ИС является средством измерений единичного производства. Конструкция ИС представляет собой трёхуровневую систему, построенную по иерархическому принципу. В состав ИС входят 412 измерительных каналов. Измерительные каналы (ИК) ИС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596-2002):

• 1) измерительные компоненты - блоки аналогового сигнала ТС.016.015.000, измерительные преобразователи (ИП) 73L-IV10 и 73L-IV1, предназначенные для измерений аналоговых сигналов напряжения постоянного тока и преобразования измеренных значений в цифровой код; катушки электрического сопротивления Р321, предназначенные для измерений постоянного тока серии, и делители напряжения, предназначеные для измерений напряжения постоянного тока корпуса электролизёров (нижний уровень ИС);

• 2) комплексные компоненты - микроконтроллеры программируемые (ПЛК) Octagon 6050, входящие в состав блоков управления электролизерами (БУ) и контроллера тока и напряжения серии (КТНС), предназначенные для сбора, обработки и передачи информации о параметрах технологического процесса электролиза алюминия на верхний уровень ИС, передачи параметров работы электролизеров для отображения на дисплеях БУ, формирования сигналов управления исполнительными механизмами и электролизерами (средний уровень ИС);

• 3) вычислительные компоненты - серверы реального времени и базы данных; автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов корпуса, АРМ старших мастеров, АРМ технологов, предназначенные для представления информации обслуживающему и технологическому персоналу (верхний уровень ИС);

• 4) связующие компоненты - модули дискретного ввода-вывода UNIO48-5, маршрутизаторы, концентраторы сети корпуса;

• 5) вспомогательные компоненты - технические устройства, обеспечивающие нормальное функционирование ИС и не участвующие непосредственно в измерительных преобразованиях (источники бесперебойного питания, блоки питания, пульт управления, системы обогрева шкафов и т.д.).

Структурная схема ИС приведена на рисунке 1.

Аппаратная АСУ ТП цеха

Промежуточная сеть Ethernet 100

Технологическая сеть ArcNet

Г1ЛК Octagon 60?0

КТНС № 4

БУ — блок управления электролизерами, УКПП — управление кремниево-пребразовательной подстанцией, КТНС — контроллер токов и напряжения серии, ИБП — источник бесперебойного питания

Рисунок 1 - Структурная схема ИС

ИС обеспечивает выполнение следующих основных функций:

• 1) измерение и отображение текущих значений технологических параметров, даты и времени;

• 2) регистрация сообщений об ошибках, функционирование световой и звуковой сигнализации;

• 3) хранение в базе данных сервера параметров анодных эффектов;

• 4) конфигурирование и настройка параметров ИС (изменение уставок технологических параметров, установление запретов на управление электролизером и др.);

• 5) диагностика состояния технических и программных средств ИС.

Принцип работы группы измерительных каналов «рабочее напряжение электролизёра» основан на измерении напряжения постоянного тока подаваемого на вход блока аналогового сигнала ТС.016.015.000 и преобразовании измеренного значения в цифровой код ИП 73L-IV10, с дальнейшей передачи цифрового кода в ПЛК Octagon 6050 и по сети ArcNet через концентратор данных на сервер.

Принцип работы группы измерительных каналов «ток серии» основан на измерении силы постоянного тока подаваемого на катушку электрического сопротивления Р321. Сила постоянного тока, протекающего через катушку электрического сопротивления Р321 преобразовывается в напряжение постоянного тока и пропорциональна силе постоянного тока, протекающей в серии электролизёров с установленным коэффициентом. Падение напряжения постоянного тока преобразуется ИП 73L-IV1 в цифровой код, затем передаётся в ПЛК Octagon 6050 и по сети ArcNet через концентратор данных на сервер.

Принцип работы группы измерительных каналов «напряжение корпуса» основан на измерении напряжения постоянного тока подаваемого на вход делителя напряжения и преобразовании измеренного значения в цифровой код через ИП 73L-IV10, с дальнейшей передачи в ПЛК Octagon 6050 и по сети ArcNet через концентратор данных на сервер .

Сервер данных осуществляет приём и хранение базы данных с результатами измерений и журналом сообщений. Сервер реального времени осуществляет синхронизацию времени.

Автоматизированные рабочие места реализуют пользовательский интерфейс для работы с данными и управления объектами автоматизации. Доступ к данным и средства управления предоставлены службами серверов системы ТРОЛЛЬ-5. Использование стандартной технологии публикации серверов позволяет АРМ работать в любой операционной системе и находиться в произвольном месте сети завода.

АРМ оператора корпуса, оснащенный звуковой платой SoundBlaster, осуществляет контроль событий на электролизере и воспроизводит звуковые сообщения, автоматически выдаваемые в корпус электролизёров.

Технологическая сеть ArcNet объединяет БУ, КТНС и маршрутизатор. Связь серверов и АРМ осуществляется по сети Ethernet.

Отображение результатов измерений осуществляется на автоматизированных рабочих местах.

В комплект ИС входят технические средства , специализированные программные средства, а также документация, представленные в таблицах 3 - 5, соответственно.

Измерительные и комплексные компоненты ИС представлены в таблице 3, вычислительные и вспомогательные компоненты представлены в таблице 4, программное обеспечение (включая программное обеспечение ПЛК Octagon 6050) - в таблице 4, техническая документация - в таблице 5.

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 4

Таблица 5

1) Метрологические характеристики групп ИК ИС приведены в таблице 2.

2) Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений времени ± 5 с.

3) Параметры электрического питания:

а) измерительных и связующих компонентов ИС:

Таблица 2