплавов, порошков, раскислителей, а также для других целей.

Из литейных сплавов получают фасонные отливки различной конфигурации.
Широко известны литейные сплавы на основе алюминия — силумины, в которых основной легирующей добавкой служит кремний (до 13%).

В настоящее время алюминий и его сплавы используют практически во всех областях современной техники. Важнейшие потребители алюминия и его сплавов — авиационная и автомобильная отрасли промышленности, железнодорожный и водный транспорт, машиностроение, электротехническая промышленность и приборостроение, промышленное и гражданское строительство, химическая промышленность, производство предметов народного потребления.

Использование алюминия и его сплавов во всех видах транспорта и в первую очередь — воздушного позволило решить задачу уменьшения собственной (“мертвой”) массы транспортных средств и резко увеличить эффективность их применения. Из алюминия и его сплавов изготовляют авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали. Алюминием и его сплавами отделывают железнодорожные вагоны, изготовляют корпуса и дымовые трубы судов, спасательные лодки, радарные мачты, трапы.

Широко применяют алюминий и его сплавы в электротехнической промышленности для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. В приборостроении алюминий и его сплавы используют в производстве кино- и фотоаппаратуры, радиотелефонной аппаратуры, различных контрольно-измерительных приборов.

Благодаря высокой коррозионной стойкости и нетоксичности алюминий широко применяют при изготовлении аппаратуры для производства и хранения крепкой азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов. Алюминиевая фольга, будучи прочнее и дешевле оловянной, полностью вытеснила ее как упаковочный материал для пищевых продуктов. Все более широко используется алюминий при изготовлении тары для консервирования и храпения продуктов сельского хозяйства, для строительства зернохранилищ и других быстровозводимых сооружений. Являясь одним из важнейших стратегических металлов, алюминий, как и его сплавы, широко используется в строительстве самолетов, танков, артиллерийских установок, ракет, зажигательных веществ, а также для других целей в военной технике.

Алюминий высокой чистоты находит широкое применение в новых областях техники — ядерной энергетике, полупроводниковой электронике, радиолокации, а также для защиты металлических поверхностей от действия различных химических веществ и атмосферной коррозии. Высокая отражающая способность такого алюминия используется для изготовления из пего отражающих поверхностей нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал.

В металлургической промышленности алюминий используют в качестве восстановителя при получении ряда металлов (например, хрома, кальция, марганца) алюмотермическими способами, для раскисления стали, сварки стальных деталей.
Широко применяют алюминий и его сплавы в промышленном и гражданском строительстве для изготовления каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и др. В Канаде, например, расход алюминия для этих целей составляет около 30 % от общего потребления, в США— более 20 %.

По масштабам производства и значению в народном хозяйстве алюминий прочно занял первое место среди других цветных металлов.

История развития алюминиевой промышленности

Алюминий сравнительно недавно стал промышленным металлом. Впервые металлический алюминий получил датский физик Г. Эрстед в 1825 г., восстановив хлористый алюминий амальгамой калия. В дальнейшем способ Эрстеда был улучшен: амальгаму калия заменили металлическим калием, а затем—более дешевым натрием; нестойкий и гигроскопичный хлористый алюминий заменили двойным хлоридом алюминия и натрия (AlCl3-NaCI).

В 1865 г. русский ученый Н. Н. Бекетов предложил получать алюминий вытесненном его из фтористых соединении магнием. Этот способ нашел применение в ряде стран Западной Европы. Производство алюминия “химическими” методами осуществлялось примерно в течение 35 лет (с 1854 до 1890 г.). За это время было получено около 200 т алюминия. В конце 80-х годов прошлого столетия химические способы производства алюминия были вытеснены электролитическим.

Основоположниками электролитического способа производства алюминия являются Поль Эру во Франции и Чарльз Холл в США, которые в 1866 г. независимо друг от друга заявили аналогичные патенты на способ получения алюминия электролизом глинозема (А1203), растворенного в расплавленном криолите (Na2AIF6). С открытием электролитического способа началось быстрое развитие алюминиевой промышленности. Если в 1900 г. выпуск алюминия во всем мире составил 5,7 тыс. т, но уже к 1930 г. он приблизился к 270 тыс. т, в 1950 г. составил около 1,3 млн. т, а в 1980 г. — более 12 млн. т.

В начале прошлого столетия русские ученые (Н. Н. Бекетов, П. П. Федотьев, Н. А. Пушин, Д. А. Пеняков, Е. И. Жуковский и другие) выполнили ряд исследований, сыгравших большую роль в развитии мировой алюминиевой промышленности. Под руководством П. П. Федотьева были проведены глубокие исследования теоретических основ электролитического способа получения алюминия, а также ряд других процессов, связанных с электролизом криолито-глиноземных расплавов. Результаты этих исследований получили мировую известность.

В 1882—1892 гг. химик К. П. Байер разработал в России щелочной способ получения глинозема, который до настоящего времени является основным в мировой алюминиевой промышленности. В 1895 г. Д. А. Пеняков предложил способ получения глинозема из бокситов спеканием с сульфатом натрия в присутствии угля, а А. Н. Кузнецов и Е. И. Жуковский в 1915 г.—способ получения глинозема из низкосортных руд путем восстановительной плавки их на шлаки алюминатов щелочноземельных металлов. Н. А. Пушин с сотрудниками в 1914 г. впервые в нашей стране получил алюминий “русского происхождения”, т. е. Из отечественных сырья и материалов.

Построенная в 1926 г. первая крупная гидроэлектростанция на р. Волхов явилась энергетической базой первого в СССР Волховского алюминиевого завода.

В 1930 г. в Ленинграде был пущен опытный завод, который сыграл большую роль в развитии советской алюминиевой промышленности. На этом заводе испытывалось оборудование, осваивался технологический режим, готовились рабочие и инженерно-технические кадры для первых советских алюминиевых заводов. Одновременно были проведены исследования по производству электродных изделий, необходимых для получения алюминия. В 1931 г. были созданы Научно-исследовательский институт алюминиевой промышленности (НИИСалюминпй) и проектный институт—гипроалгомпний.
Позднее НИИСалюминий и Гипроалюминий были объединены в единый Всесоюзный алюминиево-магниевын институт (ВАМИ).

14 мая 1932 г. вступил в эксплуатацию Волховский алюминиевый завод, а в 1933 г. на базе Днепровской ГЭС—Днепровский алюминиевый завод.

