Курсовая работа: Очистка сточных вод производства экстракционной фосфорной кислоты
· расчет технико-экономических показателей производства,
· передача данных в системы предприятия.
Структура системы
Основу системы составляют два дублированных SCADA-сервера с программным обеспечением iFIX Professional SCADA Pack unlimited Server Only. В их функции входит не столько отображение, сколько обмен информацией с контроллерами, её первичная обработка и функции передачи информации клиентам. Связь с контроллерами, сбор информации и общий контроль над технологией не прекращается даже в случае выхода из строя одного из серверов. Такое резервирование реализовано в системе iFIX следующим образом: каждый из серверов iFIX имеет собственное физическое имя узла, по которому он отслеживает состояние «соседа». В то же время для общей сети существует единое логическое имя сервера, оно однозначно и не привязано к конкретной машине, что позволяет свободное переключение управления на резервный сервер и, наоборот, в случае необходимости в процессе эксплуатации. Каждый сервер подключен к контроллерам по отдельной линии связи, что обеспечивает полное дублирование информации. При возникновении внештатных ситуаций управление «подхватывается» резервным сервером и при восстановлении основного – возвращается обратно. Все это проходит абсолютно незаметно для пользователей системы.
Для графического отображения состояния технологического процесса, непосредственного управления технологическим процессом и выполнения прикладных программ на рабочих местах операторов-технологов используются компьютеры с установленными на них пакетами iClient RunTime. Для контроля над состоянием техпроцесса (без возможности управления), клиентские станции установлены у административно-технического персонала (начальника производства, технолога, начальника смены и начальника участка). Клиенты не имеют собственной базы данных и архивов и за всей необходимой информацией обращаются к серверам, что позволяет при необходимости увеличивать число полноценных клиентских станций с полной информацией о состоянии цеха за текущее и прошедшее время. Обмен информацией между клиентскими АРМ и SCADA-серверами осуществляется по стандартной сети Ethernet, что упрощает возможности построения системы.
Весь наработанный информационный архив хранится на сервере Historian. Здесь собираются и хранятся в едином формате все данные (ввода/вывода, расчетные, ручного ввода), получаемые из системы управления технологическим процессом, ОТК и других источников информации. Возможность просмотра и использования исторических данных из архива есть у всех технологических машин, что активно используется при просмотре исторических трендов и формировании рапортов за заданный период времени [1, 2].
Рис.2. Структура АСУТП ПЭФК.
Передача данных в отдел АСУП управления предприятием осуществляется «старыми» средствами: из архива Historian средствами iFIX формируются dbf-файлы (Dbase IV), которые складываются на мостовую станцию в отдел АСУП и далее передаются пользователям заводской сети. Это связано с тем, что до недавнего времени в производстве использовался DOS-овский пакет управления техпроцессом с ограниченными функциями передачи данных и для перехода всего предприятия на современные средства передачи и обработки информации требуется время. Таким образом, была сохранена целостность существующей системы, без ущерба производству.
Формирование dbf-файлов происходит без участия оператора-технолога с интервалами от 1 минуты до 12 часов. Эту задачу выполняет Планировщик – задача iFIX, которая запускает скрипт, генерирующий файл в конце каждого заданного промежутка времени. Дополнительно в функции планировщика входит запуск в определенное время скрипта по расчету выработки экстракционной фосфорной кислоты за смену с учетом поступивших в архив iHistorian лабораторных анализов и уровней в ёмкостях продукционной кислоты на начало и конец смены. Эти расчеты необходимы для достоверного отчета по технико-экономическим показателям цеха.
В процессе разработки системы использовались стандартные возможности iFIX – это графические библиотеки и примитивы, библиотеки элементов ActiveX, встроенные мастера и эксперты. И хотя в начале статьи мы подчеркнули, что одним из привлекательных черт iFIX является встроенный VBA, но фактически при создании системы это средство использовалось только для решения нестандартных задач, например, таких как организация обмена информацией с системой АСУП. В системе АСУТП к.5.58 разработано около 45 экранов отображающих различные части технологического процесса и состояние вспомогательного оборудования, и предоставляющих операторам средство управления процессом производства. В процессе разработки мы руководствовались требованиями технологов к отображению информации и функциональности рабочих мест, одновременно обеспечивая при этом максимальную “дружелюбность” интерфейса.
Формирование технологических отчетов, рапортов ТЭП производится созданием простых SQL-запросов к архиву iHistorian и дальнейшей обработкой и форматированием полученных данных средствами MS Excel. Отладка SQL-запросов может производиться как в пакете Proficy Historian утилитой Historian Interactive SQL, так и с помощью Microsoft Query. Панель рапортов выглядит как показано на рис.3. – это созданный специально для технологов средствами iFIX простой пользовательский интерфейс, позволяющий просматривать, формировать, распечатывать различные типы отчетов за выбранный период времени и вести архив документов. Бланк отчета и сформированные архивные отчеты хранятся на диске в формате *.xls, поэтому могут быть доступны практически любым заинтересованным пользователям.
