Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО "РУСАЛ Новокузнецк". Характеристики, описание, методика поверки.
Госреестр средств измерений РФ на основании сведений из ФГИС “АРШИН”

Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО "РУСАЛ Новокузнецк"

Основные
Тип
Год регистрации 2013
Дата протокола Приказ 30 п. 12 от 23.01.2013
Срок действия сертификата ..
Страна-производитель  Россия 
Тип сертификата (C - серия/E - партия) E

Назначение

Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк» (далее - ИС) предназначена для измерений уровня (металла, воды), давления (воды, воздуха, масла), объёмного расхода (воды), температуры (воды), скорости (литья); автоматического контроля технологических параметров, их визуализации, регистрации и хранения, диагностики состояния технологического оборудования ИС, формирования сигналов предупредительной, аварийной и звуковой сигнализации.

Описание

ИС является средством измерений единичного производства. Конструкция ИС представляет собой трехуровневую систему, построенную по иерархическому принципу. В состав ИС входят 9 измерительных каналов. Измерительные каналы (ИК) ИС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596):

1)    измерительные компоненты - первичные измерительные преобразователи (ПИП), имеющие нормированные метрологические характеристики (нижний уровень ИС);

2)    комплексные компоненты - контроллер программируемый SIMATIC S7-300 и устройства распределенного ввода-вывода SIMATIC ET200 (средний уровень ИС);

3)    вычислительные компоненты - автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и сервер (верхний уровень ИС).

Связующие компоненты - технические устройства и средства связи, используемые для приема и передачи сигналов, несущих информацию об измеряемой величине от одного компонента ИС к другому.

Структурная схема ИС приведена на рисунке 1.

Принцип действия ИС заключается в следующем. ИС функционирует в автоматическом режиме. Первичные измерительные преобразователи выполняют измерение физических величин и их преобразование в унифицированный сигнал постоянного тока (от 4 до 20 мА). Контроллер программируемый SIMATIC S7-300 (далее контроллер) измеряет аналоговые унифицированные выходные сигналы измерительных преобразователей, выполняет их аналого-цифровое преобразование, переводит цифровые коды в значения технологических параметров, выполняет вычислительные и логические операции, проводит диагностику оборудования, формирует сигналы предупредительной и аварийной сигнализации. Контроллер по цифровому каналу передает информацию на сервер. Сервер выполняет архивирование информации, ее хранение и предоставляет данные на АРМ оператора. АРМ оператора обеспечивает отображение параметров технологического процесса, информации о состоянии оборудования ИС, настройку сигнализации, регуляторов.

ИС обеспечивает выполнение следующих основных функций:

1)    измерение и отображение значений физических величин, характеризующих технологический процесс;

2)    автоматическая диагностика состояния технологического оборудования;

3)    контроль протекания технологического процесса;

4)    формирование и отображение сигналов предупредительной, аварийной и звуковой сигнализации;

Центральный

гульт

управления

АРМ оператора

Сер

вер

Profibus

Profibus

Контроллер программируемый SIMATIC S7-300

/tyA

/tYy+Y

Устройство распределенного ввода-вывода SIMATIC ЕТ200

Шкаф

контроллера

Помещение

маслостанции

Модуль ввода аналоговых сигналов 6AG1 331-7KF02-2AB0

И К №1-№4

Модуль ввода аналоговых сигналов 6ES7 331-7KF02-2AB0

Помещение подачи воды

И К №7

Устройство распределенного ввода-вывода SIMATIC ЕТ200

Модуль ввода токовых сигналов 6ES7 134-4GB01-0AB0 _ И К №8

Модуль ввода токовых сигналов 6ES7 134-4GB01-0AB0 _И К №9

ПИП

ПИП

ПИП

ПИП

Модуль ввода токовых сигналов 6ES7 134-4GB01-0AB0

И К №5

ПИП

Модуль ввода токовых сигналов 6ES7 134-4GB01-0AB0

И К №6

ПИП

ПИП

ПИП

ПИП

Рисунок 1 - Структурная схема ИС

5)    формирование архивов тревог и событий;

6)    выполнение функции защиты оборудования, программного обеспечения и данных от несанкционированного доступа на физическом и программном уровне.