В период с 1926 по 1936 г. в Государственном институте прикладной химии (ГИПХ) под руководством А. А. Яковкина был разработан способ получения глинозема из тихвинских бокситов спеканием их с содой и известняком. В результате впервые была разрешена проблема переработки высококремнистых бокситов. В 1938 г. вошел в эксплуатацию Тихвинский глиноземный завод, а в 1939 г. на базе высококачественных североуральских бокситов—Уральский алюминиевый завод.

В начале Великой Отечественной войны Волховский и Днепровский алюминиевые заводы и Тихвинский глиноземный были выведены из строя. Оборудование этих заводов вывезли на Урал и в Сибирь. В годы Великой Отечественной войны был значительно расширен Уральский алюминиевый завод к введены в эксплуатацию Новокузнецкий (1943 г.) и Богословский (1945 г.) алюминиевые заводы.

В послевоенные годы были восстановлены Волховский и Днепровский алюминиевые заводы и Тихвинский глиноземный завод, а также вошли в эксплуатацию новые алюминиевые заводы: Канакерский (1950 г.), Кандалакшский (1951 г.), Надвоицкий (1954 г.), Сумгаитский (1955 г.). Ряд крупных алюминиевых заводов был пущен на базе дешевой электроэнергии гидроэлектростанций, построенных на Волге и реках Сибири: Волгоградский (1959 г.). Иркутский (1962 г.). Красноярский (1964 г.), Братский (1966 г.) и Таджикский (1975 г.).

Одновременно вводились новые предприятия по производству глинозема — Никалевский (1959 г.) и Ачинский (1970 г.) глиноземные комбинаты. Павлодарский (1964 г.) и Кировабадскии (1966 г.) алюминиевые заводы, Николаевский глиноземный завод (1980 г.).

Алюминиевая промышленность, созданная в нашей стране, занимает одно из ведущих мест в мире. При создании ее советскими учеными и специалистами впервые в мировой практике был решен ряд важных научно-технических проблем: комплексная переработка нефелиновых руд и концентратов с получением глинозема, соды, поташа и цемента, комплексная переработка алунитовых руд с получением глинозема, сульфата калия и серной кислоты, а также многие другие.

2. Автоматизация процесса электролиза

В последнее десятилетие в связи с высокими темпами роста производства алюминия все больше и больше параметров технологического процесса электролиза контролируются и управляются автоматически. Современные серии электролиза оснащены автоматизированными системами контроля и регулирования различных
параметров процесса, а также системами централизованного автоматического программного управления непрерывным питанием ванн глиноземом или многооперационными машинами для обслуживания электролизеров, сконструированными на базе малых электронно-вычислительных устройств специального назначения. Намечается тенденция к объединению автоматизированных систем управления технологическими процессами и операциями в системе автоматического управления производством с применением современной стандартной электронно-вычислительной техники.

В капиталистическом мире наибольших успехов в деле автоматизации процесса электролиза алюминия достигли ведущие фирмы США и Японии. В отечественной алюминиевой промышленности наибольшее распространение получили системы автоматического контроля и регулирования типа “Алюминий” различных модификаций, разработанные Всесоюзным научно-исследовательским и конструкторским институтом “Цветметавтоматика” (ВНИКИ ЦМА) в содружестве со Всесоюзным научно-исследовательским и проектным институтом алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (ВАМИ), а также коллективами алюминиевых заводов. Системами этого типа оснащены практически все серии электролиза, оборудованные электролизерами с самообжигающимися анодами.

Для электролизных серий, оборудованных электролизерами с предварительно обожженными анодами, применяются более современные системы автоматизации процесса электролиза на базе стандартной электронноычислительной техники (системы типа “Электролиз”). С помощью этих систем возможно осуществление
контроля и управления значительно большим числом параметров; системы обладают повышенной надежностью в эксплуатации.

Поскольку процесс электролиза протекает практически в междуполюсном пространстве, между подошвой анода и зеркалом металла, то от поддержания его в оптимальном состоянии зависят все технико-экономические показатели работы электролизера. Поэтому междуполюсное расстояние выбрано в качестве основного регулирования параметра при автоматизации управления процессом электролиза. К тому же междуполюсное расстояние—наиболее легко поддающийся автоматизации параметр.

Одним из самых трудных процессов при создании систем регулирования является постоянное измерение величины междуполюсного расстояния, так как электролиз ведется при высоких температурах в весьма агрессивной среде, зеркало металла под действием электромагнитных и газогидравлических сил находится в движении. Непосредственное измерение величины междуполюсного расстояния практически неосуществимо, поэтому применяются косвенные методы измерения. Так, междуполюсное расстояние в электролизере рассчитывают по результатам измерения электрического сопротивления электролита в междуполюсном зазоре по формуле R=pl/S, где R—сопротивление проводящего объема электролита; l—междуполюсное расстояние; S—площадь электролита, ограниченная периметром анода; р—удельное электросопротивление электролита.

Отсюда l=RS/p.

Так как удельное электросопротивление p и сечение S электролита для измеряемого электролизера практически постоянны, то междуполюсное расстояние пропорционально сопротивлению слоя электролита, заключенного между анодом и жидким металлом.

Чтобы постоянно определять это сопротивление, необходимо измерять потенциалы подошвы анода и поверхности металла с помощью специальных зондов, пропущенных через тело анода и слой электролита. На практике вследствие высокой агрессивности расплава вместо потенциала жидкого металла измеряют потенциал катодных шин. В этом случае пренебрегают падением напряжения в слое жидкого металла из-за высокой электропроводности алюминия и предусматривают в системе регулирования специальные устройства, позволяющие по данным разовых измерений на каждом конкретном электролизере вносить коррекцию в прибор для определения электросопротивления междуполюсного расстояния (R).

Величина R не зависит от силы тока серии, сопротивления анодного и катодного токопроводящих участков электролизера и ошиновки.

Регулирование положения анода сводится к поддержанию постоянным сопротивления в междуполюсном зазоре, чтобы обеспечить постоянство прихода энергии. При условии строгого постоянства силы тока серии для постоянного прихода энергии достаточно было бы стабилизировать падение напряжения на электролизере.

На практике сила тока серии во времени претерпевает значительные изменения, поэтому и применяют системы регулирования положения анодов по сопротивлению.

