УДК 669.1:658.52.0

Статья опубликована в журнале "Металл и литье Украины" №8-10 '2004, стр. 70-73

Представлены материалы по разработке и реализации новых и модернизации действующих АСУТП на "Криворожстали" в доменном, сталеплавильном, прокатном производствах и энергетике. По основным системам приведены их функции и достигаемые результаты.

Достигнутый в настоящее время на комбинате уровень развития АСУТП позволяет эффективно объединить усилия по автоматизации производства и обеспечению качества выпускаемой продукции. С другой стороны инфраструктура АСУТП развивается сейчас таким образом, чтобы органично вписываться в хозяйственные процессы, становясь их неотъемлемыми звеньями. Именно такой подход к автоматизации не только создает условия для эффективного контроля за выполнением требований ISO 9001:2000, но и, в большинстве случаев, делает невозможным отклонение от них на любом рабочем месте.

Внедрение АСУТП на комбинате началось в 1974 году, когда была введена в работу ДП-9. Тогда же по результатам эксплуатации ДП-9 на комбинате пошли на смелый эксперимент - был создан (в 1980 году) отдел АСУТП, где под единым руководством были все участки, обслуживающие оборудование КИПиА и вычислительной техники. На других металлургических предприятиях Украины таких структур нет. Что это дало? Во-первых, через АСУТП осуществляется единая техническая политика по созданию АСУТП на комбинате. Во-вторых, создан мощный костяк специалистов, которые занимаются не только базовой автоматизацией, но и верхним уровнем САУ электроприводами. Они могут практически сразу включиться в работу по созданию современных АСУТП на любом объекте. Существует единый ЗИП, единое обеспечение расходными материалами и др.

Последовательно на комбинате произведена реконструкция АСУТП ДП-6,5, 7, 9. В доменном цехе №1 установлены контроллеры Control Loqix 5550 фирмы "Allen Bradley", которые позволяют в ходе эксплуатации, без остановки ДП делать изменения в расчетных программах. Наиболее емкие работы выполнены на ДП-9. В капитальный ремонт этой печи внедрена автоматизированная система управления технологическими процессами на базе технических средств фирмы "Allen Bradley", что позволило заменить релейно-контакторную автоматику, управляющую механизмами загрузки на программируемые контроллеры, сократить количество контрольных кабелей за счет применения удаленных средств связи с объектом, сократить аварийные простои за счет развитой диагностики оборудования, снизить энергопотребление, повысить производительность печи, создать условия для повышения качества выплавляемого чугуна, улучшения экологических показателей работы комплекса доменной печи.

После внедрения систем на базе программно-технических средств фирмы "Allen Bradley" появилась возможность реализации новых функций:

• более точный автоматический контроль технологических параметров;
• автоматизированное дозирование и распределение шихтовых материалов (с учетом изменения их физико-технических свойств) по поперечному сечению ДП;
• автоматическая диагностика состояния оборудования доменной печи;
• оптимальное управление механизмами системы загрузки и шихтоподачи;
• контроль состояния холодильников горна и верхней лещади доменной печи;
• оптимизация процесса выплавки чугуна;
• формирование, представление и архивирование документов о функционировании доменной печи.

На ДП-9 впервые в Украине были внедрены новые технологические системы:

• автоматического контроля теплового состояния и остаточной толщины футеровки металлоприемника, шлакового режима, распределения дутья по фурмам и теплового состояния горна по содержанию углерода в чугуне;
• "Профилемера", основанного на радиоэлектронном мониторинге поверхности засыпи шихты;
• управления бесконусным загрузочным устройством;
• тиристорного управления механизмами доменной печи;
• контроля деформации кожуха доменной печи;
• контроля радиального распределения состава колошникового газа по сечению доменной печи на базе масс-спектрометра "Гранат";
• контроля температуры чугуна на выпуске и температуры куполов воздухонагревателей на базе двухцветных пирометров фирмы "Raytek" и др.

Кроме этого, на ДП-9 закончена опытная эксплуатация пирометра "Raytek", установленного на 4-й летке для измерения температуры чугуна на выпуске, проведены испытания радиолокационного индикатора уровня для создания системы измерения профиля засыпи, аналогичные испытания радиолокационного индикатора были проведены на установках грануляции шлака для измерения уровня в бункерах, проведены испытания переносных пирометров "Land".

