Назначение
Система информационно-измерительная в составе автоматизированной системы управления технологическим процессом рудоплавильной печи № 5 ОАО «Кузнецкие ферросплавы» (ИИС АСУ ТП) предназначена для измерения параметров
технологического процесса плавления ферросплавов в рудоплавильной печи № 5 в цехе № 1 ОАО «Кузнецкие ферросплавы»:
- температура расплава в печи, поверхностей конструктивных частей печи, входящего воздуха и отходящих из печи газов, масла трансформатора;
- длина перемещения мантеля электрода.
Описание
ИИС АСУ ТП представляет собой многофункциональную многоуровневую систему с централизованным управлением и распределенной функцией измерений.
Измерительные, комплексные и связующие компоненты образуют 18 измерительных каналов, объединенных в систему с трехуровневой иерархической структурой. Перечень измерительных каналов (ИК) и состав с указанием класса точности (КТ), класса допуска (КД) или метрологических характеристик (МХ) первичных преобразователей приведен в таблице 1.
Первый уровень ИИС АСУ ТП состоит из первичных измерительных преобразователей, в том числе:
- преобразователей температуры, основанных на различных физических принципах;
- преобразователей линейных перемещений.
Второй уровень состоит из контроллера программируемого логического PLC Modicon (Гос. реестр СИ № 18649-09) с модулями ввода аналогового сигнала.
Третий уровень состоит из панели оператора Magelis, установленной на пульте плавильщика, и автоматизированного рабочего места (АРМ) старшего мастера на базе персонального компьютера, работающих под управлением операционной системы Windows и системы визуализации Monitor Pro.
В качестве измерительных преобразователей в каналах измерения температуры, в зависимости от параметров контролируемого процесса, используются
термоэлектрические преобразователи и термопребразователи сопротивления.
Принцип действия измерительных каналов температуры, в состав которых входят термоэлектрические преобразователи, заключается в измерении термо-ЭДС модулями ввода аналоговых сигналов 140 ATI0300. В модулях аналогового ввода происходит преобразование сигнала напряжения термо-ЭДС в цифровой код, который в дальнейшем передается по сети Modbus в контроллер Modicon Quantum. В контроллере происходит математическая обработка полученных цифровых кодов - расчет значения температуры, на основе характеристики преобразования термоэлектрического преобразователя. При расчете температуры учитывается поправка на температуру холодного спая в месте подключения термопары к модулю ввода. Температура холодного спая измеряется встроенным термометром модуля ввода.
Принцип действия измерительных каналов температуры, в состав которых входят термопреобразователи сопротивления, заключается в измерении сопротивления модулями ввода аналоговых сигналов 140 ARI03000. В модулях аналогового ввода происходит преобразование значения сопротивления в цифровой код, который в дальнейшем передается по сети Modbus в контроллер Modicon Quantum. В контроллере происходит математическая обработка полученных цифровых кодов - расчет значения температуры,
лист № 2 всего листов 6 на основе номинальной статической характеристики преобразования
термопреобразователя сопротивления. При расчете температуры контроллером учитывается сопротивление двухпроводной линии от модуля ввода до термопреобразователя сопротивления.
Принцип действия измерительных каналов линейного перемещения, в состав которых входят первичные преобразователя с унифицированным токовым выходом, заключается в измерении силы постоянного тока модулем ввода аналоговых сигналов ACI03000. В модулях аналогового ввода происходит преобразование значения силы тока в диапазоне от 4 до 20 мА в цифровой код, который в дальнейшем передается по сети Modbus в контроллер Modicon Quantum. В контроллере происходит математическая обработка полученных цифровых кодов - расчет значения измеряемой величины, на основе диапазонов измерения первичных преобразователей. В измерительных каналах линейного перемещения (положение мантеля электрода) начальное значение положения автоматически определяется контроллером, при достижении электродом нижнего граничного положения, которое может изменяться после планово-профилактических работ в рудоплавильной печи.
Результаты измерений отображаются на панели оператора на пульте плавильщика и передаются по сети Ethernet на АРМ старшего мастера.