Перепад напряжения между анодом и катодом U связан с силой тока серии следующей общеизвестной зависимостью: U=IR+E0, где I—сила тока серии; R—сопротивление проводящего объема электролита; Е0 — обратная э.д.с. электролизера.

Отсюда R=(U—E0)/I.

Для автоматического контроля и поддержания постоянным сопротивления электролита в междуполюсном зазоре разработаны специальные быстродействующие вычислительные устройства, решающие приведенное выше уравнение. Такие устройства созданы на базе автоматических электронных потенциометров и называются регулирующими омметрами.

При разработке системы регулирования были учтены специфические особенности ведения технологического процесса производства алюминия, такие, как возникновение анодных эффектов, необходимость периодического выполнения различных операций обслуживания электролизеров и др. В системе предусмотрены устройства, исключающие возникновение аварийных ситуаций при отказе отдельных ее элементов, например приварки контактов магнитного пускателя, управляющего двигателем перемещения анода, что может привести к разрыву электрической цепи серии или выдавливанию анодом расплава из шахты ванны. Предусмотрены также устройства, позволяющие при регулировании учитывать индивидуальные особенности электролизера.

Регулирование электролизеров по этой системе осуществляется поочередно с помощью обегающего устройства, расположенного на центральном пульте управления. С его помощью электролизеры поочередно подключаются к приборам измерения сопротивления.

Результат измерения передается в регулирующее устройство, которое связано с механизмом перемещения анода. Если, например, сопротивление электролита на контролируемом электролизере меньше требуемого, регулятор дает команду механизму подъема анода на перемещение его вверх, и междуполюсное расстояние увеличивается до необходимой величины. После этого обегающее устройство отключает отрегулированный электролизер от приборов измерения сопротивления и подключает следующий. Продолжительность цикла обегания и регулирования всех подключенных к системе электролизеров зависит от технологической необходимости и числа регулируемых электролизеров; практически цикл составляет 20—40 мин.

Системы типа “Алюминий”, кроме автоматического регулирования электросопротивления междуполюсного расстояния электролизеров, обеспечивают автоматический контроль силы тока серии, напряжения и электросопротивления каждого корпуса, числа и длительности анодных эффектов. Кроме того, новейшие модели
этой системы могут выполнять автоматическое регулирование положения анодных кожухов на электролизерах с верхним токоподводом, управлять системами гашения анодных эффектов сжатым воздухом и прогнозировать наступление анодных эффектов.

пункты управления всеми типами этой системы связаны с электролизными корпусами двусторонней громкоговорящей диспетчерской связью 1.

Для алюминиевых заводов, оборудованных электролизерами с предварительно обожженными анодами и устройствами непрерывного питания ванн глиноземом, применяются автоматизированные системы, выполняющие, кроме перечисленных функций, автоматическое управление непрерывным питанием.

___________________________________

1 Подробное описание устройства и обслуживания систем автоматического регулирования дано в книге М. Я. Минциса “Автоматическое регулирование алюминиевых электролизеров”. М.: Металлургия, 1971.

Такие системы создаются на базе стандартных электронно-вычислительных машин.

Многолетняя эксплуатация систем централизованного автоматического контроля и регулирования электролизеров показала, что применение этих систем обеспечивает: снижение на 1—1,5% расхода электрической энергии; более равномерный режим работы электролизеров, особенно без стабилизации тока; значительное улучшение организации труда в электролизных корпусах. Расчеты показывают, что срок окупаемости капитальных вложений на создание таких систем составляет 2—3 года и зависит в основном от стоимости электрической энергии в районе применения.

3. Автоматизированная система управления технологическим процессом литейного отделения

Назначение системы

АСУТП ЛО предназначена для ведения автоматизированного контроля за технологическими процессами в ЛО на основе локальных подсистем управления отдельными агрегатами ЛО, сбора, переработки, архивирования и представления информации оператору в наглядной форме, а также передачи этой информации в общезаводскую вычислительную сеть.

Структура АСУТП ЛО

АСУТП включает два уровня:

верхний уровень
диспетчерский пункт, состоящий из трех автоматизированных рабочих мест оператора (АРМ), предназначенных для отображения состояния оборудования ЛО и управления им;
станцию инжиниринга для работы с программным обеспечением станции оператора и контроллера;
контроллер сетевого концентратора, предназначенный для сбора информации с локальных систем управления и ее предварительной обработки. Концентратор также имеет возможность подключения к общезаводской сети Ethernet для выдачи данных удаленным клиентам;

нижний уровень
контроллеры локальных систем управления миксерами, чушкоукладчиками и литейными машинами.

Экран управления миксером

Основные функции АСУТП ЛО

АСУТП ЛО является информационно-управляющей системой. Система осуществляет сбор информации о состоянии технологического оборудования, значении технологических параметров, диагностику контроллеров, представление этой информации оператору в удобной для восприятия форме, архивирование и вывод на печать.

Управляющие функции системы сводятся к переводу агрегатов ЛО в ремонт или работу, задание уставок технологических параметров, поддержание которых в установленных границах производится автоматически локальными системами управления.

Для разработки программного обеспечения использованы пакеты STEP7 v5.1 и WinCC v5.0.

Верхний уровень АСУТП ЛО

Для представления информации предусмотрено три станции оператора, выполняющие следующие функции:

1. сбор первичной информации с локальных систем управления;

2. обработка первичной информации, подсчет суммарных, усредненных значений параметров технологического процесса, статистических расчетов;

3 . отображение обработанных данных на экранах станций оператора в удобной форме в виде мнемосхем, графиков, сообщений, архивов сообщений, отчетов, сводок;

4. формирование звуковых и речевых сообщений о состоянии оборудования АСУ и технологических агрегатов.

Нижний уровень АСУТП ЛО

Система управления чушкоукладчиком.

Cистема управления чушкоукладчиком предназначена для автоматической упорядоченной укладки алюминиевой чушки в штабели и отгрузки их на склад готовой продукции. Управление работой чушкоукладчика, а также наблюдение за состоянием его агрегатов должно производится с пульта управления.

Чушкоукладчик

Предусмотрен автоматический режим работы чушкоукладчика, в котором управляющие сигналы на всю последовательность действий чушкоукладчика вырабатываются контроллером автоматически.

Система управления литейной машиной.

