Автоматизация технологического процесса производства цемента с регулированием уровня загрузки

Обновлено: 24.04.2024

В статье рассматривается опыт комплексной автоматизации производства цемента на ООО НПП «Цемент – Новые технологии». Подробно описан процесс производства и проиллюстрированы основные мнемосхемы системы, созданные посредством SCADA-системы Trace Mode 6.

При всей важности цементной промышленности, она по уровню технологических и технических решений остается на периферии технического прогресса, что связано с практическим отсутствием конкуренции конструкторско-технологических центров, разрабатывающих новые технические и технологические решения, и высоким монополизмом на рынке производителей оборудования для цементной промышленности. Производителей небольших цемзаводов (производительностью 100 000 – 300 000 тонн цемента в год) имеется несколько десятков (это в основном индийские, китайские, немецкие и канадские фирмы), однако в техническом отношении все производители копируют оборудование ведущих производителей.

Для устранения этих недостатков необходимо коренное изменение состава оборудования цементных заводов с иными полезными свойствами и параметрами: полная автоматизация цемзаводов, снижение энергозатрат на спекание клинкера, вовлечение в технологический процесс энергии, содержащейся в отходящих газах и спеченном клинкере, которая на существующих цемзаводах рассеивается в окружающую среду.

В производственном комплексе, разработанном ООО НПП «Цемент – Новые технологии», помимо решения основной задачи (получение наиболее дефицитных строительных материалов), решается еще ряд экологических проблем, успешно внедрено несколько инновационных технологических, инженерных и конструкторских решений.

При разработке комплекса основное внимание было уделено выбору наиболее оптимальных (среди известных) процессов изготовления цемента по следующим критериям:

минимальные затраты энергии (тепловой и электрической) на единицу получаемой продукции;

максимальное использование вторичного тепла – особенно тепла отходящих газов и спекаемого клинкера;

максимальная степень гомогенизации исходной шихты для получения цементов строго заданного химико-минералогического состава и физико-механических свойств;

предотвращения выбросов пыли и/или максимального снижения их количества.

Комплекс состоит из двух функциональных участков:

участка спекания клинкера;

участка активации цемента.

Участок спекания клинкера включает в себя оборудование для сушки исходных компонентов, их объемного дозирования, помола до фракций 0, 15–0, 2 мм, тщательного перемешивания (гомогенизации) и спекания для получения минералов – компонентов цемента (алюмосиликатов кальция).

Получение клинкера осуществляется по «сухой» технологии, что позволяет достичь существенной экономии энергоносителей и высокой степени «прореагированности» компонентов клинкера за счет их предварительной гомогенизации. Процесс спекания клинкера в шахтной печи с псевдоожиженным слоем позволяет значительно уменьшить занимаемые производственные площади и эксплуатационные затраты. Избыточная энергия шахтной печи используется на сушку компонентов и обогрев помещений, поэтому энергопотери сведены к минимуму.

Блок активации цемента включает в себя оборудование, позволяющее достичь высокой степени измельчения клинкера (0–80 мкм) и получать высококачественные цементы различного назначения. При использовании различных инертных наполнителей, а также активирующих и корректирующих добавок возможно получение кладочных и штукатурных смесей марки 150 – 200; цемента средней прочности марки 400 – 500 и высокопрочных цементов марки 600 и выше.

Для разработки проекта современной АСУ ТП мини-цементного завода была выбрана SCADA-система Trace Mode 6, предназначенная для создания полнофункциональных автоматизированных рабочих мест операторов технологического процесса. Основанием для выбора именно этой SCADA-системы послужила возможность применения единого инструмента разработки информационного и математического обеспечения как для создания верхнего уровня АСУ, так и для программирования контроллеров, реализующих нижний уровень в иерархии проекта автоматизации.

Интегрированная среда разработки проекта позволяет разрабатывать многоуровневые распределенные АСУ ТП масштаба предприятия и допускает структурирование на четырех уровнях:

уровень технологического процесса (полевой уровень или DSС);

уровень контроля и управления технологическим процессом (контроллерный уровень или SOFTLOGIC);

уровень магистральной сети (сетевой уровень);

уровень человекомашинного интерфейса (SCADA/HMI или операторский интерфейс).

Полевой уровень формирует первичную информацию, которая обеспечивает работу всей АСУ ТП. На этот уровень адресно поступают и реализуются управляющие воздействия АСУ ТП. Оборудование полевого уровня составляют первичные преобразователи (датчики температуры, давления, разряжения, расхода, вибрации, уровня продукта в бункерах, газоанализатор СО2 и СО и т.п.), исполнительные органы и механизмы (дроссельные задвижки, регулирующие клапана, МЭО и др.).

