Автоматизированная система управления технологического процесса выплавки стали на ОАО «Северсталь»

1. Общие сведения о предприятии ОАО «Северсталь»

1.1 Организационная структура предприятия

1.2 Функциональные задачи

1.3 Технические средства, применяемые в автоматизированных системах предприятия

2. Характеристики базового подразделения

2.1 Функциональные задачи цеха, отдела

2.2 Должностные инструкции оператора, программиста, системного программиста, электроника

2.3 Аппаратное обеспечение, сетевые ресурсы

3. Характеристики базового подразделения

3.1 Организационная структура базового подразделения

3.2 Программное обеспечение, используемое в подразделении

3.3 Описание специального программного обеспечения

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Требования к технике безопасности на предприятии

4.2 Санитарно-гигиенические требования к рабочему месту

4.3 Мероприятия по охране труда Заключение Литература

За время прохождения практики целью изучения являлись следующие основные вопросы:

1. Освоить методы анализа технического уровня средств и систем автоматизации и управления для определения их соответствия действующим техническим условиям и стандартам;

2. Технологические и программные средства автоматизации и управления; эксплуатацию технического оборудования;

3. Пакеты прикладных программ компьютерного моделирования и проектирования средств и систем автоматизации;

4. Современную технологию работы с периодическими реферативными и информационно-справочными изданиями, по профилю специальности.

Получение навыков по практике проходила на предприятии ОАО «Северсталь», в структуре Кислородно-Конверторное Производство (ККЦ), Цех Выплавки Стали (ЦВС), Автоматизированная система управления технологического процесса выплавки стали (АСУ ТП «Плавка»).

В процессе прохождения практики необходимо было изучить режим работы предприятия, структуру предприятия, функциональные задачи «Северсталь». А также функциональные задачи цеха, должностные инструкции программиста, оператора, электроника, аппаратное обеспечение, сетевые ресурсы, программное обеспечение: базовое ПО, прикладное ПО, специальное ПО. Ознакомиться со специальным программным обеспечением, используемым на предприятии.

Освоить технику безопасности, санитарно-гигиенические требования к рабочему месту программиста (оператора), мероприятия по охране труда программиста.

1. Общие сведения о предприятии ОАО «Северсталь»

1.1 Организационная структура предприятия

На рисунке 1 показана организационная структура предприятия

Рисунок 1 — Организационная структура предприятия.

1.2 Функциональные задачи

В конвертерном производстве ОАО «СеверСталь» созданы и функционируют следующие автоматизированные системы управления:

Схема взаимодействия АСУ конвертерного производства представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 — Схема взаимодействия АСУ конвертерного производства

— АСУТП «Плавка», организующая управление и информационное обеспечение процесса выплавки стали в технологических границах от поступления чугуна, скрапа и других материалов до слива стали из конвертера;

— АСУТП «Доводка металла», организующая управление и информационное обеспечение процессов внепечной обработки стали (продувка, вакуумирование) в технологических границах от слива стали из конвертеров, до установки сталеразливочных ковшей на стенды установок непрерывной разливки стали (УНРС);

— АСУТП «Разливка», организующая управление и информационное обеспечение процесса разливки стали на УНРС от стендов УНРС до передачи на склад слябов;

— АСУТП «Склад слябов» организует управление и информационное обеспечение процесса чистовой обработки слябов и передачи их потребителям продукции (внутри комбината — прокатные цеха, либо внешним — товарные слябы);

— АСУП «Конвертерное производство», организующая координацию всех вышеописанных процессов, обработку портфеля заказов, слежение за исполнением заказов, формирование и передачу информации по продукции всем потребителям продукции производства.

1.3 Технические средства, применяемые в автоматизированных системах предприятия

Характеристики ПЭВМ и периферийных устройств (таблица 1.

Таблица 1

Характеристики ПЭВМ и периферийных устройств

Рабочая станция на конвертерном производстве представляет собой компьютер с процессором Intel Inderharst, фирм Compaq или IBM с возможной установкой нескольких процессоров. Наличие не менее 1024 Мбайт оперативной памяти с коррекцией ошибок, причем с возможностью расширения до 8 Гбайт. Машина такой конфигурации сможет легко справиться с любыми приложениями.

2. Характеристики базового подразделения

2.1 Функциональные задачи цеха, отдела

Основной функциональной задачей цеха выплавки является производство стали из чугуна, получаемого из доменного цеха.

Участок службы технологической автоматики (СТА) подразделяется на два уровня автоматизации.