Система управления литейной машиной предназначена для автоматического поддержания на заданном уровне технологических параметров процесса отливки алюминиевой чушки, а также информирования оператора о выходе контролируемых параметров за допустимые границы.

Управление и наблюдение за состоянием агрегатов литейной машины и элементами системы управления производится с пульта управления.

Предусмотрено три режима управления рабочим ходом стола литейной машины.

Выбор режима производится с помощью переключателя, расположенного на пульте управления литейной машины:
автоматический, в котором запуск литья производится по команде литейщика с местного пульта литейной машины. Процесс литья ведется системой автоматически на основе сигналов от датчиков и органов управления на пульте. По достижении заданной длины слитка, система выдает предупредительный сигнал. Останов литья производится литейщиком вручную;
местный, в котором управление скоростью литья производится литейщиком с местного пульта;
стоп, в котором двигатель рабочего хода отключен.

Предусмотрена также возможность ручного управления холостым ходом стола литейной машины для быстрого подъема стола исходное положение. Стол перемещается вверх и вниз с двумя заданным фиксированными скоростями.

Литейная машина

Предусмотрено три режима управления расходом охлаждения воды:
автоматический, когда регулирование расхода подаваемой на охлаждение воды осуществляется от контроллера по заданной диаграмме;
ручной, когда управление расходом воды производится нажатием кнопок "больше"/"меньше" на пульте литейной машины;
стоп, когда управление на электродвигатель задвижки блокировано.

Система управления миксером

Система управления миксером предназначена для автоматического поддержания температуры расплава алюминия, поступающего в литейное отделение из цехов электролиза, в заданном диапазоне включением и выключением нагревателя.

Температура расплава алюминия отображается на трехпозиционном семисегментном индикаторе на лицевой панели шкафа. Там же расположены лампы сигнализации скорости изменения температуры расплава, кнопка квитирования звуковой сигнализации и кнопка проверки органов индикации и сигнализации.

Предусмотрено три режима работы миксера, выбираемых с помощью переключателя, расположенного в помещении электриков:
автоматический, в котором управление миксером выполняет система автоматического управления. Задание уставок и отображение процесса осуществляется на станции оператора;
дистанционный, когда система автоматического управления не выдает никаких управляющих сигналов. Управление производиться от местных ключей, расположенных в помещении электриков;
стоп, система автоматического управления не выдает никаких управляющих сигналов, и блокировано управление от местных ключей.

4. Автоматизированная система управления газоочистной установкой №3 ОАО "БрАЗ"

Назначение системы

Система управления спроектирована для управления рукавным фильтром, установленным на место ранее использовавшегося электрофильтра, и предназначена для контроля и автоматизации процесса очистки газов рудно-термической печи кремния и ферросилиция.

Структура системы

Система включает в себя нижний и верхний уровень - АРМ сменного мастера. Нижний уровень состоит из двух одинаковых подсистем, смонтированных в двух идентичных шкафах, управляющих соответствующими фильтрами. Каждый из шкафов управления содержит программируемый логический контроллер SIMATIC S7-300, панель оператора OP 7, устройство световой и звуковой сигнализации.

Структура АСУ ТП газоочистной установкой.

Программируемый контроллер выполняет функции управления технологическим процессом, сбора и обработки параметров фильтра, диагностики, формирования сообщений, синхронизации данных АРМ сменного мастера и операторской панели.

Реализовано бесперебойное архивирование важнейших аналоговых параметров при помощи контролера при обрыве связи с АРМ или выходе АРМ из строя. При восстановлении работоспособности АРМ или восстановлении связи с АРМ происходит передача накопленного в памяти данных контроллера архива на АРМ.

Панель оператора выполняет функции локального управления фильтром.

АРМ реализовано на базе промышленного компьютера и пакета визуализации WinCC v5.1. АРМ имеет выход в общезаводскую сеть для передачи данных о работе ГОУ №3 на уровень АСУТП. Мнемосхемы АРМ сменного мастера представлены на следующих рисунках.

Экран мнемосхемы <Газоочистка>

На мнемосхеме изображены нитки 1 и 3, представляющие собой рукавные фильтры. На каждой из ниток показаны секции, объединяющие в себе отсечные клапана и накопители, показанные в виде квадратов с цифрами.

Экран мнемосхемы <Накопитель 2>

На мнемосхеме показан накопитель 2 и установленные на нём продувочные клапана, предназначенные собственно для продувки (встряхивания) рукавных элементов фильтра.

Выполняемые функции АСУТП:

В рамках АСУТП реализованы следующие технологические функции:
контроль состояния рукавного фильтра (температура, разряжение)
продувка (встряхивание) фильтрующих элементов фильтра (рукавов) в автоматическом, дистанционном и ручном режимах работы;
измерение, отображение и архивирование значений технологических параметров (температуры, разряжения) на операторской панели и АРМ;
установка значений технологических параметров (временные параметры продувки) с операторской панели и АРМ;
диагностика состояния электроприводов (соленоидов), управляющих клапанами, на обрыв и короткое замыкание.
формирование сообщений по превышению предупредительного и аварийного уровней величин температур, разряжений, давлений, а также в случае каких-либо неисправностей, управление звуковой и световой сигнализацией.

Итоги внедрения:

Внедрение автоматической системы управления позволило в полной мере реализовать возможности рукавного фильтра; оперативно изменять параметры работы и тестировать отдельные элементы фильтра.

С внедрением нового технологического оборудования и системы управления удалось значительно улучшить степень очистки газов по сравнению с использующимися электрофильтрами.

5. Система управления отгрузкой кремния в "биг-бэги"

Назначение системы

Автоматизированная система управления отгрузкой кремния (СУОК) предназначена для автоматизации процессов дозирования кремния, его загрузки в "биг-бэги" и транспортировки.

Состав оборудования дозатора

Конструкция дозатора включает следующие элементы:

- 2 приемных бункера для хранения материала (1);

- 2 вибропитателя, предназначенных для регулирования подачи материала в измерительный бункер (2);

- измерительный бункер, предназначенный для измерения веса и отгрузки материала в "биг-бэг". Бункер установлен на четырех тензодатчиках, подключенных к модулю SIWAREX U. В нижней части бункера смонтированы крюки для крепления "биг-бэга". Датчиков, контролирующих зацепление "биг-бэга", не предусмотрено. Управляет подачей материала из бункера в "биг-бэг" электромеханический затвор. Для контроля крайних положений затвора предусмотрены концевые датчики (3);

- тележка с электроприводом для транспортировки "биг-бэга" (4);

- органы управления и индикации системы управления смонтированы на передней стенке бокса (5). Предусмотрена возможность распределения оборудования системы управления в разных местах помещения.

