Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО "РУСАЛ Новокузнецк", 52479-13

Назначение

Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк» (далее - ИС) предназначена для измерений уровня (металла, воды), давления (воды, воздуха, масла), объёмного расхода (воды), температуры (воды), скорости (литья); автоматического контроля технологических параметров, их визуализации, регистрации и хранения, диагностики состояния технологического оборудования ИС, формирования сигналов предупредительной, аварийной и звуковой сигнализации.

Описание

ИС является средством измерений единичного производства. Конструкция ИС представляет собой трехуровневую систему, построенную по иерархическому принципу. В состав ИС входят 9 измерительных каналов. Измерительные каналы (ИК) ИС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596):

1)    измерительные компоненты - первичные измерительные преобразователи (ПИП), имеющие нормированные метрологические характеристики (нижний уровень ИС);

2)    комплексные компоненты - контроллер программируемый SIMATIC S7-300 и устройства распределенного ввода-вывода SIMATIC ET200 (средний уровень ИС);

3)    вычислительные компоненты - автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и сервер (верхний уровень ИС).

Связующие компоненты - технические устройства и средства связи, используемые для приема и передачи сигналов, несущих информацию об измеряемой величине от одного компонента ИС к другому.

Структурная схема ИС приведена на рисунке 1.

Принцип действия ИС заключается в следующем. ИС функционирует в автоматическом режиме. Первичные измерительные преобразователи выполняют измерение физических величин и их преобразование в унифицированный сигнал постоянного тока (от 4 до 20 мА). Контроллер программируемый SIMATIC S7-300 (далее контроллер) измеряет аналоговые унифицированные выходные сигналы измерительных преобразователей, выполняет их аналого-цифровое преобразование, переводит цифровые коды в значения технологических параметров, выполняет вычислительные и логические операции, проводит диагностику оборудования, формирует сигналы предупредительной и аварийной сигнализации. Контроллер по цифровому каналу передает информацию на сервер. Сервер выполняет архивирование информации, ее хранение и предоставляет данные на АРМ оператора. АРМ оператора обеспечивает отображение параметров технологического процесса, информации о состоянии оборудования ИС, настройку сигнализации, регуляторов.

ИС обеспечивает выполнение следующих основных функций:

1)    измерение и отображение значений физических величин, характеризующих технологический процесс;

2)    автоматическая диагностика состояния технологического оборудования;

3)    контроль протекания технологического процесса;

4)    формирование и отображение сигналов предупредительной, аварийной и звуковой сигнализации;

Центральный

гульт

управления

Profibus

Profibus

Контроллер программируемый SIMATIC S7-300

/tyA

/tYy+Y

Устройство распределенного ввода-вывода SIMATIC ЕТ200

Шкаф

контроллера

Помещение

маслостанции

Модуль ввода аналоговых сигналов 6AG1 331-7KF02-2AB0

И К №1-№4

Модуль ввода аналоговых сигналов 6ES7 331-7KF02-2AB0

Помещение подачи воды

И К №7

Устройство распределенного ввода-вывода SIMATIC ЕТ200

Модуль ввода токовых сигналов 6ES7 134-4GB01-0AB0 _ И К №8

Модуль ввода токовых сигналов 6ES7 134-4GB01-0AB0 _И К №9

Модуль ввода токовых сигналов 6ES7 134-4GB01-0AB0

И К №5

ПИП

Модуль ввода токовых сигналов 6ES7 134-4GB01-0AB0

И К №6

ПИП

ПИП

ПИП

ПИП

Рисунок 1 - Структурная схема ИС

5)    формирование архивов тревог и событий;

6)    выполнение функции защиты оборудования, программного обеспечения и данных от несанкционированного доступа на физическом и программном уровне.

Программное обеспечение

Структура и функции программного обеспечения ИС:

-    программное обеспечение АРМ оператора функционирует в системе HMI/SCADA-система Proficy iFix GE Fanuc и осуществляет отображение измеренных значений параметров технологического процесса, архивных данных, журнала сообщений, сигналов сигнализации, а также настройку сигнализации и регуляторов;

-    программное обеспечение (ПО) сервера фукнкционирует в системе HMI/SCADA-система Proficy iFix GE Fanuc и осуществляет прием данных из контроллера, хранение архивных данных и сообщений в СУБД MS SQL Server и СУБД Historian Wonderware;

-    встроенное ПО контроллера программируемого SIMATIC S7-300 (метрологически значимая часть ПО ИС) функционирует в системе программирования STEP

7 и осуществляет автоматизированный сбор, обработку и передачу измерительной информации на сервер, диагностику оборудования, обеспечение работы предупредительной, аварийной и звуковой сигнализации.