Рис.3. Панель рапортов
Математические возможности системы iFIX позволяют постоянно обновлять данные о технико-экономических показателях производства в зависимости от состояния техпроцесса. Например, при поступлении в систему новых анализов из лаборатории о концентрации серной кислоты, пересчитывается необходимый расход H2SO4 в технологию, что позволяет более точно рассчитать баланс производства и сэкономить необходимые ресурсы. А расчет корректированного расхода пара выводит данные о фактическом расходе с учетом поправки по давлению и по температуре. Операторы-технологи видят оперативно обновляемые данные по ТЭП, что позволяет им вести технологический процесс с учетом установленных норм потребления ресурсов и соблюдения технологического регламента.
Для управления технологическим процессом используются специальные панели-регуляторы. С их помощью можно переключать режимы управления (ручной/автоматический), контролировать положение исполнительного механизма или задавать в числовом виде величину задания на управление – рис.4. Эти панели вызываются на экран по нажатию на соответствующий регулируемый параметр, при этом подгружается соответствующая группа тегов подстановки, что позволяет для управления 75-ю регуляторами использовать только один графический объект.
Рис.4. Управление регулятором
В процессе внедрения системы возникало много вопросов по реализации тех или иных возможностей iFIX. Ответы на большинство вопросов были найдены в документации по iFIX. Кроме того, возможность прямой связи со специалистами технической поддержки компании “ИндаСофт” (телефон, электронная почта, личное присутствие) значительно облегчили процесс освоения и внедрения ПО iFIX. Все вопросы решались профессионально и оперативно [2].
ГЛАВА 3. Очистка сточных вод производства экстракционной фосфорной кислоты
Замкнутый цикл воды в производстве экстракционной фосфорной кислоты
Использование воды в замкнутом цикле в производстве экстракционной фосфорной кислоты стало возможным при направлении потока навстречу потоку фосфора. В этом случае свежая вода в количестве 20 м3 /сут расходуется только на нужды лаборатории, а в технологии используется только оборотная вода. Из общего количества повторно используемой воды, равного 148 м3 /сут, 18 м3 /сут расходуется на смыв полов, 80 м3 /сут; для подпитки систем гидратации и 50 м3 /сут — на все операции, связанные с транспортированием и хранением фосфора.
Из оборотной охлаждающей системы вода, подогретая в теплообменниках, первоначально подается в дозаторы для вытеснения фосфора в башню сжигания (рис. 5). При выгрузке фосфора из хранилища в дозаторы в хранилище перекачивается оборотная вода из сборника оборотной воды. Передавливание фосфора из железнодорожной цистерны в хранилище осуществляется путем подачи под давлением оборотной воды из сборника, который заполняется водой, вытесняемой фосфором из хранилища при его загрузке. После окончания передавливания фосфора в железнодорожные цистерны еще некоторое время подается вода для промывки самой цистерны и фосфоропровода; при этом вода циркулирует в замкнутом контуре: железнодорожная цистерна — хранилище фосфора— сборник — железнодорожная цистерна.
При такой организации производства образуются три вида сточных вод:
1) фосфорсодержащие из железнодорожных цистерн после выдавливания фосфора в хранилище;
2) от лаборатории;
3) от смыва полов.
Все эти сточные воды поступают в сборник фосфорсодержащих сточных вод, откуда равномерно пёрекачиваются в отстойник. Осветленная вода собирается в сборнике, откуда подается на гидратацию фосфорного ангидрида. Как показал опыт работы, использование очищенных сточных вод для гидратации фосфорного ангидрида не оказывает отрицательного влияния на качество получаемой фосфорной кислоты [3].
Рис. 5. Технологическая схема использования воды в замкнутом цикле в производстве экстракционной фосфорной кислоты на привозном фосфоре. Сооружения: / — узел для подогрева воды; // — дозаторы фосфора; /// — башня сжигания фосфора; IV — хранилище фосфора; V — сборники оборотной воды; VI — участок мойки железнодорожных цистерн; VII — сборник фосфорсодержащих сточных вод; VIII — отстойник; IX — сборник осветленной воды; X — лаборатория. Потоки: / — продувочные воды оборотной охлаждающей системы; 2 — фосфор; 3 — оборотная вода; 4 — фосфорсодержащий шлам; 5 — фосфорсодержащие сточные воды; 6 — свежая речная вода