Программное обеспечение

Структура и функции программного обеспечения ИС:

-    программное обеспечение АРМ оператора функционирует в системе HMI/SCADA-система Proficy iFix GE Fanuc и осуществляет отображение измеренных значений параметров технологического процесса, архивных данных, журнала сообщений, сигналов сигнализации, а также настройку сигнализации и регуляторов;

-    программное обеспечение (ПО) сервера фукнкционирует в системе HMI/SCADA-система Proficy iFix GE Fanuc и осуществляет прием данных из контроллера, хранение архивных данных и сообщений в СУБД MS SQL Server и СУБД Historian Wonderware;

-    встроенное ПО контроллера программируемого SIMATIC S7-300 (метрологически значимая часть ПО ИС) функционирует в системе программирования STEP

7 и осуществляет автоматизированный сбор, обработку и передачу измерительной информации на сервер, диагностику оборудования, обеспечение работы предупредительной, аварийной и звуковой сигнализации.

Идентификация метрологически значимой части ПО ИС (ПО контроллера) выполняется с помощью программатора и USB/MPI адаптера по команде оператора, доступ защищен паролем. Идентификационные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Наименование программного обеспечения

Идентифика

ционное

наименование

программного

обеспечения

Номер

версии

(иденти

фикационный

номер)

программного

обеспечения

Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода)

Алгоритм

вычисления

цифрового

идентификато

ра

программного

обеспечения

Проект в системе программиров ания STEP 7

проект: NKAZ-C12

-

Для файла конфигурации проекта NKAZ-C12: subblk.dbt 6A298B76927771A10CC8E09 58A130F

MD5

Метрологические характеристики ИС нормированы с учетом ПО контроллера. Защита программного обеспечения контроллера программируемого SIMATIC S7-300 соответствует уровню «А» по классификации МИ 3286-2010. Для защиты программного обеспечения АРМ оператора и сервера от непреднамеренных и преднамеренных изменений реализован алгоритм авторизации пользователей. Защита ПО АРМ оператора и сервера соответствует уровню «С» по классификации МИ 3286-2010.

Технические характеристики

1    Метрологические характеристики и характеристики погрешности измерительных каналов ИС приведены в таблице 2.

2    Параметры электрической сети питания:

напряжение питания переменного тока, В частота, Гц

напряжение питания постоянного тока, В

от 198 до 242; от 49,6 до 50,4; от 21,6 до 26,4.

3    Параметры выходных сигналов с первичных измерительных преобразователей:

-    электрический ток, мА    от 4 до 20.

4    Параметры модулей ввода аналоговых сигналов:

а)    контроллера:

-    модуль 6AG1 331-7KF02-2AB0    от 4 до 20 мА;

-    модуль 6ES7 331-7KF02-2AB0    от 4 до 20 мА;

б)    устройства распределенного ввода-вывода ET200 (далее устройства):

-    модуль 6ES7 134-4GB01-0AB0    от 4 до 20 мА.

5    Коммуникационные каналы и интерфейсы:

-    информационный обмен между измерительными (первичными измерительными преобразователями) и комплексными компонентами осуществляется по кабелям контрольным с медными жилами с ПВХ изоляцией. Параметры линий связи удовлетворяют требованиям ГОСТ 18404.0 и ГОСТ 26411;

-    информационный обмен между компонентами среднего и верхнего уровней ИС осуществляется посредством промышленной информационной сети PROFIBUS DP. Линии связи построены на основе медного кабеля (экранированная витая пара SINEC L2).

6    Условия эксплуатации:

6.1    измерительных и связующих компонентов ИС:

а)    температура окружающего воздуха, °С:

1)    лазерные датчики Selcom LMI

от 20 до 70;

от 0 до 30;

от 0 до 40; от 20 до 40;

от 10 до 45;

от 40 до 98; от 84 до 106,7 (от 630 до 800).

от 15 до 35;

от 40 до 80; от 84 до 106,7 (от 630 до 800). 10.

2)    преобразователи давления измерительные S-10, датчик давления DS

3)    преобразователь расхода вихревой ЭМИС-ВИХРЬ 200, счетчик-расходомер массовый Micro Motion

4)    датчик температуры 248

5)    преобразователь измерительный давления и уровня Waterpilot

б)    относительная влажность окружающего воздуха при 25 °С, %

в)    атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.)

6.2    комплексных компонентов, сервера ИС и АРМ оператора: а) температура окружающего воздуха, °С

6)    относительная влажность окружающего воздуха при 25 °С, %

в) атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.)

