CC BY
106
АВТОМАТИЗАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 681.51
М.В. Шипунов1, К.А. Ивушкин1, А.В. Циряпкина2, Л.П. Мышляев2, В.В. Грачев2 1000 «Научно-исследовательский центр систем управления» (г. Новокузнецк) 2Сибирский государственный индустриальный университет
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ УГЛЕОБОГАТИТЕЛЬНЫМИ
ФАБРИКАМИ
Первой современной системой автоматизации управления (САУ) углеобогатительной фабрикой (ОФ) была система, внедренная в 2001 г. на ОФ «Антоновская» (г. Новокузнецк), которая послужила прототипом практически для всех последующих новых и реконструированных отечественных ОФ. Система ОФ «Антоновская» была разработана Научноисследовательским центром систем управления с участием Объединенной компании «Сибшахтострой» [1 - 5]. Изменения в системах автоматизации управления ОФ до настоящего времени касались технических средств и базового программного обеспечения при практически одном и том же методическом, функциональном, информационном и алгоритмическом обеспечениях.
Существующие же наработки по оптимизации технологических режимов подготовки, обогащения углей, складирования и погрузки концентрата эффективного применения полупродуктов не нашли до настоящего времени должного практического применения.
Примером современной САУ может служить одна из последних созданных систем -САУ ОФ «Матюшинская» (г. Прокопьевск), внедренная в конце 2012 г. ОФ включает:
- САУ комплексом приема угля рядовых марок, поставляемого авто- и ж/д транспортом, и его подготовки;
- САУ комплексом обогащения угля рядовых марок;
- САУ комплексом складирования отходов обогащения в бункере породы;
- САУ комплексом складирования готовой продукции, включающим открытый склад концентрата объемом 25 тыс. т для класса 50 -200 мм, а также укрытый склад концентрата объемом 31,5 тыс. т для класса 0-50 мм;
- САУ комплексом погрузки готовой продукции в ж/д вагоны.
Система автоматизации управления решает следующие задачи:
- оперативного формирования и анализа информации об изменениях режимов функционирования и состояний технологических процессов, агрегатов и оборудования, потреблении электрической и тепловой энергии;
- оперативной согласованной коррекции заданий на режимные параметры технологических процессов;
- оперативной реализации управляющих решений и регулирования технологических параметров;
- контроля, учета и анализа нарушений технологической и производственной дисциплины, эффективности управления;
- комплексного и детального отображения информации о состоянии оборудования и агрегатов, изменениях технологических параметров, о действиях оперативного персонала в системе.
Функциональная структура САУ состоит из четырех уровней (рис. 1), на которых выполняются решения всех задач контроля, оценивания состояний, представления данных и управления. Техническая структура САУ представлена на рис. 2. Следует отметить, что подсистема нижнего уровня реализована на базе контроллеров серии TSXQuantum корпорации SchneiderElectric.
В качестве базового программного обеспечения были выбраны следующие программные средства VijeoSuite компании Citect корпорации SchneiderElectric:
1 - серверы ввода-вывода (OPCServer -OFS), посредством которых собирается производственная информация из подсистемы нижнего уровня;
2 - два сервера сбора предыстории (основной и резервный): VijeoHistorian, в них аккумулируется информация о работе оборудования САУ ОФ, произошедших событиях, повлекших простой оборудования или создание аварийной ситуации, а также о действиях персонала; информация, накопленная на серверах VijeoHistorian, обрабатывается и публикуется
-40 -
Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 1 (7), 2014
Рис. 1. Функциональная структура САУ ОФ «Матюшинская»
на портале в любом требуемом и удобном для восприятия виде: графиков, таблиц, диаграмм, текста; доступ к такой информации возможен с рабочего места диспетчера, либо с рабочей станции АРМ специалиста; в случае выхода из строя основного сервера сбора предыстории VijeoHistorian его функции принимает на себя резервный сервер, переключение происходит автоматически в реальном времени; такой вариант резервирования обеспечивает повышенную отказоустойчивость системы и сохранность данных;
3 - два SCADA-сервера (основной и резервный): VijeoCitectServer, осуществляющие сбор и передачу данных реального времени на станции диспетчера и АРМы специалистов;
4 - средства визуализации данных: VijeoCitectDisplayClient;
5 - программное обеспечение для анализа данных и подготовки отчетности: Vij eoCitectHistorian&PortalC AL;
6 - программное обеспечение инженерной
станции: VijeoCitect, VijeoHistorian,
VijeoDesigner и UnityPro; инженерная станция обеспечивает инструментальную поддержку изменений информационного и прикладного программного обеспечения САУ технологическим комплексом фабрики, а также решение задач производственно-исследовательского характера.
