Автоматизированная информационная система планирования и контроля ремонта оборудования

где - суммарное отклонение фактической продолжительности от ремонта от плановой за 1 месяц;

, - фактическая и плановая продолжительность ремонта.

Требуется:

1. Построить автоматизированную информационную систему, которая будет удовлетворять ограничению и минимизировать критерий.

 

2.2 Техническая структура блока управления «ТРОЛЬ» 

      На  территории предприятия производится ремонт и калибровка средств измерений (программатора PG 720 PII, мультиметра FLUKE 87, осциллоскопа FLUKE 97, калибратора “Siemens” Calibrator 05), блоков управления СААТ, ТРОЛЬ, СТЕЛА, осуществляющийся с помощью замены блоков релейных выходов с контролем нагрузки, модулей нормирования анодного напряжения и модулей управления двигателями. Система автоматизации SIMATIC С7 и программируемый контроллер S7-300 являются необслуживаемыми устройствами. Ремонт заключается в замене неисправных модулей исправными. Замене подлежат все модули контроллера (система автоматизации, центральный процессор, интерфейсный модуль, коммуникационный процессор, модули ввода-вывода), а также буферная батарея.

      Оборудование  располагается на территории НКАЗ-1 в электролизных корпусах 2 – 6. Блоки  управления «ТРОЛЛЬ» установлены рядом  с электролизерами. В таблице 2 указано количество блоков управления в каждом корпусе.

Таблица 2 – Количество блоков управления «Тролль» по корпусам

      Внешний вид и устройство блока управления системы ТРОЛЛЬ приведены на рисунке 7.

      Размеры блока составляют 1600х600х400 мм (высота / ширина / глубина) – для напольного исполнения и 1000х600х350 – для настенного исполнения. БУ ТРОЛЛЬ установлены  в корпусе электролиза рядом  с электролизерами. К каждому блоку управления подключены две ванны – БУ снимает и измеряет значение напряжения с ванны и управляет двигателями привода анодной рамы. При наличии на ванне оборудования автоматического питания глиноземом, БУ управляет работой пробойников и дозаторов системы АПГ.

      В качестве силовых элементов управления приводами анодной рамы используются магнитные пускатели. В качестве силовых автоматов используются автоматы с дистанционным взводом  и отключением. Сами автоматы установлены  на задней стенке, а кнопки дистанционного управления выведены на дверь БУ.

      В БУ ТРОЛЛЬ-5К значительно расширено  количество встроенных каналов ввода-вывода. Количество выходов для управления АПГ не менее 6 выходов на каждую ванну. К каждому выходу (1,25А, ~220В) можно подключить как управление дозатором, так и пробойником.

Рисунок 7 - Блок управления ТРОЛЛЬ

      Программное обеспечение ТРОЛЛЬ-5 автоматически  измеряет и показывает на алфавитно-цифровом дисплее токи двигателей приводов анодной  рамы и кожуха, а также, в случае необходимости, снимает пусковые характеристики двигателей. Информация о токах двигателей и пусковых характеристиках сохраняется в базе данных.

      В БУ ТРОЛЛЬ-5 предусмотрено подключение  внешних устройств через внешний  пылезащищенный разъем.

Контроллер  тока и напряжения серии (КТНС).

      Контроллер  тока и напряжения серии установлен на КПП (Кремниевая преобразовательная подстанция) серии. Конструктивно КТНС представляет шкаф в исполнении IP54, в котором установлен контроллер MicroPC фирмы Octagon и аналоговые модули ввода. На вводы подаются токовые сигналы с датчиков тока серии и напряжении корпусов. В КТНС установлены две сетевые платы для включения КТНС в технологические сети корпусов, по которым раздаются значения тока серии и напряжения корпусов как для БУ, так и на верхний уровень системы.

Технологическая сеть ArcNet

      Технологическая сеть ArcNet объединяет блоки управления электролизерами, КТНС и маршрутизатор. Независимая сеть каждого корпуса (Рисунок 8) реализована по совмещенной схеме «звезда» и «шина». В каждом корпусе стоит хаб, от которого оптоволоконным кабелем могут быть подключены до 10 групп БУ. В тех БУ, к которым приходит оптический кабель, установлены трансиверы, преобразующие оптический сигнал в сигнал для коаксиального кабеля. Шина между блоками внутри группы реализована на коаксиальном кабеле с оптоволоконными перемычками. К этому же хабу оптоволоконным кабелем подключены компьютер верхнего уровня – маршрутизатор и контроллер тока/напряжения серии. При этом один КТНС включен в две независимые сети корпусов.

Маршрутизатор

      Маршрутизатор – (Router) представляет из себя аппаратный комплекс из нескольких промышленных компьютеров. Технические данные компьютеров не хуже: P – 300, 128 RAM, 500 Мб HDD

      Router – обрабатывает информацию от 1-ой до 3-х  плат ArcNet. К каждой из плат подключена технологическая сеть одного корпуса.

В зависимости  от количества корпусов, управляемых  системой, количество маршрутизаторов  может быть различным.

      Router’ы  физически расположены в Шкафу  «СПАЙДЕР» находящемся в помещении  АСУТП.

