Система замера уровня чугуна и шлака в ковшах и температуры чугуна на литейном дворе НЛМК

 Назначение системы

 Система предназначена для автоматического бесконтактного

 измерения уровня высокотемпературного расплава (жидкий чугун, шлак)

 непосредственно во время налива его в ковши и температуры чугуна,

 выпускаемого из доменной печи (ДП) №5. На основе данных измерений

 Система осуществляет:

 - расчет массы высокотемпературного расплава (жидкий чугун, шлак)

 непосредственно во время налива его в ковши;

 - визуализацию и создание базы данных контролируемых параметров с

 привязкой к номеру выпуска и номеру ковша, вводимого оператором проёма

 вручную;

 - передачу на верхний уровень всех контролируемых параметров с

 привязкой к номеру выпуска и номеру ковша;

 - синхронное отображение контролируемых параметров на экране станции

 визуализации ПВЭМ системы ЦПУ ДП-5;

 - автоматическое формирование базы данных и её анализ.

 Система позволяет получать информацию о количестве чугуна и

 шлака, выпускаемых на двух (раздельно или одновременно) из четырех

 любых чугунных летках, а также в автоматическом режиме измерять

 температуру чугуна в ручье во время выпуска продуктов доменной плавки из

 доменной печи №5.

 Система работает в режиме работы доменной печи с годовым фондом

 рабочего времени 360 суток. Общий срок службы системы – 5 лет.

 Структура и состав Системы

 Система состоит из четырех взаимозаменяемых станций для измерения уровня высокотемпературного расплава в наливаемых ковшах и четырех стационарно установленных пирометрических блоков (по одному на каждом проеме слива чугуна). Каждая из четырех станций может быть настроена как для измерения уровня чугуна, так и уровня шлака. В условиях нормальной работы две станции будут настроены для измерения уровня чугуна в ковшах, две – для измерения уровня шлака. Во время выпуска продуктов плавки на одной чугунной летке устанавливаются одна станция для измерения уровня чугуна в ковшах и одна для измерения уровня шлака. К станции для измерения уровня чугуна в ковшах дополнительно подключается пирометрический блок. Станция состоит из пульта оператора с модулем отображения уровня высокотемпературного расплава в ковшах и двух радарных блоков (датчиков уровня), установленных на индивидуальных мобильных платформах. Все укрытия проемов для слива продуктов доменной плавки в ковши оборудуются люками с крышками, находящимися над наливаемыми ковшами (по два люка в каждом проеме). Люки оборудованы унифицированными креплениями для установки мобильных платформ с радарными блоками или установки крышек.

 Весь аппаратный комплекс Системы состоит из :

 - четыре стационарных пирометрических измерителей температуры расплава с беспроводным интерфейсом;

 - восемь мобильных радарных измерителей уровня расплава,

 ориентированных на работу как в проемах выпуска чугуна, так и в проемах

 слива шлака;

 - восемь стационарных пультов оператора системы с беспроводным

 интерфейсом, предназначенных для отображения информации, поступающей от пирометрических измерителей температуры и радарных измерителей уровня расплава в адаптированном для восприятия виде;

 - одно автоматизированное рабочее места оператора (центральной ПЭВМ), предназначенное для отображения сводной информации о функционировании Системы, хранения базы данных, отображения диагностической информации, настройки системы и предоставления возможности доступа к данным Системы из внешней проводной локальной

 сети Ethernet.

 Назначение и взаимосвязь элементов Системы

 На рисунке 1 показана схема функциональная системы замера уровней чугуна и шлака. Центральная ПЭВМ Системы (модуль А 7 ) устанавливается на ЦПУ ДП5 (обогреваемое помещение). 

 Она подключена к цеховой информационной компьютерной сети по LAN Ethernet.  Эта же машина организует и управляет работой беспроводной локальной информационной сетью Системы, построенной по беспроводной технологии на базе модулей Wi-Fi. Для организации беспроводной сети к центральной ПЭВМ подключен выносной коммуникационный модуль А 6. Этот модуль должен монтироваться на стене в помещении цеха в прямой видимости от остальных коммуникационных устройств беспроводной сети. Соединение модуля А 6 с центральной ПЭВМ проводное. Радарные измерители уровня расплава объединяются попарно в станции. Пульт оператора А 4 станции рассчитан на подключение двух радарных модулей А1 посредством кабелей с разъемами штыревого типа. Подключение к информационной сети Системы осуществляется через встроенный Wi-Fi модуль. Питание пульта оператора и радаров осуществляется напряжением 24 В постоянного тока от специального шкафа силового питания А5. Шкаф силового питания А5 размещается в непосредственной близости от цехового щита питания с напряжением 220В 50 Гц. Оборудование располагается в не обогреваемом помещении. Измерение температуры расплава выполняется посредством пирометрических блоков А 2. Пирометрические блоки располагаются стационарно на летке в близости от проема слива чугуна. Для защиты блоков от теплового напора, а также от пыли, используется поддув блока сжатым воздухом. Для электропитания пирометрического блока, а также для информационного подключения его к Системе используется отдельный коммуникатор пирометрического блока А3. Этот блок имеет встроенный модуль Wi-Fi и подключается к цеховой сети 220В 50 Гц. Шкаф коммуникатора А3 располагается в непосредственной близости от цехового

 шита питания с напряжением 220В 5 0 Гц. Соединение блоков А 2 и А3 кабельное разъемное. Оборудование располагается в не обогреваемом помещении. Блоки А3, А 4 , А5 и А7 оснащены выключателями питания, кнопками аварийного отключения электропитания, а также содержат элементы световой индикации наличия напряжений питания и состояния оборудования. Блоки А 1 , А2 и А 6 не содержат элементов ручного управления и световой индикации.

