Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом гидросбива окалины станов рельсобалочного цеха ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК", 53270-13

Назначение

Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом гидросбива окалины станов рельсобалочного цеха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» (далее -ИС) предназначена для измерений температуры (воды, воздуха), давления, уровня и объёмного расхода воды; автоматического непрерывного контроля технологических параметров, их визуализации, регистрации и хранения, а также выполнения функций сигнализации.

Описание

ИС является средством измерений единичного производства. Конструктивно ИС представляет собой трёхуровневую распределённую систему. Измерительные каналы (далее -ИК) ИС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596):

1)    измерительные компоненты - первичные измерительные преобразователи (в том числе взрывозащищённые), имеющие нормированные метрологические характеристики (нижний уровень ИС);

2)    комплексные компоненты (средний уровень ИС) - контроллер программируемый SIMATIC S7-300 (далее - ПЛК);

3)    вычислительные компоненты - многофункциональная панель оператора SIMATIC МР 377 (панель оператора) (верхний уровень ИС);

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

Измерительные каналы ИС имеют простую структуру, которая позволяет реализовать прямой метод измерений путём последовательных измерительных преобразований. ИС имеет в своём составе 11 ИК. 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 токовый сигнал (от 4 до 20 мА). ПЛК измеряет выходные аналоговые сигналы в виде силы постоянного тока, выполняет их аналого-цифровое преобразование; осуществляет приём и обработку дискретных сигналов, и на основе полученных данных формирует сигналы автоматизированного контроля и управления в реальном масштабе времени технологическим процессом. ПЛК по цифровому каналу передаёт информацию на панель оператора, предназначенную для мониторинга и оперативного управления технологическим процессом.

ИС обеспечивает выполнение следующих основных функций:

1)    измерение и отображение текущих значений технологических параметров;

2)    первичная обработка результатов измерений;

3)    хранение архивов значений параметров технологического процесса;

4)    автоматическая диагностика состояния технологического оборудования и контроль протекания технологического процесса;

5)    ведение архивов тревог; формирование сигнализации;

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

7)    ведение системы обеспечения единого времени.

Profibus

ПИП - первичный измерительный преобразователь; Рисунок 1 - Структурная схема ИС

Система обеспечения единого времени (СОЕВ) выполняет законченную функцию измерений и синхронизации времени. СОЕВ ИС включает в состав: ПЛК, панель оператора, станцию связи, синхронизирующую время с сервером времени ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Сервер времени осуществляет прием точного времени через Интернет с использованием протокола NTP от тайм-серверов 2 уровня (Stratum 2). Системное время тайм-серверов согласовано с UTC (SU) с погрешностью, не превышающей 10 мкс. Панель оператора один раз в сутки по протоколу Windows XP обращается к станции связи, считывает точное время, корректирует свое время и устанавливает время в ПЛК. Расхождение времени панели оператора и ПЛК не превышает ± 5 с.

Программное обеспечение

Структура и функции программного обеспечения (ПО) ИС:

ПО панели оператора функционирует в SCADA-системе SIMATIC WinCC и осуществляет отображение измеренных значений параметров технологического процесса, хранение архивных данных на flash диске, формирование и отображение архивных данных, архивов тревог, сигналов сигнализации.

Встроенное ПО ПЛК (метрологически значимая часть ПО ИС) разработано в системе программирования SIMATIC Step7 и осуществляет автоматизированный сбор, обработку и передачу измерительной информации на панель оператора, диагностику оборудования, обеспечение работы сигнализации.

Идентификация метрологически значимой части ПО ИС (ПО ПЛК) выполняется по команде оператора, доступ защищён паролем. Идентификационные данные приведены в таблице 1.

Метрологические характеристики ИС нормированы с учётом ПО ПЛК.

Таблица 1

Защита ПО ПЛК соответствует уровню «А» по классификации МИ 3286-2010. Для защиты программного обеспечения панели оператора от непреднамеренных и преднамеренных изменений реализован алгоритм авторизации пользователей. Защита ПО панели оператора соответствует уровню «С» по классификации МИ 3286-2010.

Технические характеристики

1    Метрологические характеристики измерительных каналов ИС приведены в таблице 2.

2    Параметры электрического питания:

-    напряжение питания постоянного тока, В    от 12 до 42;

-    напряжение питания переменного тока, В    от 198 до 242;

-    частота, Гц    от 49 до 51.

3    Параметры выходных сигналов с первичных измерительных преобразователей:

3.1 Непрерывные сигналы (по ГОСТ 26.011-80):

-    электрический ток, мА    от 4 до 20.

4    Параметры входных сигналов модулей ввода аналоговых сигналов ПЛК:

-    SM331 6ES7 331-7КF02-0AB0    от 0/4 до 20 мА.

5    Коммуникационные каналы и характеристики интерфейсов

5.1    Информационный обмен между измерительными и комплексными компонентами ИС осуществляется по кабелям контрольным с медными жилами с ПВХ изоляцией КВВГ; между комплексными и вычислительными компонентами - по оптическому кабелю.

5.2    Информационный обмен между модулями ввода аналоговых сигналов ПЛК и центральным процессором осуществляется по интерфейсу Profibus, между комплексными и вычислительными компонентами - по интерфейсу Ethernet.

6    Условия эксплуатации

6.1    Измерительных и связующих компонентов ИС:

-    температура окружающего воздуха, °С:

-    расходомеры, преобразователи давления измерительные    от минус 40 до 40;

-    датчики температуры:

-    погружаемая часть    при измеряемой температуре;

-    контактные головки    от минус 40 до 40;

-    относительная влажность при 25 °С, %    от 40 до 80;

-    атмосферное давление, кПа    от 90 до 110.

6.2    Комплексных и вычислительных компонентов ИС:

-    температура окружающего воздуха, °С    от 0 до 40;

-    относительная влажность при 25 °С, %    от 40 до 80;

-    атмосферное давление, кПа    от 90 до 110.

7    Сведения о надёжности

7.1 Средний срок службы ИС, лет, не менее    8.

8    Система обеспечения единого времени ИС согласована со шкалой координированного времени государственного первичного эталона Российской Федерации UTC (SU) с погрешностью в пределах ±10 с.

Знак утверждения типа

наносится в виде наклейки на титульный лист паспорта.

Комплектность

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

Технические средства (измерительные и комплексные компоненты) представлены в таблице 2, ПО (включая ПО ПЛК) и технические характеристики панели оператора - в таблице 3, техническая документация - в таблице 4.

Таблица 3

Таблица 4

Поверка

осуществляется по документу МП 156-12 «Инструкция ГСИ. Система измерительная автоматизированной системы управления технологическим процессом гидросбива окалины станов рельсобалочного цеха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Методика поверки», утверждённому руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Томский ЦСМ» в апреле 2012 г.

Основные средства поверки:

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

-    калибратор многофункциональный MC5-R. Основные метрологические характеристики калибратора приведены в таблице 5.

Таблица 5

Сведения о методах измерений

Метод измерений приведён в документе HS-469-421-001 «Высоконапорный гидросбив окалины. Паспорт».

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к системе измерительной автоматизированной системы управления технологическим процессом гидросбива окалины станов рельсобалочного цеха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК»

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

2    HS-469-421 Высоконапорный гидросбив окалины. Проектная документация

Рекомендации к применению

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