Уровень контроля и управления процессом (SOFTLOGIC) выполняет функции сбора и обработки первичной информации (дискретных и аналоговых сигналов), автоматическое регулирование технологических параметров и программно-логическое управление ходом технологического процесса. Оборудование этого уровня обычно составляют программируемые контроллеры (микроконтроллеры), устройства связи с объектом (УСО), шкафы с контроллерами и вспомогательными средствами автоматизации и вычислительной техники. В качестве основного оборудования для этого уровня были выбраны модули удаленного ввода/вывода серии MDS (Modules for Distributed System) производства Научно-производственной фирмы «КонтрАвт» (Нижний Новгород), предназначенные для работы в составе распределенных систем сбора данных и управления технологическими объектами. Модули подключаются по последовательному интерфейсу RS-232/422/485 к COM-портам сервера.

Для работы с дискретными сигналами выбраны восьмиканальные модули ввода/вывода дискретных сигналов – MDS DIO‑4/4R. Которые имеют четыре входных канала и четыре выходных. Выходы – электромагнитные реле с группой контактов на переключение.

Для ввода аналоговых сигналов выбраны модули MDS AI‑8TC – восьмиканальные модули ввода аналоговых сигналов, предназначенные для работы с сигналами от термопар и унифицированными сигналами тока и напряжения.

Уровень магистральной сети является связующим звеном между контроллерами и станцией оператора. В данном проекте для связи модулей MDS и сервера SCADA-системы используется промышленная сеть MODBUS.

Для связи сервера SCADA-системы и операторской станции используется стандартная сеть Ethernet (протокол TCP/IP).

Уровень человекомашинного интерфейса (SCADA/HMI). На уровне SCADA/HMI система АСУ ТП обеспечивает:

визуализацию параметров технологического процесса и состояния оборудования;

формирование критериев управления и управляющих воздействий и возможность их корректировки оператором;

вывод значений технологических параметров на дисплей в виде графиков (трендов);

архивирование данных и протоколирование хода технологического процесса;

формирование и выдачу отчетной документации;

Рис. 1. Полная мнемосхема технологического процесса

производства цемента сухим способом

Рис. Фотография экрана «Печь – мнемосхема управления»

Графическое представление хода выполнения технологического процесса, а также управление им с помощью графических средств SCADA-системы является одной из главных задач разработанной АСУ. Графический интерфейс оператора реализован в виде набора графических экранов, объединенных в иерархическую структуру и являющихся неотъемлемыми компонентами проекта. Графическая подсистема обеспечивает наглядное представление текущего состояния объекта управления на экране дисплея и предоставляет технологу-оператору возможности по управлению технологическим процессом. Все они составляют иерархическую структуру.

После запуска монитора реального времени (МРВ) на экране дисплея появляется основной экран проекта (главный). Этот экран является верхним уровнем иерархии графического интерфейса оператора.

На экране отображается полная мнемосхема технологического процесса производства цемента сухим способом.

Основная задача главного экрана – визуализация состояния технологического оборудования:

для вибролотка отображаются сигнал датчика нижнего уровня, состояние двигателя (вкл./выкл.);

для каждого бункера на экране отображается информация о срабатывании датчиков верхнего и нижнего уровней и положении шиберного затвора (откр./закр.);

для питателей, шнеков, прямоточного и противоточного сушильных барабанов, гранулятора, элеваторов – состояние двигателя (вкл./выкл.).

Основной технологической операцией процесса производства цемента является спекание шихты в печи-реакторе псевдоожиженного слоя ПКСГ для получения клинкера. Для поддержания стабильного процесса в реакторе, позволяющего получить продукт заданного качества, необходимо строго контролировать параметры процесса спекания и подачу воздуха и газа в печь.

Эта задача возложена на три экрана следующего уровня иерархии, которые позволяют осуществлять мониторинг многочисленных технологических параметров процесса спекания, контролировать подачу воздуха и газа в печь, а при необходимости их регулировать:

«Печь – мнемосхема управления»;

«ЦНВ – мнемосхема управления»;

Экраны представляют собой всплывающие окна в стиле Windows.

Основная задача мнемосхемы «Печь» – отображение текущих значений, получаемых с датчиков технологических параметров, что позволяет оператору своевременно реагировать на возможные неполадки в ходе технологического процесса.

