Типовые узлы автоматических систем регулирования металлургических печей

Структурная схема АСУ ТП МНЛЗ

Задачи решаемые на верхнем уровне АСУ ТП МНЛЗ

АСУ ТП машины непрерывной разливки стали работает в супервизорном режиме, и поэтому на нее ложится решение широкого круга задач по ведению технологического процесса разливки стали на МНЛЗ.

Рассмотрим задачи решаемые АСУ ТП МНЛЗ:

- автоматизированный контроль и учёт основных технологических параметров процесса разливки, периодов технологического цикла МНЛЗ, простоев МНЛЗ. С нижнего уровня АСУ ТП МНЛЗ – уровень объекта управления и датчиков, - стекается вся текущая информация (через второй уровень локальных систем автоматического управления) о состоянии объекта, его основных параметров, которые позволяют судить о качестве течения технологического процесса непрерывной разливки стали;

- выдача оперативной технологической информации оперативному персоналу, обслуживающему МНЛЗ. АСУ ТП через комплекс технических средств автоматизации выдает на посты управления МНЛЗ текущую информацию о состоянии технологического объекта;

- АСУ ТП включает в себя комплекс математических моделей процессов, происходящих в агрегате, для выдачи коррекции или уставок в локальные контуры управления МНЛЗ. В разработанной АСУ ТП реализованы две математические модели, описывающие процессы тепловой работы кристаллизатора и зоны вторичного охлаждения. На основании информации полученной с нижних уровней производится расчет уставок для систем локального регулирования, реализованных на PLC микроконтроллерах;

- ведение технико-экономического протокола работы МНЛЗ;

- ведение паспорта разливки;

- выдача информации о состоянии объекта на печать;

- накопление статистической информации об объекте управления для дальнейшего ее использования в подсистемах адаптации и подстройки параметров математических моделей;

- резервирование оперативной информации об объекте для возможности продолжения его нормальной работы в аварийных ситуациях;

- АСУ ТП реализует задачу диагностики состояния оборудования агрегата;

- прогнозирование основных показателей производства;

- АСУ ТП поддерживает информационную связь с АСУ ТП других технологических объектов завязанных в одну технологическую линию: миксерное отделение кислородно-конвертерного цеха, собственно кислородно-конверторное отделение, агрегат внепечной обработки стали, прокатные станы.

После постановки всех задач контроля и управления АСУ ТП МНЛЗ, необходимо рассмотреть структурную схему системы, на которой изображаются уровни иерархии автоматизированной системы управления технологическим объектом, на каждом из уровней описываются задачи, возлагаемые на него, функции системы, технические средства контроля и оперативный персонал, отвечающий за работу агрегата на уровне АСУ ТП. После разбиения АСУ ТП на уровни необходимо выделить на каждом уровне отдельные технологические точки, посты, отвечающие за определенный процесс в работе агрегата. После завершения данного этапа осуществляется привязка уровней друг к другу, как по вертикальной, так и по горизонтальной иерархии.

Рассматриваемая автоматизированная система управления непрерывной разливкой стали на состоит из 3 уровней:

- первый уровень – уровень объекта и датчиков;

- второй уровень - уровень локальных систем управления;

- третий уровень – собственно уровень АСУ ТП.

Необходимость именно такой системы, состоящей из 3 уровней обусловлена тем, что первоначально необходимо получить информацию о состоянии объекта, а также воздействовать на объект с помощью исполнительных механизмов. Полученная информация поступает оперативному персоналу на уровень локальных систем управления или как его еще называют, технологический уровень. На этом уровне исходя из полученной информации происходить управление объектом с помощью локальных систем. Информация со второго уровня поступает на третий уровень, на котором реализована АСУ ТП, которая выполняет задачи описанные выше. Таким образом для создания АСУ ТП МНЛЗ необходимо использовать систему состоящую из трех уровней.

Рассмотрим более подробно каждый уровень автоматизированной системы управления технологическим процессом разливки стали на машинах непрерывного литья.

Самый нижний уровень называется уровень объекта управления. На этом уровне находится сам объект управления, датчики, которые являются первичными источниками информации о технологических параметрах объекта, исполнительные механизмы, с помощью которых на объект оказывается управляющее воздействие; также на этот уровне установлена аппаратура отсечки и блокировки, некоторые виды преобразователей, которые по своим техническим характеристикам должны непосредственно находится вблизи датчиков. С этого уровня передается информация о состоянии объекта на верхние уровни, а в свою очередь с верхних уровней на уровень объекта поступают управляющие воздействия.

Второй уровень – технологический уровень или уровень локальных систем автоматизации. На этом уровне находятся технологические посты управления объектом. В свою очередь на постах управления находится аппаратура КИП И А, которая позволяет контролировать и регулировать технологические параметры. Рассмотрим этот уровень более подробно.