Информационное обеспечение САУ ОФ «Матюшинская» разработано с помощью SCADA-системы VijeoCitect. На мониторе диспетчера САУ средствами SCADA-системы представлена мнемосхема (рис. 3), состоящая из верхней, основной и нижней областей. Верхняя содержит панель инструментов для навигации, а также меню для вызова дополнительных видеокадров и всплывающих окон (фрагмент 1 рис. 3). В нижней области расположена панель инструментов сигналов тревог (фрагмент 3 рис. 3) для отображения в реальном масштабе времени всех тревог и событий, сконфигурированных в системе.
В основную область первоначально (при загрузке системы) помещается основной видеокадр, отображающий технологическое оборудование и схему материальных потоков главного корпуса, кнопки управления, информационные табло режимов работы, текущего состояния главного корпуса и комплекса углеприема и углеподготовки, а также таблица «Весы» для отображения текущей нагрузки на конвейерах (фрагмент 2 рис. 3). При необходимости в основную область могут быть помещены следующие дополнительные видеокадры:
- «Погрузка и углеприем», отображающий технологическое оборудование и схему мате-
-41 -
-42 -
Систем» инженерного сопровождения
Vijeo Hlatortan VQaoCltK.1 UntyPro
Инженерная станция
Здание жим. лаборатории и ОТК
Системв управления производственными процессами
Vijeo Cited ■ Vijeo Citact D*»pley Clrml. H Dlsplxy Client, HlelorHHi Д H tllitoriifi fl Portal CAL ■ Portal CAL
Vljeо CHoct ■ Vijeo Ct**<i Drtplrty Client. Щ CXsplay Our*. HMtorlxn Д I Portal CAL I Portal CAL
АРМ ы специалистов
Vljec Cltact Dtsptrry Client. Ht«to«Un & Portal CAL
♦
Ethernet j
Гравный корпус
Пульт управления тяжалоервбньши установками
НММерминап Magattfi ХВТ оператора тямелосрелными
установками
Комплекс погрузки
Система диспетчерского контроля и управления погрузкой Погрузочный пункт 1 Погрузочный пункт 7
HMI-термимап Magelts ХВТ огмрагоре по»ружой
НМ1*1врмиыап Magehs ХВТ оператора погружай
Система оперативно-диспетчерского контроля и управления технологическим комплексом
vijeo Qtect Olepiay Client,
Vljao Cltact Server Horae
Основная лиспетчерсадм Резервная аислотчерсяая Основной станция акция SCADA с
Системв централизованного сборе, обработки и хранения информации
V’jeoHietorian. ■ Vijeo Nttiorian.
Основной сервер Резервна сервер Гляттп п_
<**• <*«■
l?Ti S?