Последовательность работы СУОК

Оператор нажимает кнопку "перемещение телеги под бункер". После этого телега устанавливается под бункер и формируется звуковой сигнал.

Далее оператор закрепляет "биг-бэг" на измерительном бункере и нажимает кнопку "включение вибропитателя". После этого включается вибропитатель дозатора до достижения заданного веса.

Оператор нажимает кнопку "открытие затвора". При этом происходит выгрузка кремния из бункера, затем закрывается затвор.

Оператор нажимает кнопку "отогнать телегу", после чего телега перемещается в другое крайнее положение. На этом цикл отгрузки кремния заканчивается.

Структура СУОК

Оборудование СУОК смонтировано в шкафу управления регулятором со степенью защиты IP56 и включает в себя:

- контроллер с CPU314 и модулями DI/DO, SIWAREX (7);

- источник бесперебойного питания 24В (6);

- набор кнопок и ламп, смонтированных на передней панели ШУ;

- световой сигнализатор загрузки;

- семисегментные светодиодные индикаторы веса (8);

- звуковой сигнализатор.

Обеспечена точность дозирования +5кг на 1т.

Масса навески задается программно и по умолчанию составляет 1т.

Функции СУОК:

1. Предусмотрена индикация текущего веса материала в измерительном бункере на семисегментном n-разрядном индикаторе, управляемого через TTY- интерфейс от модуля SIWAREX.

2. Калибровка весового модуля SIWAREX осуществляется с помощью программы SIWATOOL.

3. Внутренняя диагностика исправности модулей, входящих в СУ. При возникновении любой ошибки (за исключением неверного управления) останавливается процесс дозирования, и формируются соответствующие световые и звуковые сигналы.

4. Осуществляется учет поправки на вес "биг-бэга" перед началом каждого дозирования, при нажатии кнопки "исходное состояние" происходит статическая установка "0".

5. Регулирование производительности вибропитателя по мере заполнения измерительного бункера.

6. Звуковые сигналы:
   - рабочий - свидетельствует о перемещении телеги;
   - аварийный - включается при возникновении любой ошибки или неисправности.

6. Цех анодной массы ОАО «БрАЗ»

6.1. Общие сведения об анодной массе

Одним из наиболее крупных потребителем электродов является алюминиевая промышленность. Электроды в широком смысле этого слова называют проводники, служащие для подвода электрического тока к среде, на которую он воздействует. Эта среда может быть водным раствором, расплавленным или твёрдым раскалённым веществом.

Электроды в алюминиевой промышленности работают в весьма жёстких эксплутационных условиях (высокая температура, агрессивная среда в виде расплавленных солей и т.д.), поэтому они должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- выдерживать высокую температуру

- иметь хорошую электропроводность, малую пористость и достаточную механическую прочность

- обладать хорошей стойкостью против окисления кислородом воздуха и разъедания различными химическими веществами

- содержать минимальное количество примесей

- иметь правильную геометрическую форму

- быть достаточно дешёвыми

Наиболее полно этим требованиям отвечают электроды из углеродистых материалов.

Сырьё, применяемое для производства углеродистых изделий.

Для производства углеродистых изделий применяют сырьё двух видов:

- твёрдые углеродистые материалы, составляющие основу (скелет) электрода

- связующие углеродистые материалы, которые заполняют промежутки между зёрнами углеродистых материалов и соединяют (цементируют) эти зёрна между собой при коксовании электрода в процессе обжига

Основным элементом, составляющим твердые и связующие углеродистые материалы, служит углерод. В настоящее время известны только две аллотропические формы твердого углерода: алмаз и графит. Так называемый аморфный углерод (уголь, антрацит, кокс, сажа и т.д.) представляет собой графит мелкокристаллической структуры. Под влиянием высоких температур кристаллы графита укрупняются. Наиболее резкое и наиболее интенсивное изменение размеров кристаллов графита в углях наблюдается при t выше 2000оС.

Из углеродистых материалов изготовляются также блоки и плиты для футеровки электролизеров, электропечей и другого металлургического оборудования. Ниже приведена характеристика основных видов электродных изделий, применяемых в алюминиевой промышленности, и краткие сведения о их получении.

Виды электродных изделий и требования к ним

Углеродистые электроды и изделия в зависимости от способа их изготовления подразделяют на прессованные обожженные и непрерывные самообжигающиеся.

Блоки анодные обожженные применяют в качестве анодов в алюминиевых электролизерах. Каждый такой анод представляет собой призматический блок, па верхней плоскости которого имеется одно или несколько ниппельных гнезд (углублений). Для подвода тока к аноду служат стальные ниппеля, которые вставляют в ниппельные гнезда и заливают расплавленным чугуном или заделывают углеродистой пастой. Размеры обожженных анодов зависят от размеров электролизеров. Для мощных электролизеров в нашей стране выпускают аноды сечением 1450х700 мм и высотой 600 мм.

Анодные блоки изготавливают из малозольных и малосернистых коксов.

Но физико-химическим и механическим свойствам анодные обожженные блоки должны удовлетворять следующим требованиям (ТУ 48-5-148—76):

	Высший	Первый
	сорт	сорт
Содержание золы, %, не более . . .	0,6	0,9
Пористость, %, не более ......	25	26
Механическая прочность на сжатие,
МПа, не менее ...........	31,4	24,5
Удельное электросопротивление,
Ом.м, не более ...........	60.10-6	65.10-6

Блоки угольные подовые, служащие для футеровки подины (катода) алюминиевых электролизеров, имеют форму призмы шириной 550 мм, высотой 400 мм ч длиной от 600 до 2400 мм. На одной из плоскостей катодного блока по его длине имеется паз для заливки чугуном или заделки стального стержня, который служит для отвода тока от катода.

Механическая прочность на сжатие подовых блоков должна быть не менее 22,6 МПа, пористость не более 22 % н удельное электросопротивление не более 90.10-6 Ом.м.

