Приемы регистрации и анализа текущих данных контроля.

В задачи технологического контроля входит не только установление состояния технологических процессов и регистрация отклонений от заданных нормативов, но и анализ состояния и, главным разом, устойчивости технологических процессов с целью выявления тенденций их протекания и своевременного предотвращения намечающихся отклонений. Для этих целей надо использовать статистические методы и приемы регистрации и анализа данных текущего контроля производства, предусматриваемые национальными стандартами более 20 стран, в том числе СНГ, США, Франции, Чехословакии, ГДР и др..

Точная, своевременная информация на производстве все более определяет производительность труда, качество и конкурентоспособность продукции,
уровень издержек. Исторически процесс информатизации проникал на производство одновременно с двух сторон - "сверху" и "снизу". Сверху (в заводоуправлении) создавались информационные структуры, отвечающие за работу предприятия в целом. Это автоматизация бухгалтерского учета,
управление финансами и материально-техническим снабжением, организация документооборота (АСУП).

"Снизу" (в цехах) информация от различных датчиков прежде всего использовалась для непосредственного управления производственным процессом с помощью контроллеров и промышленных компьютеров. Это нижний уровень АСУТП, на котором замыкаются самые "короткие" контуры управления производством. Поток информации от датчиков также поступал на входы АРМов цехового уровня, на котором осуществляется оперативное управление для поддержания стабильности технологического процесса.

С увеличением объема информации и числа пользователей все более актуальной становится задача интеграции разнородных систем в единую информационную сеть предприятия с обеспечением управленческому персоналу оперативного доступа к технологической информации.

Работы по созданию информационной системы начались на заводах в постсоветский период в связи с резким возрастанием составляющей энергоресурсов в себестоимости цемента. На предприятиях был внедрен ряд локальных систем контроля основных энергоресурсов и технологических параметров, используемых для адресного, в том числе удельного, учета их потребления. Главным недостатком этих локальных систем контроля и управления было то, что они охватывали отдельные цеха и не давали возможности диспетчерскому и управленческому персоналу оперативно оценивать текущие затраты энергоресурсов всего производства и перераспределять их между цехами в зависимости от производственной необходимости и ограничений на потребление, накладываемых поставщиками этих ресурсов. Другим недостатком этих систем было использование специализированных в рамках разработанных АСУТП баз данных (БД), не совместимых со стандартами коммерческих реляционных баз данных. Это исключало возможность применения для анализа собираемой информации стандартизованных коммерческих программных продуктов, а также объединения в одной базе данных информации от систем, разработанных разными организациями. Все более актуальной становилась задача расширения круга работников, имеющих прямой доступ к технологической информации.

На многих цементных заводах были разработаны централизованные системы контроля основного производства и диспетчерского управления, которые должны были объединять все разработанные ранее локальные системы контроля и учета. Архитектура разрабатываемой системы основана на технологии клиент-сервер и включала в своем составе центральный сервер, контроллеры, осуществляющие сбор и первичную обработку информации, а также АРМы оперативного и управленческого персонала. Информация с контролеров поступает в центральную базу данных и затем становится доступной всем клиентам технологической сети.

Информационная система выполняет следующие основные функции:

1. Коммерческий учет потребляемого предприятием газа с использованием измерительного микропроцессорного комплекса

Разработанная информационная система интегрирована с измерительным микропроцессорным комплексом (например Суперфлоу), осуществляющим коммерческий учет газа, подаваемого на нужды предприятия. Система позволяет периодически опрашивать как текущие значения расхода газа, накопленные микропроцессорным комплексом архивы, а также передавать в Суперфлоу настроечные параметры, используемые им при расчетах (барометрическое давление, плотность газа, содержание азота и углекислого газа).

2. Технический учет газа, потребляемого технологическими агрегатами с расчетом удельных расходов на каждый агрегат

Для контроля количества потребляемого технологическими агрегатами газа в системе предусмотрена подсистема технического учета газа с использованием микропроцессорных корректоров газа. Система позволяет периодически получать с этих устройств информацию о текущем расходе газа 4 на вращающихся цементных печах, а также рассчитывать удельные затраты газа на производство клинкера. Полученная информация поступает в центральную базу данных и становится доступной для анализа управленческим персоналом предприятия.

3. Учет сжатого воздуха

Рациональное использование сжатого воздуха для нужд производства является одним из важных факторов снижения себестоимости продукции. Поэтому учет сжатого воздуха является одной из наиболее важных функций разработанной информационной системы. При внедрении системы в ее состав была включена локальная автоматизированная система учета сжатого воздуха. С включением данной системы в состав комплекса диспетчерский и управленченский персонал предприятия получил возможность не только оперативно контролировать работу компрессоров и расход сжатого воздуха как отдельными цехами, так и производством в целом, но и получать информацию об удельных расходах сжатого воздуха на производство продукции и удельных затратах электроэнергии на производство сжатого воздуха. Благодаря открытой архитектуре системы позднее по мере морального и технического устаревания контроллеров КПС они были заменены на более современные и надежные контроллеры Siemens и успешно интегрированы в единую систему.

4. Технический учет электроэнергии по агрегатам, цехам и заводу в целом

Технологический процесс производства цемента относится к разряду энергоемких технологических процессов, требующих существенных затрат электроэнергии и других энергоресурсов. Поэтому подсистема технического учета электроэнергии является основной в составе системы централизованного контроля и учета энергоресурсов.

