Проектирование АСУ входными параметрами стана непрерывной холодной прокатки на стане-1700 ЛПЦ2 ОАО "Северсталь"

Для данного контроллера будем использовать блок питания Siemens PS 405.

Рисунок 2.9 Блок питания Siemens PS 405

Данный блок питания формирует выходные напряжения =5 В и =24 В, необходимые для работы систем автоматизации SIMATIC S7-400. Питание к модулям подается через внутреннюю шину контроллера.

Основные характеристики и особенности блокf питания Siemens SIMATIC S7-400 PS405:

- Импульсный блок питания с коммутацией на первичной стороне в формате модулей S7-400

- Формирование напряжений =5 В и =24 В, необходимых для питания всех модулей через внутреннюю шину контроллера

- Наличие модификаций с входным напряжением 24/48/60

- Мониторинг наличия выходных напряжений с передачей аварийных сообщений в центральный процессор в случае исчезновения хотя бы одного из двух выходных напряжений

- Наличие отсеков для установки буферных батарей, обеспечивающих защиту содержимого оперативной памяти и карты памяти RAM при перебоях в питании контроллера

- Наличие модификаций для построения резервированных схем питания контроллера

- Поддержка функций "горячей" замены одного из резервированных блоков питания без потери работоспособности контроллера

- Встроенные светодиоды индикации режимов работы и наличия ошибок/отказов в работе модуля

- Встроенный выключатель питания

Выбор управляющего устройства

Промышленный компьютер SIMATIC IPC 847C.

SIMATIC IPC 847C - мощный высокопроизводительный промышленный компьютер с гибкими возможностями расширения для максимальной адаптации к требованиям решаемых задач. Ориентирован на решение сложных задач автоматического управления и обработки данных. Может использоваться в качестве аппаратной платформы для технических серверов, инженерных и рабочих станций и т.д. Позволяет использовать обычные или резервные блоки питания.

Рисунок 2.10 SIMATIC IPC 847C

Особенности:

· Максимальные возможности для расширения благодаря 11 слотам PCI/PCI Express с возможностью установки длинных карт и интегрированным интерфейсам для коммуникаций Profibus DP/MPI

· Максимальная производительность процессора при работе в температурных условиях до 50°C

· Высокая устойчивость к воздействиям вибрации и ударов благодаря специальному креплению жестких дисков

· Процессоры Intel CoreI

· Опционная конфигурация RAID5 с горячей заменой с доступом с передней панели

· Расширенная серверная функциональность:Опциональная конфигурация c RAID контроллером в PCIe слоту не требующий обслуживания и защищающий от потери данных при сбоях питания

· Опциональный резервированный блок питания

· Опциональная память с поддержкой ECC

· Дружелюбный для обслуживания дизайн, например, для замены фильтров и вентиляторов без инструментов

· Светодиоды для вывода статуса и сообщений о состоянии системы

· Интегрированные интерфейсы PROFIBUS DP/MPI или PROFINET (опционально)

· Высокая совместимость компонент и дизайна корпуса

· Материнская плата разработанная Siemens

· Доступность для заказа в ближайшие 5 лет

Таблица 2.6

Основные характеристики компьютера SIMATIC IPC 847C

Техническая характеристика	Величина
Тип конструкции	19”-исполнение, 4 стандартной высоты Монтаж на выдвижные рейки Установка горизонтально/вертикально (с помощью Tower Kit; опция) Монтаж на 19" стойке
Процессор	Intel Core i7-610E (2C/4T, 2.53 GHz)
Оперативная память	1 ГБ, расширяемая до 8 ГБ
Свободные слоты для расширения	* 7 x PCI * 1 x PCI Express x16 * 3 x PCI Express x4
Графика	Опционная карта PCI-Express x 16 (2 x VGA или 2 x DVI)
Операционная система	Windows 2008 Server 64 бит с 5 клиентами многоязыковая



3. Компоновка аппаратуры (ТСА)

Внешний вид щита контроля и регулирования

Вид на внутренней плоскости щита

Спецификация к щиту представлена

Схема внешних соединений и спецификация к ней



4. Расчет структуры и состава службы КИПиА

Для обеспечения надёжной работы измерительной техники, средств контроля и регулирования необходимо обеспечить их высококвалифицированную эксплуатацию. С этой целью на крупных предприятиях создаются службы эксплуатации контрольно-измерительных приборов и средств автоматики (КИПиА).