В проекте контролируется пять типов технологических параметров:

расход воздуха и газа;

содержание СО2 и СО в дымовых газах;

Для исполнительных устройств (регулирующих клапанов и задвижек) наряду с индикацией положения исполнительного органа на мнемосхеме размещены кнопки вызова экранов ручного управления (это следующий уровень иерархии), позволяющих при необходимости вручную корректировать параметры технологического процесса. Подробное описание работы с экранами ручного управления см. ниже.

Кроме этого экран позволяет задавать уставки для ряда технологических параметров (температура кипящего слоя, коэффициенты расхода воздуха для основных управляющих устройств), установить ручной или автоматический режим управления подачей газа. Указанные операции выполняются с помощью кнопок, расположенных в верхнем правом углу экрана.

Основным агрегатом, обеспечивающим подачу воздуха в ПКСГ, является малонапорный нагнетатель ЦНВ 200/1, 6. На разработанной мнемосхеме отображаются текущие значения основных параметров, характеризующих работу ЦНВ:

вибрация подшипников и корпуса нагнетателя;

давление масла в маслопроводе;

давление воздуха на выходе из вентилятора;

положение заслонки всасывания;

положение противопомпажного клапана;

положение задвижки нагнетания.

Три кнопки, расположенные в левом нижнем углу экрана, позволяют выполнить автоматический запуск нагнетателя, его нормальный останов, а при необходимости перейти в режим ручного управления работой нагнетателя. В режиме ручного управления оператору-технологу предоставляется возможность регулировки положения заслонки всасывания, задвижки нагнетания и противопомпажного клапана. Положение исполнительных механизмов индицируется на экране. Кнопки в нижней части экрана позволяют включить/выключить приводной электродвигатель и пусковой маслонасос.

Переход на экран «Тренды» осуществляется нажатием на кнопку «Тренды» Главного экрана. Он наиболее интересен оператору-технологу, так как позволяет проследить динамику изменения значений всех контролируемых системой технологических параметров во времени, а также для отображения данных архива. Контролируемые параметры для удобства технолога разделены на четыре группы (в зависимости от типа параметра):

Для удобства оператора на тренде, отображаемом при переходе на экран по умолчанию (технологический), представлена выборка наиболее важных для технолога параметров различных типов. Для перехода к просмотру того или иного тренда используются соответствующие кнопки в нижней части экрана.

Ниже по иерархии располагаются графические экраны ручного управления, отображающие состояние отдельных технологических узлов и агрегатов и позволяющие оператору-технологу в ручном режиме управлять работой данного оборудования. Такие экраны представляют собой всплывающие окна в стиле Windows.

Для разработки программ в проекте использовались два языка программирования – Техно ST и Техно FBD. На рис. 2 представлены примеры разработанных программ. Спектр возможностей этого сочетания достаточно широк.

При работе АСУ могут возникать различные аварии: неисправность датчика, обрыв линии связи, выход из строя контроллера/компьютера, выход параметров техпроцесса за установленные границы и т.п. Чтобы обеспечить непрерывность процесса, система управления снабжена средствами обнаружения и обработки аварийных ситуаций. В проекте с этой целью используются следующие средства:

автоматическая установка признака аппаратной недостоверности для всех аналоговых каналов (связанных с аппаратурой ввода/вывода) в случае сбоя при обмене данными;

автоматическая установка признака программной недостоверности аналоговому каналу при выходе его значения за установленные пределы;

мониторинг значения каналов FLOAT – для этих каналов задаются 6 границ, с помощью которых возможно своевременное обнаружение нештатного состояния процесса;

мониторинг событий (в том числе аварий) с помощью канала класса Событие.

Проект располагает средствами, позволяющими выполнить во время работы системы АСУ ТП действия, направленные на предотвращение возникновения и/или развития аварии. К таким средствам относятся, например, возможность включения аварийной сигнализации, выдачи рекомендаций оператору, блокировки и т.п. Информация о состоянии процесса может быть сохранена в архиве и в отчете тревог.

прекращение подачи газа в печь при падении давления в магистральном газопроводе;

подача воды в сушильные барабаны при прекращении подачи сырья;

остановка взаимосвязанного оборудования технологической цепочки при аварии одного из агрегатов;

кратковременный останов печи и др.

В наших дальнейших планах:

использование модуля T-FACTORY для контроля технического состояния основного и вспомогательного технологического оборудования;

разработка программы взаимодействия с реляционной базой данных Microsoft SQL Server 2005 Express Edition (свободно распространяемая версия) для формирования ряда отчетных документов по требованию заказчика.

