Автоматизация Михайловского Горно-обогатительного комбината
Статья знакомит
со стратегическими решениями в области автоматизации, принятыми во всех
структурных подразделениях Михайловского Горно-обогатительного комбината (ГОК),
и реализацией их в Горно-транспортном комплексе, где разрабатывается система
контроля и управления движением на основе радио-Ethernet, GPS приемников
(Global Positioning System Глобальная Система Местоопределения) и программных
продуктов InTouch и InControl компании Wonderware.
Введение
Предприятие
образовано в 1967 году, с 1993 года входит в состав акционерного общества
Михайловский ГОК . Имеет три производства: Горно-транспортный комплекс (ГТК),
Дробильно-обогатительный комплекс (ДОК) и Фабрику окомкования.
Виды продукции и
производственный цикл
Михайловский ГОК
занимается добычей и обогащением железных руд, а также производством
железорудного концентрата, окатышей и аглоруды. Производственный цикл состоит
из нескольких стадий: ГТК занимается непосредственно добычей руды из карьера
открытым способом и доставкой руды на ДОК; ДОК производит дробление и
измельчение полученной руды с ее последующей магнитной сепарацией (несколько
стадий) и выдает концентрат, который в качестве уже готового сырья используется
рядом металлургических комбинатов для получения готового металла, а также
служит основой для производства железорудных окатышей на фабрике окомкования,
где к нему добавляются глина и известняк с последующим обжигом. Окатыши как
готовый продукт отправляются потребителям, в частности, на Магнитогорский и
Череповецкий металлургические комбинаты, а также экспортируются в Польшу и
Чехию.
Стратегия
автоматизации ГОК
В настоящее время
на Михайловском ГОК ведутся работы по автоматизации управления технологическими
секциями на основе самых современных программно-технических средств:
оптоволоконных коммуникаций, промышленной шины PROFIBUS-DP, так называемых
устройств удаленного ввода/вывода systron R.I.O. компании ENTRELEC Schiele
(используемых для сбора информации), программных продуктов InTouch и InControl
из пакета FactorySuite 2000 компании Wonderware. Для системы управления
технологическими потоками в ближайшее время планируется использование базы
данных реального времени IndustrialSQL Server компании Wonderware. Кроме того,
специалисты фабрики окомкования вплотную подошли к использованию математической
модели обжиговой машины в реальном времени как в режиме совета, так и в режиме
непосредственного управления.
В выполнении
проекта участвуют системный интегратор компания НВК ВИСТ (Москва) и отдел АСУП
комбината. Программно-технические средства поставляются компанией Klinkmann.
Проблемы
автоматизации ГТК
Горно-транспортный
комплекс (ГТК) объединяет железные дороги, мобильные объекты (составы,
перевозящие руду) и стационарные объекты (станции), принадлежащие комбинату. К
задачам управления ГТК относятся: управление движением на железнодорожных
станциях, контроль состояния подвижного состава и путей, отслеживание
местоположения, скорости и других параметров мобильных объектов, формирование
оптимальных маршрутов движения и другой навигационной информации.
С 60-х годов в
ГТК действует система автоматизированного управления движением на
железнодорожных станциях, основанная на релейной логике, которая довольно
ненадежна и неудобна в обслуживании. Электромеханические реле периодически
выходят из строя и требуют замены. А сложность управляющей логики настолько
велика, что система управления состоит из огромного числа реле, организованных
в стативы и релейные шкафы. Обнаружить среди них неисправность задача неимоверно
сложная. Кроме того, из-за ненадежности изостыков между железнодорожными
элементами существуют проблемы со съемом сигналов с железнодорожных секций.
Невозможен и сбор дополнительных данных, которые стали необходимыми для
управления на современном уровне. Невозможна, например, передача диспетчерам
станций информации о скорости движения состава, состоянии различных участков
путей и т.д.
В целом система
устарела и морально, и физически и требует замены на более надежную, новую и
простую в обслуживании. Поэтому было принято решение о разработке новой
информационно-управляющей системы с применением современных компьютерных
технологий. Полигоном для испытания новых технических решений была избрана
станция Карьерная (номер 3 на рис. 1), как станция с наиболее напряженным
трафиком из всех станций горно-транспортного комплекса.
Проект по
автоматизации ГТК
Основной идеей
новой управляющей системы стало применение GPS приемников, установленных на
мобильных объектах ГТК для точного определения их координат GPS. Глобальная
система местоопределения, GPS (Global Positioning System) это общедоступная
глобальная навигационная система, созданная Министерством Обороны США. Она
основывается на созвездии из 24 спутников, находящихся на околоземных орбитах
на очень большой высоте. Спутники построены с применением совершенных
технологий, обеспечивающих точное круглосуточное непрерывное местоопределение в
любой точке Земли. Погрешность местоопределения не превышает ширины обычной
улицы. А в так называемом дифференциальном режиме геодезисты и топографы
используют GPS для измерения расстояний и координат с погрешностями до
сантиметра и меньше. Поскольку система создавалась прежде всего, как военная,
она исключительно устойчива, надежна и невосприимчива к естественным и искусственным
помехам. Заметим, что GPS-приемники давно применяются на комбинате при
маркшейдерской съемке.