Для футеровки подии мощных электролизеров изготавливают углеграфитовые половые блоки. В результате добавки графита значительно уменьшается электросопротивление блоков. Углеграфитовые блоки должны иметь электросопротивление не более 60.10-6 Ом.м и механическую прочность на сжатие не менее 25,6 МПа.

Блоки угольные боковые применяются для внутренней футеровки боковых стенок алюминиевых электролизеров. Эти блоки изготовляют толщиной 200 мм, высотой 550 мм н длиной от 600 до 800 мм. Механическая прочность на сжатие угольных боковых плит должно быть не менее 22,5 МПа.

Анодная масса используется в алюминиевых электролизерах с непрерывными самообжигающимися анодами. Такой анод состоит из металлического кожуха с анодной массой, которую по мере сгорания загружают в кожух. Под действием выделяющегося в электролизере тепла анодная масса обжигается.

Выпускается анодная масса в брикетах или в расплавленном состоянии.

В зависимости от содержания золы и серы различают анодную массу высшего (АМО) н первого (AMI) сортов (ТУ 48-5-80—76):

					АМО	AMI
Содержание	золы,	%,	не	более . .	. 0,5	1,0
Содержание	серы,	%,	не	более . .	. 0,9	1,4

Анодная масса не должна содержать посторонних твердых включений и иметь определенную текучесть, характеризуемую коэффициентом текучести. Коэффициент текучести определяют по величине деформации поперечного сечения образца цилиндрической формы после его нагрева до 170 °С в течение 30 мин н находят как отношение диаметра нижнего основания деформированного образца к первоначальному его диаметру. Этот коэффициент должен составлять 1,7—2,7.

Кроме указанных показателей, анодная масса должна соответствовать следующим характеристикам:

Содержание влаги, %, не более …			0,9
Удельное электросопротивление, Ом.м, не более ................			75.10-6
Механическая прочность на сжатие, МПа, не менее ...			29,4
Пористость, %, не более ......			30

Подовая угольная масса предназначена для набивки так называемой подушки, на которую устанавливают катодные блоки в алюминиевых электролизерах, а также швов между катодными блоками. В зависимости от исходного сырья готовят подовую массу двух видов: антрацитовую и коксовую.

К подовой угольной массе предъявляют следующие требования:

	Антрацитовая	Коксовая
Механическая прочность на сжатие, МПа, не менее …	23,6	17,6
Пористость, %, не более	22	30
Выход летучих веществ, %	9—12	Не нормируется

Обожженные угольные электроды применяют для подпола тока в шихте и дуговых электропечах; электроды имеют форму цилиндра. В зависимости от марки и диаметра удельное электрическое сопротивление обожженных угольных электродов должно быть не более (40—53).10-6 Ом.м и предел механической прочности на сжатие не менее 19,6—24,6 МПа.

В алюминиевой промышленности применяются также графитированные электроды, которые отличаются от угольных повышенной химической и термической стойкостью, а также низким удельным электросопротивлением. Удельное электрическое сопротивление графитированных электродов в зависимости от их марки и диаметра должно быть не ниже (7,5÷12).10-6 Ом.м, а предел механической прочности при разрыве не ниже 2,9—3,4 МПа.

Технологическая схема производства анодной массы.

6.2. Нейросетевая модель прогнозирования качества анодной массы для условий ОАО «БрАЗ»

Стабильность работы электролизера в значительной мере зависит от работы анода. Хороший анод обеспечивается качественным производством анодной массы, которая создается подбором соответствующих сырьевых материалов и качественным смешиванием анодной массы.

В производство анодной массы на ОАО «БрАЗ» вовлекаются кокосы разных поставщиков, имеющих различную сырьевую базу и особенности технологии. Качественные показатели сырья имеют значительный разброс даже у одного и того же представителя. Усилиями представителей завода все поступающее сырье максимально усредняется с целью получения стабильной смеси с приемлемыми качественными показателями. Но при существующей вариативности и нестабильности поступления вагонов и термоцистерн – всех факторов учесть невозможно.

Таким образом, зачастую в производство запускается смесь сырья от разных поставщиков. В таких условиях технологическим службам цеха очень трудно спрогнозировать качество анодной массы и показатели работы анодов в электролизе.

Влияния различных промышленных процессов на расход анода исследовались во многих работах в России и за рубежом.

В частности, особенности технологии «полусухого» анода и статический анализ факторов, влияющих на расход анода Содерберга для условий ОАО «БрАЗ», освещены в работах [3,4]. Однако исследование работы анода осуществлено не достаточно полно, т.е. без учета существующих взаимосвязей: качества поставляемого сырья, технологии производства анодной массы и эксплуатации анода. Это объясняется отсутствием соответствующего инструмента для комплексного анализа имеющихся статистических данных завода. В настоящее время в базах цеха анодной массы и АРМ электролиза имеется более 100 параметров прямо или косвенно связанных с получением анодной массы и эксплуатации анода.

С целью более глубокого и качественного анализа производства и прогнозирования качества анодной массы предложено использовать новые информационные технологии в виде интеллектуальных методов обработки информации, в частности, искусственных нейронных сетей. Нейросетевой подход наиболее эффективен в задачах классификации, поиска закономерностей, прогнозирования и оптимизации. Применение нейронных сетей оправдано для задач имеющих большое количество входной информации, когда данные неполны, зашумлены, частично противоречивы [5].

Реализация такого подхода потребовала осуществить корректировку структуры базы данных ЦАМ в плане более полного учета всех контролируемых параметров, начиная со сменных данных.

Постановка задачи прогнозирования качества анодной массы потребовала объединения знаний разных специалистов: технологов по анодной массе, электролиза и технической кибернетике. [3-7].

Цех анодной массы включает в себя три отделения: участок подготовки сырья, прокалочно-утилизационное и размольно-смесильное отделения. Технологический процесс производства анодной массы в размольно-смесительном отделении (РСО) состоит из следующих пределов: средний размол, грохочение, тонкий помол, дозировка компонентов коксовой шихты и жидкого пека, нагрев компонентов, смешение и охлаждение. Структурная схема ЦАМ изображена на рис.1

Рис.1 – Структурная схема ЦАМ

Поступающие нефтяные электродные коксы подвергают дроблению до кусков размером не более 70 мм (молотковые дробилки) т направляют на прокалку во вращающуюся печь при температуре 1200±50С.