Автоматизация технологии производства цемента
Сpедства автоматизации Сеpийное производство микpoпpoцeсcopнoй теxники позволяет пpимeнять на пpедпpиятияx по производству цемента автоматизированные системы управления пpоцeссaми производства цемента

Описание технологического процесса и функциональной схемы автоматизации производства цемента. Расчет качества переходного процесса. Разработка чертежа вида на фронтальную и внутреннюю плоскости щита, составление таблицы их соединений и подключений.

Подобные документы

Физико-химические свойства сульфоаммофоса. Выбор и обоснование технологических параметров, подлежащих контролю и регулированию. Разработка схемы автоматизации процесса производства сульфоаммофоса. Расчет настроек регулятора методом Циглера–Никольса.

дипломная работа, добавлен 19.06.2015

Анализ технологического процесса. Уровень автоматизации работы смесительной установки. Алгоритм производственного процесса. Описание функциональной схемы автоматизации дозаторного отделения, принципиальной электрической схемы надбункерного отделения.

контрольная работа, добавлен 04.04.2014

Требования ГОСТ на проектируемый цемент. Характеристика и назначение мела, глины и колчеданных огарков как основных компонентов цементной шихты. Технологическая схема процесса помола цемента на сепараторных мельницах. Контроль качества сварных соединений.

контрольная работа, добавлен 17.09.2014

Развертка упрощенной функциональной схемы автоматизации смесителя двух потоков жидкости. Выбор технических средств автоматизации. Реализуемый регулятор отношения. Функциональная модель в IDEF0. Управление инженерными данными. Системы верхнего уровня.

курсовая работа, добавлен 03.06.2015

Обоснование ассортимента и способа производства сыра. Разработка схемы технологического процесса переработки сырья. Подбор и расчет технологического оборудования. Компоновочное решение производственного корпуса. Нормализация и пастеризация молока.

курсовая работа, добавлен 19.11.2014

Анализ технологического процесса производства краски как объекта управления. Особенности системы фасовки краски и дозирования жидкостного сырья. Химический состав краски. Выбор приборов и средств автоматизации. Описание технологической схемы установки.

курсовая работа, добавлен 27.09.2014

Описание технологического процесса и конструкции аппаратов и оборудования для очистки газа от сероводорода. Разработка алгоритмической и функциональной схемы автоматизации процесса. Разработка схемы средств автоматизации; экономическое обоснование.

дипломная работа, добавлен 22.10.2014

Общая характеристика и принцип действия сушилки Т-4721D, предназначенной для сушки ПВХ. Теплообменные процессы в сушилке. Инженерный анализ технологического процесса как объекта автоматизации. Разработка функциональной схемы автоматизации процесса сушки.

курсовая работа, добавлен 22.11.2011

Методика разработки технологической схемы производства силикатного кирпича и общее описание технологического процесса. Содержание материального баланса завода. Порядок формирования технологической карты производственного процесса на исследуемом заводе.

контрольная работа, добавлен 10.01.2013

Анализ технологического процесса как объекта автоматизации. Общие особенности ректификационных колонн отделения. Разработка функциональной схемы отделения ректификации производства изопропилбензола. Переходная характеристика астатического объекта.

- максимальное использование вторичного тепла – особенно тепла отходящих газов и спекаемого клинкера;

- максимальная степень гомогенизации исходной шихты для получения цементов строго заданного химико-минералогического состава и физико-механических свойств;

Участок спекания клинкера включает в себя оборудование для сушки исходных компонентов, их объемного дозирования, помола до фракций 0,15–0,2 мм, тщательного перемешивания (гомогенизации) и спекания для получения минералов – компонентов цемента (алюмосиликатов кальция).

Для связи сервера SCADA-системы и операторской станции используется стандартная сеть Ethernet (протокол TCP/IP).

- формирование критериев управления и управляющих воздействий и возможность их корректировки оператором;

На экране (рис. 1) отображается полная мнемосхема технологического процесса производства цемента сухим способом.

- для каждого бункера на экране отображается информация о срабатывании датчиков верхнего и нижнего уровней и положении шиберного затвора (откр./закр.);

- для питателей, шнеков, прямоточного и противоточного сушильных барабанов, гранулятора, элеваторов – состояние двигателя (вкл./выкл.).

В статье рассматривается реализация АСУ ТП для цементного завода «Пролетарий», в основе которой лежит оригинальное программное обеспечение Trace Mode. Подробно описаны технические и эксплуатационные характеристики системы.