 Программное обеспечение Системы

 Программное обеспечение пирометрических измерителей температуры

 Пирометрический измеритель температуры состоит из пирометра, видеосистемы, коммуникационного компьютера и модуля питания. Аппаратное обеспечение сформировано исходя из необходимости обеспечения работы комплекса в условиях значительного теплового излучения, что накладывает ограничение на мощность применяемых вычислительных средств. В связи с этим, основной задачей коммуникационного компьютера пирометрического комплекса является организация трансляции видеопотока от видеосистемы, получаемого по интерфейсу Ethernet , и данных от пирометрической системы, получаемых по

 интерфейсу RS-485 на пульт управления системы или на центральную ПЭВМ посредством беспроводной сети Wi-Fi. Программное обеспечение пирометрического измерителя температуры должно:

 - функционировать под управлением операционной системы Linux , версия ядра 2.6 (штатная операционная система коммуникационного компьютера);

 - обеспечивать двунаправленную трансляцию данных между сетью Wi - Fi и сетью, реализованной на интерфейсе RS-485, с целью передачи команд управления от индикационной панели или автоматизированного рабочего места к пирометру, и обратной передачи потока измерительных данных;

 - обеспечивать двунаправленную трансляцию данных между сетью Wi - Fi и сетью, реализованной на интерфейсе Ethernet , с целью передачи команд управления от индикационной панели или автоматизированного рабочего места к видеосистеме с WEB интерфейсом, и обратной передачи видеопотока;

 - обеспечивать синхронизацию кадров видеопотока и измерений пирометра, с целью предоставления возможности маскирования измерений температуры по показаниям видеосистемы.

 Программное обеспечение радарных измерителей уровня расплава

 Радарные измерители уровня расплава подключаются к пультам

 управления системой по интерфейсу RS-485 (протокол ModBus RTU).

 Каждый радарный измеритель подключается к независимому интерфейсу.

 Уровень нуля разных радарных измерителей уровня, а так же в зависимости от пролета, где установлен радарный измеритель, может незначительно отличаться. В связи с этим каждый радарный измеритель уровня должен иметь уникальный клиентский адрес в сети ModBus , обеспечивающий возможность реконфигурирования системы в целом под текущую схему подключения радарных систем к пультам управления без участия оператора.

 Программное обеспечение пультов управления системой

 Пульты управления системой совмещены с устройствами отображения

 информации и должны:

 - обеспечивать получение данных от двух радарных измерителей уровня расплава и одного пирометрического измерителя температуры расплава;

 - обеспечивать индикацию измерительных данных в удобном виде;

 - обеспечивать возможность реконфигурирования системы в целом под текущую схему подключения радарных измерителей без участия оператора;

 - предоставлять сводный поток данных для архивирования на центральной ПЭВМ;

 - функционировать в составе разнородной сети.

 Программное обеспечение должно:

 - функционировать под управлением операционной системы Linux (Ядро версии >=2.6), с QT совместимой графической системой;

 - реализовывать ModBus RTU сервер для получения данных от радарных измерителей уровня расплава;

 - реализовывать WEB клиент для WEB сервера видеосистемы пирометрического комплекса (для панелей управления на пролете выпуска чугуна);

 - реализовывать сервер запроса измерительных данных от пирометров (для пультов управления на пролете выпуска чугуна);

 - реализовывать графический интерфейс для отображения температуры чугуна на выходе из летки, валидности измерения температуры, уровня чугуна или шлака в чугунозаливочном или шлакозаливочном ковше;

 - распознавать подключенные радарные системы и реализовывать клиент базы данных, содержащих физическую конфигурацию расположения пультов управления, с целью установки нуля каждой радарной системы;

 - реализовывать клиент базы данных хранения сводной информации по наливу чугунозаливочных и шлакозаливочных ковшей.

 Программное обеспечение центральной ПЭВМ

 Центральная ПЭВМ, главным образом, предназначено для отображения сводной информации по функционированию системы , хранению базы данных, отображения диагностической информации, настройки системы и предоставления возможности доступа к данным системы из внешней проводной локальной сети Ethernet.

 Программное обеспечение центральной ПЭВМ должно:

 - функционировать под управлением операционной системы Linux (Ядро версии >=2.6), с QT- совместимой графической системой;

 - дублировать или агрегировать коммуникационные программные интерфейсы пультов управления;

 - реализовывать графическое отображение сводной информации по функционированию системы "доменный двор" в целом;

 - реализовывать сервер базы данных физической конфигурации системы;

 - реализовывать SQL совместимый сервер базы данных архива сводной информации по системе «доменный двор» с возможностью вывода архивных данных за разные временные промежутки.