Автоматизация конечной станции

Выступление

    Уважаемый председатель и члены государственной  комиссии, вашему вниманию предоставляется  диплом на тему: «Модернизация АСУ  ТП конечной насосной станции отделения  окомкования ОАО ОЭМК».

    Конечная  насосная станция является первым участком который принимает исходное сырье для получения окатышей, и именно от работы ее оборудования зависит качество кека вырабатываемого на вакуум-фильтрах, а также нагрузка на оборудование участка вакуум-фильтров. (Чертеж №1)

    На  данный момент насосная станция уже  оснащена современными средствами автоматизации, но они не охватывают весь технологический процесс станции. Модернизация АСУ ТП позволит автоматизировать все основное оборудование станции. Именно такой шаг позволит держать оптимальные технологические параметры пульпы поступающей на насосную станцию. В результате этого снизится нагрузка на технологическое оборудование насосной станции и участка вакуум-фильтров, оно будет работать в номинальном режиме, что повысит его наработку на отказ, и снизит количество не запланированных ремонтов.  Так же уменьшатся затраты электроэнергии, а так же возрастет качество кека.

    Для модернизации данной задачи сначала  была разработана функциональная схема  автоматизации. (Чертеж 2) На ней можно  увидеть основное оборудование для  реализации проекта по автоматизации. Таким оборудованием являются насосы с частотными приводами и расположение после сгустителя и мешалок, а тек же задвижка технологической воды. Еще изображены основные контура регулирования технологических параметров: Контур регулирования плотности пульпы до мешалок (Контур №1), контур регулирования уровня заполнения мешалок (Контур №2) и контур регулирования плотности пульпы на выходе (Контур №3).

    По  функциональной схеме была разработана  структурная схема контуров регулирования (Чертеж 3). Были разработаны математические модели объектов управления. Структурная схема была смоделирована в пакете MatLab. Основными элементами  в  контуре №1 и является математическая модель ПИ-регулятора и частотного привода насоса, в контуре №2 так же присутствует модель ПИ-регулятора и привода насоса, а так же математическая модель емкости. В контуре №3 основными элементами являются модель МЭО и задвижки и емкости для смешивания пульпы и воды. Все три контура связаны между собой. В результате моделирования работы системы в пакета MatLab были получены оптимальные насройки ПИ-регулятора для каждого из контуров, а так же получены графики переходных процессов регулируемых в технологическом процессе величин. (Чертежи 4 и 5) На первом из них изображены управляющее воздействие и  результат в контуре №1 и №2, на втором в контуре №3. Из графиков можно увидеть, что регулируемые величины плотности и уровня находятся в пределах допустимых технологией значений.

    По  результатам проведенной работы была составлена структура комплекса технических средств. (Чертеж 6) На верхнем уровне расположена операторская станция, это компьютер с параметрами:

    На  операторской станции установлена  SCADA система WinCC.

На  среднем уровне находится контролер: SIMATIC S7-200: ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР CPU 222, ОБЪЕМ ПАМЯТИ ПРОГРАММ 4 КБАЙТ/ 1.3К ИНСТРУКЦИЙ; ОБЪЕМ ПАМЯТИ ДАННЫХ 2 КБАЙТ; 1 PPI/ СВОБОДНО ПРОГР. ПОРТ/ RS 485; ПИТАНИЕ =24В; 8DI =24В; 6DO =24В/ 0.75А; ДО 2 МОДУЛЕЙ РАСШИРЕНИЯ.

    Для программирования контроллера был  выбран пакет программ с возможность  программирования на языке STEP 7. На нижнем уровне расположены датчики и исполнительные механизмы. Выбор всех технических средств и устройств обосновании технически экономически подтвержден.

    Так же был составлен алгоритм работы операторской станции. (Чертеж7)  Из него видно, что перед началом  работы станции проверяется физической связи с датчиками. Если проверка выполнена успешно в этом случает оператор может ввести задание по плотности и уровню. Далее идет считывание сигнала с датчика и выработка управляющего воздействия и его выдача на исполнительный механизм. По алгоритму работы станции была написана программа (Чертеж 8).

    Далее была разработана визуализация. (Чертеж 9) На ней представлены все необходимые оператору показания и основное оборудование насосной станции: Мешалки, сгуститель, и резервуар технической воды. Визуализация процесса выполнена в трех цветах согласно ГОСТ, что бы предотвратить преждевременную усталость глаз оператора. Предусмотрены функции архивирования и аварийных сообщений а также функция просмотра архивов и аварийных сообщений.

    Следующим пунктом было рассмотрено влияние вредных производственных факторов на обслуживающий персонал станции до и после внедрения системы автоматизации и произведен расчет сопротивления заземления контролера.

    В организационно-экономической части  был произведен расчет затрат, расчет снижения себестоимости и срока окупаемости. Приведен график чистого дисконтированного дохода (Чертеж 10). По графику видно что проект окупается за 2.1 года, что и подтверждается расчетами. 

    Спасибо за внимание, доклад окончен.