История акционерного общества «Новоросцемент» началась немногим позже образования самого города Новороссийска. В 1882 году был построен первый цементный завод, который сегодня носит имя «Пролетарий». В декабре 2007 года предприятию исполнилось 125 лет, а в декабре 1992-го в ходе приватизации было создано ОАО «Новоросцемент».

На сегодняшний день в составе акционерного общества три цементных завода — «Пролетарий», «Октябрь» и «Первомайский». «Пролетарий» — единственный из трех заводов предприятия — производит цемент марки 600. Годовая производительность завода — 2,3 миллиона тонн цемента. На заводе работают 5 вращающихся печей, три из которых имеют размеры 5 х 185 метров и производят по 72,5 тонны цемента в час.

Технологические процессы производства цемента являются длительными и сложными, от качества контроля и полноты информации зависит качество продукции, поэтому вопросы стабилизации и управления технологическими процессами всегда были актуальными.

В конце 1960-х годов цементный завод «Пролетарий» стал объектом автоматизации ВНПО «Союзавтоматстром» (г. Ленинград). В состав Научно-производственного объединения входил головной институт автоматизации промышленности строительных материалов — институт ВИАСМ.

Объектов автоматизации на заводе много. Это основные технологические объекты — сырьевые и цементные мельницы, вращающиеся печи, а также вспомогательные — лаборатория, компрессорное отделение, тепловой пункт и т. д.

В 1970-х годах была внедрена первая система АСУ ТП одного из основных цехов завода — сырьевого цеха — на базе УВМ «М-6000», которая выполняла функции не только контроля, но и управления технологическим процессом. Затем были внедрены системы АСУ ТП других технологических переделов — также на базе УВМ «М-6000». Программы и алгоритмы управления разрабатывал институт ВИАСМ.

Системы АСУ ТП на базе УВМ «М-6000» просуществовали до середины 1980-х годов. С позиций сегодняшнего дня хорошо видны недостатки тех систем управления, однако можно сказать, что они выполнили свое назначение — положили начало комплексной автоматизации завода.

В период перестройки предприятию удалось сохранить свой производственный и кадровый потенциал. Никакого развития автоматизации в те годы, конечно, не происходило.

В середине 1990-х годов была начата реконструкция систем АСУ ТП с применением контроллеров РЕМИКОН-110 и персональных компьютеров на верхнем уровне, работающих под DOS. В качестве программы верхнего уровня была использована программа Северодонецкого специализированного производственного объединения. Эти системы зарекомендовали себя уже гораздо лучше предыдущих. Программное обеспечение стало универсальнее, гораздо легче настраивается на различные объекты управления. Это своего рода SCADA-система, только работающая под DOS. В этих системах уже появились текущие и архивные графики, мнемосхемы технологических процессов и так далее. В настоящее время на двух вращающихся печах № 6 и № 7 пока еще работают такие системы.

Важно отметить, что основным принципом автоматизации технологических процессов на заводе был и остается следующий — система должна осуществлять не только контроль и визуализацию над процессом, но его стабилизацию и управление. Второй принцип — функции сбора информации и управления выполняет контроллер, функции визуализации, контроля и архивирования — персональный компьютер.

В последующий период по мере выхода из строя устаревшего КИПовского оборудования, оно заменялось более современным. Так на заводе появилось оборудование фирмы «ОВЕН» и некоторых других. На цементных мельницах № 1—4 была установлена SCADA-система ПО ОВЕН «ОРМ», однако даже в сравнении с существующими старыми SCADA под DOS, она проигрывала. Далее на цементные и сырьевые мельницы постепенно были приобретены и установлены весовые дозаторы 4488 ДН-У фирмы ЗАО «АГРОЭСКОРТ», оснащенные системой управления. Установка таких дозаторов с системой управления явилась важной вехой в автоматизации производства, так как стабильное питание мельниц имеет большое значение для стабилизации технологического процесса. В системах управления дозаторами для сбора информации и управления ЗАО «АГРОЭСКОРТ» использовали модули серии I-7000 и контроллер I-7188EG. В настоящее время на заводе около 50 дозаторов, обслуживанием которых занимаются работники нашего цеха. Нами был приобретен большой опыт в работе с оборудованием серии I-7000.

В начале нынешнего столетия экономическая ситуация на заводе улучшилась — встал вопрос о реконструкции существу-ющих и о создании новых систем управления технологическими процессами.

В составе цеха пять инженерных работников КИПиА (включая начальника цеха) и 2 программиста, а также наладчики и слесари КИПиА, обладающие достаточным опытом и достаточно высокой квалификацией. Поэтому, когда встал вопрос о реконструкции систем АСУ ТП, было принято решение о самостоятельной разработке проектов АСУ ТП технологических цехов.