Функциональными задачами уровня L1 являются: получение данных с контрольно-измерительных приборов и их визуализация на уровне L1, их преобразование и передача на уровень L2 (АСУТП «Плавка»).

АСУТП «Плавка» осуществляет визуализацию и сбор информации по технологическому процессу на уровне L2, подготовку технологической информации по собранным данным и слежение за технологическим процессом в виде протоколирования и преобразование данных, поступающих с уровня L1. На рисунках 3 и 4 представлены примеры технологической документации.

Рисунок 3 — Паспорт плавки Рисунок 4 — Отчет по расходу жидкого чугуна Подготовленные данные с уровня L2 поступают на следующие уровни автоматизации технологического процесса, находящиеся по всему производству.

2.2 Должностные инструкции оператора, программиста, системного программиста, электроника

§ Должностные обязанности оператора. Общие положения

— В обязанности оператора входит выполнение работ по введению информации в электронно-вычислительные машины (ЭВМ), её обработке и выводу на печатающее устройство;

— А так же своевременное, качественное и в полном объеме выполнение производственного задания на смену;

— Оператор ЭВМ непосредственно подчиняется руководителю в соответствии с утвержденной структурой управления подразделением;

— Оператор ЭВМ обязан вести учет и регистрацию выполняемых работ, неисправностей в работе ЭВМ;

— Оператор ЭВМ обязан вносить информацию в базы данных. Проверять и корректировать базы данных;

— Оператор ЭВМ обязан проводить архивацию и разархивацию файлов;

— Оператор ЭВМ обязан проводить тестирование ЭВМ антивирусными программами, тестирование, форматирование, дефрагментацию и очистку дисков;

— Оператор ЭВМ обязан устранять сбои в работе ЭВМ, в случае неустранимых сбоев оборудования вызвать специализированные службы;

— Оператор ЭВМ обязан оказывать помощь работникам подразделения в освоении ЭВМ;

— Оператор ЭВМ должен иметь среднее (полное) общее образование;

— Оператор ЭВМ должен иметь квалификационное удостоверение оператора ЭВМ соответствующего разряда.

§ Должностные обязанности программиста. Общие положения

— В обязанности программиста входят разработка, внедрение, сопровождение программного обеспечения (ПО) систем технологической автоматики конвертерного производства;

— А так же обеспечение безотказной работы систем технологической автоматики производства;

— Так же обязанностью является исключение простоев технологического оборудования по причинам отказов и сбоев в программном обеспечении систем технологической автоматики;

— Программист должен иметь высшее образование по профилю работы;

— Программист обязан внедрять, отлаживать, корректировать и сопровождать обновленное и усовершенствованное ПО;

— Обязан анализировать причины отказов и сбоев в работе ПО систем технологической автоматики и разрабатывать мероприятия по их устранению;

— Обязан разрабатывать инструкции по работе с ПО;

— Обязан осуществлять приемку и освоение вновь вводимого в эксплуатацию ПО систем автоматической автоматики в соответствии с утвержденным планом организационно — технических мероприятий;

— Программист обязан вести техническую документацию: журнал об изменении ПО;

— Программист имеет право требовать от технологического персонала соблюдения инструкций и правил эксплуатации систем технологической автоматики и вычислительной техники.

§ Должностные обязанности электроника. Общие положения

— В обязанности электроника входит техническое обслуживание и ремонт вычислительной, множительной техники, сетевого оборудования комплекса технологической автоматики АСУ ТП;

— Электроник обязан обеспечить безаварийную и надежную работу вычислительной, множительной техники, сетевого оборудования комплекса технологической автоматики АСУ ТП;

— Обязан исключить простои технологического оборудования, по причине неполадок в работе комплекса технологической автоматики АСУ ТП;

— Электроник должен иметь высшее образование по профилю работы, удостоверение 2 группы электробезопасности;

— Электроник обязан осуществлять приемку, монтаж, освоение вновь вводимого в эксплуатацию оборудования комплекса технологической автоматики АСУ ТП, в соответствии с утвержденным планом организационно-технологических мероприятий;

— Обязан контролировать производство внеплановых работ по ремонту обслуживаемого оборудования с учетом замечаний технологического персонала;

— Обязан производить наладку элементов и блоков ЭВМ и радиоэлектронной аппаратуры;

— Обязан вести техническую документацию и обеспечивать ее хранение в соответствии с действующими регламентирующими документами;

— Обязан вести учет оборудования, сдаваемого в ремонт;

— Электроник имеет право требовать остановки оборудования для ремонта в случае его неудовлетворительного состояния, создающего угрозу нормальной работе.