В настоящее время все процессы в доменном цехе контролируются и управляются программно-техническими комплексами с использованием новых контроллеров фирмы "Allen Bradley" Control Loqix 5550. Насколько масштабны выполненные работы можно судить по тому, что затраты на внедрение АСУТП ДП-9 с учетом модернизации САУ электроприводами, модернизации весовых систем, средств связи, радиоизотопных систем, средств АСУП составили около 40 млн. гривен.

Участком АСУ сталеплавильного производства в 2002 году проведена большая работ по дальнейшей автоматизации технологических процессов, а также автоматизированному учету расхода дорогостоящих ферросплавов.

Для конверторного цеха разработана, и функционирует система побадейного учета поступления ферросплавов в цех и учет расхода их по конверторам и плавкам. С этой целью проведена коренная модернизация систем дозирования, как ферросплавов, так и сыпучих материалов на базе микропроцессорных приборов "ТЕНЗОД-200". На конвертере № 4 внедрен и освоен прибор "CELOX", позволяющий одновременно с замером температуры жидкой стали контролировать ее окисленность, что позволяет оптимально вести процесс раскисления и науглероживания стали.

Расширены возможности системы "Пофакторный анализ" работы конверторов, решена задача расчета угара марганца по каждой плавке. Освоена эксплуатация КИП аспирационной установки миксерного отделения конвертерного цеха.

В 2002 г. отдел АСУТП совместно с конверторным цехом приступил к внедрению первой в регионе автоматизированной системы экологического мониторинга выбросов. В 2003 году приобретено оборудование, выполнен строймойтаж и проведена опытная эксплуатация, в 2004 году намечен ввод системы в работу

В мартеновском цехе в 2004 г. будут введены в работу система учета поступления и расхода раскислителей и система дозаторов ферросплавов на двухванном сталеплавильном агрегате №6. Модернизированы системы контроля положения шиберов. На очереди модернизация систем контроля положения кисло-родных фурм, усовершенствуется автоматизированная система "АСУ учета и планирования мартеновского производства". Предусматривается дальнейшее совершенствование учета и анализа производства в конвертерном и мартеновском цехах. В частности - "Рапорт о приеме отлитой стали в конвертерном цехе", который позволит получать информацию о принятых на блюмингах плавках металла.

По циркуляционным насосным станциям принято решение разработать все системы контроля и управления на базе микропроцессорной техники фирмы "Allen Bradley". Системы будут контролировать технологические параметры, записывать в память ЭВМ действия оператора, переходить на резервное оборудование при аварийных ситуациях, контролировать ресурс работы оборудования. Все данные будут отображаться на мнемокадрах ПЭВМ. Всего система будет обрабатывать более 600 сигналов.

Есть надежда, что 2004-2005 гг. станут годами коренной реконструкции конвертерного и мартеновского цехов.

В прокатном переделе на блюминге-2 функционирует АСУТП раскроем проката НПО "Доникс". С целью улучшения качества сопровождения системы разработан и внедрён комплекс инженерных задач, позволяющих автоматически корректировать нормативно-справочную информацию системы раскроя раскатов путём анализа архивных данных по раскрою. Кроме того, этот комплекс задач выдаёт информацию из архивов в виде удобном для анализа работы системы. Начаты разработка и внедрение аналогичной АСУТП на блюминге-1.

В 2002 году на мелкосортном стане (МС) 250-4 модернизирована система управления раскроем металлопроката на двухбарабанных ножницах с увеличением точности порезки проката. За счет оптимизации процесса раскроя и укладки полос, повышения надежности, расширения функциональных и информационных возможностей системы достигнуто снижение числа немерных длин стержней с 5 до 3% и уменьшено время нетехнологических простоев стана. Ожидаемый экономический эффект от внедрения системы составляет 1,9 млн. грн.

На МС 250-2 выполнен монтаж, наладка и прошли предварительные испытания автоматизированной системы управления раскроем металлопроката на базе микропроцессора "Курс-М". В 2003 г система введена в работу. Она обеспечивает выполнение следующих функций:

• сопровождение раскатов по технологической линии от входа в стан до сброса каждого стержня на холодильнике;
• предварительное и уточненное прогнозирование длины раската;
• расчет оптимального раскройного плана;
• управление механизмами летучих ножниц и сбрасывателем на холодильнике;
• регистрацию основных технологических параметров по раскрою и сбросу с
• оперативной выдачей информации.

