Автоматизированная система контроля, оптимизации и прогноза доменной плавки 1 Общая информация системы 1.1 Наименование информационной системы Полное название - автоматизированная система контроля, оптимизации и прогноза доменной плавки. Краткое название – MES ДЦ АС КОПДП. 1.2 Назначение информационной системы АС КОПДП является составной частью MES доменного цеха и предназначена для совершенствования управления работой доменной печи с использованием вычислительной техники и математических моделей доменной плавки. Целью создания системы является повышение эффективности доменной плавки (снижение удельного расхода кокса на 4 - 5 кг/т чугуна), повышение качества чугуна (снижение содержания в нём серы) и удлинение срока службы огнеупорной кладки шахты печи за счет разработки и внедрения рекомендаций, направленных на оптимизацию газодинамических, теплообменных и восстановительных процессов по высоте и сечению печи. 1.3 Состав информационной системы Таблица 1 № Наименование Доменные печи 1 Модуль «Газодинамика» 1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10 2 Модуль «Нагрев горна» 1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10 3 Модуль «Природный газ и кислород» 1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10 4 5 6 7 9 Модуль повышения эффективности использования восстановительной способности газового потока Модуль контроля окружного распределения шихтовых материалов Модуль контроля анализа и управления фурменной зоной Модуль оперативного расчёта материального и теплового балансов плавки Модуль оптимизации восстановительных процессов плавки 2, 4, 6, 9, 10 2, 10 2 2 2 10 Модуль прогноза нагрева шахты печи 2 11 Модуль автоматического определения зоны плавления 2 1.4 Функции системы: Контроль: радиального газораспределения (ДП №№ 2,4,6,9,10) система предназначена для контроля химической энергии газового потока через контроль распределения газового потока по радиусу печи; окружного газораспределения (ДП №№ 2,10) система предназначена для контроля восстановительной энергии газового потока через контроль распределения температуры газа по периферии печи; температуры каждого фурменного очага (ДП № 2) система предназначена для непрерывного автоматического контроля температуры каждого фурменного очага доменной печи; протяжённости фурменных очагов (ДП №№ 1,2,4,6,7,8,9,10) система предназначена для решения задач контроля нагрева горна; нагрева горна (ДП №№ 1,2,4,6,7,8,9,10) система предназначена для контроля газодинамических, теплообменных и массообменных процессов в двух нижних зонах печи: фурменной зоне и зоне окончательного формирования состава и нагрева продуктов плавки; режима работы БЗУ (ДП №№ 2,10) система предназначена для постоянного контроля исполнения заданного режима работы БЗУ и управления его работой на доменных печах для достижения заданного распределения материалов по радиусу и окружности печи. расчёта материального и теплового балансов плавки (ДП № 2) система предназначена для анализа протекания процессов плавки и распознавания их отклонений от нормы на более ранних стадиях их развития; зоны плавления в доменной печи – система предназначена для определения формы и положения зоны плавления в доменной печи; Оптимизация: газодинамического режима плавки (ДП №№ 1,2,4,6,7,8,9,10) система предназначена для определения такого количества подаваемого в доменную печь дутья, при котором образуется оптимальное для данных сырьевых и эксплуатационных условий плавки количество газового потока, проходящего через столб шихтовых материалов; радиального газораспределения (ДП №№ 2,4,6,9,10) система предназначена для определения и достижения оптимального радиального газораспределения (ОРГ), при котором достигается максимальное использование химической энергии газового потока в доменной печи; теплового состояния печи (ДП №№ 1,2,4,6,7,8,9,10) система предназначена для оптимизации температуры материалов на выходе из фурменных очагов, превышение которой выше определённых значений может привести к массовому горению воздушных фурм. восстановительных процессов плавки печи (ДП № 2) система предназначена для определения такого соотношения косвенного (Ri) и прямого (Rd) восстановления железа в доменной печи, при котором достигается минимальный расход кокса; Прогноз: нагрева горна печи (Si в чугуне) (ДП № 2) система предназначена для прогнозирования содержания кремния в чугуне предстоящего выпуска с использованием самонастраивающейся (по результатам эксплуатации) статистической модели; нагрева шахты печи (ДП № 2) система предназначена для прогнозирования нагрева шахты печи с целью его стабилизации. 1.5 Функциональная схема Функциональная схема информационной системы представлена на рисунке 1. Схема отражает общую концепцию функционирования системы и обмена информацией с другими информационными системами/ресурсами, действующими на ОАО «ММК». Смежные системы АРМ пользователя АРМ пользователя АРМ администратора S07-ASKOPDP MES ДЦ АСУ ТП доменных печей Рисунок 1 Система построена на основе трёхуровневой архитектуры «Клиент-сервер». Значения технологических параметров и данные, вручную введённые технологическим персоналом, передаются из АСУ ТП и MES ДЦ на сервер приложений, где обрабатываются математическими моделями и сохраняются на сервере СУБД. Также сервер приложений предоставляет в виде отчётов, мнемосхем и графиков информацию конечным пользователя посредством WEB-технологий. Клиентом является браузер конечного пользователя. 2 Техническая реализация системы 2.1 Описание клиентской части Клиентом системы является любой компьютер, подключённый корпоративной системе, с установленным веб-обозревателем (браузером). к 2.2 Описание серверной части Система состоит из 1 сервера: S07-ASKOPDP Таблица 2 S07-ASKOPDP – Сервер базы данных, сервер приложений, WEB-сервер Аппаратная Fujitsu PRIMERGY RX200 S6 конфигурация 2 CPU Intel Xeon 5670 2,93 Ггц ОЗУ 12 Гб, HDD SAS 136.22 GB Программная ОС: Microsoft Windows Server 2014 Standard Edition x64 конфигурация СУБД: Microsoft SQL Server 2008 R2 Standard Edition x64 SP1 Функции Сбор, анализ, моделирование и хранение технологических сервера параметров работы доменного цеха. WEB-сервер отчётов системы. Обновления системного и прикладного программного обеспечения проводятся по мере необходимости. Обновления операционных систем Windows происходят через корпоративную систему обновлений Windows ежесуточно. 3 Программная реализация системы 3.1 СУБД Сбор, анализ, моделирование и хранение данных, а также подготовка информации для отображения через WEB-сервер осуществляется средствами СУБД Microsoft SQL. Математические модели реализованы в виде хранимых процедур на языке “Transact-SQL”. Сбор данных, а также периодический перерасчёт параметров реализован посредством заданий, выполняемых по расписанию. Хранение данных организовано посредством таблиц. 3.2 WEB-приложения Взаимодействие между системой и конечными пользователями построено на основе WEB-сервера Microsoft IIS. Информационный ресурс представляет собой WEB-сайт, структурированный с помощью меню. Каждый пункт меню сайта содержит отчёт или диаграмму, отображающие технологические параметры работы доменных печей, полученных в результате анализа и моделирования различными подсистемами. WEB-сайт реализован на программной платформе Microsoft .NET Framework 4.5.