2.3 Аппаратное обеспечение, сетевые ресурсы

Возможностей обычного офисного компьютера для достижения целей на огромном предприятии не достаточно, поэтому здесь используются специальные рабочие станции. Их характеристики указаны в таблице 2.

Таблица 2

Характеристики рабочей станции

На предприятии используются как локальные сети, так и глобальные. Локальные сети применяются для связи внутри предприятия, между цехами, отделами, кабинетами. Глобальные для рекламы продукции, получения полезной информации.

На рисунке 5 приведена структура локальной сети цеха выплавки стали.

автоматизация конверторный плавка сталь Рисунок 5 — Структура локальной сети

3. Характеристики базового подразделения

3.1 Организационная структура базового подразделения

Все АСУТП конвертерного производства построены по единому принципу: это 2-х уровневые системы; в состав 1-го уровня включены средства локальной автоматики, область действия которых охватывает отдельные системы технологических агрегатов (например: управление положением кислородной фурмы относительно уровня жидкого металла в конвертере, управление интенсивностью продувки и т. п.). Уставки (заданные величины управляемых параметров) на 1-й уровень либо вводятся вручную обслуживающим персоналом, либо передаются со 2-го уровня автоматизации, в состав которого включены технические и программные средства, организующие действия отдельных систем технологических агрегатов в единый производственный процесс, выполняющие необходимые технологические расчёты на базе математических моделей технологических процессов, а также упорядочивающие, сохраняющие и выдающие в подходящей форме представления информацию для персонала производства, необходимую для управления процессом выпуска продукции. Типичная схема АСУТП представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 — Типичная схема АСУТП

3.2 Программное обеспечение, используемое в подразделении

Операционные системы:

· MS Windows NT4;

· MS Windows 2000 Server;

· MS Windows 2003 Server;

· MS Windows ХР.

База данных

СУБД Oracle 9 с последующим переходом на СУБД Oracle 10;

Технологии:

· клиент сервер;

· распределенная система вычислений Microsoft COM+;

ASP (WEB).

Контроллеры:

SIMATIC (Германия), Ремиконт и прочие.

Языки программирования

· Borland Delphi 7;

· Borland Builder C++;

· PL SQL Oracle;

· MS InterDev6.

В основном для программирования здесь используется Borland Builder C++, полностью поддерживающей все ведущие индустриальные стандарты: XML, SOAP, WSDL и XSL, а также появляющиеся платформы — Microsoft NET и BizTalk, Sun Microsystems ONE, обеспечивая необходимую гибкость, надёжность и масштабируемость.

Архиваторы

WinRar, WinZip.

Антивирусные средства

Nod32 2.7 Control Center

Trend Micro Office Scan

Специальное програмное обеспечение

— Программа энерго учета

— Редактор плавок

— Программа BOF

3.3 Описание специального программного обеспечения

На предприятии специальное ПО в основном разрабатывается программистами для решения конкретно поставленных задач, например: учет энергооборудования по цеху, редактирование данных по плавкам. Примеры главных форм данного ПО приведены на рисунках 7, 9, 10.

Так же имеется лицензионное специальное ПО, поставляемое с базовым ПО или разрабатываемое фирмой поставщиком под конкретную задачу, например: оболочка для работы с Oracle — TOAD, которая дает возможность непосредственной работы с БД не создавая дополнительного приложения, программа BOF — разработка немецкой фирмы VAI, для наглядного отображения НСИ первого уровня, его изменения и дополнения (интерфейс программы приведен на рисунке 8).

Рисунок 7 — Интерфейс программы «Редактор плавок»

Рисунок 8 — интерфейс программы BOF

Рисунок 9 — интерфейс программы «Мнемосхема конверторов»

Рисунок 10 — Главная форма программы учета энергооборудования

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Требования к технике безопасности на предприятии

Полная безопасность труда человека в производственных условиях определяется тремя основными факторами такими, как безопасность производственного оборудования, безопасность производственного процесса и безопасность трудового процесса. Все эти составляющие связаны между собой. Соблюдение норм и правил каждой из них позволит:

— избежать возникновения аварийных и чрезвычайных ситуаций в процессе трудовой и производственной деятельности в подразделении конвертерного цеха;

— повысить качественные и количественные показатели деятельности сотрудников, оказывающие непосредственное влияние на процесс принятия решений.

Опасными факторами на предприятии является:

— проведение монтажных работ в непосредственной близости с действующими установками;

— использование при монтажных работах электросварки;

— проведение монтажа электронных компонентов системы их соединений вблизи источников опасного напряжения и токоведущих магистралей;

— питание электронного оборудования и компьютеров осуществляется от сети 220 В., 50 Гц;

— транспортирование нового оборудования к местам установки осуществляется с помощью автотранспорта и мостовых кранов;

— т.к. установка нового оборудования проводится во время запланированного ремонта кранов, то параллельно в непосредственной близости проводятся ремонтные и наладочные работы специалистами других служб и организаций.

