Назначение
Система измерительная установки гомогенизации «Hertwich» ОАО «РУСАЛ Новокузнецк» (далее - ИС) предназначена для измерений и автоматического непрерывного контроля температуры воздуха в нагревательной печи в составе установки гомогенизации, визуализации технологических параметров, их регистрации и хранения, диагностики состояния технологического оборудования ИС, формирования сигналов предупредительной и аварийной сигнализации и блокировки оборудования.
Описание
ИС является средством измерений единичного производства. Конструктивно ИС представляет собой трёхуровневую распределённую систему. Измерительные каналы ИС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596):
1) измерительные компоненты - преобразователи термоэлектрические серии 90 модель 1102 (нижний уровень ИС);
2) комплексный компонент - контроллер программируемый SIMATIC S7-300 (далее -ПЛК) (средний уровень ИС);
3) вычислительный компонент - автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора (верхний уровень ИС).
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 6 измерительных каналов (далее - ИК). Структурная схема ИС приведена на рисунке 1.
Принцип действия ИС заключается в следующем. ИС функционирует в автоматическом режиме. Первичные измерительные преобразователи (ПИП) выполняют измерение физических величин и их преобразование в термоЭДС. Программируемый логический контроллер (далее - ПЛК) измеряет выходные аналоговые сигналы в виде термоЭДС, выполняет их аналого-цифровое преобразование и на основе полученных данных формирует сигналы автоматизированного контроля и управления технологическим процессом в реальном масштабе времени. ПЛК по цифровому каналу передает информацию на АРМ оператора. АРМ оператора обеспечивает отображение параметров технологического процесса и визуализацию состояния оборудования ИС.
ИС обеспечивает выполнение следующих основных функций:
1) измерение и отображение значений температуры воздуха для зон нагрева и зон выдержки в печи гомогенизации;
2) хранение архивов значений параметров технологического процесса;
3) автоматическая диагностика состояния технологического оборудования и контроль протекания технологического процесса;
4) отображение сигналов предупредительной и аварийной световой и звуковой сигнализации;
5) формирование журналов событий и тревог;
6) защита оборудования, программного обеспечения и данных от несанкционированного доступа на физическом и программном уровне.
АРМ
оператора
0450
Ethernet
Контроллер программируемый STMATTC S7-300
Profibus
Модуль ввода аналоговых сигналов SM331 6ES7 331-7SF00-0AB0
| | | | | | |
| ПИП 1 | | ПИП 2 | | ПИПЗ | | ПИП 4 | | ПИП 5 | | ПИП 6 |
ПИП - первичный измерительный преобразователь Рисунок 1 - Структурная схема ИС
Программное обеспечение
Структура и функции программного обеспечения (ПО) ИС:
ПО АРМ оператора функционирует в SCADA системе HE Desktop и выполняет функцию отображения результатов измерений, хранение архивов значений температуры в зонах нагрева и выдержки, отображение сигналов предупредительной и аварийной сигнализации, формирование журналов событий и тревог.
Встроенное ПО ПЛК (метрологически значимая часть ПО ИС) разработано в системе программирования SIMATIC Step 7 и осуществляет автоматизированный сбор, обработку и передачу измерительной информации на АРМ оператора, диагностику оборудования, обеспечение работы аварийной сигнализации.
Идентификация метрологически значимой части ПО ИС (ПО ПЛК) выполняется по команде оператора, доступ защищён паролем. Идентификационные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование программного обеспечения | Идентифика ционное наименование программного обеспечения | Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| Проект в системе программирования SIMATIC Step 7 | Проект: 298NKazHo | _ | Для файла конфигурации проекта 298NKazHo: subblk.dbt 72573886F834717CFF6727E1E36 DF885 | MD5 |
Защита ПО ПЛК соответствует уровню «А» по классификации МИ 3286-2010.
Для защиты ПО АРМ оператора от непреднамеренных и преднамеренных изменений реализован алгоритм авторизации пользователей. Защита ПО АРМ оператора соответствует уровню «С» по классификации МИ 3286-2010.
Технические характеристики
1 Метрологические характеристики измерительных каналов ИС приведены в таблице 2.
2 Параметры электрической сети питания:
- напряжение питания переменного тока, В от 198 до 242;
- частота, Гц от 49,6 до 50,4.
3 Параметры выходных сигналов с термопар с номинальными статическими характеристиками преобразования по ГОСТ Р 8.585-2001.