О SCADA-системе TRACE MODE мы узнали на специализированной выставке «Автоматизация». Там же мы узнали, что можно реконструировать РЕМИКОНТ-110, превратив его в ЛОМИКОНТ-ТМ. Для начала было принято решение преобразовать Ремиконт-110 в ЛОМИКОНТ-ТМ, а для верхнего уровня использовать SCADA-систему TRACE MODE 5. Это решение было привлекательным с той точки зрения, что мы не предполагали пока менять нижний уровень системы (датчики, монтаж), достаточно было запрограммировать ЛОМИКОНТ-ТМ и подготовить проект в TRACE MODE 5, а также то, что программирование контроллера и разработка верхнего уровня производилось в одной среде —TRACE MODE 5. Изучение TRACE MODE 5 сначала производилось в базовой версии, затем работники цеха прошли обучение в учебном центре TRACE MODE.

Реконструкция началась в 2004 году с вращающейся печи № 10. Нами были закуплены 2 модуля ПРЦ-ТМ и программное обеспечение — инструментальная система и исполнительные модули TRACE MODE 5. Система АСУ ТП печи №10 включает в себя один контроллер ЛОМИКОНТ-ТМ и один ПК, в котором запущен проект под управлением исполнительного модуля — Монитора реального времени на 128 точек ввода/вывода. Реконструкция производилась без специальной остановки оборудования, был использован плановый профилактический останов печи. Замены шкафов КИПиА не производилось. Система была запущена в режиме контроля и визуализации технологического процесса, затем в процессе работы печи были настроены 2 контура регулирования. Это был наш первый самостоятельный опыт внедрения проекта АСУ ТП на базе TRACE MODE 5. Результат использования TRACE MODE 5 нас полностью удовлетворил, система контроля и управления оказалась устойчивой, работает и в настоящее время, в 2008 году планируем переход на версию TRACE MODE 6 с реконструкцией шкафов управления КИПиА и заменой всего оборудования КИПиА. Никаких сбоев в работе программы в контроллере и на верхнем уровне не было. Основная неисправность — это выход из строя дисплея и системного блока, условия для вычислительной техники у нас достаточно тяжелые — пыль, вибрация, горячий цех. До настоящего времени мы использовали офисные ПК и мониторы. Начиная с середины 2007 года мы начали переход на промышленные ПК.

На следующем этапе в начале 2005 года была произведена реконструкция вращающейся печи № 9 с преобразованием РЕМИКОНТа-110 в ЛОМИКОНТ-ТМ без замены шкафов управления. Она прошла быстрее, так как обе печи конструктивно и технологически одинаковые. За основу был принят проект печи № 10, в который были внесены необходимые изменения.

В 2005 году нами был запущен еще один небольшой проект в среде TRACE MODE 5 на участке отгрузки цемента, осуществляющий контроль за процессом отгрузки. Для сбора информации были использованы модули серии I-7000.

В феврале 2006 года на печи № 9 начался длительный ремонт для замены электрофильтров. В это время уже была выпущена 6-я версия SCADA-системы TRACE MODE, в которой появились новые возможности, расширился список поддерживаемого оборудования. Мы решили создать новую систему АСУ ТП печи № 9 с полной заменой шкафов управления и всего оборудования КИПа. В качестве контроллера был выбран WinCon-8000, для сбора данных решили использовать в основном серию I-8000, а проект верхнего уровня создавать в TRACE MODE 6, так как этой SCADA поддерживается выбранное нами оборудование. Нами было закуплены 2 контроллера WinCon-8000, оборудование I-8000, Микро МРВ для контроллеров, а также приобретено программное обеспечение — инструментальная система и мониторы реального времени TRACE MODE 6. К монтажным работам были привлечены подрядчики, программирование контроллера и создание проекта в TRACE MODE 6 было осуществлено работниками нашего цеха. В процессе работы над проектом выяснилось, что для полноты контроля и визуализации технологического процесса, нам необходимо брать данные с приборов СИ-8 фирмы «ОВЕН» и счетчиков расхода газа фирмы «Логика». TRACE MODE 6 поддерживает работу с этим оборудованием.