Для устранения влияния этих факторов необходимо следующее:

— выполнение общих правил техники безопасности, действующих в конвертерном производстве;

— во время использования при монтаже электросварки, выполнять правила техники безопасности и правила пожарной безопасности при проведении огневых и сварочных работ, на которые должен оформляться наряд-допуск;

— монтаж электрических компонентов должен осуществляться согласно требованиям электробезопасности и инструкций по монтажу и подключению для конкретной аппаратуры персоналом, имеющим соответствующие группы электробезопасности;

— при транспортировке оборудования автотранспортом и доставке его к месту установки соблюдать правила проведения погрузочно-разгрузочных работ; при внутрицеховой транспортировке оборудования кранами, строповке грузов и командование краном должен осуществлять человек, окончивший курсы стропальщика;

— для устранения одновременного проведения ремонтных работ в одном месте специалистами разных служб, разрабатывается и утверждается план проведения ремонта конвертора, в котором данные ситуации исключаются.

Работа в помещении, где установлены ПЭВМ, связана еще с рядом опасных и вредных факторов и нагрузок, действующих на человека:

— излучение от компьютеров и электроустановок;

— пыль и шум;

— интеллектуальные, эмоциональные и сенсорные нагрузки;

— освещенность, микроклимат и организация рабочего места.

4.2 Санитарно-гигиенические требования к рабочему месту

Создание благоприятных условий труда позволяет значительно снизить влияние вредных производственных факторов на организм работника. С этой целью проводится комплекс таких мероприятий, как: выполнение санитарно-технических требований к помещениям; рациональная организация рабочих мест; выбор технических характеристик средств вычислительной техники; рациональное размещение оборудования; применение технических средств защиты; рациональная организация режима труда.

Рабочее место пользователя ПЭВМ — это место в системе «человек-машина», оснащенное средствами управления, отображения информации и вспомогательным оборудованием. Правильная его организация (выбор рабочей позы, определение рабочих зон, размещение органов управления компьютером и необходимых материалов) предотвращает повышенную утомляемость оператора.

Рабочее место пользователя не должно размещаться:

· вблизи источников сильного шума с частотой 400 Гц и выше;

· над производственными помещениями со значительными избытками теплоты (более 20 ккал/м³*ч) или выделением вредных газов, паров, пыли;

· в местах, на которые распространяется действие сильных магнитных полей электроустановок и электрооборудования;

· под душевыми и санузлами.

В процессе осуществления своей профессиональной деятельности пользователь ПЭВМ находится в одной и той же позе — «сидя». Это положение является статичным, мышечная нагрузка практически отсутствует (лишь пальцами рук и предплечьями совершаются физические движения, которые необходимы для работы с клавиатурой и «мышью»). В нем оператор пребывает длительный промежуток времени, вследствие чего в мышцах могут возникнуть статические напряжения. Для их предупреждения необходимо произвести выбор оптимальной рабочей позы, при которой проекция центра тяжести тела лежит в пределах площади опоры: спина расправлена, ноги всей стопой стоят на полу, руки расслаблены.

нормируемые величины размеров рабочего места оператора приведены в таблице 3.

на рабочем месте оператора часто возникает потребность рационального размещения, как органов управления ПК, так и различных вспомогательных материалов и документов.

Рабочая зона пользователя ЭВМ — это ограниченное пространство, в пределах которого движения рук оператора наиболее экономичны без излишнего напряжения.

Таблица 3

Размеры рабочего места

Наиболее неблагоприятное воздействие на человека оказывает магнитное поле, свободно проникающее сквозь стены и тело. Излучение монитора лежит в широком диапазоне частот, но основная энергия приходится на две полосы: от 3 до 3000 Гц и от 0.3 до 30 Гц (самая опасная).

Результаты воздействия проявляются в виде различных изменений в организме человека (торможение рефлексов, изменения в составе тканей и крови). Длительная работа с компьютером повышает раздражительность, вызывает бессонницу, одышку и головные боли, ухудшение зрения. К техническим средствам защиты от излучений относятся всевозможные виды защитных фильтров, принцип действия которых состоит в явлении поглощения и отражения энергии.

