Концепция создания АСУ ТП

Современная тенденция развития процессов обогащения характеризуется вовлечением в переработку бедного и сложного по минералогическому составу сырья, происходит существенное усложнение технологических схем и режимов.

Реализуемые ООО «ТВЭЛЛ» АСУ ТП используются для автоматизированного контроля и управления технологическими процессами (операциями), включая основное и вспомогательное технологическое оборудование, в соответствии с требованиями регламента производства.

Системы реализуются по многоуровневому принципу на базе современных технических и программных средств для АСУ ТП. Соблюдение принципов открытости и совместимости при создании АСУ ТП обеспечивает возможности:

• экстенсивного расширения системы по количеству контролируемых и управляемых параметров (подключение новых датчиков и исполнительных механизмов);
• развития управляющих и информационных функций в рамках задач управления технологическими процессами;
• бесшовную интеграцию со смежными автоматизированными системами, которые могут быть введены в действие на фабрике (например, MES-системы, АСУП и т.п.).

В каждом технологическом узле (переделе), как правило, реализовывается отдельная подсистема управления на базе программируемого контроллера, включающая в себя необходимое количество станций ввода-вывода и местных панелей оператора (аппаратчика). Это позволяет технологическому персоналу оперативно контролировать и управлять работой оборудования с рабочих площадок.

Все локальные подсистемы управления объединены вычислительной сетью (ЛВС) с центральным диспетчерским (операторским) пунктом предприятия. Это позволяет осуществлять оперативный централизованный контроль и управление технологическими процессами.

Программно-технический комплекс состоит из следующих основных компонентов:

• полевая автоматика (датчики и исполнительные устройства);
• программируемые логические контролеры (ПЛК);
• станции ввода-вывода;
• автоматизированные рабочие места (АРМ) оператора-технолога;
• технологические серверы;
• шкафы управления приводами.

При реализации АСУ ТП ООО «ТВЭЛЛ» применяет оборудование и комплектующие ведущих мировых производителей.

При построении автоматизированных систем управления наша компания реализует иерархическую структуру, в которой органично объединяются отдельные ее компоненты, рассматривая при этом объект управления как единое технологическое целое в противовес существующим концепциям , предполагающим разбиение объекта на конечное число практически несвязанных между собой контуров управления.

Принципы построения АСУ компанией ООО «ТВЭЛЛ» и их отличие от традиционных наглядно показаны на рисунках.

Традиционный принцип построения АСУ ТП

Как видно из рисунка в «фундаменте» традиционного технологического объекта лежит технология переработки, на следующей ступени находится технологическое оборудование с защитно-блокирующими системами, а затем управление первичными контурами. Несколько оторваны от нижних уровни визуализации и аналитического контроля продуктов. Во главе технологического объекта находится оператор-технолог, обеспечивающий удаленное управление технологическим процессом.

Традиционный подход к созданию промышленного технологического объекта подразумевает выдачу исходных данных в виде технологической схемы, где указаны расходы реагентов в граммах на тонну руды, время проведения операций, выходы продуктов. Для расчета технологического оборудования и проектирования этой информации достаточно. Однако целью строительства объекта является не выбор и монтаж оборудования, а получение проектных показателей.

Традиционные системы автоматизации в большинстве своем ограничиваются уровнем элементарных контуров в составе АСУ ТП и системой аналитического контроля продуктов обогащения. Функции традиционной АСУ ТП заключаются в стабилизации первичных технологических контуров, например при флотационном обогащении, таких как уровень пульпы во флотомашине или зумпфе, расход флотовоздуха или реагента, путем регулирования на основе ПИД-законов управления.

Все функции управления технологическими показателями вынужден обеспечивать оператор-технолог. Такой подход к управлению не только не обеспечивает получение максимально возможных по данной технологии результатов, а, напротив, учитывая сложность и многофакторность процесса обогащения, несвоевременные и неадекватные технологические воздействия, могут носить дополнительный возмущающий характер. Кроме того, отсутствует единая стратегия в управлении, так как каждая новая смена ведет процесс, исходя из своего опыта и знаний («Человеческий фактор»). Это приводит не только к колебаниям показателей в течение одной смены, но и значительной их вариации от смены к смене.

Принцип построения АСУ ТП компанией ТВЭЛЛ

На первый взгляд, в реализуемой нашей компанией структуре есть общие моменты с традиционным подходом, однако, отличие заключается не только в составе, но и в принципах построения каждого уровня в отдельности.

В основании реализуемой нами концепции управления технологическим объектом также находится технология. Концепция построения АСУ нашей компанией предполагает получение максимально полного представления о поведении минеральных частиц в процессе обогащения, то есть в лабораторных условиях формируется физико-химическая модель будущего технологического объекта. Под такой моделью подразумевается формализованная в виде математических или описательных закономерностей совокупность наиболее значимых физико-химических факторов ответственных за получение заданных технологических результатов. Наряду с физико-химической моделью, в лаборатории создается оперативная модель объекта. Оперативная модель представляет собой формализованную в виде математических или описательных закономерностей совокупность технологических параметров, полученных в лабораторных условиях, при которых достигаются максимальные технологические показатели.

На втором уровне структуры, предлагаемого технологического объекта, находится технологическое оборудование с защитно-блокирующими системами (автоматизацией), обеспечивающими надежную механическую работу оборудования. В предлагаемой структуре технологического объекта, так же как и в традиционной, имеется уровень управления первичными технологическими контурами.

Контроль технологических параметров в режиме реального времени является новым направлением, активно развиваемым последнее время. Для оценки текущего состояния технологического процесса требуется установка специальных систем контроля, например при флотационном обогащении, позволяющих регистрировать такие технологические параметры процесса, как выход пенного продукта с индивидуальной камеры флотомашины, общий выход концентрата в операции, объем и плотность питания операций, циркуляционные потоки, физико-химическое состояние минеральных частиц флотационной пульпы (окислительно-восстановительный потенциал, рН, остаточные концентрации реагентов в пульпе и т.д.).

Система визуализации и удаленного управления предназначена для автоматизированного контроля и управления основным и вспомогательным технологическим оборудованием согласно требованиям регламента производства. Сигналы от средств контроля и исполнительных механизмов, установленных на технологическом объекте, передаются в АСУ ТП, где производится сбор и накопление информации, отображение мнемосхемы процесса, выдача управляющих воздействий и удаленное управление процессом.

В процессе построения системы оптимального управления технологическими показателями процесса основные параметры, заложенные в модель технологического объекта, выделяются, и для их регистрации предусматривается необходимое оборудование контроля технологических параметров. Полученные модели технологического объекта функционируют в специализированных программных средах, с помощью которых, в режиме реального времени на технологическом процессе поддерживаются оптимальные условия, зафиксированные в лаборатории и заложенные в технологическую модель. Благодаря этому достигается требуемое качество продуктов обогащения, обеспечивается повышение эффективности производства.