Кроме точных
координат, GPS-приемник обеспечивает определение скорости, ускорения и еще ряда
полезных параметров объекта, на котором он установлен. Благодаря применению
GPS-приемников отпадёт необходимость определения положения состава на станции,
используя сигналы существующей автоматизированной системы, а, значит, станут
ненужными изолирующие стыки между рельсами и многие из постоянно выходящих из
строя реле. Однако полностью неудобные релейные шкафы из процесса управления не
исключаются, поскольку задачу управления и контроля стрелок и светофоров
GPS-приемники не решают.
После того, как
определены координаты и скорость состава, их надо передать для обработки, и для
этого нужны беспроводные системы связи. Для организации среды коммуникаций
между мобильными и стационарными объектами ГТК было решено использовать
распределенную вычислительную сеть, построенную на основе радиошлюзов.
Выбранный подход переводит управление движением на качественно новый уровень.
Технология радиосети позволяет установить компьютеры на мобильных объектах:
электровозах и тепловозах, так что машинист локомотива получает оперативную
информацию о маршруте, физическом состоянии пути, а также любую другую
навигационную информацию, например, сигнал светофора прежде, чем увидит сам
светофор. Кроме того, предполагается, что на экран бортового компьютера будет
выводиться карта маршрута с отображением состояния путей и выдачей рекомендаций
по скорости движения. И, наконец, открываются широкие возможности по
диагностике и индикации основных показателей здоровья локомотива.
Первый этап
автоматизации ГТК
В настоящее время
выполнен первый этап создания информационной управляющей системы ГТК:
в
реальных условиях эксплуатации на станции Карьерная проведены испытания
GPS-приемников и оборудования для сети радио-Ethernet;
взамен устаревших и громоздких
табло-мнемосхемы станции и пульта управления создан АРМ диспетчера станции с
помощью современного программного средства разработки Factory Suite 2000 фирмы
Wonderware. Из состава инструментов Factory Suite 2000 используются два
продукта: InTouch и InControl. Первый выступает в качестве средства
визуализации, второй позволяет исполнять с помощью программы алгоритм
управления контроллерами, реализованный сегодня средствами релейной логики.
Среда разработки
InTouch очень удобный, развитый инструмент, с помощью которого можно создавать
новую, более детализированную мнемосхему станции. Она настолько подробна, что
становится большой по размеру и размещается на двух мониторах (рис.2). По
сравнению с существующей, новая мнемосхема имеет целый ряд преимуществ:
безотказна в работе все её элементы
нарисованы на экране монитора, и нет проблем с перегоревшими лампочками и
короткими замыканиями;
удобна в управлении раньше откорректировать
старую мнемосхему, когда на какой-то станции происходили крупные перемены, было
очень сложно, а с помощью InTouch редактировать изображение очень просто, и
всегда существует возможность дополнить АРМ новыми функциями.
На первом этапе
создания информационной управляющей системы ГТК не ставилась задача заменить
релейную логику на программную (хотя в дальнейшем, на следующих этапах, такая
задача будет решаться), и пока АРМ только принимает и выдает сигналы для
существующей автоматизированной системы, поддерживая функции рабочего места
диспетчера станции. Для сбора входных и посылки управляющих сигналов
используются модули systron R.I.O., объединенные в промышленную сеть PROFIBUS.
Был выбран тип промышленной сети PROFIBUS-DP как наиболее подходящий по
функциональности. С промышленной сетью и входными/выходными сигналами
автоматизированной системы работает модуль InControl программный контроллер от
Wonderware, который выдает на вход InTouch данные уже более высокого уровня.
В рамках
выполнения первого этапа проекта было разработано много полезных дополнений к
основному продукту АРМу диспетчера. В частности, с помощью утилиты Histdata от
Wonderware была создана система архивации данных, которая позволяет
регистрировать абсолютно все события на станции, доступные АРМу, к которым
относятся: перевод стрелки; выход из строя стрелки, секции, светофора; смена
состояния ж/д секции и т.д. Причем данные хранятся в максимально компактном
виде. Также для системы архивации были разработаны две новых утилиты: Просмотр
архива и Анализ архива .
С помощью утилиты
Просмотр архива ( PlayBack ) можно повторить на экране АРМа диспетчера весь ход
развития событий, причем просмотреть их как в реальном времени, так и
замедленном или ускоренном режимах, остановиться в режиме Пауза и прокрутить
запись в обратном порядке. Принцип работы утилиты Просмотр архива напоминает
видеомагнитофон.
Утилита Анализ
архива позволяет быстро выявить поломки, неправильные срабатывания объектов
станции, наиболее загруженные или ненадежные участки станции. Хотя для анализа
используются простые алгоритмы, вручную обработать огромные массивы информации
невозможно (за сутки происходит большое количество событий типа переключения
состояний стрелки), а утилита Анализ архива позволяет за несколько минут
обработать всю информацию по интересующим темам и представить результаты в виде
понятных и наглядных графиков и таблиц.
Кроме того, было
создано и прошло первые тестовые испытания программное обеспечение, работающее
с данными от GPS-приемников. На мониторах АРМа уже ездил тепловоз, экранные
координаты которого вычислялись на основе координат, полученных от
GPS-приемника, установленного на крыше настоящей дрезины.
Технические
решения, отрабатываемые на станции Карьерная , станут типовыми для всех ж/д
станций ГТК. В 1999 году сделан важный шаг: Московской фирмой Геокосмос по
заказу ОАО Михайловский ГОК была произведена топографическая съемка всех
станций, а также оценка состояния рельсовой колеи ГТК. Все полученные данные
были занесены в базу данных.
Посетители также читают:
Автоматизация технологических процессов на обогатительных фабриках