Для контроля потребления электроэнергии основными и вспомогательными агрегатами на центральной распределительной подстанции установлен контроллер, осуществляющий сбор и первичную обработку сигналов от преобразователей мощности основных потребителей и расходомеров сжатого воздуха, а также импульсных счетчиков электроэнергии. Контроллер собирает сигналы, хранит архив получасовых расходов электроэнергии и передает их в центральную базу данных.

Подсистема учета электроэнергии может охватывает не только оборудование, расположенное на территории завода, но и заниматься обработкой информации о затратах электроэнергии оборудованием установленным в карьере. Для этого на карьере установливается еще один контроллер, к которому подключаются сигналы от преобразователей мощности агрегатов, работающих в карьере. Контроллер собирает текущую информацию, хранит архив и передает данные по радиорелейной линии связи в центральную базу данных.

На основании полученной с контроллеров информации АРМ дежурного электрика получает информацию, сгруппированную по агрегатам и цехам, осуществляет расчет синхронных двигателей и питающих ЛЭП, выдает рекомендации по изменению режимов работы синхронных двигателей, а также предупреждает о перегрузках в часы критического максимума. Вся информация, собираемая подсистемой доступна для просмотра и анализа в виде таблиц, графиков и различного рода отчетов на рабочих местах главного энергетика, технического директора и других сотрудников, которым необходима данная информация.

5. Контроль работы основных и вспомогательных технологических агрегатов на производстве и в карьере

Учет работы оборудования осуществляется на основании показаний дискретных датчиков работы агрегатов или на основании потребляемой агрегатами мощности. Полученная информация передается в центральную базу данных и становится доступной диспетчерскому персоналу предприятия и другим АРМам, которым необходима информация о работе того или иного технологического оборудования. На основании информации о работе основного и вспомогательного оборудования диспетчер при превышении текущей потребляемой мощности заявленной предприятием мощности принимает решения об отключении тех или иных агрегатов без ущерба для ведения технологического процесса.

6. Учет расхода шлама и расчет выработки клинкера

Учет расхода шлама осуществляется контроллером, установленным в цехе обжига. Измерение осуществляется по времени заполнения мерного шламбачка. Расчет выработки клинкера осуществляется на основании информации о расходе шлама, а также данных, поставляемых из подсистемы лабораторных анализов, коэффициентов пылеуноса, потерь при прокаливании, влажности шлама и др.

7. Контроль химического состава шлама с использованием спектрометров СРМ-25

Контроль химического состава шлама, а также учет расхода огарков выполняются локальной системой автоматизации с использованием контроллеров и спектрометров (например СРМ-25). Была проведена работа по интеграции этой системы в единую технологическую сеть, и данные из лаборатории теперь могут оперативно поступать в центральную базу данных и, соответственно, на рабочие места, которым требуется эта информация. Помимо хранения текущей информации из лаборатории в центральной базе данных хранится архив химических анализов шламов по каждой печи, который может быть доступен для просмотра, анализа и формирования различного рода отчетов.

Построение такой крупной информационной системы на предприятии требует серьезных финансовых затрат. Поэтому с целью их минимизации на первом этапе обычно принимаются решения интегрировать в единую систему все существующие локальные системы, заменив только наиболее морально и технически устаревшее оборудование и программное обеспечение. В связи с этим на первом этапе часть каналов технологической сети сохранены в прежнем виде с использованием линий связи с использованием протоколов различного типа (например RS-232 и ИРПС), а наиболее важная часть каналов переводится на сетевые средства коммутации с использованием Ethernet и беспроводных технологий на основе Radio Ethernet, что позволяет объединить в единую централизованную систему весь комплекс распределенных по достаточно большой территории завода систем автоматизации и рабочих мест оперативного и управленческого персонала.

Структурная схема системы представлена на рисунке 3

Программное обеспечение АРМов клиентов позволяет сотрудникам предприятия в зависимости от их должностных обязанностей выполнять следующие функции:

· Визуализация технологических параметров и состояния оборудования на мнемосхемах с сигнализацией о выходах параметров за технологические границы, а также о включениях и отключениях агрегатов

· Выдача оперативных сообщений о выходах наиболее важных технологических параметров за границы

· Постоянный контроль аварийных ситуаций возникших в процессе работы оборудования и не устраненных на текущий момент

· Просмотр архивов событий, происходивших в системе за текущую смену или любой заданный промежуток времени

· Просмотр истории изменения технологических параметров в виде различного рода графиков и диаграмм за заданный промежуток времени

· Просмотр графиков работы основного и вспомогательного технологического оборудования

· Просмотр графиков получасовых мощностей с указанием превышений этих мощностей заявленных значений

Рисунок 3 Структурная схема системы

Рисунок 4 - Визуализация технологических параметров и состояния оборудования

· Ввод и анализ причин останова оборудования. Наличие подобной информации дает возможность управленческому персоналу завода получать отчеты и сводки по отказам и остановам оборудования с классификацией их по классам оборудования, классам причин останова, а также конкретным причинам останова, что позволяет облегчить анализ работы оборудования, составление графиков ППР и.т.п.

Рисунок 5 - Просмотр графиков мощностей

· Формирование различного рода отчетов и сводок о работе как отдельных производств так и всего предприятия в целом, а также об использовании энергоресурсов в основном и вспомогательном производстве

· Ввод нормативно-справочной информации, а также технологических настроек, используемых контроллерами или рабочими местами системы, с проверкой введенных значений на достоверность