Автоматизированная система контроля, оптимизации и

Автоматизированная система контроля, оптимизации и прогноза доменной плавки
1 Общая информация системы
1.1 Наименование информационной системы
Полное название - автоматизированная система контроля, оптимизации и
прогноза доменной плавки.
Краткое название – MES ДЦ АС КОПДП.
1.2 Назначение информационной системы
АС КОПДП является составной частью MES доменного цеха и предназначена
для совершенствования управления работой доменной печи с использованием
вычислительной техники и математических моделей доменной плавки.
Целью создания системы является повышение эффективности доменной
плавки (снижение удельного расхода кокса на 4 - 5 кг/т чугуна), повышение
качества чугуна (снижение содержания в нём серы) и удлинение срока службы
огнеупорной кладки шахты печи за счет разработки и внедрения рекомендаций,
направленных
на
оптимизацию
газодинамических,
теплообменных
и
восстановительных процессов по высоте и сечению печи.
1.3 Состав информационной системы
Таблица 1
№
Наименование
Доменные печи
1
Модуль «Газодинамика»
1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10
2
Модуль «Нагрев горна»
1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10
3
Модуль «Природный газ и кислород»
1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10
4
5
6
7
9
Модуль повышения эффективности использования
восстановительной способности газового потока
Модуль контроля окружного распределения шихтовых
материалов
Модуль контроля анализа и управления фурменной
зоной
Модуль оперативного расчёта материального и
теплового балансов плавки
Модуль оптимизации восстановительных процессов
плавки
2, 4, 6, 9, 10
2, 10
2
2
2
10
Модуль прогноза нагрева шахты печи
2
11
Модуль автоматического определения зоны плавления
2
1.4 Функции системы:
 Контроль:
 радиального
газораспределения
(ДП
№№
2,4,6,9,10)
система
предназначена для контроля химической энергии газового потока через контроль
распределения газового потока по радиусу печи;
 окружного газораспределения (ДП №№ 2,10) система предназначена для
контроля восстановительной энергии газового потока через контроль распределения
температуры газа по периферии печи;
 температуры каждого фурменного очага (ДП № 2) система предназначена
для непрерывного автоматического контроля температуры каждого фурменного
очага доменной печи;
 протяжённости фурменных очагов (ДП №№ 1,2,4,6,7,8,9,10) система
предназначена для решения задач контроля нагрева горна;
 нагрева горна (ДП №№ 1,2,4,6,7,8,9,10) система предназначена для
контроля газодинамических, теплообменных и массообменных процессов в двух
нижних зонах печи: фурменной зоне и зоне окончательного формирования состава
и нагрева продуктов плавки;
 режима работы БЗУ (ДП №№ 2,10) система предназначена для
постоянного контроля исполнения заданного режима работы БЗУ и управления его
работой на доменных печах для достижения заданного распределения материалов
по радиусу и окружности печи.
 расчёта материального и теплового балансов плавки (ДП № 2) система
предназначена для анализа протекания процессов плавки и распознавания их
отклонений от нормы на более ранних стадиях их развития;
 зоны плавления в доменной печи – система предназначена для
определения формы и положения зоны плавления в доменной печи;
 Оптимизация:
 газодинамического режима плавки (ДП №№ 1,2,4,6,7,8,9,10) система
предназначена для определения такого количества подаваемого в доменную печь
дутья, при котором образуется оптимальное для данных сырьевых и
эксплуатационных условий плавки количество газового потока, проходящего через
столб шихтовых материалов;
 радиального
газораспределения
(ДП
№№
2,4,6,9,10)
система
предназначена для определения и достижения оптимального радиального
газораспределения (ОРГ), при котором достигается максимальное использование
химической энергии газового потока в доменной печи;
 теплового
состояния
печи
(ДП
№№
1,2,4,6,7,8,9,10)
система
предназначена для оптимизации температуры материалов на выходе из фурменных
очагов, превышение которой выше определённых значений может привести к
массовому горению воздушных фурм.
 восстановительных процессов плавки печи (ДП № 2) система
предназначена для определения такого соотношения косвенного (Ri) и прямого (Rd)
восстановления железа в доменной печи, при котором достигается минимальный
расход кокса;
 Прогноз:
 нагрева горна печи (Si в чугуне) (ДП № 2) система предназначена для
прогнозирования содержания кремния в чугуне предстоящего выпуска с
использованием
самонастраивающейся
(по
результатам
эксплуатации)
статистической модели;
 нагрева шахты печи (ДП № 2) система предназначена для
прогнозирования нагрева шахты печи с целью его стабилизации.
1.5 Функциональная схема
Функциональная схема информационной системы представлена на рисунке 1.
Схема отражает общую концепцию функционирования системы и обмена
информацией с другими информационными системами/ресурсами, действующими на
ОАО «ММК».
Смежные
системы
АРМ
пользователя
АРМ
пользователя
АРМ
администратора
S07-ASKOPDP
MES ДЦ
АСУ ТП доменных печей
Рисунок 1
Система построена на основе трёхуровневой архитектуры «Клиент-сервер».
Значения
технологических
параметров
и
данные,
вручную
введённые
технологическим персоналом, передаются из АСУ ТП и MES ДЦ на сервер
приложений, где обрабатываются математическими моделями и сохраняются на
сервере СУБД. Также сервер приложений предоставляет в виде отчётов, мнемосхем
и графиков информацию конечным пользователя посредством WEB-технологий.
Клиентом является браузер конечного пользователя.
2 Техническая реализация системы
2.1 Описание клиентской части
Клиентом
системы
является
любой
компьютер,
подключённый
корпоративной системе, с установленным веб-обозревателем (браузером).
к
2.2 Описание серверной части
Система состоит из 1 сервера: S07-ASKOPDP
Таблица 2
S07-ASKOPDP – Сервер базы данных, сервер приложений, WEB-сервер
Аппаратная
Fujitsu PRIMERGY RX200 S6
конфигурация 2 CPU Intel Xeon 5670 2,93 Ггц
ОЗУ 12 Гб, HDD SAS 136.22 GB
Программная
ОС: Microsoft Windows Server 2014 Standard Edition x64
конфигурация СУБД: Microsoft SQL Server 2008 R2 Standard Edition x64 SP1
Функции
Сбор, анализ, моделирование и хранение технологических
сервера
параметров работы доменного цеха. WEB-сервер отчётов системы.
Обновления системного и прикладного программного обеспечения проводятся
по мере необходимости. Обновления операционных систем Windows происходят
через корпоративную систему обновлений Windows ежесуточно.
3 Программная реализация системы
3.1 СУБД
Сбор, анализ, моделирование и хранение данных, а также подготовка
информации для отображения через WEB-сервер осуществляется средствами СУБД
Microsoft SQL. Математические модели реализованы в виде хранимых процедур на
языке “Transact-SQL”. Сбор данных, а также периодический перерасчёт параметров
реализован посредством заданий, выполняемых по расписанию. Хранение данных
организовано посредством таблиц.
3.2 WEB-приложения
Взаимодействие между системой и конечными пользователями построено на
основе WEB-сервера Microsoft IIS. Информационный ресурс представляет собой
WEB-сайт, структурированный с помощью меню. Каждый пункт меню сайта содержит
отчёт или диаграмму, отображающие технологические параметры работы доменных
печей, полученных в результате анализа и моделирования различными
подсистемами. WEB-сайт реализован на программной платформе Microsoft .NET
Framework 4.5.