Содержание

Введение 7

1 Анализ, составляющих процесс обогащения на обогатительной

фабрике 8

1.1 Назначение процесса обогащения 8

1.2 Анализ важнейших факторов обогащения 10

1.3 Статическое моделирование процесса измельчения 14

1.4 Корреляционно-регрессионный анализ 16

2 Система автоматизации процесса измельчения 20

2.1 Назначение и цель создания системы автоматизации 20

2.2 Система управления циклом измельчения 22

2.3 Система стабилизации параметров измельчения 28

2.3.1 Система подержания питания 28

2.3.2 Система подержания отношения 28

2.3.3 Система стабилизации плотности слива 29

2.3.4 Система стабилизации количества воды 30

2.4 Контроллерное оборудование 35

2.5 Программное обеспечение 39

3 Охрана труда 43

3.1 Организация требований к рабочей зоне производственного

помещения 43

3.2 Промышленная вентиляция 45

3.3 Шум и мероприятия по его снижению 46

3.4 Устранение вибрации 47

3.5 Освещение 48

3.6 Обеспечение микроклиматических условий в отделениях

обогатительной фабрике 49

4 Промышленная экология 50

4.1 Анализ технологии проведения природоохранных мероприятий 50

4.2 Влияние изменений окружающей среды на здоровье человека 52

5 Экономика 54

Заключение 57

Список использованной литературы 58

Введение

Существующие системы АСУТП обогатительных фабрик, созданные в 70-

х годах, отличались применением современными для этого периода времени

средствами автоматизации. Эти системы достаточно динамично развивались,

модернизировались и во многом определяли высокие технологические

показатели обогатительной фабрики. Однако за последние 10 лет произошла

деградация систем автоматизированного управления, связанная с физическим

износом средств автоматики из-за недостаточного финансирования, и

отсутствием единой политики в области АСУТП. Внедрение локальных

проектов на отдельных технологических процессах на базе современных

средств автоматизации в 2000–2003 годах не позволило оптимизировать

процесс обогащения в целом по обогатительной фабрике.

Формирование единой политики в области автоматизации, необходимость

увеличения извлечения металлов при постоянных объёмах добычи руды,

наличие современных средств автоматизации, позволяющих достаточно

просто организовать системы АСУТП, сделали возможным выполнение

перехода на качественно новый уровень производства без остановки

технологического процесса.

Цель внедрения системы автоматизации (СА) процесса обогащения

обогатительной фабрики АО «Казмарганец» - повышение технологических

показателей работы обогатительного передела. Увеличение извлечения

металлов, повышение качества выпускаемых фабрикой концентратов,

сокращение удельных затрат нормируемых материалов будет достигнуто за

счет эффективного компьютерного управления технологическими процессами,

использования современного парка контрольной и измерительной техники.

Назначение дипломной работы - проектирование автоматизированной

системы управления процессом обогащения марганцевой руды. Объектом

проектирования является отделение обогащения и измельчения

обогатительной фабрики АО «Казмарганец». Основной целью дипломной

работы является вывод о рациональности применения системы автоматизации

для оптимизации технологических параметров и стабильного управления

технологической линией, с анализом важнейших факторов и закономерностей

процесса измельчения.

Предлагаемые для реализации технические решения не только позволят

достичь стабильно высоких технологических показателей работы фабрики, но

и обеспечат качественно новый уровень управления, основанный на

современных информационных технологиях.

1 Анализ, составляющий процесса обогащения на обогатительной фабрике

1.1 Назначение процесса обогащения

Измельчение относится к числу основных технологических процессов

обогатительных фабрик. Являясь весьма энергоёмким процессом,

формирующим конечные показатели процесса обогащения, измельчение

определяет технологические и технико-экономические показатели работы

фабрики.

От показателей измельчения зависят результаты всей дальнейшей

переработки обогащаемого продукта, прежде всего такие, как

производительность фабрики, извлечение ценного компонента, содержание

его в концентрате, потери в хвостах. Поэтому важное значение приобретает

вопрос оптимальных режимов работы измельчительных агрегатов.

Задача обогащения руды как подготовительной операции состоит в

обеспечении наиболее полного раскрытия поверхности зерен извлекаемых

минералов. Основное технологическое оборудование процесса обогащения

составляют мельницы (шаровые и стержневые) и классифицирующие

аппараты (спиральные классификаторы и гидроциклоны).

В зависимости от конкретных условий переработки руды мельницы могут

работать либо в открытом цикле (без возврата песковой фракции в мельницу),

либо в замкнутом цикле с классификатором (с возвратом песков

классификатора в мельницу). Возможна также схема полузамкнутого цикла,

когда в мельницу возвращается только часть песковой фракции.

Так как на флотационных обогатительных фабриках преобладает мокрое

измельчение, среда (пульпа), в которой протекает технологический процесс,

является двухфазной.