Сервер  реального времени

      С технической точки зрения представляет из себя промышленный компьютер Pentium работающий на частоте 500 кГц, RAM 256 Мб, работает под операционной системной Windows NT. Физически находится в шкафу «СПАЙДЕР» в помещении АСУТП.

Сервер  хранимых данных

      Компьютер, аппаратно оптимизированный под  работу в режиме сервера для клиент-серверных  приложений. Характеристики сервера  не хуже 2XP – 500, 1Гб RAM, 50 Гб HDD, работает под операционной системной Windows NT или Windows 2000.

АРМ оператора, старшего мастера и технолога.

      PC совместимые компьютеры, работающие  под Windows 95-98, Windows NT, Windows 2000. Требования к железу P 300, 128 RAM, 1Гб HDD. Работает под операционной системной Windows 95/98, NT,2000,XP.

Функциональное назначение частей системы.

Блок  управления (БУ) электролизером

      Блок  управления является основным элементом  системы. Программное и аппаратное обеспечение БУ выполняет следующие  функции:

      Управление  процессом электролиза алюминия. Все алгоритмы управления реализованы  непосредственно в программном обеспечении БУ, т.е. другие элементы системы не занимаются управлением процессом производства алюминия.

      Работа  в автономном режиме – БУ может быть отключен от верхнего уровня. При этом управление процессом электролиза продолжается в штатном режиме. До 2-х часов при отсутствии связи с верхним уровнем не будет не будет потери информации. При отсутствии связи на более длительный промежуток времени программа БУ начинает «затирать» данные по следующему приоритету, сначала используется место занимаемое 3-х секундными данными, затем 3-х минутными, далее идут события и действия и дольше всего хранятся данные о сменах.

      Обработка и накопление данных о работе двух электролизеров, подключенных к БУ.

      Ручное  управление при отсутствии информации о токе серии. В случае отсутствия информации о токе серии от КТНС (например, обрыв кабеля), БУ продолжает полноценное накопление информации и управление с отключением алгоритмов управления по концентрации.

 

Рисунок 8 –  Независимая сеть корпуса 

 

      Обработка нештатных ситуаций и аварий оборудования электролизера. БУ обрабатывает нештатные  ситуации как самого процесса электролиза (уход ванны, АЭ и пр.), так и аварии оборудования ванны (короткое замыкание, обрыв силового питания и т.п.). Информация о нештатных ситуациях передается на ВУ системы.

      Ручное  управление анодом, АПГ, регламентными  работами с пульта управления на передней панели БУ.

      Изменение уставок (защищенное паролем) с панели управления БУ.

      Отображение одного из 64 параметров на 3-разрядных 7-сегментных индикаторах, расположенных на передней панели БУ.

Контроллер  тока и напряжения серии (КТНС)

      КТНС  получает сигнал тока серии и напряжений корпусов, оцифровывает их и передает по сети ArcNet в блоки управления. Основные функции, выполняемые КТНС:

      Преобразует аналоговые сигналы тока и напряжений корпусов в цифровую форму.

      Периодически (около 10 раз в секунду) передает усредненное за 100 мс значения тока серии и напряжения корпусов по технологической сети корпуса.

      Накапливает и передает на ВУ историческую информацию о токе серии и напряжениях корпусов.

АРМ Оператора (Компьютер монитора)

      АРМ Оператора корпуса (Компьютер монитора) представляет собой настольный ПК Pentium с 17’’ монитором, оснащенный звуковой платой SoundBlaster, а также сетевой платой EtherNet. Монитор контролирует события на электролизере и генерирует звуковые сообщения, автоматически выдаваемые в корпус электролиза.

      Ремонт  вышеописанного оборудования заключается  в замене неисправных модулей  исправными.

      Функциональные возможности автоматизированной информационной системы планирования и контроля ремонта оборудования обеспечивают:

• поддержку управленческих решений в части планирования и контроля ремонтной деятельности на основании объективной информации;
• организацию нормативно-справочного и информационного обеспечения ремонтной деятельности;
• внедрение более четких механизмов распределения ремонтных работ между специалистами предприятия и внешними исполнителями;
• разработку и внедрение системы сбора, обработки и формирования аналитических и отчетных данных по результатам ремонтной деятельности.

 

2.3 Механизм (алгоритм) контроля обслуживания и ремонтов 

      Данные  поступают с ТРОЛЛЬ для проверки на наличие ошибок. Если ошибка присутствует, то выбирается метод устранения для данной ошибки и анализируется время, затрачиваемое на ремонт. Далее проводится проверка устранения аварии, если авария устранена, проводится анализ времени, затраченного на ремонт всех аварий, и создается отчет о ремонте, если же авария присутствует, система выполняет повторную проверку и выбирает другой метод устранения.

      На  рисунке 9 изображен алгоритм обслуживания ошибок.

      Коды  ошибок отображаемых на БУ ТРОЛЛЬ приведены  в таблице 3. 

Таблица 3 - Коды ошибок отображаемые на БУ ТРОЛЛЬ

 

 Продолжение таблицы 3 - Коды ошибок отображаемые на БУ ТРОЛЛЬ