4 Параметры входного сигнала модуля ввода аналоговых сигналов ПЛК SM331 6ES7 331-7SF00-0AB0 - сигнал с термопар с НСХ по ГОСТ Р 8.585-2001.
5 Коммуникационные каналы и интерфейсы
5.1 Передача сигнала от измерительных к комплексному компоненту ИС осуществляется по проводам термоэлектродным (компенсационным).
5.2 Информационный обмен между модулем ввода аналоговых сигналов и центральным управляющим устройством контроллера осуществляется посредством промышленной сети Profibus. Связь контроллера с АРМ оператора осуществляется по промышленной сети Industrial Ethernet .
6 Условия эксплуатации по группам С2, Р1 ГОСТ Р 52931 со следующими уточнениями:
6.1 Для измерительных и связующих компонентов ИС:
- температура окружающего воздуха, °С:
- датчики температуры:
- погружаемая часть при измеряемой температуре;
- контактные головки от минус 40 до 40;
- относительная влажность окружающего воздуха
при 25 °С, % от 40 до 80;
- атмосферное давление, кПа от 84 до 106,7.
6.2 Для комплексных и вычислительных компонентов:
- температура окружающего воздуха, °С от 10 до 35;
- относительная влажность окружающего воздуха при 25 °С, %от 40 до 80;
- атмосферное давление, кПа от 84 до 106,7.
7 Сведения о надёжности
Средний срок службы ИС, лет, не менее 10.
Знак утверждения типа
наносится в виде наклейки на титульный лист документа «Система измерительная установки гомогенизации «Hertwich» ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Паспорт».
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, программное обеспечение - в таблице 3, техническая документация - в таблице 4.
| № ИК | Наименование ИК ИС | Диапазон измерений физической величины, ед. измерений | Средства измерений, входящие в состав ИК ИС | Границы основной допускаемой погрешности ИК | Границы допускаемой погрешности ИК в рабочих условиях |
| Наименование, тип средства измерений | № в Гос. реестре СИ | Пределы допускаемой основной погрешности | Пределы допускаемой дополнительно й погрешности |
| 1 | Температура воздуха зона нагрева 1 | от 100 до 600 °С | Преобразователь термоэлектрический серии 90 модель 1102 тип K | 14709-03 | Д=±2,5 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±0,00751 (св. 333 °С до 600 °С ) | - | Д=±2,6 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075^+ +0,09) °С (св. 333 °С до 600 °С) | Д=±3,1 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075•t+ +0,6) °С (св. 333° С до 600 °С) |
| Модуль ввода аналоговых сигналов 6ЕS7 331 7SF00 0AB0 контроллера программируемого Simatic S7-300 (далее - Модуль 6ЕS7 331 7SF00 0AB0) | 15772-06 | у=±0,018 % | у=±0,09 % |
| 2 | Температура воздуха зона нагрева 2 | от 100 до 600 °С | Преобразователь термоэлектрический серии 90 модель 1102 тип K | 14709-03 | Д=±2,5 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±0,00751 (св. 333 °С до 600 °С ) | - | Д=±2,6 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075•t+ +0,09) °С (св. 333 °С до 600 °С) | Д=±3,1 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075•t+ +0,6) °С (св. 333° С до 600 °С) |
| Модуль 6ES7 331 7SF00 0AB0 | 15772-06 | у=±0,018 % | у=±0,09 % |
| 3 | Температура воздуха зона нагрева 3 | от 100 до 600 °С | Преобразователь термоэлектрический серии 90 модель 1102 тип K | 14709-03 | Д=±2,5 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±0,00751 (св. 333 °С до 600 °С ) | - | Д=±2,6 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075•t+ +0,09) °С (св. 333 °С до 600 °С) | Д=±3,1 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075•t+ +0,6) °С (св. 333° С до 600 °С) |
| Модуль 6ES7 331 7SF00 0AB0 | 15772-06 | у=±0,018 % | у=±0,09 % |
| № ИК | Наименование ИК ИС | Диапазон измерений физической величины, ед. измерений | Средства измерений, входящие в состав ИК ИС | Границы основной допускаемой погрешности ИК | Границы допускаемой погрешности ИК в рабочих условиях |
| Наименование, тип средства измерений | № в Гос. реестре СИ | Пределы допускаемой основной погрешности | Пределы допускаемой дополнительно й погрешности |
