IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Модернизация узла регулирования подачи отработанного электролита в выщелачивательный цех ПАО «Челябинский Цинковый Завод»
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Публичное акционерное общество «Челябинский цинковый завод»1 (ПАО «ЧЦЗ») – вертикально интегрированная компания, в которой представлен полный технологический цикл производства металлического цинка: от добычи и обогащения руды до выпуска готовой продукции в виде рафинированного цинка и сплавов на его основе.
На ПАО «ЧЦЗ» в выщелачивательном цехе выявлен низкий уровень автоматизации на узле регулирования подачи отработанного электролита в цех. Исходя из этого существует ряд минусов:
А) Устаревшее оборудование,
Б) Низкая надежность электрической схемы
Из-за совокупности этих факторов возникают разные неисправности, на поиск и устранение которых уходит немалое время, приходится проверять каждое реле, тумблера, кнопки, расположенные на пульте оператора (Приложение 1. Рисунок 1). Данные обстоятельства, во-первых, приносят убытки собственникам, за счет оплаты дополнительного труда рабочих над починкой, во-вторых, уменьшает количество потенциального трудового ресурса. Наш проект направлен на решение данной проблемы предприятия.
Цель проекта: повышение уровня автоматизации на узле регулирования подачи отработанного электролита в выщелачивательном цехе ПАО «ЧЦЗ».
Для достижения вышеуказанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить проблему;
2. Сформулировать способы решения проблемы;
3. Разработать новую электрическую принципиальную схему;
4. Прописать алгоритмическое обеспечение для ПЛК.
Этап первый. Исследования
Изучив производственную проблему, мы решили, что наилучшим решением будет замена старых реле на контроллер. В качестве оборудования мы взяли контроллер производства Schneider Electric2, модель: Modicon TSX Premium (Приложение 1. Рисунок 2). Онпредназначен для управления сложными специализированными производственными процессами, включающими задачи по обеспечению безопасности, счета, позиционирования, перемещения, взвешивания, обработки и передачи данных.
В семействе TSX Premium компания Schneider Electric предлагает два класса процессорных модулей:
А) Unity ̶̶ процессоры программируются посредством программной среды Unity Pro;
Б) PL7 ̶̶ процессоры программируются в PL7 Pro.
Unity Pro и PL7Pro поддерживают все стандартные языки МЭК 61131-3: список инструкций (LI), язык лестничных диаграмм (LD), язык функциональным блок-схем (FBD), язык последовательных функциональных блоков (SFC) и язык структурированного текста (ST).
Дискретные модули предлагаются с плотностью от 8 до 64 каналов на модуль. При этом доступны напряжения 24, 48 В пост. тока, 24, 48, 110 и 220 В перем. тока. Выходные каналы могут быть транзисторные, тиристорные или релейные. Подключение осуществляется либо через обычные клеммные блоки, либо, для модулей высокой плотности, через специальные разъемы НЕ10.
Аналоговые модули предлагаются с плотностями 4, 8 и 16 каналов на модуль. Модули поддерживают стандартные унифицированные диапазоны (4-20 мА, 0-10 В, термопары и термосопротивления в различных вариациях). Подключение осуществляется либо через обычные клеммные блоки, либо через специальные разъемы НЕ10.
Наличие специализированных каналов позволяет контроллеру модели TSX Premium решать более широкий круг задач. Например, в систему можно добавить модули безопасности для работы с кнопочными постами, концевыми выключателями, релейными модулями и другим оборудованием безопасности Preventa3.
После посещения предприятия было выявлено:
Установка контроллера возможна и никак не повлияет на работоспособность остального предприятия.
Существует возможность проведения проводов до компьютера оператора.
Нужный контроллер присутсвует на складе ПАО «ЧЦЗ»
Этап второй. Реализация
Первое, что мы сделали это прописали контроллеру алгоритмическое обеспечение управления шибером подачи отработанного электролита в выщелачивательный цех, со всеми возможными вариациями, а также в двух режимах работы: автоматическое и ручное управление. (Приложение 1. Рисунок 3);
Вторым нашим действием была разработка новой электрической принципиальной схемы подключения (приложение 1. Рисунок 4-5) взамен существующей схемы (Приложение 1. Рисунок 6).