В июле 2006 года после капитального ремонта был осуществлен пуск 9-й печи с новой системой АСУ ТП, разработанной в среде TRACE MODE 6. Был запущен проект под управлением Монитора реального времени на 512 точек ввода/вывода. Дисплей был использован размером 24″, так как процесс обжига клинкера является сложным технологическим процессом, печь представляет собой сложный агрегат, информацию машинисту надо предоставлять в наиболее полном объеме. В реальном времени возникли некоторые проблемы в работе системы верхнего уровня, связанные с графикой и архивами. Мы неоднократно обращались в службу технической поддержки фирмы AdAstra, всегда получали ответ, необходимые рекомендации, к тому же в это время фирмой был выпущен новый релиз программы. В процессе эксплуатации новой системы был сделан следующий вывод — контроллер WinCon-8000 и 6-я версия TRACE MODE являются наиболее перспективными для распределенных систем АСУ ТП. К этому времени у нас уже назрела необходимость в создании административного уровня АСУ ТП. Дальнейшее развитие АСУ ТП было решено производить в TRACE MODE 6.

Принцип построения системы у нас остался неизменным — функции сбора информации и управления выполняются в контроллере, ПК служит для визуализации и контроля над процессом.

Попутно в 2006 году был разработан и запущен еще один проект АСУ ТП в среде TRACE MODE 5 — контроль за работой 4 мельниц сухого помола №1—4, где до этого работала SCADA «ОРМ» фирмы «ОВЕН». Для сбора информации было применено оборудование фирмы ОВЕН и модули I-7000. Широкий спектр поддерживаемого оборудования и принцип автопостроения, все это опять же говорит в пользу использования TRACE MODE.

В 2007 году мы продолжили внедрение проектов на 6-й версии TRACE MODE. После реконструкции печи № 8, с учетом опыта работы системы на 9-й печи, было проведено создание новой системы АСУ ТП с заменой шкафов управления, оборудования КИПиА, контроллера и программного обеспечения. Мы решили создавать единый проект в среде TRACE MODE 6. В проект по печи № 9 был добавлен новый узел — печь № 8. Для сбора информации и управления было использовано такое же оборудование, как на печи № 9. По-прежнему подрядные организации привлекались только к поставке шкафов управления и монтажным работам. Узел печи № 8 работает под управлением Монитора реального времени 6. В шкафах управления остались самописцы коммерческого узла по учету расхода газа. В настоящее время на заводе происходит внедрение нового современного коммерческого узла учета расхода газа с передачей данных по модемной связи в учетную организацию. После окончательного внедрения последние самописцы будут сняты.

Освободившийся ключ на МРВ5 был использован для создания проекта внутреннего учета электроэнергии на заводе. Связь со счетчиками СЭТ 4-ТМ осуществляется через драйвер.

В это же время была создана оптоволоконная сеть на территории ОАО «НЦ». Линия оптоволоконной связи была проложена и в цех АСУ ТП, где мы решили установить ПК в качестве сервера для связи с работающими Мониторами реального времени TRACE MODE. В настоящее время по выделенным линииям осуществлена связь с цехами ОБЖИГ и Сырьевой, в едином проекте добавлен узел Сервер АСУ ТП (опрос Сырьевого МРВ5 через ОРС сервер), затем по оптоволоконной связи (через вторую сетевую карту) данные с Сервера передаются в административную подсеть управленческого аппарата. Пока создан АРМ Главного инженера производства ц/з «Пролетарий», работающий под управлением NetLink Light 6. Уже прокладываются кабели для выделенных линий связи с другими существующими МРВ как 5-й, так и 6-й версии.

В конце 2007 года был также разработан проект верхнего уровня по учету тепловой энергии и контроля параметров работы собственного теплового пункта. В единый проект добавлен новый узел, который работает под управлением МРВ6, связь осуществляется со счетчиками тепловой энергии фирмы «Логика» и приборами фирмы «ОВЕН».

Принцип единого проекта был принят за основу, так как узлы проекта должны обмениваться некоторыми технологическими данными между собой, а так-же чтобы через Сервер АСУ ТП данные по всем технологическим и другим объектам автоматизации передавались на административный уровень.

Сеpийное производство микpoпpoцeсcopнoй теxники позволяет пpимeнять на пpедпpиятияx по производству цемента автоматизированные системы управления пpоцeссaми производства цемента.

Автоматизация пpоцесcoв обеспечивает:

полный контроль состояния агрегатов;

полный кoнтpоль всех технологических пapамeтров;

полный кoнтpоль xимичeского состава сырьевой смеси;

полностью автоматическое управление пpоцecсами и агpeгатaми;

полностью aвтoмaтичeскyю стабилизацию циклов и защиту от aвapийныx ситyаций.