Таблица 1 - Перечень и состав измерительных каналов
| № ИК | Наименование ИК | Первичный преобразователь | Модуль ввода |
| Тип, КТ, КД, МХ | № ГР СИ | Модификация | Измеряемый сигнал |
| 1 | Температура в зоне спекания электрода № 1 | Преобразователь термоэлектрический ТКХ-0292, КД 2 | 31930-07 | 140 ATI03000 | Термо-ЭДС с НСХ ХК(Ь) 1 |
| 2 | Температура в зоне спекания электрода № 2 | Преобразователь термоэлектрический ТКХ-0292, КД 2 | 31930-07 | 140 ATI03000 | Термо-ЭДС с НСХ XK(L) 1 |
| 3 | Температура в зоне спекания электрода № 3 | Преобразователь термоэлектрический ТКХ-0292, КД 2 | 31930-07 | 140 ATI03000 | Термо-ЭДС с НСХ XK(L) 1 |
| 4 | Температура днища ванны печи под электродом № 1 | Преобразователь термоэлектрический ТКА-0292, КД 2 | 31930-07 | 140 ATI0300 | Термо-ЭДС с НСХ ХА(К) 1 |
| 5 | Температура днища ванны печи под электродом № 2 | Преобразователь термоэлектрический ТКА-0292, КД 2 | 31930-07 | 140 ATI0300 | Термо-ЭДС с НСХ ХА(К) 1 |
| 6 | Температура днища ванны печи под электродом № 3 | Преобразователь термоэлектрический ТКА-0292, КД 2 | 31930-07 | 140 ATI0300 | Термо-ЭДС с НСХ ХА(К) 1 |
| 7 | Температура днища ванны печи в центре | Преобразователь термоэлектрический ТКА-0292, | 31930-07 | 140 ATI0300 | Термо-ЭДС с НСХ ХА(К) 1 |
| № ИК | Наименование ИК | Первичный преобразователь | Модуль ввода |
| Тип, КТ, КД, МХ | № ГР СИ | Модификация | Измеряемый сигнал |
| | КД 2 | | | |
| 8 | Температура отходящих газов | Преобразователь термоэлектрический ТКА-0292, КД 2 | 31930-07 | 140 ATI0300 | Термо-ЭДС с НСХ ХА(К) 1 |
| 9 | Температура масла трансформатора | Термопреобразователь сопротивления ТСМ-0193, КД В | 40163-08 | 140 ARI03010 | Сопротивление с НСХ 50М2 |
| 10 | Температура воздуха на выходе электрокалорифера № 1 | Термопреобразователь сопротивления ТС-1088, КД В | 18131-09 | 140 ARI03010 | Сопротивление с НСХ 50М2 |
| 11 | Температура воздуха на выходе электрокалорифера № 2 | Термопреобразователь сопротивления ТС-1088, КД В | 18131-09 | 140 ARI03010 | Сопротивление с НСХ 50М2 |
| 12 | Температура воздуха на выходе электрокалорифера № 3 | Термопреобразователь сопротивления ТС-1088, КД В | 18131-09 | 140 ARI03010 | Сопротивление с НСХ 100М2 |
| 13 | Температура подины под электродом № 1 | Преобразователь термоэлектрический ТХА-1192, КД 2 | 31930-07 | 140 ATI03000 | Термо-ЭДС с НСХ ХА(К)1 |
| 14 | Температура подины под электродом № 2 | Преобразователь термоэлектрический ТХА-1192, КД 2 | 31930-07 | 140 ATI03000 | Термо-ЭДС с НСХ ХА(К)1 |
| 15 | Температура подины под электродом № 3 | Преобразователь термоэлектрический ТХА-1192, КД 2 | 31930-07 | 140 ATI03000 | Термо-ЭДС с НСХ ХА(К)1 |
| 16 | Положение мантеля электрода № 1 | Преобразователь линейных перемещений BTL-5-E10-M1300-P-S32, ±1 см | 35277-07 | 140 ACI03000 | Токовый сигнал 4 - 20 мА3 |
| 17 | Положение мантеля электрода № 2 | Преобразователь линейных перемещений BTL-5-E10-M1300-P-S32, ±1 см | 35277-07 | 140 ACI03000 | Токовый сигнал 4 - 20 мА3 |
| 18 | Положение мантеля электрода № 3 | Преобразователь линейных перемещений BTL-5-E10-M1300-P-S32, ±1 см | 35277-07 | 140 ACI03000 | Токовый сигнал 4 - 20 мА3 |
| № ИК | Наименование ИК | Первичный преобразователь | Модуль ввода |
| Тип, КТ, КД, МХ № ГР СИ | ,, , _ _ Измеряемый Модификация сигнал |
| Примечания: 1. НСХ термоэлектрических преобразователей по ГОСТ Р 8.585-2001. 2. НСХ термопреобразователей сопротивления по ГОСТ 6651-2009. 3. Унифицированный токовый сигнал по ГОСТ 26.011-80. 4. Все ИК объединены контроллером Modicon Quantum. |
Программное обеспечение
Специальное программное обеспечение ИИС АСУТП представляет собой проект, состоящий из набора секций с программным кодом и связей между ними. Метрологически значимая часть программного обеспечения состоит из секции metrology, в которой хранятся настройки ИИС АСУТП (алгоритмы преобразования аналоговых сигналов в значения физической величины). Программирование контроллера осуществляется с помощью среды программирования Concept Programming Unit версии не ниже 2.6 для контроллеров Schneider Electric. При программировании контроллера, совместимость нового проекта с ранее загруженным в контроллер, проверяется автоматически резидентной системной утилитой. Загрузка нового проекта в контроллер возможна только после снятия аппаратного ключа защиты memory protect. Изменение метрологически значимой части программного обеспечения возможно только при санкционированном доступе к памяти контроллера для изменения характеристики преобразования первичных преобразователей.
Нормирование погрешностей измерительных каналов выполнено с учётом влияния программного обеспечения.