По новой схеме будут производится подключения использовав такое оборудование как:
Механизм электрический однооборотный (МЭО) (приложение 1. Рисунок 7);
Пускатель бесконтактный реверсивный (ПБР-2м) (приложение 1. Рисунок 8);
Сигнализатор уровня жидкости (САУ-М6) (приложение 1. Рисунок 9).
Заключение
Предлагаемый для внедрения проект повысит надежность схемы и подачи
отработанного электролита. Чтобы выявить неисправность, достаточно подключиться к ПЛК и дистанционно продиагностировать состояние всех входов и выходов, задействованных в электрической схеме, это поможет точно определить, где и в каком месте имеется неисправность. Затраты на оборудование не требуются, так как переподключения будут проводится уже на действующем ПЛК установленном в щите ЩИУС выщелачивательного цеха.
Инженерная задача решена, разработав новую электрическую
принципиальную схему и прописав алгоритмическое обеспечение, а также подобрав оборудование, которое соответствует всеми необходимыми требованиями для повышения уровня автоматизации, приобретаем такие достоинства, как:
А) современное и высокопроизводительное оборудование;
Б) высокая надежность;
В) быстрый поиск и устранение неисправностей;
Г) простое и удобное регулирование узлом подачи отработанного электролита (осуществляется с ПК, а не с отдельного пульта оператора)
3. Представленное решение принято к внедрению на предприятии.
Список использованных источников и литературы
Schneider Electric // Википедия. [2020—2020]. Дата обновления: 27.01.2020. URL: https://ru.wikipedia.org/?oldid=104782442 (дата обращения: 27.01.2020).
Гаркушин И. К., Фролов Е. И., Губанова Т. В. Поиск оптимальных солевых составов электролитов для химических источников тока и теплоаккумулирующих материалов по двум параметрам // Электрохим. энергетика. 2011. Т. 11, № 2. С. 93–102.
Егунов В. П. Введение в термический анализ. Самара: СамВен, 1996. - 270 с.
Орлов П.Н. Краткий справочник металлиста. – М.;Рипол Классик, 1986. = 960с.
Сайт «Школа для Электрика». 2008 - 2020. [Электронный ресурс] – URL: http://electricalschool.info (дата обращения: 29.02.2020).
Сайт «Энциклопедия АСУ ТП». 2008 - 2020. [Электронный ресурс] – URL:https://www.bookasutp.ru (дата обращения: 03.03.2020).
Сайт Schneider Electric. 2020. [Электронный ресурс] – URL: https://www.se.com (дата обращения: 23.02.2020).
Сайт НТП «Индустриальные системы». 2020. [Электронный ресурс] – URL:https://www.is-com.ru (дата обращения: 07.03.2020).
Сайт ООО Компания «Интегратор». 2013 - 2019. [Электронный ресурс] – URL: http://www.int76.ru (дата обращения: 24.02.2020).
Приложение 1.
Рисунок 1 – Пульт управления оператора.
Рисунок 2 – Контроллер Schneider Electric Modicon TSX Premium.
Рисунок 3 – Алгоблок управления шибером подачи отработанного электролита в выщелачивательныйцех.
Рисунок 4 – Новая электрическая принципиальная схема часть 1.
Рисунок 5 – Новая электрическая принципиальная схема часть 2.
Рисунок 6 – Действующая схема.
Рисунок 7 – Механизм электрический однооборотный.
Рисунок 8 – Пускатель бесконтактный реверсивный.
Рисунок 9 – Сигнализатор уровня жидкости (САУ-М6).
1 ПАО «Челябинский цинковый завод» (ПАО «ЧЦЗ») [Электронный ресурс] // Сайт ООО «УГМК-Холдинг». 2020. – URL:http://zinc.test.ugmk.com/ru/about/o-nas (дата обращения: 23.02.2020).
2 https://www.se.com/ua/ru/about-us/company-profile/
3 https://schneider.center/documentation/preventa-xps