Расчет структуры и состава службы КИПиА.

Ориентировочная численность персонала службы КИПиА определяется по числу приведённых приборов.

где N_i - число приборов одного типа или наименования, шт.;

k_отi - коэффициент относительной трудоёмкости прибора наименования;

n - количество наименований (однотипных групп) приборов укрупнённой ведомости парка приборов.

Выражение «приведённый прибор» введено для более объективной оценки мощности парка приборов комплекса.

Для приведения контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации различных типов по трудоёмкости их обслуживания применяется так называемый коэффициент относительной трудоёмкости.

Промежуточные расчёты представлены в таблице 4.1

Таблица 4.1

Промежуточные расчеты

№	Наименование	Кол-во Ni,шт	kот	Ni*kот
1	Измеритель толщины	1	3,5	3,5
2	Натяжение	1	3,5	3,5
3	Скорость	3	3,5	10,5
4	Электродвигатель	4	3,0	12
5	Пускатель	4	3,5	14
6	ПЛК	1	40	40
7	Промышленный компьютер	1	40	40
8	БРУ	4	40	160
9	Специализированные блоки питания	5	10	50

Число приведённых приборов равно:

В результате ориентировочная численность персонала службы КИПиА равна 4-15 человек (первая категория службы КИПиА).

Исходными данными для расчёта численности и квалификации персонала службы КИПиА является парк приборов.

В таблице 4.2 представлена укрупненная ведомость парка приборов и норм.

Таблица 4.2

Укрупнённая ведомость парка КИПиА

№ п/п	Наименование	Марка, тип	Количество, шт.
Приборы для измерения натяжения
1	Датчик натяжения	HAEHNE BZV - K	1
Приборы для контроля скорости
2	Инкрементный энкодер	СКБ ИС ЛИР-250	3
Электрическая аппаратура
3	Электродвигатель	5AM-250S-10	4
Приборы для измерения толщины
4	Датчик измерения толщины проката	Thermo Scientific RM 200 EM	1
Пускатели
5	Пускатели	БиСТАРТ-Р	4
Преобразователи, средства вычислительной и измерительной техники
6	ПЛК	SIMATIC S7-400	1
7	Блок ручного управления	БРУ-42	4
8	Промышленный компьютер	Simatic PC	1
9	Специализированные блоки питания	Siemens PS 405	5

Численность персонала службы КИПиА определяется по отделениям эксплуатации и ремонта объёмом выполняемых работ. Объём работ определяется нормами на периодичность проведения работ, т.е. числом поверок, ремонтов, наладок и нормами времени на производство этих работ. Следует учесть, что периодичность выполнения таких работ, как снятие и установка, пуск и наладка, равна периодичности выполнения капитального ремонта.

В таблице представлена 4.3 Периодичность выполнения поверок и ремонтов в году.

Таблица 4.3

Периодичность выполнения поверок и ремонтов в году

№	Наименование	Тип, Марка	Текущий ремонт Pi	Кап. ремонт Pi	Поверка Pi	Снятие и установка	Пуск и наладка
Приборы для измерения натяжения
1	Датчик натяжения	HAEHNE BZV - K	12	1	1	1	1
Приборы для контроля скорости
2	Инкрементный энкодер	СКБ ИС ЛИР-250	2	0,5	2	0,5	0,5
Электрическая аппаратура
3	Электродвигатель	5AM-250S-10	12	-	-	-	-
Приборы для измерения толщины
4	Толщиномер	Thermo Scientific RM 200 EM	12	0,5	1	0,5	0,5
Пускатели
5	Пускатель	БиСТАРТ-Р	-	0,5	-	0,5	0,5
Преобразователи, средства вычислительной и измерительной техники
6	ПЛК	SIMATIC S7-400	12	0,5	-	0,5	0,5
7	БРУ	БРУ-42	12	0,5	-	0,5	0,5
8	Промышленный компбютер	Simatic IPC 847C	12	0,5	-	0,5	0,5
9	Специализированные блоки пиания	Siemens PS 405	6	1	1	1	1

Определение численности и квалификации обслуживающего персонала по отделениям службы КИПиА при 41- часовой рабочей неделе с 15-дневным очередным отпуском.