Уровень защиты метрологически значимой части программного соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010
Идентификация метрологически значимой части программного обеспечения осуществляется копированием из памяти контроллера секции metrology во внешний файл, а затем расчета его цифрового идентификатора по алгоритму MD5.
Таблица 2 - Идентификационные данные метрологически значимой части программного обеспечения
| Наименование программного обеспечения | Идентификационн ое наименование программного обеспечения | Номер версии программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора |
| Модуль метрологии | metrology | - | Приведен в паспорте и в свидетельстве о поверке ИИС АСУТП | MD5 |
Технические характеристики
Количество измерительных каналов ......................................................................................... 18
Диапазоны измерений и пределы допускаемой абсолютной (Д), приведенной (у) или относительной (6) погрешности для различных измерительных каналов указаны в таблице 3.
Таблица 3 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой погрешности ИК
| № ИК | Диапазон измерений | Допускаемая погрешность |
| 1, 2, 3 | от минус 40 до плюс 300 °С | Д = ±4 °С |
| от 300 до 600 °С | Д = ±(0,0075^T+1) °С, |
| № ИК | Диапазон измерений | Допускаемая погрешность |
| | где T - измеренное значение температуры, °С |
| 4, 5, 6, 7, 8 | от минус 40 до плюс 300 °С | Д = ±5 °С |
| от 300 до 1000 °С | Д = ±(0,0075^T+2) °С, где T - измеренное значение температуры, °С |
| 13, 14, 15 | от минус 40 до плюс 300 °С | Д = ±5 °С |
| 9, 10, 11, 12 | от минус 50 до плюс 180 °С | Д = ±2 °С |
| 16, 17, 18 | от 0 до 130 см | Д = ±3 см |
Рабочие условия применения технических средств:
температура окружающего воздуха первичных преобразователей, (кроме
термоэлектрических преобразователей и
термоэлектрических преобразователей и
термопреобразователей сопротивления) °С...........................................................от 0 до плюс 40
температура окружающего воздуха модулей аналогового ввода, °С..........................от 20 до 35
напряжение сети питания, В ....................................................................................... от 198 до 242.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист документа Н220.Р3ПС «Система информационно-измерительная в составе автоматизированной системы управления технологическим процессом рудоплавильной печи № 5 ОАО «Кузнецкие ферросплавы» Паспорт».
Комплектность
Комплектность ИИС АСУТП представлена в таблице 4.
Таблица 4 - Комплектность
| Наименование | Тип, обозначение | Количество |
| Измерительные компоненты в соответствии с таблицей 1 |
| Контроллер программируемый | Modicon Quantum | 1 шт. |
| Панель оператора | Magelis | 1 шт. |
| Автоматизированное рабочее место | АРМ | 1 шт. |
| Система информационно-измерительная в составе автоматизированной системы управления технологическим процессом рудоплавильной печи № 5 ОАО «Кузнецкие ферросплавы». Паспорт | Н220.Р3ПС | 1 шт. |
| Система информационно-измерительная в составе автоматизированной системы управления технологическим процессом рудоплавильной печи № 5 ОАО «Кузнецкие ферросплавы». Методика поверки | Н220.Р3Д1 | 1 шт. |
Поверка
Поверка осуществляется по документу Н220.Р3Д1 «Система информационноизмерительная в составе автоматизированной системы управления технологическим процессом рудоплавильной печи № 5 ОАО «Кузнецкие ферросплавы».
Методика поверки», утвержденному ФГУП «СНИИМ» в октябре 2012 г. Основное поверочное оборудование - калибратор электрических сигналов СА 150. Диапазон воспроизведения сигналов тепмоэлектрических преобразователей от 0 до 1372 °С; погрешность ±(0,02Д0-2^Тк+0,5) °С. Диапазон воспроизведения сигналов
термопреобразователей сопротивления от минус 50 до 200 °С; погрешность ±(0,025-10’2
лист № 6 всего листов 6
•Тк+0,3) °С. Диапазон воспроизведения силы постоянного тока от 4 до 20 мА; погрешность ±(0,025-10’2 -1к+0,003) мА.
Поверка преобразователей термоэлектрических осуществляется по ГОСТ 8.3382002 «Преобразователи термоэлектрические. Методика поверки».
Поверка тепрмопреобразователей сопротивления осуществляется по ГОСТ Р 8.6242006 «ГСИ. Термометры сопротивления из платины, меди и никеля. Методика поверки»
Поверка датчиков линейных перемещений BLT5 осуществляется в соответствии с разделом 7 руководства по эксплуатации, утвержденной ФГУ «РОСТЕСТ-Москва» в 2007г.
Сведения о методах измерений
Методика измерений приведена в документе Н220.Р3РЭ «Система информационно-измерительная в составе автоматизированной системы управления технологическим процессом рудоплавильной печи №5 ОАО «Кузнецкие ферросплавы» Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
ГОСТ Р 8.596-2002 Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения
ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия
Рекомендации к применению
Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