Средний срок службы ИС, лет, не менее

Таблица 2 - Метрологические характеристики и характеристики погрешностей измерительных каналов ИС

ИК

Наименовани е ИК ИС

Диапазон измерений физической величины, ед. измерений

Средства измерений, входящие в состав ИК ИС

Г раницы допускаемой основной погрешности ИК

Границы допускаемой погрешности ИК в рабочих условиях

Наименование, тип СИ

Пределы допускаемой основной погрешности компонента ИК

Пределы допускаемой дополнительной погрешности компонента ИК

Номер в Г ос. реестре СИ

1

Уровень

металла

литейного

стола

от 0 до 200 мм

Лазерный датчик Selcom LMI

не нормируется

не нормируется

*

Д=±3,0 мм

Д=±3,0 мм

Модуль ввода аналоговых сигналов контроллера программируемого SIMATIC S7-300 SM 331:

6AG1 331-7KF02-2AB0

(далее - Модуль ввода аналоговых

сигналов 6AG1 331-7KF02-2AB0)

у=±0,5 %

Температурный коэффициент ±0,005 % /К

15772-06

2

Уровень

металла

литейного

стола

от 0 до 200 мм

Лазерный датчик Selcom LMI

не нормируется

не нормируется

*

Д=±3,0 мм

Д=±3,0 мм

Модуль ввода аналоговых сигналов 6AG1 331-7KF02-2AB0

у=±0,5 %

Температурный коэффициент ±0,005 % /К

15772-06

3

Давление масла на литейный стол (сигнал подачи импульса смазки)

от 0 до 7,0 МПа (от 0 до 70 bar)

Преобразователь давления измерительный S-10

у=±0,5 %

Yt=±0,2 %/10К

24400-03

Y=±1,0 %

Y=±1,5 %

Модуль ввода аналоговых сигналов 6AG1 331-7KF02-2AB0

у=±0,5 %

Температурный коэффициент ±0,005 % /К

15772-06

4

Давление воздуха на литейный стол

от 0 до 0,4 МПа (от 0 до 4 bar)

Датчик давления DS

у=±0,5 %

Yt=±0,2 %/10К

44736-10

у=±1,0 %

Y=±1,5 %

Модуль ввода аналоговых сигналов 6AG1 331-7KF02-2AB0

у=±0,5 %

Температурный коэффициент ±0,005 % /К

15772-06

5

Объёмный расход воды на литейный стол

от 0,3 3до 240 м3/ч

Преобразователь расхода ЭМИС-ВИХРЬ 200

5=±2,0 %

не нормируется

42775-09

S=±2,5 %

S=±3,0 %

Модуль ввода токовых сигналов

устройства распределенного ввода-

вывода SIMATIC ET 200

6ES7 134-4GB01-0AB0

(далее - Модуль ввода токовых сигналов

6AG1 331-7KF02-2AB0)

у=±0,4 %

Температурный коэффициент ±0,005 % /К

22734-02

Продолжение таблицы 1

ИК

Наименовани е ИК ИС

Диапазон измерений физической величины, ед. измерений

Средства измерений, входящие в состав ИК ИС

Г раницы допускаемой основной погрешности ИК

Границы допускаемой погрешности ИК в рабочих условиях

Наименование, тип СИ

Пределы допускаемой основной погрешности компонента ИК

Пределы допускаемой дополнительной погрешности компонента ИК

Номер в Г ос. реестре СИ

6

Температура

литейной

воды

от 0 до 50 °С

Датчик температуры 248

Д=±0,6 °С

Д=± 0,006 °С

28033-05

Д=±1,0 °С

Д=±1,0 °С

Модуль ввода токовых сигналов 6ES7 134-4GB01-0AB0

у=±0,4 %

Температурный коэффициент ±0,005 % /К

22734-02

7

Уровень воды в кессоне

от 0 до 4000 мм

Преобразователь измерительный давления и уровня Waterpilot FMX 167

у=±0,2 %

не нормируется

17575-09

у=±0,6 %

у=±0,6 %

Модуль ввода аналоговых сигналов 6ES7 331-7KF02-2AB0

у=±0,5 %

Температурный коэффициент ±0,005 % /К

15772-06

8

Скорость

литья

от 100 до 130 мм/мин

Счетчик-расходомер массовый Micro Motion, мод. F

5=±0,25 %

не нормируется

30430-05

5=±0,4 %

5=±0,6 %

Модуль ввода токовых сигналов 6ES7 134-4GB01-0AB0

у=±0,4 %

Температурный коэффициент ±0,005 % /К

22734-02

9

Давление

литейного

цилиндра

от 0 до 20,0 МПа (от 0 до 200 bar)

Преобразователь давления измерительный S-10

у=±0,5 %

у=±0,2 %/10К

24400-03

у=±1,0 %

у=±1,5 %

Модуль ввода токовых сигналов 6ES7 134-4GB01-0AB0

у=±0,4 %

Температурный коэффициент ±0,005 % /К

22734-02

Примечания

1)    В таблице приняты следующие обозначения: Д - абсолютная погрешность; 5 - относительная погрешность; у - приведенная погрешность, yt - пределы приведенной дополнительной погрешности от влияния температуры окружающего воздуха.

