Публикации: АСУТП Теория и технология Научные работы Главная

Сталь, №1, 2000. С. 80—82

Системный подход к управлению технологическими процессами на металлургическом мини-заводе

А.К. Бабичев, А.И. Суханов, Ю.Л. Волобуев, А.В. Старосоцкий

АОЗТ  «Молдавский металлургический завод»

Современное металлургическое производство требует постоянного контроля технологических параметров, их своевременного и точного регулирования и поддержания в заданных пределах. Эффективное решение этой задачи возможно только с использованием автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) по схеме диалога технолог - компьютер, работающих по адаптивному принципу. Развитию и совершенствованию АСУТП в условиях ММЗ посвящена настоящая статья.

Согласно проекту Укргипромеза в составе завода предусматривался информационно-вычислительный центр (ИВЦ), в задачи которого входило обслуживание программно-технических комплексов (ПТК). Однако сразу после ввода завода в эксплуатацию в 1985 г. выяснилось, что используемые ПТК не обеспечивали решения многих проблем в части АСУТП. В связи с этим на базе ИВЦ был создан отдел автоматизированных систем управления (ОАСУ).

К моменту пуска завода из всех запланированных АСУТП удалось внедрить только некоторые:

В 1991—1993 гг. в системах управления технологическими процессами начали переходить на использование персональных компьютеров промышленного исполнения в информационно-технологической сети на базе OC QNX, сделав первый шаг к созданию единой технологической системы завода. Основной задачей специалистов отдела стала разработка новых систем АСУТП, переработка действующих с учетом новых возможностей техники и реализация идей Укргипромеза, которые раньше осуществить не удавалось. Почти всё, чем располагает сегодня завод в области АСУТП, создано силами заводских специалистов с использованием современных технических средств.

В настоящее время основные технологические агрегаты и участки, а также ряд вспомогательных охвачены АСУТП, которые обеспечивают необходимое качество продукции при требуемой производительности. Отдел осуществляет обучение, консультации, экспертную оценку и другие виды работ, связанных с компьютерной техникой. В 1998 г. из состава ОАСУ было выделено самостоятельное подразделение — Отдел автоматизированных систем управления технологическими процессами (ОАСУТП), который сформирован на базе участков АСУТП ЭСПЦ и сортопрокатного цеха (СПЦ).

Ряд задач, стоящих перед работниками созданного отдела, связан с участием завода в тендерах по созданию для различных металлургических предприятий технологических агрегатов, соответствующих современным требованиям. Во всех таких тендерах предлагаются разработанные специалистами завода системы управления, каждая из которых уникальна и, в то же время, не исключает тиражирования.

Сегодня АСУТП ММЗ — это не просто набор контроллеров и компьютеров, решающих локальные задачи. На ММЗ существует и постоянно развивается в составе единой информационной сети технологическая сеть, основу которой составляют промышленные компьютеры и серверы технологических баз данных по всей технологической цепочке — от момента поступления на завод металлолома до выпуска готовой продукции. Главной из 12 операционных систем, функционирующих в настоящее время на заводе, является операционная система жесткого реального времени QNX. К ней приспособлена и применяющаяся в АСУТП ММЗ надежная и быстрая в работе многоплатформенная распределенная технологическая база данных Sybase SQL. При выборе аппаратных средств для создания систем управления отдается предпочтение промышленным компьютерам и устройствам сбора данных фирмы «Advantech».

АСУТП ЭСПЦ сегодня представляет собой постоянно развивающийся комплекс систем, охватывающих технологические операции и информационные потоки электросталеплавильного цеха во взаимодействии с другими системами СПЦ и вспомогательных цехов. В его составе имеются следующие ПТК:

Первые две системы, как основополагающие, появились еще во времена КТС ЛИУС—2. Создание третьей стало возможным только после перевода систем на аппаратно-программную основу промышленных компьютеров, сетевой среды QNX и реляционной базы данных Sybase SQL. Этот перевод был осуществлен в 1993 г.

В действующей на ДСП—2 системе управления воплощены как разработки специалистов ММЗ, так и разработки «Danieli», «AEG», «Fuchs». В конце 1996 г. на ДСП—2 фирмой «Danieli» совместно с заводскими специалистами была внедрена система донной продувки «Danarc». Усилиями ОАСУТП система «Danarc» была коренным образом модернизирована и в настоящее время успешно функционирует. Методом проб и ошибок создавалась и АСУТП МНЛЗ. Достигнутый результат может служить наглядным подтверждением преимуществ промышленной компьютерной техники «Advantech», пользовательского графического интерфейса Photon и квалификации специалистов ММЗ, участвовавших в создании системы.

В отличие от вышеназванных система автоматического формирования паспорта плавки является информационной. В электронном документе содержится полная информация о процессе выплавки — от шихтовки до выдачи товарной заготовки. Внедрение системы позволило полностью отказаться от бумажной технологии формирования отчетных документов.