По укрупненной ведомости парка приборов и нормам составляем таблица 4.4 расчёта затрат времени на техническое обслуживание КИПиА. В таблице определены суммарные затраты времени на ежедневное обслуживание, текущий и капитальный ремонты, снятие и установку, пуск и наладку, поверку, которые входят в формулы для расчёта численности персонала по отделениям эксплуатации и ремонта службы КИПиА.

В таблице 4.4, в графах 5, 8, 11, 14, 17, 20 даны дроби, в числителе которых указаны суммарные затраты времени, а в знаменателе - разряд работ на выполнение ежедневного обслуживания, ремонта, поверки, пуска и наладки, снятия и установки.

Квалификация обслуживающего персонала определяется разрядом работ на текущее обслуживание, ремонты, поверку, наладку и установку.

В таблице 4.4 представлен расчёт затрат времени на техническое обслуживание КИПиА.

Исходя из результатов таблицы 4.4 можно сделать вывод, представленный в таблице 4.5

Таблица 4.5

Разряды рабочих и суммарные затраты времени

Разряд рабочих	Ежедневное обслуживание NitPi человек - ч	Текущий ремонт NitPi человек - ч	Капитальный ремонт NitPi человек - ч	Снятие и установка NitPi человек - ч	Пуск и наладка NitPi человек - ч	Поверка NitPi человек - ч
I	-	-	-	8	12	-
III	5	78,24	-	1,7	-	-
IV	34,8	230,4	16,5	-	1,3	14,6
V	-	-	69	-	1,5	5
Общая сумма	39,8	308,61	85,5	9,7	14,8	19,6



Расчёт численности электромехаников отделения эксплуатации КИПиА выполняется по формуле:

где А_я - явочная численность дежурных электромехаников;

- суммарные затраты времени на ежедневное обслуживание всего парка приборов (человек-мин), рассчитанные в табл. 8;

k_з = 1,1 - коэффициент запаса, учитывающий выполнение непредвиденных работ, не предусмотренных нормами времени;

Т_см - продолжительность рабочей смены.

Принимаем Т_см = 480 минут.

Тогда

Списочная численность персонала, учитывающая все случаи невыхода на работу, предусмотренные законом, определяется по формуле:

А_сп = А_яК_с

где K_c - переходный коэффициент, или коэффициент списочного штата рабочих. Он определяется делением номинального фонда рабочего времени (Н) на эффективный фонд рабочего времени (Э) одного работника в год.

К_с = Н/Э

При 41-часовой рабочей неделе эти показатели равны: Н = 2075 часов,

Э = 1832 часа (при 15-дневном очередном отпуске).

К_с = 2075/1832 = 1,13 , получаем А_сп = 1,13*0,1 = 0,113

Принимаем одного электромеханика по отделению эксплуатации.

Расчёт численности электромехаников отделения ремонта

КИПиА выполняется по формуле:

где - суммарные затраты времени на текущий и капитальный ремонты, пуск и наладку, снятие и установку, поверку (см. табл. 8).

Списочная численность персонала службы КИПиА

А_сп = 1,13*0,23 = 0,3

Принимаем одного электромехаников по отделению ремонта.

Для определения квалификации персонала необходимо подсчитать суммарные затраты времени на выполнение работ по разрядам.

По отделению эксплуатации суммарные затраты времени на выполнение работ по III разряду:

По IV разряду:

где n - количество приборов, техническое обслуживание которых выполняет электромеханик III разряда или IV разряда.

Определим численность персонала отделения эксплуатации, работающего по III и IV разрядам.