2)    Допускается применение первичных измерительных преобразователей аналогичных типов, прошедших испытания в целях утверждения типа с аналогичными техническими и метрологическими характеристиками.

3)    * Испытано в составе ИК данной ИС

наносится в виде наклейки на титульный лист документа «Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Паспорт».

Комплектность

В комплект ИС входят технические средства, специализированные программные средства, а также документация, представленные в таблицах 2 - 4, соответственно.

Измерительные и комплексные компоненты ИС представлены в таблице 2, вычислительные и вспомогательные компоненты представлены в таблице 3, программное обеспечение (включая программное обеспечение контроллера программируемого) - в таблице 3, техническая документация - в таблице 4.

Таблица 3 - Вычислительные и вспомогательные компоненты ИС

Наименование

ПО

Коли

честв

о,

шт.

1

В состав АРМ оператора и сервера входят: компьютер, минимальные требования: процессор Pentium III; 2,7 ГГц; 2048 Мбайт ОЗУ; 73,6 Гбайт HDD; CDROM; Ethernet; монитор Alphavision modular display, mod. SPJTH-3012113-7035, 12’’*27”, клавиатура Panelmount (клавиатура с 114 клавишами с мышью)

Операционная система: Microsoft Windows 2000 Dell Server PE2850.

Прикладное ПО: СУБД MS SQL Server и СУБД Historian Wonderware, HMI/SCADA-система Proficy iFix GE Fanuc

1

2

Контроллер программируемый SIMATIC S7-300

STEP7 v. 5.4, фирмы SIEMENS

1

3

Устройство распредленного ввода-вывода SIMATIC ET 200

STEP7 v. 5.4, фирмы SIEMENS

2

4

Источник бесперебойного питания

-

2

5

Стабилизированный блок питания модульного типа

-

1

Таблица 4 - Техническая документация на ИС

Наименование

Коли

чество,

шт.

1

ТИ 451.02.07-2012. Производство цилиндрических слитков на литейной машине Wagstaff и их последующая гомогенизация. Технологическая инструкция

1

2

23584736.42 5220.430.ТЗ. Модернизация литейного отделения № 2 (Литейный комплекс для литья цилиндрических слитков) ОАО «НкАЗ». Техническое задание

1

3

ПУ 451.02.07.01. Литейное производство. Производство цилиндрических слитков и их последующая гомогенизация. План управления

1

Наименование

Коли

чество,

шт.

4

Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Паспорт

1

5

МП 170-12 ГСИ. Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Методика поверки

1

Поверка

осуществляется по документу МП 170-12 «ГСИ. Система измерительная литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк». Методика поверки», утвержденному руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Томский ЦСМ» 31 октября 2012 г.

Основные средства поверки:

-    средства измерений в соответствии с нормативной документацией по поверке первичных измерительных преобразователей;

-    калибратор электрических сигналов ТС 305, воспроизведение сигналов силы постоянного тока в диапазоне от 0 до 22 мА, Д = ± (0,2-10-3-!показ. + 2) мкА.

Сведения о методах измерений

Метод измерений приведен в документе в «Система автоматического управления процессом литья AutoCast. Руководство по эксплуатации».

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к системе измерительной литейной машины Wagstaff ОАО «РУСАЛ Новокузнецк»

1    ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.

2    ГОСТ Р 51841-2001 Программируемые контроллеры. Общие технические требования и методы испытаний.

3    23584736.42 5220.430.ТЗ. Модернизация литейного отделения №2 (Литейный комплекс для литья цилиндрических слитков) ОАО «НкАЗ». Техническое задание.

4    ТИ 451.02.07-2012. Производство цилиндрических слитков на литейной машине Wagstaff и их последующая гомогенизация. Технологическая инструкция.

Рекомендации к применению

Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.

Развернуть полное описание