Современные коксохимические производства характеризуются высокой степенью технологической сложности, повышенными требованиями к безопасности и надежности оборудования, а также необходимостью минимизации энергозатрат и потерь сырья. Сушильное отделение углеобогатительного цеха является одним из критически важных участков, где процессы сушки угля протекают в условиях повышенной пожаро- и взрывоопасности.
Для реализации РСУ на объекте был выбран ПЛК SIMATIC S7-300 фирмы Siemens, обладающий высокой надежностью и гибкостью в конфигурировании. Архитектура системы строилась по модульному принципу с распределением функций по уровню контроллеров и операторских станций [3, с. 45].
Система включала:
1) Полевая сеть — датчики температуры, давления, расхода воздуха, уровня влажности и пламени, подключенные через модульные интерфейсы ET 200.
2) Контроллеры уровня линии — ПЛК S7-300, выполняющие локальные задачи регулирования температуры сушильных барабанов, скорости транспортировки угля, давления вентиляции.
3) Централизованная станция оператора (SCADA) — визуализация процесса, архивирование данных, управление аварийными сценариями.
4) Система безопасности — SIL2-модули, обеспечивающие остановку оборудования при превышении критических параметров и автоматическую блокировку подачи топлива и воздуха.
Распределенная архитектура позволила разделить нагрузку на контроллеры, сократить длину кабельных трасс и повысить отказоустойчивость системы [1]. В случае выхода из строя одного из ПЛК его функции автоматически перераспределялись между соседними узлами.
Основные функции автоматизации включали:
- поддержание оптимальной температуры сушки угля с точностью ±2°C.
- контроль влажности продукта на выходе из сушильного барабана.
- координацию работы вентиляторов, конвейеров и дозаторов топлива.
- сбор и хранение статистики работы оборудования для анализа эффективности [4].
После внедрения РСУ на базе S7-300 было отмечено:
- снижение аварийных остановок на 35%.
- увеличение производительности сушильного отделения на 12% за счет оптимизации режимов работы.
- снижение энергозатрат на 8% благодаря автоматическому регулированию вентиляторов и горелок.
- повышение уровня промышленной безопасности, за счет своевременного обнаружения критических отклонений и автоматической блокировки опасных операций.
Опыт внедрения распределенной системы управления на базе SIMATIC S7-300 показал эффективность применения современных ПЛК для автоматизации взрывопожароопасных объектов коксохимического производства. Применение модульной и распределенной архитектуры обеспечило надежность, гибкость и масштабируемость системы, а также позволило повысить безопасность персонала и снизить эксплуатационные расходы. Данный опыт может быть использован при модернизации аналогичных технологических участков на промышленных предприятиях с высокой степенью взрыво- и пожароопасности.
Список литературы
- Ершов А.А., Петров В.В. Автоматизация промышленных объектов с повышенной взрывопожароопасностью. Москва: Изд-во Машиностроение, 2018.
- Бойко Н.С., Иванов С.П. «Распределенные системы управления на химических производствах: опыт внедрения», Автоматизация и управление, 2019, №5, с. 32–40.
- Федоров Д.В., Козлов М.А. «Применение ПЛК Siemens S7-300 для автоматизации технологических процессов коксохимических производств», Химическая промышленность сегодня, 2021, №12, с. 45–53.
- Проектная документация «Автоматизированная система управления технологическим процессом сушильного отделения». – АО «ЕВРАЗ ЗСМК», 2024.
- Романов В.П. Основы языка программирования STEP 7. – Новокузнецк: СибГИУ, 2009.
