Научная статья на тему 'Системы автоматизации управления углеобогатительными фабриками'

Системы автоматизации управления углеобогатительными фабриками Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
472
105
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ / ТЕХНИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА САУ / ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА САУ / СЕРВЕР ПРЕДЫСТОРИИ / КОНТРОЛЛЕР / ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ / ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ / SCADA-СИСТЕМА / МНЕМОСХЕМА / AUTOMATION CONTROL SYSTEM / THE TECHNICAL STRUCTURE OF THE ACS / THE FUNCTIONAL STRUCTURE OF THEACS / SERVER HISTORY / CONTROLLER / SOFTWARE / DATAWARE / SCADA-SYSTEM / SYMBOLIC CIRCUIT

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Шипунов Михаил Владимирович, Ивушкин Константин Анатольевич, Циряпкина Анастасия Владимировна, Мышляев Леонид Павлович, Грачев Виталий Викторович

Рассмотрены вопросы проектирования современных систем автоматизации управления углеобогатительными фабриками на примере ОФ «Матюшинская» (г. Прокопьевск). Приводится описание функциональной и технической структур фабрики. Описано используемое базовое программное обеспечение, а также разработанное информационное обеспечение углеобогатительной фабрики.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Шипунов Михаил Владимирович, Ивушкин Константин Анатольевич, Циряпкина Анастасия Владимировна, Мышляев Леонид Павлович, Грачев Виталий Викторович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Automation control system for coal preparation plant

The paper considers the features of modern automation control system designs in terms of the coal preparation plant «Matyushinskaya» (Prokopyevsk). The functional and technical structure of the factory is described. The used basic software, as well as designed dataware of coal preparation plant is presented.

Текст научной работы на тему «Системы автоматизации управления углеобогатительными фабриками»

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

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

♦ 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 -

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.