Пульт управление флотомвшинвми
НММерминал МадеЬа ХВТ опере юра фпотсмвшинами
Т Ethernet t
Комплекс углеприема
Система диспетчерского контроля и управления углеприемом
НММерминал МадеНь ХВТ оператора углеприема
АААААААА
Энергоблок Nsi Глеемово хорлуса
т
1 PLC1
’ Г. ' ’ Г. \ •’
k|» I i Ц » I * Г I Р
• • • • ’» • • •
i I ; i ; I : I
I 1
Энергоблок Ыа2 Главного корпуса
♦ 4 4
I
RIOI.6
В
RI03.8
мог.«
«02.7
тог. 5
А А 1 А А
Энергоблок №5 Перегрузки №2 f Т Т
ТГ" i t i
т т т
; I ;
tit
I
| RI03.3 | RK33.3 | RIQ3.4
RI03.S
в
Ethernet
♦ 4 I
ч < х«ов»« 1 т * t
* • { 1 i
1 .pv*. i'nf," 1
«ОТ. 2
Энергоблок ЮЗ Углеприема
ч
* 4
? * т
I i
RI01.3 RI01.4
Энергоблок N*4 Перегрузки Ш1
ч
4 4 4
ч
I -гг
U
: i
Я/0Т.5
Элереоблох Мб Погрузки
RI03.6 Rt03.7
Рис. 2. Техническая структура САУ ОФ «Матюшинская»
Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 1(7), 2014
-43 -
Рис. 3. Мнемосхема монитора диспетчера ОФ «Матюшинская»
Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 1(7), 2014
Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 1 (7), 2014
риальных потоков комплексов погрузки и приема привозных углей;
- «Вентиляция и дренчеры», отображающий вспомогательное оборудование фабрики в соответствии с местом его расположения;
- «Активные тревоги» для работы с текущими тревогами и событиями, зафиксированными в системе;
- «Суммарные тревоги» для отображения истории появления сообщений тревог из файла регистрации событий;
- «Анализатор процессов» для отображения данных трендов (реального времени или архивных) и данных сигналов тревог;
- «Уровни в зумпфах» для графического отображения значений уровней в зумпфах и емкостях фабрики;
- «Частотные преобразователи, МКЗиД» для отображения в виде графиков информации, полученной с устройств (частотные преобразователи, устройства плавного пуска, устройства микроконтроллерной защиты и диагностики двигателей).
Обобщенное отображение информации о текущем состоянии любого агрегата комплекса осуществляется в соответствии с признаками, формируемыми в системе управления технологическим комплексом по результатам контроля, во-первых, посредством цветовой индикации мнемонического изображения этого агрегата, во-вторых, текстом в поле информационного табло всплывающего окна.
Детальная информация о текущем состоянии агрегата, причинах его неготовности или аварии дается в виде текстовых сообщений на диагностических окнах, вызываемых с соответствующих всплывающих окон. Текстовые сообщения (аварийные или предупреждающие признаки) выделяются черным цветом на фоне прочих сообщений, а пиктограмма слева от текста загорается красным для привлечения внимания диспетчера о нарушении работы оборудования.
В системе управления ОФ «Матюшинская» предусмотрены три режима управления технологической схемой:
- автоматическое управление (режим «Автомат» - основной режим, при котором автоматически реализуются все информационные и управляющие функции);
- дистанционное управление (режимы «Дистанция», «Локальный Дистанция»), при котором системой автоматически реализуются все информационные функции, но управление каждым агрегатом (включение/выключение) выполняется диспетчером;
- местное управление (режимы «Местный», «Локальный Местный» - вспомогательные, наладочные), при котором автоматически реализуются все информационные функции, а управление каждой отдельной позицией оборудования осуществляется по командам с местных постов управления.
Выбор режима управления технологическим комплексом «Автомат», «Дистанция», «Местный» осуществляется с помощью пульта управления, расположенного возле рабочего места диспетчера.
Выводы. САУ ОФ «Матюшинская» может служить прототипом для большинства проектируемых и реконструируемых углеобогатительных фабрик. Многие программнотехнические решения с незначительными корректировками можно использовать для создания САУ предприятиями горной отрасли.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Киселев С.Ф., Мышляев Л.П., Подо в В.С. и др. Система автоматизации производственных процессов ОФ «Антоновская» // Перспективные технологии разработки и использования минеральных ресурсов: Труды VII Международной научно-практической конференции. - Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2001. С. 237 - 239.
2. С а з ы к и и Г.П., Синеокий Б.А., Мышляев Л.П. Проектирование и строительство углеобогатительных фабрик нового поколения - Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2003. - 126 с.
3. Автоматизация управления углеобогатительными фабриками / Л.П. Мышляев, С.Ф. Киселев, А.А. Ивушкин и др. - Ново-кузнец: изд. СибГИУ, 2003. - 304 с.
4. Системы автоматизации на основе натурно-модельного подхода. Т.2. Системы автоматизации производственного назначения / Под. ред. Л.П. Мышляева. - М.: Наука, 2006. - 483 с.
5. Ivyshkin А.А., S a z у k i и G.P., Myshlyaev L.P., Kiselyov S.F. Algorithmization of Coal Dressing Process Control // XV International Coal Preparation Congress. - China, 2006.
© 2014 г. M.B. Шипунов, К. А. Ивушкин, A.B. Циряпкина, Л.П. Мышляев, В.В. Грачев Поступила 22 января 2014 г.
-44 -