Затем кокс дробят на дробилках до частиц размером не более 6-8 мм (средний размол и грохочение), а часть измельчают в шаровых мельницах до размера не более 0.16 мм (тонкий помол). Раздробленный кокс классифицируют на несколько фракций и отправляют в сортовые бункеры. В отдельный бункер помещают пылевую фракцию. В соответствии с рецептурой и сортовых бункеров коксовая шихта дозируется, перемешивается, подогревается и поступает в смесители.

Поступающий каменноугольный пек (связующее вещество) шихтуют, термостатируют, нагревают и подают в смеситель в определенном соотношении. Кокосовая шихта смешивается с пеком (согласно рецепту) в смесителях непрерывного действия. Далее готовая анодная масса охлаждается и поступает на склад, где происходит ее естественная сушка.

На показатели качества анодной массы (удельное электросопротивление, механическая прочность, коэффициент текучести и др.) – вектор выходных показателей – влияют качественные показатели исходного сырья (кокс и пек) – вектор входных показателей; технологические параметры производства – вектор управляющих воздействий. Объединим переменные по группам и введем для них обозначения, тогда ЦАМ можно представить в виде обобщенной структурной схемы, изображенной на рис.2

Рис.2 – Обобщенная структурная схема ЦАМ

Очевидно что вектор выходных показателей Y есть функция от входных X и управляющих параметров U:

Y=f(X,U).

Исходная информация о производстве анодной массы и эксплуотации анода представлена в виде структуры (рис.3), включающей следующие блоки: сырье, технология, свойства анодной массы, качество анодной массы и электролиз.

Рис. 3 - Структура исходных данных.

Поставленная задача реализована с помощью трех прогнозирующих нейросетевых моделей (рис.4).

1. модель прогноза и исследования свойств анодной массы (НС-1): содержание золы, серы, железа, кремния, ванадия, натрия, коэффициент текучести и содержание пека в анодной массе (70 входов и 8 выходов),

2. модель прогноза и исследования показателей качества анодной массы (НС-2): удельного электросопротивления, механической прочности, пористости, окисляемости , осыпаемости и разрушаемости (78 входов и 6 выходов),

3. модель для прогноза и исследования показателей электролиза (НС-3): угольной пены и выход по току (84 входа и 2 выхода).

Рис.4 - Структуры прогнозирующих нейронных сетей.

Нейросетевые модели прошли производственную проверку на точность прогноза (табл.1):

Как видно из таблицы точность прогноза может удовлетворять производственным требованиям. Однако, прогноз показателей: съем угольной пены и выход по току является достаточно условным, так как для более точного прогноза необходимо учитывать параметры электролиза. В настоящее время производиться корректировка моделей с учетом расширения базы данных в направлении технологии электролиза [8].

Разработанные модели позволяют производить более глубокий и качественный анализ производства анодной массы, в частности выявить влияние качества продукции поставщика на показатели качества анодной массы. С помощью нейросетевых моделей были получены и проанализированы основные зависимости показателей работы анодов в электролизе от показателей ЦАМ.

Реализация моделей осуществлена в виде программного обеспечения, которое включает следующие функции:

- связь с базами данных завода

- визуализацию исходной информации, хранящейся в базах данных завода

- проведение расчетов качества анодной массы и анода

- визуализацию результатов прогнозирования и оценка точности расчетов

- сохранение результатов вычислений

Несмотря на то, что разработанные модели являются первым шагом в большой работе запланированной специалистами ОАО «БрАЗ» и ООО «Маяк ПКФ», используя их уже сегодня, можно достоверно оценить влияние сырьевой составляющей на качество анодной массы и определить тенденцию изменения съема угольной пены.

В дальнейшем данная модель войдет составной частью в программный пакет АРМ интеллектуальной поддержки решений ЦАМ, в котором наряду с функциями прогноза будут реализованы функции оптимизации производства анодной массы по критерию уменьшения удельного расхода анодной массы при электролизе.

5.3. Система автоматизации ТП прокалочного и котельного отделений цеха анодной массы ОАО "БрАЗ" г.Братск Иркутской обл.

АСУ ТП предназначена для обеспечения эффективного контроля, управления и противоаварийной автоматической защиты технологического процесса прокалки кокса и утилизации отходящих с прокалочных печей газов.

Описание объекта автоматизации

Целью процесса прокалки кокса для производства анодной массы является удаление из него влаги, летучих веществ и улучшение физико-химических свойств.

В прокалочном отделении расположены четыре технологические линии прокаливания кокса. Процесс прокалки осуществляется в трубчатых вращающихся печах диаметром 3 метра и длиной 45 метров. Производительность печи от 8 до 16 т/час в зависимости от вида прокаливаемых коксов. Термообработка коксов производится в противотоке материала и газового потока, который образуется в результате сгорания топлива (мазута), части летучих и углерода кокса. Для обеспечения процесса сгорания топлива осуществляется организованная подача воздуха в топку с помощью дутьевых вентиляторов. Питание прокалочных печей производится с помощью ленточных весовых дозаторов непрерывного действия, управляемых в дистанционном или автоматическом режиме.

Утилизация отходящих с прокалочных печей газов осуществляется в котельном отделении, где расположены 4 котельных агрегата БГМ-35М (по одному на каждую прокалочную печь). Котлы могут работать как в чисто утилизационном режиме, т.е. только на отходящих газах, так и в режиме утилизации с подсветкой мазутом. Утилизационная котельная относится к категории производств по ОНТП-24 86 - "Г", класс помещения по ПУЭ - "П-2", степень огнестойкости - "II".

В состав автоматизируемого объекта входит следующее технологическое оборудование: прокалочные печи, холодильники, вентиляторы, дымососы, питатели, ленточные весовые дозаторы, задвижки, насосы, питательные электронасосы, редукционно-охладительные установки и т.д.

Для реализации АСУ ТП использован программно-аппаратный комплекс PCS7 v5.1.

Структура АСУ ТП и выполняемые функции:

Структура АСУ ТП

В качестве аппаратной базы для системы автоматизации прокалочного отделения выбран контроллер SIMATIC S7-400 на основе CPU 417-4H с децентрализованной периферией ET200M. Автоматизация котельного отделения выполнена на базе резервированного контроллера SIMATIC S7-400H на основе CPU 417-4H с переключаемой децентрализованной периферией на базе ET200M.

С инжиниринговой станции (ES) выполняется программирование контроллеров всех стадий, а также сопровождение проектов станций операторов.