На системы АСУТП СПЦ изначально возлагались лишь функции информационного сопровождения, поскольку стан на момент пуска завода был спроектирован на уровне технических достижений своего времени и его механизмы управлялись многочисленными контроллерами. После серии неудачных попыток внедрить систему разработки НПО «Днепрчерметавтоматика» в 1986 г. на заводе была пущена автоматизированная информационная система (АИС), созданная своими силами. АИС была спроектирована на базе микроконтроллеров КТС ЛИУС—2 отечественного производства (Харьков, Запорожье). В качестве устройства отображения использовали обычные бытовые телевизоры, которые были установлены на всех постах управления СПЦ, начиная от всада и заканчивая взвешиванием готового проката на отделке сорта. В функции АИС входили:

В 1993 г. на этой же программно-аппаратной основе была создана так называемая АСУНЗ, которая отслеживала расположение заготовок в нагревательной печи, температурный режим, расходы энергоресурсов и другие параметры нагревательной печи. Обе системы просуществовали до 1997 г., постоянно развиваясь с учетом возрастающих потребностей технологов и экономистов цеха. На протяжении этих лет не прекращались попытки создания интегрированной информационной системы на базе СМ—1420. И хотя этот процесс не был завершен в связи с широким распространением персональных компьютеров, все же были реализованы системы учета на складе готовой продукции, парка валков, некоторые инженерно-технические проекты. АИС отводилась роль поставщика автоматически получаемой информации в общезаводскую систему учета готовой продукции.

Реконструкция СПЦ в 1997 г. (с вводом двухниточной прокатки) вызвала полную эволюцию систем АСУТП СПЦ. Традиционные системы АИС и АСУНЗ были интегрированы в уже существовавшую к тому времени общезаводскую технологическую сеть на базе персональных промышленных компьютеров, операционной среды QNX и базы данных Sybase SQL. Кроме того, пользовательские места этих систем были разработаны с использованием современного графического интерфейса Photon и системы визуализации RTWin, предложенной фирмой SWD RealTime Systems (г. Санкт-Петербург) для реализации данного проекта.

Новые технические возможности позволили существенно расширить функции упомянутых систем. Например, они обеспечивают длительное хранение различных технических параметров производства как в цифровом, так и в графическом виде; автоматический учет расходуемых энергоресурсов и стойкости оборудования (например, валков); разнообразие отчетных форм. Более того, охватывая все этапы производства СПЦ — от всада до поступления готовой продукции на склад, современные информационные системы позволяют отследить «историю» каждой заготовки, прошедшей эти этапы. И в случае рекламации причина брака будет найдена и устранена. Новые возможности информационные системы СПЦ приобретут в тандеме с «тепловой моделью нагревательной печи» разработки АО «Стальпроект», внедрение которой начато в конце 1999 г.

Принципиально меняется роль АСУТП СПЦ благодаря новому подходу к управлению механизмами стана. Они по-прежнему управляются контроллерами, но выбор заданий и параметров управления осуществляется технологами с помощью компьютеров верхнего уровня, объединенных в общую сеть, программы для которых также реализованы в современной графической среде. В 1997 г. была выбрана система визуализации «Factory Link» под управлением операционной системы OS/2.

В 1999 г. при реконструкции участка отделки катанки была реконструирована компьютерная сеть с использованием оптоволоконного кабеля и другого современного сетевого оборудования. Новые системы верхнего уровня визуализации, параметрирования и управления (СВПУ) созданы на программной основе — «Factory Link» под управлением операционной системы Windows&nbps;NT. В дальнейшем планируется перевод всех существующих систем СВПУ на единую платформу, а также полное интегрирование АСУТП СПЦ в общезаводскую информационную систему.

В 1992&nbps;г. реализована автоматизированная передача данных химического анализа из ЦКЛ на пультовые ДСП, ковша-печи и МНЛЗ, что заложило основу для накопления технологических параметров и событий в базе данных. В настоящее время этой базой пользуются многие специалисты завода — экономисты, сотрудники технического отдела, диспетчеры, руководители подразделений.

С ростом технического уровня производства, увеличением парка компьютеров в подразделениях, повышением компьютерной грамотности, укреплением доверия к результатам работы АСУТП возникла потребность в специализированных системах управления во вспомогательных подразделениях завода. Усилиями специалистов ОАСУТП были успешно разработаны и внедрены следующие системы:

Завершается создание систем управления блоками сушки воздуха, в стадии проектирования и закупки оборудования находится огромный комплекс систем автоматизации рабочих мест ЦКЛ. Нельзя не упомянуть также об участии специалистов ОАСУТП в сопровождении компьютерных систем таких видов оборудования, как биркопечатающие устройства, вальцетокарный станок фирмы «Геркулес», комплекс испытания механических свойств «Сигма», прибор замера геометрии гильз кристаллизатора, измерительные приборы ЦКЛ.

Дальнейшие работы по автоматизации вспомогательных цехов неизбежно приведут к возникновению комплекса АСУТП, значительно превышающего по объему системы основных цехов. Именно тогда можно будет говорить о реальном прогрессе в области применения АСУ. Это является одним из актуальных направлений текущей деятельности ОАСУТП.

© А.К. Бабичев, А.И. Суханов, Ю.Л. Волобуев, А.В. Старосоцкий, 2000

Вверх