| 4 | Температура воздуха зона выдержки 1 | от 100 до 600 °С | Преобразователь термоэлектрический серии 90 модель 1102 тип K | 14709-03 | Д=±2,5 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±0,0075Т (св. 333 °С до 600 °С ) | - | Д=±2,6 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075•t+ +0,09) °С (св. 333 °С до 600 °С) | Д=±3,1 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075•t+ +0,6) °С (св. 333° С до 600 °С) |
| Модуль 6ES7 331 7SF00 0AB0 | 15772-06 | у=±0,018 % | у=±0,09 % |
| 5 | Температура воздуха зона выдержки 2 | от 100 до 600 °С | Преобразователь термоэлектрический серии 90 модель 1102 тип K | 14709-03 | Д=±2,5 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±0,0075Т (св. 333 °С до 600 °С ) | - | Д=±2,6 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075Ч+ +0,09) °С (св. 333 °С до 600 °С) | Д=±3,1 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075•t+ +0,6) °С (св. 333° С до 600 °С) |
| Модуль 6ES7 331 7SF00 0AB0 | 15772-06 | у=±0,018 % | у=±0,09 % |
| 6 | Температура воздуха зона выдержки 3 | от 100 до 600 °С | Преобразователь термоэлектрический серии 90 модель 1102 тип K | 14709-03 | Д=±2,5 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±0,0075Т (св. 333 °С до 600 °С ) | - | Д=±2,6 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075Ч+ +0,09) °С (св. 333 °С до 600 °С) | Д=±3,1 °С (от 100 °С до 333 °С) Д=±(0,0075•t+ +0,6) °С (св. 333° С до 600 °С) |
| Модуль 6ES7 331 7SF00 0AB0 | 15772-06 | у=±0,018 % | у=±0,09 % |
| Примечания 1) В таблице приняты следующие обозначения: Д - абсолютная погрешность; у - приведённая погрешность; t - измеренное значение температуры. 2) Допускается применение первичных измерительных преобразователей аналогичных типов, прошедших испытания в целях утверждения типа с аналогичными техническими и метрологическими характеристиками |
| № | Наименование | ПО | Количество |
| 1 | В состав АРМ оператора входят: - компьютер, минимальные требования: процессор Pentium M; 1,4 ГГц; 1024 Мбайт ОЗУ; 30,0 Гбайт HDD; флеш накопитель CF 2Гб; Ethernet; сенсорный монитор, клавиатура | Операционная система: Windows XP Embedded sp2 Среда программирования: Microsoft Visual Studio 2008 Прикладное ПО: SCADA система -HEDesktop | 1 |
| 2 | Контроллер программируемый SIMATIC S7-300 | Система программирования Step 7; проект: 298NkazHo | 1 |
Таблица 4
| № | Наименование | Количество |
| 1 | ПУ 451.02.07.01. Литейное производство. Производство цилиндрических слитков и их последующая гомогенизация. План управления. | 1 |
| 2 | Установка непрерывной гомогенизации. Руководство по эксплуатации | 1 |
| 3 | Система измерительная установки гомогенизации «Hertwich» ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Паспорт | 1 |
| 4 | МП 173-12 ГСИ. Система измерительная установки гомогенизации «Hertwich» ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Методика поверки | 1 |
Поверка
осуществляется по документу МП 173-12 «ГСИ. Система измерительная установки гомогенизации «Hertwich» ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Методика поверки», утверждённому руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Томский ЦСМ» 31.10.2012 г.
Основные средства поверки:
1) средства поверки в соответствии с ГОСТ 8.338-2002;
2) калибратор многофункциональный MC5-R. Основные метрологические характеристики калибратора:
- воспроизведение сигналов термопар тип ХА(К) по ГОСТ Р 8.585-2001 в диапазоне температуры от 100 до 600 °С, Д = ±(0,1 + 0,2 10-3Тпоказ.) °С.
Сведения о методах измерений
Метод измерений приведён в документе «Установка непрерывной гомогенизации. Руководство по эксплуатации».
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к системе измерительной установки гомогенизации «Hertwich» ОАО «РУСАЛ Новокузнецк»
1 ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.
2 ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.
3 ГОСТ Р 51841-2001 Программируемые контроллеры. Общие технические требования и методы испытаний.
4 Техническое задание линии непрерывной гомогенизации, резки, маркировки, упаковки и взвешивания цилиндрических слитков из сплавов серии 6ххх
Рекомендации к применению
Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