Шум является общебиологическим раздражителем и в определенных условиях может влиять на все органы и системы организма человека. Кроме непосредственного воздействия на орган слуха он оказывает влияние на различные отделы головного мозга, изменяя нормальные процессы нервной деятельности, ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации, уменьшает на 5−12% производительность труда. Нормирование шума в помещениях определяется согласно СНиП 786−69 и СН 245−71, а также ГОСТу 12.1.003−83.

В соответствии с ГОСТом 12.1.003−83 защита от шума, создаваемого на рабочих местах внутренними источниками, а также проникающего извне, осуществляется следующими методами: уменьшение шума в источнике; применение средств коллективной (ГОСТ 12.1.029−80) и индивидуальной (ГОСТ 12.4.051−87) защиты; рациональной планировкой и акустической обработкой производственных помещений.

Оптимальные метеорологические условия представляют собой сочетание количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния его организма без напряжения механизмов терморегуляции. Значительное отклонение микроклимата рабочей зоны от оптимального может быть причиной ряда физиологических нарушений в организме человека, снижения работоспособности и даже профессиональных заболеваний. Микроклиматические параметры регламентированы ГОСТом 12.1.005−88 и санитарными нормами.

Согласно требованиям санитарных норм СН 4088−86 «Микроклимат производственных помещений» должны выполняться следующие условия:

· температура воздуха в холодные периоды года должна составлять 2124^o C, в теплые периоды года — 2325^o C;

· скорость движения воздуха в холодные периоды года должна составлять не более 0.1 м/с; в теплые периоды года — 0.2 м/с;

· относительная влажность воздуха в холодные периоды года должна составлять 4060%, в теплые периоды года 4060%.

Воздух, поступающий в помещения, должен быть очищен от загрязнения, в том числе от пыли и микроорганизмов. Запыленность воздуха не должна превышать 1000 колоний в 1 куб. м воздуха в помещениях (согласно СН 512−78).

Оптимальным уровнем аэроионизации считается содержание легких аэроионов обоих знаков от 1,510² до 510³ в 1 см³ воздуха (согласно «Санитарно-гигиенические нормам допустимых уровней ионизации воздуха производственных и общественных помещений» № 2152−80).

Рациональное освещение рабочего места является одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность трудовой деятельности человека, предупреждающих травматизм и профессиональные заболевания. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность труда. Освещение на рабочем месте программиста должно быть таким, чтобы работник мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:

недостаточность освещенности;

чрезмерная освещенность;

неправильное направление света.

4.3 Мероприятия по охране труда

Рабочее место оператора ПЭВМ обычно располагается в помещении категории B — пожароопасное. возможными причинами возникновения пожаров в таких помещениях являются:

· неисправность электрооборудования (короткое замыкание, перегрузки и большие переходные сопротивления);

· плохая подготовка оборудования к ремонту;

· несоблюдение графика ремонта, износ;

· конструктивные недостатки аппаратуры;

На рабочем месте оператора ПЭВМ типичной причиной пожара может послужить неисправная электропроводка. Мебель, бумаги, книги могут способствовать развитию пожара. Пластики, из которых изготавливаются корпуса компьютеров и мониторов, горючи и при горении могут выделять ядовитые газы.

Следовательно, помещение, в котором ведется работа с ПЭВМ, должно быть оснащено средствами для тушения пожара: углекислотным или углекислотно-бромэтиловым огнетушителем, ящиком с песком, асбестовым одеялом. Каждый сотрудник обязан пройти вводный инструктаж по противопожарному режиму, хорошо знать места расположения первичных средств пожаротушения и уметь приводить последние в действие. Все мероприятия, проводимые на предприятии, регламентируются одобренными и утвержденными нормативными документами. «Нормы…» и «Правила…» по охране труда на производстве проходят подтверждение специальными утвержденными органами, такими как ГОСГорНадзор, Санитарно-эпидемиологическая служба и т. д., ежегодно.

Заключение

На основе пройденной производственной практики в данном отчете представлена краткая характеристика предприятия, краткий анализ систем автоматизации существующих в конвертерном производстве ОАО «СеверСталь» ЧерМК, технологическая и информационная структура производства, а также система управления технологическими и производственными процессами конвертерного производства.

1. Технические проекты всех АСУ производства, Череповец, материалы ОАО «СеверСталь».

2. Гаргер К. С. Автоматический контроль конверторной плавки с использованием вычислительной машины, 1963 г.

3. Карлик В. А. Автоматизация производства стали в кислородных конверторах, 1967 г.

4. Сердюк С. М. Непрерывный автоматический контроль температуры металла в конвертерах, 1962 г.

5. Якушев А. М. Справочник конверторщика. Челябинск, 1990.