АСУ ТП и КИП печи ДСП-30 и агрегата «Ковш-печь» АКП-30, газоочистки, тракта подачи сыпучих материалов - ГУП ЛПЗ - 2006

Заказчик:
ГУП "Литейно-прокатный завод"
г. Ярцево Смоленской области

Описание технологического процесса

АСУ ТП и КИП дуговой сталеплавильной печи ДСП-30 и агрегата «Ковш-печь» АКП-30Дуговая сталеплавильная печь ДСП-30 предназначена для работы совместно с агрегатом внепечной обработки металла "Ковш-печь" АКП-30.

В дуговой печи осуществляется расплавление шихты, состоящей из стального лома, обезуглероживание и дефосфорация расплава, нагрев расплава до температуры выпуска. Полученный продукт выпускается из печи в сталеразливочный ковш и затем проходит дальнейшую обработку на участке внепечной обработки металла.

В агрегате АКП-30 осуществляется вторичная внепечная обработка металла (раскисление, легирование, десульфуризация), что приводит к повышению качества выпускаемого продукта.

Объекты автоматизации:

Требования к системе автоматизации:

В рамках проекта требовалось разработать современную систему управления процессом выплавки стали, обеспечивающую: требуемую производительность печей, сокращение расхода энергоресурсов, расхода ферросплавов, легирующих материалов и электродов, снижение эксплуатационных расходов и расходов на ремонт оборудования, а так же обеспечивающую высокое качество выплавляемой стали.

Указанные АСУТП должны обеспечивать управление процессами:
- выплавки стали в печи;
- внепечной обработки стали в агрегате «Ковш-Печь»;
- дозирования шлакообразующих и легирующих материалов в печь и агрегат ковш-печь;
- удаления и очистки отходящих газов от печи и АКП.

Решение и описание системы автоматизации

Разработанная система управления реализована на базе высокотехнологичного оборудования и надежных средств автоматизации фирмы Siemens c использованием современных систем отображения хода технологического процесса и ведения диалога со сталеваром и технологом.

АСУ ТП имеет двухуровневую, иерархическую, децентрализованную структуру с распределением функций контроля и управления. Такая архитектура обеспечивает чёткое структурирование и простоту эксплуатации системы, высокую надёжность и выполнение максимального объёма функций при возникновении отказов структурных компонентов системы, и в то же время, централизацию функций принятия решений по управлению агрегатом.

1. Нижний уровень управления образуется первичными датчиками, исполнительными механизмами, органами ручного управления, станциями распределённого ввода–вывода, а также программируемыми логическими контроллерами.

2. Верхний уровень системы включает в себя промышленную рабочую станцию с установленной SCADA-системой WinCC. Она осуществляет сбор информации с контроллеров и отображает обработанные данные на автоматизированном рабочем месте (АРМ) оператора-технолога. Обмен данными между промышленной рабочей станцией и контроллером (в шкафу контроллера ШК) осуществляется по сети Ethernet.

Система управления предусматривает управление исполнительными механизмами с центральных пультов управления (ЦПУ), местных пультов управления (ПМУ) и пультов управления механизмами (ПУМ). ПМУ предназначены для выполнения наладочных работ и управления в аварийных ситуациях.

Система автоматизации построена на базе программируемых логических контроллеров Siemens - на нижнем уровне, и системы визуализации и управления Siemens WinCC v.6.0 - на верхнем уровне:
- программируемые логические контроллеры Simatic S7-300;
- станции распределённого ввода - вывода ET-200S;
- станции распределённого ввода - вывода ET-200M;
- рабочие места оператора – технолога на основе системы визуализации и управления WinCC v.6.0.

Нижний уровень системы обеспечивает:
- управление газокислородной горелкой;
- контроль протока и температуры водоохлаждаемых элементов;
- управление и контроль высоковольтной системы;
- управление НАС;
- контроль параметров маслоохлаждения;
- управление механизмами, контроль давления азота и измерение его расхода.

Верхний уровень системы обеспечивает:
- приём из подсистем нижнего уровня информации о состоянии оборудования и параметров хода технологического процесса;
- выдачу в подсистемы нижнего уровня команд управления и уставок;
- передачу оперативной и отчётной информации в вышестоящие по иерархии АСУ;
- человеко-машинный интерфейс;
- учёт материалов и энергоносителей за плавку;
- ведение протоколов событий и истории изменения технологических параметров;
- формирование и печать отчётных документов по плавке;
- диагностика работы аппаратной части и программных компонентов АСУТП.

Человеко-машинный интерфейс реализуется на автоматизированных рабочих местах оператора – технолога. Для обеспечения визуализации процесса предусмотрены полнофункциональные графические видеостраницы и окна.

Регулятор мощности предназначен для управления положением электрододержателей с целью поддержания заданного режима плавки. На ДСП-30 и АКП-30 применены регуляторы мощности разработки ООО НТЦ «Приводная техника». Регуляторы мощности шкафного управления реализованы на базе промышленного компьютера со встроенными платами ввода-вывода. Высокое быстродействие регулятора мощности обеспечивает стабильное горение дуги при заданных параметрах напряжения и токов, уменьшает количество ее обрывов и зажиганий и практически ликвидирует “короткие замыкания” в процессе расплава шихты. Включение и отключение печного трансформатора происходит только в режиме "бестоковой паузы" и не зависит от действий оператора, что повышает ресурс высоковольтного выключателя и печного трансформатора.

Рабочая станция предназначена для оперативного контроля и управления технологическим процессом печи. Она отображает состояние технологического оборудования и протекающие процессы, генерирует аварийные сообщения, позволяет оператору быстро ориентироваться в нештатной ситуации.

На рабочей станции работает SCADA – система WinCC под операционной системой Windows. На дисплее рабочей станции реализован набор видеокадров, отражающих параметры работы групп механизмов.

Функциональная схема АСУ ТП дуговой сталеплавильной печи ДСП-30
Функциональная схема АСУ ТП дуговой сталеплавильной печи ДСП-30

АСУ ТП и КИП дуговой сталеплавильной печи ДСП-30 и агрегата Ковш-печь АКП-30
Примеры шкафов и пультов