Данный уровень включает в себя 3 поста управления машиной непрерывного литья заготовок:

- пост управления МНЛЗ №1;

- пост управления машиной газовой резки;

- пост разливки.

Основной пост управления с которого ведется управления МНЛЗ – это пост управления №1. На нем расположены щиты КИП и А с преобразователями, вторичными показывающими приборами, задатчиками, блоками ручного управления, индикаторами, системами сигнализации и производственной громкоговорящей связи, диспетчерской связи. На этом посту находятся микроконтроллеры, на которых осуществлена задача регулирования технологических параметров. Вся информация, поступающая с объекта управления – с нижнего уровня АСУ ТП,- преобразовывается, индицируется и заводится в микроконтроллер, который в зависимости от заложенного в него алгоритма управления выдает то или иное управляющее воздействие. Для более оперативной работы обслуживающего персонала, а на данном посту управления это оператор технолог, на посту установлена электронная вычислительная машина, которая дублирует показания всех приборов, визуализирует технологический процесс и связана с верхним уровнем АСУ ТП. На ЭВМ поступает также вся текущая информация, находящаяся в АСУ ТП. Оператор-технолог со своего поста управления может задавать уставки на микроконтроллер только с ручного задатчика, с ЭВМ своего поста он это не может сделать. Для выдачи уставок от ЭВМ используется самый верхний уровень и электронная машина, находящаяся именно там. Оператор-технолог со своего поста управления может включить как локальное задание на регулирование, так и выдачу уставок от ЭВМ.

Пост управления машиной газовой резкой служит для организации работы этого узла агрегата. Технологический персонал поста – оператор МГР. Приборы управления располагаются на пульте вместе с датчиками-преобразователями и вторичными приборами. Основная задача оператора – это мерный рез слитка. Этот пост информационно связан с главным постом управления.

Пост управления разливкой предназначен для организации работы следующих взаимосвязанных узлов машины: сталеразливочный ковш, промежуточный ковш и кристаллизатор. Оператор разливки следит за уровнями металла в промежуточном ковше, сталеразливочном ковше и кристаллизаторе. Очень важным параметров является также масса металла в ковшах. Основная задача – вовремя подать новый сталеразливочный ковш, чтобы уровень металла в промежуточном ковше не снизился ниже критического. Этот пост информационно связан с главным постом управления МНЛЗ.

Самый верхний уровень иерархии системы – это непосредственно уровень АСУ ТП. На этом уровне находится ЭВМ, за работой которой и системы в целом следит оператор АСУ ТП. ЭВМ организует всю работу технологического агрегата и обеспечивает правильное ведение технологического процесса в целом.

Рассмотрим задачи решаемые на этом уровне:

- автоматизированный контроль и учёт основных технологических параметров процесса разливки, периодов технологического цикла МНЛЗ, простоев МНЛЗ. С нижнего уровня АСУ ТП МНЛЗ – уровень объекта управления и датчиков, - стекается вся текущая информация (через второй уровень локальных систем автоматического управления) о состоянии объекта, его основных параметров, которые позволяют судить о качестве течения технологического процесса непрерывной разливки стали;

- выдача оперативной технологической информации оперативному персоналу, обслуживающему МНЛЗ. АСУ ТП через комплекс технических средств автоматизации выдает на посты управления МНЛЗ текущую информацию о состоянии технологического объекта;

- АСУ ТП включает в себя комплекс математических моделей процессов, происходящих в агрегате, для выдачи коррекции или уставок в локальные контуры управления МНЛЗ. В разработанной АСУ ТП реализованы две математические модели, описывающие процессы тепловой работы кристаллизатора и зоны вторичного охлаждения. На основании информации полученной с нижних уровней производится расчет уставок для систем локального регулирования, реализованных на PLC микроконтроллерах;

- ведение технико-экономического протокола работы МНЛЗ;

- ведение паспорта разливки;

- выдача информации о состоянии объекта на печать;

- накопление статистической информации об объекте управления для дальнейшего ее использования в подсистемах адаптации и подстройки параметров математических моделей;

- резервирование оперативной информации об объекте для возможности продолжения его нормальной работы в аварийных ситуациях;

- АСУ ТП реализует задачу диагностики состояния оборудования агрегата;

- прогнозирование основных показателей производства;

- АСУ ТП поддерживает информационную связь с АСУ ТП других технологических объектов завязанных в одну технологическую линию: миксерное отделение кислородно-конвертерного цеха, собственно кислородно-конверторное отделение, агрегат внепечной обработки стали, прокатные станы;

- корректировка коэффициентов настройки динамической модели на основе статистических данных;

- выдача уставок на локальные системы автоматического регулирования.

В/из АСУ ТП прокатного цеха В/из АСУ ТП ККЦ

Рисунок 4.8 – Структурная схема АСУТП машины непрерывного литья заготовок

Дата добавления: 2015-03-29