Все контроллеры системы управления и операторские станции объединены локальной одноранговой электрической сетью Industrial Ethernet.

Общее количество обрабатываемых сигналов АСУ ТП:

Сигналы Котельное отделение Прокалочное отделение Всего Аналоговые входы 312 119 431 Аналоговые выходы   4 4 Дискретные входы 184 134 318 Дискретные выходы 375 128 503 Частотные входы   8 8 Система взвешивания SIWAREX   4 4 Количество ET200M 16 5 19

АСУ ТП ВХ обеспечивает циклический опрос контроллерами всех датчиков с периодом опроса: 300 мс для дискретных датчиков, 600 мс для аналоговых датчиков расхода, давления, уровня и 1200 мс для аналоговых датчиков температур. Максимальное время обновления информации на рабочих местах операторов - 2 с.

В системе предусмотрены устройства бесперебойного питания для аппаратных средств нижнего уровня, а также для операторских станций верхнего уровня. Время работы контроллеров при полном отключении сетевого электропитания - не менее 2 часов.

Система отображения информации

Система отображения информации обеспечивает выполнение следующих функций:
 1. Представление технологической информации на экранах мониторов в следующих форматах по выбору оператора:
в виде мнемосхем с различной детализацией, на которых воспроизводится информация о текущем состоянии технологического процесса и значения технологических параметров;
в виде обобщенных и детализированных кадров аварийных состояний, как технологического процесса, так и технических средств АСУ ТП;
в виде операторских рапортов (за час, смену, сутки, месяц).
 2. Автоматическую сигнализацию и регистрацию достижения параметром аварийной и предупредительной границ;
 3. Управление оператором механизмами в соответствии с технологическим регламентом. Система управления обеспечивает защиту от неправильных действий операторов;
 4. Формирование и вывод на экран монитора протокола сообщений (событий), например, срабатывание предупредительной и аварийной сигнализаций, неисправность датчиков, сообщения о действиях оператора по квитированию, снятию с опроса и изменению состояния исполнительных механизмов и др;
 5. Формирование и отображение на дисплее различных групп графиков изменения технологических параметров.

Мнемосхема "Котел №3"

Подсистема регулирования

Для поддержания параметров технологического процесса в заданных диапазонах используется регуляторы со стандартными ПИД-алгоритмами. Основные контуры регулирования:
Поддержание температуры в горячей головке печи путем регулирования расхода мазута на печь
Поддержание расхода воздуха и пара на печь пропорционально расходу мазута
Регулятор разряжения за котлом - регулятор управляет направляющими аппаратами дымосоcа, вследствие чего происходит регулирование разрежения за котлом и в тоже время регулируется температура газов в холодной головке печи
Регулятор питания утилизационного котла - поддержание уровня в барабане котла регулированием расхода питательной воды в барабан, с коррекцией по текущему расходу перегретого пара

Регулирование температуры перегретого пара с опережающей коррекцией по скорости изменения температуры в промежуточной точке, расположенной непосредственно за впрыскивающим пароохладителем
Поддержание давления перегретого пара
Регулирование тепловой нагрузки котла - поддержание давления пара в барабане котла подачей мазута на форсунки
Регулирование температуры и давления на выходе редукционно-охладительных установок
Регулятор уровня и давления в деаэраторе
Регулятор уровня в баках ХОВ

Окно регулятора питания

Подсистема дозирования кокса

Дозирование кокса в прокалочные печи выполняется ленточными весовыми дозаторами непрерывного действия. Функции дозаторов:
Измерение веса материала, корректировка веса с учетом веса ленты и шва
Измерение скорости транспортерной ленты с учетом "проскальзывания" по сигналам датчиков вращения ведомого и ведущего валов транспортера
Управление скоростью движения ленты в соответствии с заданной производительностью
Настройка параметров системы и параметров регулирования производительности
Контроль аварийных ситуаций (блокировки)

Подсистема диагностики

Для обеспечения требуемого уровня надежности, упрощения поиска и устранения неисправностей АСУ ТП имеет в своем составе программные и аппаратные средства диагностики работоспособности системы. Выход из строя оборудования и возникновение программных сбоев фиксируются в архиве сообщений (событий) и отображаются на специальном экране диагностики.

Мнемосхема "Экран диагностики" с окном детализации ошибки модуля

Результаты:

Внедрение новой АСУ ТП позволило:

- расширить функции автоматического и автоматизированного контроля и управления;

- повысить качество работы регулятора питания;

- повысить надежность функционирования системы противоаварийной защиты;

- повысить качество управления технологическим процессом;

- сократить количество и время локализации аварийных ситуаций и отказов оборудования;

- упростить работу операторов;

- улучшить контроль за работой операторов.

Внедрение АСУ ТП: котельное отделение - 04/2002, прокалочное отделение - 10/2002.

Заключение

Данная работа представляет собой отчет по производственной практике. Отчет составлен в сжатой форме и иллюстрирован чертежами, схемами установок, графиками экспериментальных данных. Особое место в отчете должно быть отведено вопросам применения микропроцессорной техники новейшим разработкам САПР. В да6нном отчете были рассмотрены следующие вопросы:

• производственный процесс предприятия в отдельных цехах, новейшие технические достижения;

• использование и внедрение вычислительной и микропроцессорной техники;

• при рассмотрении технологического процесса как объекта автоматизации были классифицированы входные и выходные параметры, возмущающие и управляющие воздействия, степень влияния входных параметров на ход технологического процесса, на качественные характеристики конечного продукта;

• наличие средств контроля и автоматического регулирования, требования к точности измерения конкретных технологических параметров;

• возможные варианты построения АСР;

• ознакомиться с вопросами применения систем автоматизированного проектирования (САПР) для разработки систем управления, контроля, блокировки, защиты;

• технологический процесс как объект автоматизации;

• алгоритмическую структуру и программное обеспечение АСУ ТП;

• типовые технические средства сбора, преобразования, обработки и отображения информации;

• вопросы управления качеством продукции;

Список использованных источников

1. Сушков А.И., Троицкий И.А. “Металлургия алюминия”:, изд. Металлургия,
Москва 1965г., 517стр.

2. Янко Э.А.., Воробьёв Д.Н. “Производство анодной массы”:, изд. Металлургия, Москва 1975г., 125 стр.