Автоматизация производства цемента включает в себя оснащение oбoрyдoвaния сpедствами контроля и yпpaвления, включая применение микpопpоцeccoров, рабочих компьютepныx станций, котоpыe обеспечивают выполнение технологических процессов в наиболее оптимальном peжимe.

Микpопpоцеccорнaя тexникa обеспечивает автоматическое pегyлиpование технологических пpoцесcов по основным переделам производства цемента, peгyлиpoваниe и стабилизацию дополнительных пapаметpов, котоpые обеспечивают безаварийную рaбoтy агрегатов.

Для объектов основного производства, котopые оснащены автoматизиpованной системой yпpaвлeния, ycтанавливают пpеoбразовaтeли и датчики с нopмирoванными выходными сигналами как для peжимов автоматического yпpавлeния, так и для режимов контроля параметров.

В зависимости от назначения yстpoйства контроля за технологическими процессами производства цемента выполняют III основные фyнкции:

1) полyчeниe инфоpмaции о состоянии пpoцесca производства цемента;

2) прием, oбpaботкa, хpaнение, передача инфоpмации и формирование команд yпpaвлeния пpоцeccом;

3) применение команд для воздействия на технологический пpоцеcс производства цемента пpи помощи сaмыx pазнooбpазных испoлнитeльныx устройств.

К пepвичным измepительным пpеобpазовaтeлям относятся теpмoпpеoбрaзаватели сопpoтивлeния, дифтpaнcфopмaтopные датчики и дpyгиe. Первичные пpеобpaзователи подключаются к втopичным ycтpойcтвaм, нормирующим пpиборaм, а также на вxoды микpоконтpoллeров.

Втоpичныe измеpитeльные пpибopы устанавливают для приема сигналов пepвичныx измepитeльныx преобразователей. К ним относятся автоматические электpoнныe пoтенциoмeтpы и мосты.

Регyлиpyющиe комплексы агрегатов цементных заводов включают измepитeльнyю часть, где ocyщeствляетcя прием импyльсов от первичных преoбpaзовaтeлей, их преoбpазованиe, сравнение с опорным сигналом и гeнepиpoвание импульса дисбаланса для пepeдaчи его на испoлнительнyю схему, связанную с регулирующими пpибоpами технологического пpoцеcса производства цемента.

Исполнительные устройства агрегатов цементных заводов пpeднaзнaчeны для изменения воздействия соответственно сигналу, подавaемoмy на его вход от pегyлиpyющeго мexaнизма.

Пycкoвые системы aгpyгaтов цементных заводов предназначены для пуска, pевepсa и остановки исполнительного обopyдoвания. Сигнал поcтyпаeт на элeктpoдвигатeли иcпoлнитeльныx систем, которые оcyщеcтвляют peгyлиpyющиe воздействия в зависимости от сигнала от peгулиpyющeгo yстpoйства. К основным элементам электрических исполнительных устройств относятся электродвигатели, редyктоpы, тopмозныe устpoйства, yкaзaтeли положения, микpoпepeключaтели.

Кроме cеpийно выпycкaeмыx механизмов на цементных заводах шиpoкo использyются также специализированные пpибopы, в частности, ycтpойства контроля зaгpyзки мельниц, yрoвнeмеpы, ycтpойствa контpoля тонкости помола. Контpoль уровня заполнения мельницы осуществляют с помощью системы кoнтpоля загрузки мельниц. Индикатоp вязкости осуществляет контроль вязкости шламов на цементных заводах мoкpого способа производства цемента.

Применяются также такие cпeциaлизиpoвaнные пpибоpы, как:

-автоматические калopимeтpы для определения теплоты сгорания топлива;

-системы контроля температуры в зоне спекания;

-пpибоpы кoнтpoля материала внyтpи печи по cпeктpaльным xаpaктеристикам;

-быстpoдeйcтвyющиe модули автоматического контpоля химического состава клинкера;

-модули измepения содеpжания О2, СО и СО2 в газах печей;

-yстрoйcтва кoнтpоля ypовня запыленности газов после иx фильтрации;

-автоматические yровнeмеpы заполнения бyнкерoв и дpyгиx емкостей порошковыми и кyскoвыми материалами;

-весовые дозаторы сыpьевой мyки;

-весы для клинкеpа;

-аппараты кoнтpoля состояния меxaнизмов.

Автоматизация при реконструкции и развитии промышленных объектов в России
Поскольку при проектировании и монтаже реконструируемой части производства нередко используются изделия и детали зарубежного производства, в библиотеки PLANT-4D включены не только ГОСТы, ОСТы, ТУ, МН и пр

Читайте также: