Организация производства коксовой батареи в условиях ОАО «Алчевсккокс»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ ОТЧЕТ По производственной практике в условиях ОАО «Алчевсккокс»

Выполнил: ст.гр. СКС-09

Анищенко О.Н.

Принял: Кривцов А.Ю.

Руководитель от предприятия:

Тростянко В.И.

Алчевск 2012 г.

Введение

Первая очередь производства Алчевского коксохимического завода была введена в строй в 1929 году. В те годы в его составе было 4 коксовые батареи с основными производственными цехами.

За время своего функционирования предприятие трижды расширялось и к 1962 году имело 12 коксовых батарей производственной мощностью по коксу валовому 6% влажности 4950 тыс. тонн в год. Впоследствии в 1981;1995 гг. в связи со старением печного фонда изношенные батареи поочерёдно были выведены из эксплуатации.

В 1983;1986 гг. реконструированы 4 коксовые батареи с проектной мощностью 1820 тыс. тонн кокса в год, а в 1993 г. введена в эксплуатацию уникальная коксовая батарея 9-бис, на которой внедрена лицензионная технология коксования трамбованной угольной шихты, проектной мощностью 1 млн. тонн по валовому коксу.

До настоящего времени эта коксовая батарея с передовой технологией остается единственной на Украине и среди стран СНГ.

1. Характеристики цеха КИП и А

1.1 Основные задачи

1. Монтаж, наладка и ремонт контрольно-измерительных приборов и средств автоматики в цехах предприятия.

2. Обеспечение единства измерений средств измерительной техники.

3. Организация государственной и ведомственной поверки (калибровки) средств измерительной техники.

4. Организация и контроль за соблюдением правил эксплуатации, графиков профилактических ремонтов контрольно-измерительных приборов и средств автоматики.

5. Разработка и внедрение средств комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

6. Планирование и учет затрат на производство работ.

7. Правильная эксплуатация и своевременное проведение текущих и плановых ремонтов оборудования и других основных фондов цеха.

1.2 Структура

1. Структура и штаты цеха контрольно-измерительных приборов и автоматики утверждаются генеральным директором ОАО «Алчевсккокс».

2. Структура управления цеха контрольно-измерительных приборов и автоматики приведена на схеме 1.

Схема 1 — Структура управления цеха КИП и А

1.3 Функции

1. Установка, профилактический ремонт, проверка, обеспечение правильности показаний контрольно-измерительных приборов и средств автоматики, систем автоматизации и контроля технологическим процессом.

2. Учет всех контрольно-измерительных приборов и средств автоматики предприятия.

3. Составление паспортов на все контрольно-измерительные приборы и средства автоматики. Внесение в паспорта отметок о периодических поверках, калибровках.

4. Разработка графиков проверок средств измерительной техники.

5. Проверка контрольно-измерительных приборов и средств автоматики в промежутках между поверками (калибровками) по графику, утвержденному главным энергетиком.

6. Ремонт и поверка стандартных измерительных приборов в установленные нормами сроки.

7. Осуществление систематической проверки и ремонта оптических пирометров, применяемых в коксовых цехах.

8. Расчет, выдача эскизов на изготовление измерительных диафрагм.

9. Контроль установки (замены) расходных измерительных диафрагм с оформлением акта.

10. Учет все установленных расходомеров.

11. Пропарка расходомеров по графику, утвержденному главным энергетиком.

12. Планиметрирование расчетных расходомеров и учет прихода, а также расхода и отпуска газа, пара, воды потребителям.

13. Контроль качества установки и ремонта дроссельных органов расходомеров, арматуры и штуцеров на трубопроводах, аппаратах, а также монтажа и ремонта силовых электрических проводок.

14. Разработка и внедрение средств комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

15. Подготовка проектов договоров на проведение исследовательских, проектных и опытноконструкторских работ, изготовление средств комплексной механизации и автоматизации специализированными организациями.

16. Осуществление технического надзора за состоянием и ремонтом зданий и сооружений цеха, контроль ведения технической документации по эксплуатации зданий и сооружений ответственными лицами, назначенными распоряжением по цеху. Создание комиссии по ежегодным осмотрам технического состояния зданий и сооружений, возглавляемой начальником цеха и ответственными лицами, назначенными распоряжением по цеху.

17. Организация планирования, учета и своевременного представления отчетности о производственно-хозяйственной деятельности цеха, правильного применения форм и систем заработной платы и материального стимулирования.

18. Обеспечение оформления, учета и хранения транспортной документации для последующего оперативно-бухгалтерского учета.

19. Обеспечение оформления, учета, хранения, выдачи талонов на молоко, в соответствии с действующими инструкциями.

20. Контроль соблюдения работниками цеха трудовой и производственной дисциплины, должностных и производственных инструкций, инструкций по охране труда, правил внутреннего трудового распорядка.

21. Создание безопасных условий труда на рабочих местах, соблюдение требований нормативно-правовых актов по охране труда, промышленной санитарии, а также правил пожарной безопасности.

22. Обеспечение функционирования системы управления охраной труда в подразделении.

23. Проведение не реже одного раза в месяц совместно со специалистами подразделения, с участием общественного инспектора по охране труда комплексной проверки общего технического состояния и состояния охраны труда в подразделении. Издание по результатам проверки распоряжений, в которых приводится перечень мероприятий по устранению выявленных нарушений с указанием сроков исполнения и ответственных лиц.

24. Контроль наличия и систематическое обновление наглядной агитации по охране труда на участках и рабочих местах.

25. Участие в комиссии по расследованию происшедших несчастных случаев.

26. Проведение анализа работы производственного оборудования, технологических и трудовых процессов и принятие мер к повышению уровня их безопасности.

27. Разработка мероприятий по повышению оснащенности цеха средствами охраны труда на основе анализа травматизма, заболеваемости и проверок состояния охраны труда, включение этих мероприятий в годовые и квартальные планы по охране труда, с указанием ответственных лиц и сроков исполнения.

28. Проведение совещаний по охране труда с руководителями, профессионалами, специалистами, техническими служащими, бригадирами, рабочими и уполномоченными трудового коллектива по вопросам охраны труда с периодическим заслушиванием руководителей участков, служб, на которых допущен рост травматизма и аварийности, с принятием мер дисциплинарного воздействия к работникам, неудовлетворительно занимающихся вопросами охраны труда.

29. Контроль выдачи нарядов-допусков на работы с повышенной опасностью.

30. Составление перечня пожаровзрывоопасных мест и перечня работ, выполняемых по бирочной системе, наряду-допуску ПОР и доведение до сведения работающих в цехе.

31. Обеспечение пожарной безопасности в подразделении.

32. Контроль качества обучения работающих безопасным приемам работы, осуществление проверок состояния и ведения документации, инструктажа и обучения трудящихся.

33. Организация и контроль периодического пересмотра специалистами цеха инструкций по охране труда для трудящихся каждой профессии с учетом требований «Положения о разработке инструкций по охране труда».

34. Организация работы по аттестации и рационализации рабочих мест.

35. Участие в селекторном рапорте по охране труда с докладом заместителю генерального директора по охране труда и охране окружающей природной среды о выявленных нарушениях и выданных талонах предупреждения, о принятых мерах для безопасного ведения работы и устранения причин, вызвавших нарушения.

36. Осуществление подбора рабочих, руководителей, профессионалов, специалистов и технических служащих, их расстановка и целесообразное использование.

37. Проведение бесед с каждым вновь поступившим на работу трудящимся, разъяснение особенности производства и правил личной безопасности.

38. Премирование в установленном порядке работников цеха, наложение взысканий, а также представление предложений о наложении дисциплинарных взысканий на нарушителей производственной и трудовой дисциплины.

39. Обобщение и распространение передовых приемов и методов труда, развитие рационализации и изобретательства.

40. Обеспечение функционирования процессов СМК в подразделении.

2. Охрана труда и гражданская оборона

2.1 Требования к технике безопасности и природоохранные мероприятия Производственные помещения УСТК вследствие применения в технологическом процессе циркулирующего газа являются взрыво-, пожарои газоопасными.

Содержащиеся в циркулирующем газе горючие компоненты при определенных концентрациях могут взрываться или загораться на выходе из загрузочного устройства.

Причиной загорания газа у разгрузочных устройств является разгрузка непротушенного кокса.

Во избежание разгрузки непротушенного кокса из тушильной камеры запрещается работать без блокировки механизма разгрузки с датчиком нижнего уровня.

При выбивании и воспламенении газа у разгрузочных устройств останавливается выгрузка кокса, снижается нагрузка дымососа и в верхний кольцевой канал подается воздух на дожигание с целью снижения горючих компонентов в газе от 5% до 7%.

Взрыв газов в тракте УСТК возможен при образовании взрывоопасной смеси горючих газов с воздухом и контакте ее с раскаленным коксом.

Взрывоопасность газа характеризуется наименьшей и наибольшей величиной (пределом взрываемости) объемного содержания горючего газа в газовоздушной смеси, в пределах между которыми может произойти взрыв.

Нижний предел взрываемости циркулирующего газа составляет 8,3%, верхний — 76,2%.

Образование взрывоопасных смесей в системе УСТК и их взрывы

возможны при следующих условиях:

ѕ при аварийной остановке дымососа, когда циркулирующий газ обогащается горючими компонентами: водородом (за счет дококсовывания кокса) и СО (за счет неполного сгорания кокса при подсосах воздуха в камеру тушения через неплотные затворы);

ѕ при течи воды в котле-утилизаторе и разложении водяных паров с образованием СО и Н2;

ѕ при засасывании воздуха через свечу форкамеры за счет повышенного разрежения, создаваемого в форкамере при утечке газа через неплотный затвор загрузочного устройства.

Засасывание воздуха через неплотности значительно возрастает и

соответственно увеличивается опасность взрыва при нарушении технологии

тушения кокса, когда при снижении производительности камер не производится соответствующее уменьшение общего напора дымососа.

Для предотвращения взрывов газа на УСТК необходимо:

ѕ постоянно следить и обеспечивать необходимую герметичность газового тракта;

ѕ выдерживать общий суммарный напор дымососа, давление в форкамере и перед котлом в соответствии с производительностью камер тушения по коксу;

ѕ обеспечивать содержание кислорода в циркулирующем газе не более 1,0%;

ѕ не допускать попадания паров воды в циркуляционный газовый контур, так как даже небольшое их количество резко повышает горючесть и взрывоопасность циркулирующего газа.

Запрещается эксплуатировать УСТК при содержании горючих компонентов в циркулирующем газе более 12%.

В связи с токсичностью циркулирующего газа во время эксплуатации при непрерывной работе разгрузочного и загрузочного устройств запрещается:

ѕ вскрывать лазы, производить во время работы дутьевого вентилятора переуплотнение газового тракта, производить ревизии и ремонты коксои пылеразгрузочных устройств без нарядов-допусков на выполнение газоопасных и огневых работ, работ повышенной опасности;

ѕ работать и находится вблизи разгрузочных устройств при отключенной вентиляции.

На рабочих местах и в помещениях УСТК необходимо постоянно контролировать состав воздуха. Содержание оксида углерода в рабочих помещениях не должно превышать 20 мг/м .

Эксплуатационный и ремонтный персонал обязан уметь пользоваться газозащитной аппаратурой и знать способы оказания первой доврачебной помощи при отравлениях газом.

В целях предотвращения вредных выбросов циркулирующего газа в атмосферу необходимо следить за герметичностью циркуляционных газовых трактов, контролировать состав воздуха на рабочих местах и в помещениях УСТК.

УСТК оборудована аспирационной и приточной вентиляционными установками.

Работа аспирационной системы сблокирована с работой разгрузочного устройства. При остановке вентиляторов должна автоматически прекращаться разгрузка кокса.

Эксплуатация УСТК с неработающей аспирационной системой запрещается.

Воздуховоды и пылеочистное оборудование аспирационной системы должны быть плотными, лазы на течках разгрузочного устройства закрытыми, укрытие конвейеров исправным. Дроссели в воздуховодах должны содержаться в рабочем состоянии.

Дроссельные клапаны на воздуховодах от неработающих камер

тушения и от неработающего конвейера должны быть в закрытом положении.

На приточной вентиляционной системе должен быть обеспечен

периодический контроль за работой фильтров и калориферов.

Бункера пыли аспирационной системы подключены к пневмотранспорту. Отвод пыли из бункеров должен осуществляться периодически по графику, утвержденному начальником цеха.

Правильное ведение технологического процесса сухого тушения кокса должно обеспечивать минимальное количество выбросов вредных веществ в атмосферу.

2.2 Электробезопасность и пожаробезопасность При эксплуатации оборудования УСТК необходимо соблюдать следующие правила по технике безопасности:

— без предварительной проверки газоспасателем состояния воздуха на содержание окиси углерода не входить в помещение рампы холодного кокса и в галерею конвейеров транспортировки кокса;

— строго следить за поддержанием установленного технологического режима тушения кокса;

— строго соблюдать график отбора анализов циркулирующего газа и воздуха на рабочих местах;

— при всех авариях и неполадках, особенно связанных с нарушениями герметичности газового тракта, аварийной остановкой дутьевого вентилятора, немедленно сообщать начальнику смены коксового цеха и начальнику участка УСТК;

— в случае остановки вентилятора системы обеспыливания потушенного кокса, прекратить разгрузку камер тушения и вывести людей из помещения галереи транспортировки кокса;

— в загазованном месте работать только в газозащитной аппаратуре;

— почувствовав запах газа или один из признаков угорания (головная боль, головокружение, шум в ушах, тошнота, слабость), немедленно выйти на свежий воздух, вызвать газоспасателя и доложить начальнику смены.

Противопожарными мероприятиями предусматривается:

— защита электрических сетей и установок от коротких замыканий, обеспечивающая минимальное время отключения поврежденных участков;

— оснащение электроустановок необходимыми защитными средствами;

— продувка и заземление газопроводов циркулирующих газов;

— для погашения взрывного давления и для отвода из помещения газов, образующихся при взрыве, предусмотрены окна с требуемой площадью остекления;

— оборудование помещений средствами автоматической пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения;

— автоподъезды для пожарных машин;

— запасные выходы из помещений и зданий, пожарные лестницы.

2.3 Предупреждение и ликвидация аварий на котле Повышение уровня воды в барабане котла.

При повышении уровня воды в барабане котла необходимо:

ѕ сравнить показания водоуказательных колонок между собой и с показаниями уровня на мониторе;

ѕ продуть колонку, показания которой отличаются от остальных;

ѕ при правильных показаниях колонок, проверить работу регулятора питания котла. При необходимости перейти на дистанционное или ручное питание. При проверке обратить внимание на исправность регулирующего клапана;

ѕ проверить плотность закрытия вентилей на резервной и обводной линиях узла питания;

ѕ снизить уровень воды в барабане, открыв аварийный сброс и, при необходимости, одну из точек периодической продувки;

ѕ если, несмотря на принятые меры, уровень в барабане превысил верхний видимый предел по водоуказательным колонкам, следует аварийно остановить котёл.

Вспенивание воды в котле.

При вспенивании воды в котле уровень её в водоуказательных колонках быстро повышается и колеблется в широких пределах. В этом случае необходимо:

ѕ остановить разгрузку камеры тушения;

ѕ разгрузить дутьевой вентилятор;

ѕ полностью открыть вентили на линии непрерывной продувки котла;

ѕ несколько раз продуть все экранные поверхности нагрева;

ѕ периодически отбирать пробы котловой воды и продолжать продувку котла до восстановления нормального солесодержания;

ѕ при достижении нормального солесодержания котловой воды, закрыть продувку пароперегревателя (электрифицированным вентилем) и восстановить прежний режим работы блока.

Понижение уровня воды в барабане котла.

При понижении уровня воды в барабане котла ниже нормального при нормальном давлении питательной воды перед узлом питания, необходимо:

ѕ сравнить показания водоуказательных колонок между собой и с показаниями уровня на мониторе;

ѕ продуть колонку, показания которой отличаются от остальных;

ѕ при правильных показаниях приборов включить питание котла по резервной линии узла питания, одновременно проверяя сочленение тяг и работу регулятора работающей линии;

ѕ если, несмотря на ручное питание и увеличение расхода воды на котёл, уровень в барабане остаётся низким, следует закрыть все продувки котла, проверить плотность продувочной и дренажной арматуры. В случае обнаружения значительной утечки воды через неисправную арматуру, следует понизить нагрузку котла, снизив интенсивность разгрузки потушенного кокса;

ѕ если уровень воды понизился ниже нижней кромки водоуказательной колонки необходимо аварийно остановить блок. Подпитка котла при этом категорически запрещается.

Прекращение действия водоуказательных приборов.

При прекращении действия всех водоуказательных приборов (дистанционных и прямого действия) необходимо аварийно остановить котёл. При работе хотя бы одного прибора, нагрузку котла не снижать, но поддерживать, её стабильной и равномерной, внимательно контролируя, соответствие расхода пара расходу питательной воды. Принимать срочные меры по восстановлению работоспособности отказавших приборов.

Повреждения труб поверхностей нагрева.

Признаками повреждения труб в котле являются:

ѕ резкое понижение уровня воды в барабане котла, несоответствие расхода пара расходу питательной воды;

ѕ шум в газоходе котла;

ѕ значительное увеличение содержания водорода и метана в циркулирующем газе;

ѕ обильный выход пара через свечу дутьевых вентиляторов;

Совокупность всех этих признаков указывает на повреждение труб в газоходе котла.

При незначительных повреждениях труб, не сопровождающихся

большими потерями воды (уровень воды в барабане удерживается), необходимо прекратить загрузку камеры тушения коксом, интенсивность разгрузки потушенного кокса снизить до минимальной, соответственно снизив нагрузку дутьевого вентилятора, опустить уровень горячего кокса в камере-накопителе до нижнего допустимого. Выход пара из котла перевести на паропровод продувки пароперегревателя способом, приведенным в настоящей инструкции, котёл отключить от паропроводов котельной. После полного тушения, выгрузить кокс из камеры.

Если уровень воды в барабане котла не держится — прекратить разгрузку потушенного кокса и остановить блок. Питание котла водой прекратить, циркуляционный насос остановить. Организовать аварийную выгрузку кокса из камеры тушения.

Причинами повреждения труб могут быть:

ѕ наличие отложений внутри труб испарительной поверхности, приводящей к нарушению циркуляции и пережогу труб;

ѕ износ труб паром или водой из соседних ранее повреждённых труб;

ѕ неправильный режим пуска, неравномерный прогрев котла;

ѕ дефект металла или изготовления труб;

ѕ кислородная или низкотемпературная коррозия труб входных блоков водяного экономайзера;

ѕ пережог труб пароперегревателя из-за отложения солей внутри труб при повышенном солесодержании насыщенного пара или при забросе воды в пароперегреватель;

ѕ эрозионный износ труб при местном увеличении скоростей запылённого циркулирующего газа из-за забивания межтрубного пространства змеевиковых поверхностей нагрева отложениями коксовой мелочи. Способствует забиванию межтрубного пространства работа котла с течью поверхностей нагрева;

ѕ эрозионный износ труб, вызванный нарушениями работы пылеулавливающих устройств блока УСТК;

ѕ пережог труб змеевиков испарительной поверхности при прекращении поступления в них воды из-за остановки циркуляционных насосов.

Неполадки в работе дутьевых вентиляторов При появлении в дутьевом вентиляторе сильной вибрации, стуков и звуков заедания рабочего колеса за кожух, нагрева подшипников выше 80 °C, дутьевой вентилятор должен быть аварийно остановлен. После остановки работавшего дутьевого вентилятора должен быть немедленно включен резервный.

Причины возникновения вибрации дутьевого вентилятора:

ѕ неравномерный износ лопаток рабочего колеса коксовой мелочью, вследствие неудовлетворительной работы пылеулавливающих циклонов;

ѕ ослабление фундаментных болтов;

ѕ неудовлетворительная центровка полумуфты вентилятора с полу муфтой электродвигателя;

Причины, вызывающие повышение температуры подшипников:

ѕ высокий или низкий уровень масла в ванне. Необходимо проверить правильность показаний маслоуказателя, прочистить его воздушное отверстие и, доливая или сливая масло, проверить его работу;

ѕ загрязнение масла. Грязное масло заменить, промыть ванну;

ѕ отсутствие охлаждающей воды;

ѕ попадание воды в масленую ванну из-за неплотности змеевика охлаждения;

ѕ неисправность подшипников.

Уменьшение производительности дутьевого вентилятора может быть вызвана:

ѕ загрязнением змеевиковых поверхностей нагрева котла;

ѕ отложениями пыли в нижней части газохода котла;

ѕ заполнением нижней части газохода котла водой при течах котла;

ѕ неисправностью направляющего аппарата дутьевого вентилятора.

Для выяснения причины снижения производительности дутьевого вентилятора необходимо проанализировать перепады давления на отдельных элементах газового тракта блока, выявить отклонения и определить причину неисправности.

Гидравлические удары Гидравлические удары в барабане и котле могут возникать:

ѕ при упуске воды;

ѕ после перерыва в питании котла с последующим резким включением вследствие образования паровых мешком в трубах.

Гидроудары в экономайзере могут возникать:

ѕ при возобновлении питания котла после его кратковременного прекращения. Для предотвращения гидроударов при прерывистом питании котла вентиль рециркуляции водяного экономайзера должен быть открыт;

ѕ из-за скопления воздуха в верхних точках трубной системы водяного экономайзера при пуске котла. Необходимо выпустить воздух через воздушники.

Гидроудары в питательных линиях и их вибрация могут возникнуть:

ѕ при заполнении трубопровода водой без выпуска воздуха из верхних точек;

ѕ при ослаблении крепления труб.

Гидравлические удары в паропроводах появляются при недостаточном прогреве и дренировании перед включением. Для их прекращения необходимо временно приостановить включение паропровода, открыть его дренажи.

Гидроудары в пароперегревателе возможны при забросе воды из барабана котла (перепитка). Для их прекращения необходимо открыть линию продувки пароперегревателя, проверить уровень в барабане и температуру перегретого пара. Снижение температуры до 350 °C указывает на заброс воды. При этом необходимо отключить котёл от общих паропроводов котельной, предварительно открыв линию продувки пароперегревателя, остановив разгрузку камеры тушения и разгрузив дутьевой вентилятор. Повторно включить котёл можно после дренирования паропровода.

Хлопки и взрывы в газоходах Хлопки и взрывы в газоходах могут происходить при образовании взрывоопасной смеси в газоходах блока. Взрывоопасная смесь может образоваться при недостаточной плотности газоходов и значительных, внезапно появившихся, присосах по газовому тракту.

Для предотвращения хлопков и взрывов необходимо:

ѕ тщательно уплотнить газоходы блока и вести постоянный контроль за их состоянием;

ѕ поддерживать взрывные клапаны в рабочем состоянии;

ѕ при пуске и изменении режима работ блока нагрузку дутьевого вентилятора изменять постепенно;

ѕ при работе блока запрещается вскрывать лазы.

При взрыве в газоходе блока необходимо:

ѕ прекратить пуск или аварийно остановить блок;

ѕ в газоход подать пар и открыть свечу после пылеулавливающих циклонов;

ѕ выяснить причину взрыва, восстановить взрывные клапана;

ѕ повторный пуск блока разрешается только после устранения причин хлопка или взрыва.

Горение кокса в камере тушения При горении кокса в камере тушения резко увеличивается температура циркулирующего газа перед котлом, изменяется его состав. Возгорание возможно при значительных прососах воздуха по газовому тракту блока или при остановленных дутьевых вентиляторах. Для предотвращения загораний необходимо обеспечить полную герметичность газового тракта блока. При остановке обоих дутьевых вентиляторов и наличии кокса в камере тушения необходимо в газоходы блока подавать пар и вести контроль за температурой циркулирующего газа после камеры тушения.

При загорании кокса в камере тушения при остановленном блоке необходимо выгрузить кокс с его дотушиванием в разгрузочном устройстве.

При работающем блоке устранить неплотности газоходов, увеличить нагрузку дутьевого вентилятора.

3. Характеристики контроллера Siemens S7−400

Рисунок 3.1 — Контроллер Siemens S7−400

Модульный программируемый контроллер для решения сложных задач автоматического управления имеет такие особенности:

* Широкий спектр модулей для максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи;

* Использование распределенных структур ввода-вывода и простое включение в сетевые конфигурации;

* «Горячая» замена модулей;

* Удобная конструкция и работа с естественным охлаждением;

* Свободное наращивание функциональных возможностей при модернизации системы управления;

* Высокая мощность благодаря наличию большого количества встроенных функций;

Программируемые контроллеры S7−400 могут включать в свой состав:

* Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемых задач в программируемом контроллере могут использоваться различные типы центральных процессоров.

При необходимости можно миспользовать мультипроцессорные конфигурации, включающие до 4 центральных процессоров.

* Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов.

* Коммуникационные процессоры (CP) для организации сетевого обмена данными через Industrial Ethernet, PROFINET, PROFIBUS или PtP интерфейс.

* Функциональные модули (FM) — интеллектуальные модули для решения задач скоростного счета, позиционирования, автоматического регулирования и других.

* Интерфейсные модули (IM) для подключения стоек расширения к базовому блоку контроллера

* Блоки питания (PS) для питания контроллера от сети переменного или постоянного тока.

Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания:

* Все модули устанавливаются в монтажные стойки и фиксируются в рабочих положениях винтами. Объединение модулей в единую систему выполняется через внутреннюю шину монтажных стоек. К одному базовому блоку допускается подключать до 21 стойки расширения.

* Произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках. Фиксированные посадочные места должны занимать только блоки питания.

* Наличие съемных фронтальных соединителей (заказываются отдельно), позволяющих производить быструю замену модулей без демонтажа их внешних цепей и упрощающих выполнение операций подключения внешних цепей модулей. Механическое кодирование фронтальных соединителей исключает возможность возникновения ошибок при замене модулей.

* Применение модульных и гибких соединителей TOP Connect, существенно упрощающих выполнение монтажных работ и снижающих время их выполнения.

Сигнальные модули Широкая гамма модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов позволяет максимально адаптировать S7- 400 к требованиям решаемой задачи.

Коммуникационные процессоры Коммуникационные процессоры — это интеллектуальные модули, выполняющие автономную обработку коммуникационных задач для промышленных сетей PROFIBUS, Industrial Ethernet, PROFINET и интерфейса PtP.

Функциональные модули Интеллектуальные модули ввода-вывода, оснащенные встроенным микропроцессором и способные выполнять задачи автоматического регулирования, позиционирования, скоростного счета, управления перемещением и т. д. Целый ряд функциональных модулей способен продолжать выполнение возложенных на них задач даже в случае остановки центрального процессора.

Интерфейсные модули Интерфейсные модули предназначены для организации связи между базовым блоком контроллера и его стойками расширения.

Блоки питания Каждый центральный процессор S7−400 имеет встроенный блок питания с входным напряжением =24 В. Для питания центрального процессора и других модулей контроллера используются блоки питания PS 405 и PS 407. PS 405 используют для своей работы входное напряжение постоянного тока, PS 407 — входное напряжение переменного тока промышленной частоты. Возможна установка двух специальных резервированных блоков питания в корзину для дублирования питания стойки.

Монтажные стойки Являются конструктивной основой контроллера и позволяют размещать от 4 до 18 модулей контроллера.

Технология CiR

Технология CiR позволяет вносить изменения в конфигурацию существующей системы управления без остановки производственного процесса.

Технология CiR позволяет:

* Добавлять новые или удалять существующие станции распределенного ввода-вывода и приборы полевого уровня, выполняющие функции ведомых устройств на шине PROFIBUS-DP/PA.

* Добавлять новые или удалять существующие модули в станциях распределенного ввода-вывода ET 200M.

* Отменять введенные конфигурации.

* Выполнять перенастройку модулей станции ET 200M.

Например, в случае замены одних датчиков другими.

Назначение: Построение систем автоматического управления с повышенными требованиями к надежности их функционирования. Исключение простоев производства, связанных с большими потерями материальных и денежных средств.

Конструктивные особенности: SIMATIC S7−400H состоит из двух идентичных подсистем, работающих по принципу ведущий-ведомый. Обе подсистемы выполняют одну и ту же программу. Управление процессом осуществляет ведущая подсистема. В случае отказа функции управления безударно переводятся на ведомую подсистему.

4. Программное обеспечение Программное управление УСТК Рисунок 4.1 — Диагностика общекотельная Рисунок 4.2 — УСТК Рисунок 4.3 — Сводная таблица

SIMATIC STEP 7 — программное обеспечение фирмы Siemens AG для разработки систем автоматизации на основе программируемых логических контроллеров SIMATIC S7−300/S7−400/M7/C7 и WinAC.

С помощью этой программы выполняется комплекс работ по созданию и обслуживанию систем автоматизации на основе программируемых логических контроллеров SIMATIC S7−300 и SIMATIC S7−400 фирмы Siemens. В первую очередь это работы по программированию контроллеров. Программируемый логический контроллер, ПЛК — это микропроцессорное устройство, предназначенное для управления технологическими процессами в промышленности. Принцип работы ПЛК заключается в обработке по прикладной программе пользователя данных с модулей входов (например, сигналов от подключенных датчиков) и последующей выдачей управляющих сигналов, посредством модулей выходов и модулей связи, обеспечивающих подключение исполнительных устройств. В основе работы лежит концепция проекта, под которым понимается комплексное решение задачи автоматизации, включая несколько взаимосвязанных контроллеров на базе физических микроконтроллеров, соединяющие их сети и системы человеко-машинного интерфейса. Работу с проектом в целом обеспечивает главная утилита STEP 7 SIMATIC Manager. STEP 7 позволяет производить конфигурирование программируемых логических контроллеров и сетей (утилиты HWConfig и NetPro). В процессе конфигурирования определяется состав оборудования в целом, разбиение на модули, способы подключения, используемые сети, выбираются настройки для используемых модулей. Система проверяет правильность использования и подключения отдельных компонент. Завершается конфигурирование загрузкой выбранной конфигурации в оборудование, что по сущности является настройкой оборудования. Утилиты конфигурирования позволяют осуществлять диагностику оборудования, обнаруживать аппаратные ошибки или неправильный монтаж оборудования. Программирование контроллеров производится редактором программ, обеспечивающим написание программ на трех языках:

· LAD — язык релейно-контактной логики;

· FBD — язык функциональных блочных диаграмм;

· STL — язык списка инструкций.

В семействе программных продуктов компании Siemens для решения комплексных задач автоматизации STEP 7 выполняет интеграционные функции. В проект STEP 7 могут быть, например, включены системы человеко-машинного интерфейса, например, операторские панели, конфигурируемые с помощью производимого Siemens программного обеспечения ProTool или WinCC Flexible, или персональный компьютер с программным обеспечением WinCC. Интеграция проектов для ЧМИ в проект STEP 7 облегчает автоматическое связывание проектов для контроллера и операторского интерфейса, ускоряет проектирование и позволяет избежать ошибок, связанных с раздельным использованием программ. В полной мере эти преимущества проявляются при использовании системы проектирования PCS7, в основе которой также используется STEP 7. Аналогично в STEP 7 интегрируется программное обеспечение для настройки и управления сложными измерительными или исполнительными устройствами автоматизици, например, частотными приводами. STEP7 также позволяет спроектировать сетевые настройки. соединения и передачу данных между устройствами автоматизации, например, системы Master-Slave при обмене данных по шине Profibus с использованием протокола DP.

4.1 Язык LAD

* —-| |—- Нормально открытый контакт;

* —-|/|—- Нормально замкнутый контакт;

* —-(SAVE) Сохранение RLO в бите BR;

* XOR Исключающее ИЛИ;

* —-() Выходная катушка;

* —-(#)—- Промежуточный выход (коннектор) для получения промежуточных результатов цепочки контактов;

* —-|NOT|—- Инверсия результата логической операции.

Выполнение следующих инструкций производится только при RLO = 1:

* —-(S) Установить выход в 1;

* —-® Сбросить выход в 0;

* SR S/R Триггер — приоритетный является S;

* RS R/S Триггер — приоритетный является R.

Другие инструкции работают при нарастающем или падающем фронте:

(N) — (бит памяти) Выделение отрицательного фронта RLO — обнаруживает изменение с 1 на 0 (падающий фронт) по указанному адресу и отображает это установкой RLO в 1 после выполнения инструкции. Текущее состояние RLO сравнивается с состоянием сигнала операнда (бит памяти фронта). Если состояние сигнала операнда равно 1, а RLO перед выполнением инструкции равен 0, то RLO после выполнения инструкции будет равен 1 (импульс). Во всех остальных случаях RLO равен 0. (т.е. при прихождении 1 — (Р) выдает дальше импульс длиной, равной времени цикла до следующего прихода положительного фронта);

(P) — (бит памяти) Выделение положительного фронта RLO — обнаруживает изменение с 0 на 1 (нарастающий фронт) по указанному адресу и отображает это с помощью значения RLO, равного 1, после выполнения инструкции. Текущее состояние RLO сравнивается с состоянием сигнала операнда (бит памяти фронта). Если состояние сигнала операнда равно 0, а RLO перед выполнением инструкции равен 1, то RLO будет равен 1 (импульс) после выполнения инструкции. Во всех остальных случаях RLO равен 0. (т.е. при прихождении 0 — (Р) выдает дальше импульс длиной, равной времени цикла до следующего прихода отрицательного фронта);

NEG — Выделение отрицательного фронта сигнала (сравнивает состояние сигнала, который хранится в <�адресе 1> с состоянием сигнала в предыдущем цикле, сохраненном в <�адресе 2>. Если происходит изменение статуса сигнала с 1 на 0, то выход Q имеет значение 1, во всех остальных случаях он равен 0.);

POS — Выделение положительного фронта сигнала (сравнивает состояние сигнала в <�адресе 1> с предыдущим состоянием сигнала, который хранится в <�адресе 1>. Если происходит изменение с 0 на 1, то выход Q имеет значение 1, во всех остальных случаях он равен 0.);

Входы IN1 и IN2 сравниваются в соответствии с выбранным Вами типом (CAMP?I).

Если условие сравнения выполняется, то RLO получает значение «1» .

== IN1 равно IN2

<> IN1 не равно IN2

> IN1 больше IN2

< IN1 меньше IN2

>= IN1 больше или равно IN2

<= IN1 меньше или равно IN2

* CMP? I: Сравнение чисел типа Integer;

* CMP? D: Сравнение чисел типа Double Integer;

* CMP? R: Сравнение чисел типа Real;

* BCD_I: Преобразование BCD — кода (двоично-десятичный код) в Integer;

* I_BCD: Преобразование Integer в BCD — код;

* BCD_DI: Преобразование BCD — кода в Double Integer;

* I_DI: Преобразование Integer в Double Integer;

* DI_BCD: Преобразование Double Integer в BCD;

* DI_R: Преобразование Double Integer в Real;

* INV_I: Инверсия числа типа Integer;

* INV_DI: Инверсия числа типа Double Integer;

* NEG_I: Дополнительный код числа типа Integer;

* NEG_DI: Дополнительный код числа типа Double Integer;

* NEG_R: Инверсия знака числа типа Real;

* ROUND: Округление до двойного целого;

* TRUNC: Выделение целой части;

* CEIL: Округление в ближайшего большего;

* FLOOR: Округление до ближайшего меньшего.

Биты слова счетчика с 0 по 9 содержат значение счетчика в двоичном коде. Значение счетчика берется из аккумулятора и вводится в слово счетчика, при установке счетчика. Значение счетчика может находиться в диапазоне от 0 до 999.

Вы можете изменять значение счетчика, используя следующие инструкции:

* S_CUD: прямой/обратный счет;

* S_CD: обратный счет;

* S_CU: прямой счет;

* (SC): катушка назначения параметров (назначает счетчику предустановленное значение при появлении положительного фронта RLO.);

* (CU): катушка прямого счета (производит увеличение значения указанного счетчика на 1 при появлении нарастающего фронта RLO и значении счетчика меньше 999.);

* (CD): катушка обратного счета (производит увеличение значения указанного счетчика на 1 при появлении положительного фронта RLO и значении счетчика больше 0.);

CU Вход прямого счета;

CD Вход обратного счета;

S Вход предустановки счетчика;

PV Задание значения счетчика от 0 до 999 как C#<�значение> в формате

BCD;

R Вход сброса;

CV Текущее значение счетчика (целый формат);

CV_BCD Текущее значение счетчика (формат BCD);

Q Состояние счетчика;

(OPN) открыть, .

Целевая метка (LABEL) должна быть установлена для каждого перехода (JMP).

* (JMP): Безусловный переход (переход на метку при RLO 1);

* (JMP): Условный переход (переход внутри блока при RLO 1);

* (JMPN): Переход по нулю.

Используя математические инструкции с целыми числами, Вы можете выполнять операции с двумя числами типа Integer (16 и 32 битовыми):

* ADD_I: Сложение целых чисел;

* SUB_I: Вычитание целых чисел;

* MUL_I: Умножение целых чисел;

* DIV_I: Деление целых чисел;

* ADD_DI: Сложение двойных целых чисел;

* SUB_DI: Вычитание двойных целых чисел;

* MUL_DI: Умножение двойных целых чисел;

* DIV_DI: Деление двойных целых чисел;

* MOD_DI: Получение остатка от деления двойных целых чисел;

32-битные числа с плавающей точкой (вещественный тип данных REAL) в формате IEEE:

* ADD_R: сложение;

* SUB_R: вычитание;

* MUL_R: умножение;

* DIV_R: деление;

* Вычисление абсолютного значения (ABS) числа с плавающей точкой;

* Вычисление квадрата (SQR) и квадратного корня (SQRT) числа с плавающей точкой;

* Вычисление натурального логарифма (LN) числа с плавающей точкой;

* Вычисление экспоненты числа с плавающей точкой (EXP) по основанию e;

* Вычисление следующих тригонометрических функций угла, представленного в виде 32-битного числа с плавающей точкой:

— синуса числа с плавающей точкой (SIN) и арксинуса числа с плавающей точкой (ASIN);

— косинуса числа с плавающей точкой (COS) и арккосинуса числа с плавающей точкой (ACOS);

— тангенса числа с плавающей точкой (TAN) и арктангенса числа с плавающей точкой (ATAN).

MOVE — (Передать значение) активируется при разрешении на входе EN. Значение, указанное на входе IN, копируется в адрес, указанный на выходе OUT.

Следующие команды управления программой доступны пользователю:

* (CALL) Вызов FC/SFC без параметров (можно вызвать функцию (FC) или системную функцию (SFC);

* CALL_FB: Вызов блока FB в графическом виде;

* CALL_FC: Вызов блока FC в графическом виде;

* CALL_SFB: Вызов системного FB в графическом виде;

* CALL_SFC: Вызов системной FC в графическом виде;

* Команды Master Control Relay (Главное реле управления).

Правила использования функций Master Control Relay:

* (MCR<): Включить Master Control Relay;

* (MCR>): Выключить Master Control Relay;

* (MCRA): Активировать зону Master Control Relay;

* (MCRD): Деактивировать зону Master Control Relay;

* RET: Возврат.

С помощью инструкций сдвига Вы можете побитно сдвигать содержимое входа IN (см. Регистры CPU) влево или вправо. Сдвиг на n битов влево умножает содержимое входа IN на 2n; сдвиг на n битов вправо делит содержимое входа IN на 2n.

* SHR_I: Сдвиг вправо числа типа Integer (change right);

* SHR_DI: Сдвиг вправо числа типа Double Integer;

* SHL_W: Сдвиг слова влево;

* SHR_W: Сдвиг слова вправо;

* SHL_DW: Сдвиг двойного слова влево;

* SHR_DW: Сдвиг двойного слова вправо.

Слово состояния представляет собой регистр памяти Вашего CPU, к которому Вы можете обращаться по адресу бита и в поразрядных логических операциях над словами. Структура слова состояния:

/FC — 20

RLO — 21

STA — 22

OR — 23

OS — 24

OV — 25

CC0 — 26

CC1 — 27

BR — 28

… — 29. 215

OV: Бит ошибки «Переполнение» (Если после выполнения математической операции результат оказывается за пределами допустимого диапазона в отриц. или положит. области, то бит OV в слове состояния устанавливается в 1. Команда опрашивает состояние этого бита.);

OS: Бит ошибки «Переполнение с запоминанием» (В отличие от бита OV (переполнение) бит OS остается установленным, даже если следующие арифметические операции были выполнены без ошибок.);

UO: Бит ошибки «Неупорядочено» (иными словами, не является ли одно из значений, с которым выполняется операция, недопустимым числом с плавающей точкой). Если результат математической операции является неупорядоченным

(UO = unordered — неупорядочен), то опрос состояния сигнала дает результат 1. Если комбинация СС1 и СС0 неуказывает на неупорядоченность результата математической операции, то опрос состояния сигнала дает 0;

BR: Бит ошибки «Двоичный результат» (При оценке результата опроса в последовательной логической цепочке, результат опроса сопрягается с предшествующим результатом логической операции в соответствии с таблицей истинности для И.

При оценке результата опроса в параллельной логической цепочке, результат опроса сопрягается с предшествующим результатом логической операции в соответствии с таблицей истинности для ИЛИ.);

==0 ——— Бит результата «Pавно 0» (используются для оценки результата математической операции на равенство «0» .);

<>0 ——— Бит результата «Не равно 0»;

>0 ——— Бит результата «Больше 0»;

<0 ——— Бит результата «Меньше 0»;

<=0 ——— Бит результата «Меньше или равно 0»;

>=0 ——— Бит результата «Больше или равно 0».

К области памяти таймеров имеют доступ следующие функции:

* S_PULSE: Задание параметров и запуск S5 таймера «Импульс»

* S_PEXT: Задание параметров и запуск S5 таймера"Удлиненный импульс"

* S_ODT: Задание параметров и запуск S5 таймера «Задержка включения»

* S_ODTS: Задание параметров и запуск S5 таймера «Задержка включения с памятью»

* S_OFFDT: Задание параметров и запуск S5 таймера «Задержка выключения»

* (SP): Катушка таймера «Импульс»

* (SE): Катушка таймера «Удлиненный импульс»

* (SD): Катушка таймера «Задержка включения»

* (SS): Катушка таймера «Задержка включения с памятью»

* (SF): Катушка таймера «Задержка выключения»

Значение времени: Биты с 0 по 9 в таймерном слове содержат значение времени в двоичном коде.

* W#16#wxyz

где w — база времени (временной интервал или разрешение), xyz — значение времени в BCD коде;

* S5T#aH_bM_cS_dMS

где a — часы, b — минуты, c — секунды и d — миллисекунды.

База времени выбирается автоматически и значение округляется до ближайшего меньшего числа с этой базой времени.

техника безопасность измерительный газ

5. Задание Имеется циркуляционный насос. Необходимо его включать либо принудительно оператором, либо в «местном режиме», либо в автоматическом режиме при понижении расхода воды ниже 48 м3/ч, и выключать при повышении значения этого расхода (предусмотреть колебание значения). Предусмотреть блокировку насоса на включение при превышении температуры его подшипника выше 1000 С.

I1.0 — кнопка принудительного включения насоса оператором. (1- кнопка нажата)

I1.2 — выбор местного режима. (1- местный режим, 0 — другой)

I1.3 — выбор автоматического режима. (1- автоматический режим, 0 — другой)

PIW 512 — датчик расхода воды (integer).

PIW 514 — датчик температуры подшипника циркуляционного насоса (integer).

Решение

1. Запускаем Step7 Manager.

2. Выбираем Hardware (рисунок 5.1 и рисунок 5.2).

Рисунок 5.1 — Hardware

Рисунок 5.2 — Hardware

3. Добавляем необходимые блоки (рисунок 5.3).

Рисунок 5.3 — Блоки для программирования

4. Открываем окно программирования LAD. Начинаем программирование Рисунок 5.4 — Принудительное включение и блокировка по температуре Как видно из рисунка 6.4, принудительное включение насоса невозможно, поскольку температура подшипников насоса является выше допустимой (110 С). Об этом сигнализирует бит, находящийся в ячейке памяти М100.0: если бит установлен в 1 — температура подшипников выше допустимой, если в 0 — температура подшипников ниже допустимой и насос может быть включен или продолжать работу.

Рисунок 5.5 Включение насоса по понижению расхода воды ниже 48 м³

В этом случае включение насоса происходит автоматически при понижении расхода воды ниже допустимого. Таймер Т10 устанавливает 10-секундную задержку перед включением насоса (время задержки может быть другим в зависимости от времени стабилизации уровня расхода воды). При этом нужно обратить внимание, что цепь по блокировке температуры не замкнута (бит сброшен) и насос также может быть включен любым способом.

Имеется дымосос. Необходимо его включать либо принудительно оператором, либо в «местном режиме», либо в автоматическом режиме при превышении температуры кокса в камере выше 3500С, и выключать при срабатывании датчика верхнего уровня кокса в камере (предусмотреть «дребезг контакта»). Предусмотреть блокировку дымососа на включение при закрытой задвижке.

I2.0 — кнопка принудительного включения дымососа оператором. (1- кнопка нажата)

I2.2 — выбор местного режима. (1- местный режим, 0 — другой)

I2.3 — выбор автоматического режима. (1- автоматический режим, 0 — другой)

PIW 516 — датчик температуры кокса в камере (integer).

I2.6 — сигнал нижнего уровня кокса в камере.(1- верхний уровень, 0 — нет)

I3.0 — сигнал о состоянии задвижки. (закрыт — 1, открыт — 0)

Решение Подготовка к программированию производится так же, как и в предыдущем задании. Поэтому, перейдем непосредственно к программированию.

Рисунок 5.6 — Состояние задвижки и включение дымососа На рисунке видно, что дымосос не включится ни одним из способов, так как задвижка закрыта (бит М101.0 установлен). Превышение температуры кокса в камере и/или сигнал нижнего уровня кокса в камере будут игнорироваться до тех пор, пока задвижка в камере не будет открыта.

Рисунок 5.7 — Влияние состояния задвижки на включение дымососа В этом случае, в отличие от предыдущего, задвижка открыта, а значит, дымосос можно включить любым способом. В данном случае дымосос включается автоматически, так как температура кокса превысила 350 С.

Рисунок 5.8 — Условия автоматического включения дымососа Дымосос включится автоматически в нескольких случаях:

1. При превышении допустимой температуры кокса.

2. При поступлении сигнала о нижнем уровне кокса.

Во втором условии автоматического включения присутствует таймер Т11 с 10-секундной задержкой (время задержки может быть другим в зависимости от времени стабилизации уровня кокса в камере) Рисунок 5.9 — Работа дымососа при возникновении сразу 2-х условий на автоматическое включение Как видно из рисунка, дымосос продолжает работать при всех условиях на автоматическое включение.

1. Ванін В.В., Бліок А.В., Гнітецька Г. О. Оформлення конструкторської документації 2003.

2. Долин П. А. Справочник по технике безопасности. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 800 с.

3. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 2001, 816с.

4. В. Юров. Assembler. 2001,-624с.

5. Локазюк В. М. Мікропроцесори та мікроЕОМ у виробничих системах. 2002.

6. Завадский В. А. Компьютерная электроника. 1996.

7. Каган Б. М., Сташин В. В. «Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики». 1987 .

8. Гайдышев И. Анализ и обработка данных: специальный справочник 2001.

9. Карпова Т. С. Базы данных: модели, разработка, реализация. 2002.

10. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Сетевые операционные системы. 2001.

11. В. Юров. Assembler: специальный справочник. 2001, — 496с.

12. «Ахо А., Хопкрофт Д., Ульман Д. «Структуры данных и алгоритмы. 2001, 384с.

13. Никулин Н. В., Назаров А. С. Радиоматериалы и радиокомпоненты. М.:

Высш.шк., 1986.

14. Телешевский Б. Е. Измерения в электрои радиотехнике. — М.: Высш.шк., 1984.