По III разряду:

А_сп = А_яК_с = 1,13*0,01 = 0,01

Принимаем одного электромеханика III разряда.

По IV разряду:

А_сп = А_яК_с = 1,13*0,07 = 0,1

Принимаем одного электромеханика IV разряда

Следовательно, по отделению эксплуатации можно принять на работу одного электромеханика, из них одного электромеханика IV разряда и двух электромехаников III разряда.

По отделению ремонта суммарные затраты времени на выполнение работ по техническому обслуживанию КИПиА определяются по I, III, IV, V разрядам.

По I разряду:

По III разряду:

По IV разряду:

По V разряду:

Определяем численность персонала отделения ремонта, работающего по соответствующим разрядам:

По I разряду:

А_сп = 1,13*0,01 = 0,01

По III разряду:

А_сп = 1,13*0,04 = 0,05

По IV разряду:

А_сп = 1,13*0,14 = 0,16

По V разряду:

А_сп = 1,13*0,04 = 0,05

Так как по отделению ремонта можно принять на работу пять электромехаников, то принимаем трёх электромехаников III разряда, одного электромеханика IV разряда и одного электромеханика V разряда.

Определение структуры службы КИПиА.

Определим численность инженерно-технических работников (ИТР) из условия, что их число составляет 25% от общего числа электромехаников (N).

Определим общее число электромехаников:

N = Э+Р = 1+1 = 2

где Э - число электромехаников отделения эксплуатации;

Р - число электромехаников отделения ремонта.

Таким образом, численность ИТР - два человека.

Административно-хозяйственное и техническое руководство подразделениями службы осуществляет ее руководитель (начальник). Поскольку на предприятиях 1 категории служба КИПиА состоит из небольших отделений эксплуатации и ремонта, организация унифицированных подразделений нецелесообразна.

Отделение эксплуатации представляет собой бригаду дежурных слесарей по КИПиА, отделение ремонта - мастерскую, выполняющую все ремонтные, монтажные и поверочно-наладочные работы. Структура службы КИПиА имеет вид, показанный на рисунке 7.

Рисунок 7 - Структура службы КИПиА

Составление графика планово-предупредительных ремонтов и профилактических мероприятий.

График составляется на один календарный год с разбивкой на кварталы. В верхней части клетки указывается вид работы, выполняемой в начале месяца, в нижней - в конце (таблица 9).

Рекомендуется поверку, текущий ремонт и капитальный ремонт обозначать соответственно буквами П, Тр, Кр.



Таблица 9

Графика планово-предупредительных ремонтов и профилактических мероприятий

№

Месяц Наименование

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

1

Толщиномер

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

П

Кр

2

Натяжение

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

П

Кр

3

Скорость

Тр

П

Тр

П

Кр

4

Электродвигатель

Кр

Тр

Тр

Тр

Тр

5

Пускатель

Кр

6

ПЛК

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Кр

7

Промышленный компьютер

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Кр

8

БРУ

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Кр

9

Специализированные блоки питания

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

Тр

П

Кр



Заключение

В данном курсовом проекте была разработана АСУ входными параметрами стана непрерывной холодной прокатки на стане 1700 ЛПЦ2 ОАО “Северсталь". Выполнена функциональная схема, регулирующая такие параметры, как толщину, скорость и натяжение полосы. Далее выполнен подбор оборудования, для разработанной функциональной схемы, отвечающий всем параметрам технологического процесса.

Произведена компоновка аппаратуры (ТСА). Разработаны схемы щита (внешняя и внутренняя) и схема внешних подключений. Также рассчитана структура и состав службы КИПиА.



Список литературы

Глинков М.М., Моковский В.А., Лотман С.Л., Шопировский М.Р. Проектирование систем контроля и автоматического регулирования металлургических процессов: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и допол. - М.: Металлургия, 1986. - 352 с.

Н.Л. Макарова. Лабораторный практикум по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования в автоматике», 2003г

Курс лекций "Проектирование автоматизированных систем"

Размещено на Allbest.ru

...