Идентификация метрологически значимой части ПО ИС (ПО контроллера) выполняется с помощью программатора и USB/MPI адаптера по команде оператора, доступ защищен паролем. Идентификационные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Метрологические характеристики ИС нормированы с учетом ПО контроллера. Защита программного обеспечения контроллера программируемого SIMATIC S7-300 соответствует уровню «А» по классификации МИ 3286-2010. Для защиты программного обеспечения АРМ оператора и сервера от непреднамеренных и преднамеренных изменений реализован алгоритм авторизации пользователей. Защита ПО АРМ оператора и сервера соответствует уровню «С» по классификации МИ 3286-2010.

Технические характеристики

1    Метрологические характеристики и характеристики погрешности измерительных каналов ИС приведены в таблице 2.

2    Параметры электрической сети питания:

напряжение питания переменного тока, В частота, Гц

напряжение питания постоянного тока, В

от 198 до 242; от 49,6 до 50,4; от 21,6 до 26,4.

3    Параметры выходных сигналов с первичных измерительных преобразователей:

-    электрический ток, мА    от 4 до 20.

4    Параметры модулей ввода аналоговых сигналов:

а)    контроллера:

-    модуль 6AG1 331-7KF02-2AB0    от 4 до 20 мА;

-    модуль 6ES7 331-7KF02-2AB0    от 4 до 20 мА;

б)    устройства распределенного ввода-вывода ET200 (далее устройства):

-    модуль 6ES7 134-4GB01-0AB0    от 4 до 20 мА.

5    Коммуникационные каналы и интерфейсы:

-    информационный обмен между измерительными (первичными измерительными преобразователями) и комплексными компонентами осуществляется по кабелям контрольным с медными жилами с ПВХ изоляцией. Параметры линий связи удовлетворяют требованиям ГОСТ 18404.0 и ГОСТ 26411;

-    информационный обмен между компонентами среднего и верхнего уровней ИС осуществляется посредством промышленной информационной сети PROFIBUS DP. Линии связи построены на основе медного кабеля (экранированная витая пара SINEC L2).

6    Условия эксплуатации:

6.1    измерительных и связующих компонентов ИС:

а)    температура окружающего воздуха, °С:

1)    лазерные датчики Selcom LMI

от 20 до 70;

от 0 до 30;

от 0 до 40; от 20 до 40;

от 10 до 45;

от 40 до 98; от 84 до 106,7 (от 630 до 800).

от 15 до 35;

от 40 до 80; от 84 до 106,7 (от 630 до 800). 10.

2)    преобразователи давления измерительные S-10, датчик давления DS

3)    преобразователь расхода вихревой ЭМИС-ВИХРЬ 200, счетчик-расходомер массовый Micro Motion

4)    датчик температуры 248

5)    преобразователь измерительный давления и уровня Waterpilot

б)    относительная влажность окружающего воздуха при 25 °С, %

в)    атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.)

6.2    комплексных компонентов, сервера ИС и АРМ оператора: а) температура окружающего воздуха, °С

6)    относительная влажность окружающего воздуха при 25 °С, %

в) атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.)

Средний срок службы ИС, лет, не менее

Таблица 2 - Метрологические характеристики и характеристики погрешностей измерительных каналов ИС

Продолжение таблицы 1

наносится в виде наклейки на титульный лист документа «Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Паспорт».

Комплектность

В комплект ИС входят технические средства, специализированные программные средства, а также документация, представленные в таблицах 2 - 4, соответственно.

Измерительные и комплексные компоненты ИС представлены в таблице 2, вычислительные и вспомогательные компоненты представлены в таблице 3, программное обеспечение (включая программное обеспечение контроллера программируемого) - в таблице 3, техническая документация - в таблице 4.

Таблица 3 - Вычислительные и вспомогательные компоненты ИС

Таблица 4 - Техническая документация на ИС

Поверка

осуществляется по документу МП 170-12 «ГСИ. Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Методика поверки», утвержденному руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Томский ЦСМ» 31 октября 2012 г.

Основные средства поверки:

-    средства измерений в соответствии с нормативной документацией по поверке первичных измерительных преобразователей;

-    калибратор электрических сигналов ТС 305, воспроизведение сигналов силы постоянного тока в диапазоне от 0 до 22 мА, Д = ± (0,2-10-3-!показ. + 2) мкА.

Сведения о методах измерений

Метод измерений приведен в документе в «Система автоматического управления процессом литья AutoCast. Руководство по эксплуатации».

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к системе измерительной литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк»

1    ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.

2    ГОСТ Р 51841-2001 Программируемые контроллеры. Общие технические требования и методы испытаний.

3    23584736.42 5220.430.ТЗ. Модернизация литейного отделения №2 (Литейный комплекс для литья цилиндрических слитков) ОАО «НкАЗ». Техническое задание.

4    ТИ 451.02.07-2012. Производство цилиндрических слитков на литейной машине Wagstaff и их последующая гомогенизация. Технологическая инструкция.

Рекомендации к применению

Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.