Процент выхода немерных длин при работе на локальных системах автоматики составляет около 10%, а с вводом в промышленную эксплуатацию автоматизированной системы управления раскроем и сбросом металлопроката выход немерных длин уменьшится до 6 %.

Новые требования на верхнюю и нижнюю границы механических свойств арматурных профилей привели к тому, что необходима автоматизированная система контроля процесса термомеханической обработки арматурных профилей. В связи с этим в 2004 году намечено разработать и ввести в эксплуатацию автоматизированную систему контроля процесса термоупрочнения на МС-250-1.

Автоматизированная система контроля процесса термоупрочнения на МС 250-1 позволит выполнять комплексный контроль термомеханической обработки арматурных профилей: контролировать параметры прокатки на входе и выходе установки термомеханической обработки; режим работы установки термомеханической обработки; температурно-скоростной режим прокатки.

Затраты на систему составят около 500 тыс. грн., а экономический эффект от внедрения системы составит 1200 млн. грн.

Начато крупномасштабное техническое перевооружение АСУТП на энергетических агрегатах. Выше сказано о циркуляционной №2 паросилового цеха. В начале 2004 года планируется ввести в работу воздухоразделительную установку (ВРУ) КАР 30 M1 № 7 в кислородном производстве. Этот блок будет оснащен современной автоматизированной системой контроля и управления, выполненной на основе микропроцессорного комплекса "Allen Bradley". Пуск этого блока позволит получить 34 тыс. нм3/ч технического кислорода с чистотой 99,5 % и азота особой чистоты 40 тыс.нм3/ч. Система контроля и управления ВРУ обеспечит полную автоматизацию технологического процесса включая автоматический пуск и остановку. Внедрение АСУТП даст практический опыт работы для внедрения аналогичных систем на других блоках. По кислородному производству: в 2003 году внедрена система контроля и управления двух компрессоров К-1700, узла азотоснабжения ДП-9, узла перетока кислорода, что позволяет стабилизировать работу компрессоров и воздухоразделительных установок.

Меняется принципиальный подход к автоматизации агрегатов ТЭЦ ПВС: котлов, турбовоздуходувок, турбогенераторов. Началось освоение в. 2002 г. на ТЭЦ-ПВС-2 "Системы автоматического регулирования и противопомпажной защиты турбокомпрессорного агрегата (ТКА) ТВД-10 типа ТКА 5500/22 американской фирмы "Компрессор контролз корпорейшн".

Система предназначена для расширения диапазона работы ТКА, повышения его производительности, надежности противопомпажного регулирования компрессора и в конечном счете - повышения производительности доменной печи.

В 2004 году введен в эксплуатацию вычислитель "Лидер ВТ-1", предназначенный для беспрерывного автоматического измерения, вычисления и учета параметров массы пара и тепловой энергии, приведенной к нормальным условиям, с применением метода измерения на усредняющих напорных трубках типа ITABAR-зонд.

На паровых котлах прошли испытания, и готовится для ввода в эксплуатацию система измерения процентного содержания кислорода в дымовых газах типа "СКСК". Эта система позволяет постоянно вести контроль за работой котла, а также получать корректирующий сигнал по процентному содержанию кислорода для работы регуляторов "Соотношение топливо-воздух". Также на паровых котлах заменены аналоговые регуляторы на современные микропроцессорные регуляторы типа "Протар 100", что позволило повысить качество регулирования параметров паровых котлов.

С внедрением современных средств автоматизации повышаются технико-экономические показатели работы ТЭЦ-ПВС-2.

С дальней перспективой ведутся работы на ТЭЦ ПВС № 3. На паровых котлах ТЭЦ ПВС №3 введена в работу система автоматического регулирования тепловой нагрузки котлов. Целью создания системы является повышения технико-экономических показателей работы ТЭЦ ПВС-3 за счет оптимизации потребления топливо энергетических ресурсов.

Предложенная архитектура построения системы АСУ тепловой нагрузки (разработчиком является ООО "ТРЕI - Украина") отображает современную тенденцию перехода к распределенным АСУТП на базе промышленных локальных сетей, с возможностью расширения на другие технологические участки и прямой интеграции в АСУ предприятия. Это позволяет производить автоматизацию производства поэтапно, в зависимости от требований и возможностей комбината, причем с самого начала на современном техническом уровне. Современные средства микропроцессорной техники дают возможность отказаться от традиционных индикаторов, самописцев и локальных регуляторов, значительно повышая при этом эффективность управления технологическим процессом и общую эксплуатационную готовность ТЭЦ.

В качестве микропроцессорных контроллеров используются контроллеры фирмы "ТРЕI", которые наиболее подходят для решения задачи регулирования тепловой нагрузки (процессор PENTIUМ 100, ОЗУ 4 Мбайт, число входных аналоговых сигналов до 192, дискретных до 768).

В качестве программного обеспечения был выбран программный пакет "Круг-2000".

Большое внимание уделяется модернизации систем измерения и автоматики. Так, в соответствии с программой по замене морально и физически устаревших средств измерительной техники в 2004 году планируется заменить более тысячи единиц вторичных приборов и датчиков. Эта работа идет постоянно.

Актуальной является проблема учёта выработки и потребления энергоносителей на комбинате. В частности, разработаны и внедрены системы учёта расхода коксодоменной смеси на ЮГОК, учёта выработки и потребления пара цехами комбината и другие. Внедрены измерители расхода воды "Взлёт", для учёта потребления питьевой и технической воды комбинатом. Предварительно было разработано программное обеспечение (ПО) опроса этих измерителей через радиомодемы и ПО учёта потребления воды.

Планируется создание сетевой системы взаимосвязанных автоматизированных рабочих мест (АРМ) отдельных служб (БОТ, бухгалтерия и т.д.) с выходом в сеть комбината. Разработан вариант технического задания на систему и выполнена разработка одной из задач системы "Контроль прихода и получения оборудования из базы ЦПП" с целью контроля реализации заявок (приход на склад и получение цехом) оборудования КИПиА, проходящего через склад. С начала 2003 года начата промышленная эксплуатация этой задачи, которая позволит получать достоверную ежемесячную и ежеквартальную информацию о выполнении заявок и нереализованном оборудовании по заявкам на капитальные ремонты, годовым и целевым заявкам.

Еще одной важной проблемой является проблема обеспечения комбината и особенно отдела АСУТП квалифицированными кадрами. Связано это в первую очередь с тем, что в функции отдела АСУТП уже перешли работы по обслуживанию верхнего уровня АСУ электроприводами, а специалисты-приводчики выпускники вузов недостаточно владеют практическими навыками в работе по эксплуатации вычислительной техники. С другой стороны специалистов со знанием вычислительной техники выпускается недостаточно. Так, до пуска ДП-9 было принято 25 человек в основном с высшим образованием, знающих технологию и электропривод и вычислительную технику. В настоящее время этого мало. В связи с этим налажен контакт с руководителями кафедр ВУЗов и директорами техникумов. Специалисты комбината проходят бучение в Днепропетровске, Москве (в частности 8 специалистов окончили курсы изучения оборудования фирмы "Allen Bradley" в г. Москве).

Ежегодно в отделе проводятся курсы повышения квалификации для шестых разрядов всех участков, где изучается вычислительная техника, применяемая на комбинате. Перед пусками агрегатов после капитальных ремонтов проводятся курсы целевого назначения по внедряемой технике.

Представленные в статье работы очень актуальны и важны для комбината, но все-таки основная задача отдела АСУТП - это эксплуатация существующих систем измерительной техники, автоматики и АСУТП на базе вычислительной техники. В настоящее время в цехах комбината находится более 100 АСУТП; 11,5 тыс. систем измерения; 1,5 тыс. систем регулирования; 5 тыс. схем сигнализации и блокировки. От того как надежно работают эти системы во многом зависит производство и качество продукции как в цехах, так и на комбинате "Криворожсталь" в целом.

Для поддержания работоспособности этих систем в 2002 году на проведение реконструкций, капитальных и текущих ремонтов затрачено 8,5 млн. гривень, в том числе приобретено нового оборудования на сумму 6 млн. гривень.

Мы убеждены в том, что развитие автоматизации на комбинате с каждым годом будет все ощутимее и это будет способствовать повышению производительности труда и улучшению качества продукции.

Статья опубликована в журнале "Металл и литье Украины" №8-10 '2004, стр. 70-73