Пульпой называется смесь минеральных частиц и воды, в которой твёрдые

частицы находятся во взвешенном состоянии и равномерно распределены в

объёме воды.

Взвешивание минеральных частиц в воде достигается перемешиванием

пульпы или движением её с достаточной скоростью. Чем крупнее частицы, тем

легче пульпа расслаивается. Равномерно перемешенная пульпа обладает

многими свойствами жидкости более тяжёлой, чем вода.

Состав пульпы характеризуется следующими показателями: содержанием

твёрдого в пульпе по массе, т.е. отношением массы твёрдого вещества к массе

всей пульпы, в которой заключается это количество твёрдого; разжижением,

т.е. отношением массы жидкого к массе твёрдого в некотором количестве

пульпы; плотностью пульпы при известной плотности твёрдого.

Наличие жидкой фазы усложняет механизм явлений, происходящих при

измельчении, приводит к необходимости учёта гидростатических и

гидродинамических закономерностей.

Входные воздействия процесса измельчения включают расход руды и воды

в мельницу, гранулометрический состав и твёрдость руды. При работе

мельницы в замкнутом цикле с классификатором указанные выше параметры

дополняются циркулирующей нагрузкой и расходом воды в слив мельницы и

пески и классификатора.

Последний параметр часто объединяют с расходом воды в мельницу и

рассматривают как единое входное воздействие: общий расход воды в

мельницу.

Показателями процесса измельчения обычно служат гранулометрический

состав и плотность продукта измельчения (при работе мельницы в открытом

цикле продуктом измельчения является слив мельницы, а при работе в

замкнутом цикле – слив классификатора), производительность по материалу

заданной крупности.

Объектом для автоматизации является отделение обогащения главного

корпуса №3, схема цепей и аппаратов цикла обогащения представлена на

рисунке 1.1.

1 – подбункерный конвейер; 2 – питающий конвейер; 3 – мельница;

4 – классификатор; 5 – отсадочная машина; 6 – насос; 7 – электродвигатель

Рисунок 1.1 Схема цепей и аппаратов цикла обогащения

Цикл обогащения на обогатительной фабрике представлен следующими

основными аппаратами:

- мельница МШР 2,7 х 3,6, производительностью – 35 тн /час;

- классификатор - 1КСН 2,5;

- отсадочная машина МОД-2М, 2 камеры производительностью 25 т/ч.

Рассмотрим технологию измельчения и классификации для выявления

существенных факторов разработки системы автоматизации.

1.2 Анализ важнейших факторов обогащения

Для управления процессом обогащения материала в шаровой мельнице и

подбора условий наивыгоднейшей её работы необходимо знать, как протекает

данный процесс во времени, т.е. знать его кинетику. [1]

Исходный материал, подлежащий обогащения, может состоять либо

исключительно из зерен крупного класса, либо из смеси крупного класса и

готового продукта.

Если при работе шаровой мельницы периодического действия будем

отбирать через определённые интервалы времени пробы обогащенного

материала, определять в них массу крупного класса и результаты представлять

в виде графика, то получим кривые, изображающие зависимость массы Q

остатков крупного класса от продолжительности обогащения t, в соответствии

с рисунком 1.2.

2,5 5

Время измельчения, мин

Суммарный остаток крупного класса, %

7,5 12,5 15

+0,074мм

+0,1мм

+0,15мм

+0,21мм

+0,29мм

+0,41мм

20 30 35

100

Рисунок 1.2 Зависимость массы крупного класса в разгрузке мельницы от

времени измельчения

Эти графики показывают закономерное уменьшение количества крупного

класса в обогащенном материале и имеют общую для всех руд форму

гиперболической кривой, что указывает на существование устойчивой связи

между количеством недообогащенного материала и временем обогащения.

Вид кривых зависит от свойств обогащенного материала и условий

обогащения.

Можно предположить, что скорость измельчения (скорость убывания

крупного класса) пропорциональна массе недоизмельчённого крупного класса,

находящегося в данный момент в мельнице. На основании такого определения

имеем зависимость



, (1.1)

где Q – масса остатка крупного класса в момент t;

t – продолжительность измельчения;

k - постоянный коэффициент, зависящий от условий измельчения.

Одним из важных управляющих воздействий, при помощи которого может

изменяться крупность продукта на выходе мельницы, является расход воды в

мельницу. Густая пульпа (с большим содержанием твёрдого) проходит через

мельницу медленнее, чем жидкая.

Поэтому при малом расходе воды руда дольше находится под ударным и

истирающим воздействием шаров, и готовый продукт получается более

тонким. Наоборот, при разжижении пульпы содержание мелких классов в

разгрузке мельницы начинает падать.

Рассмотрим работу шаровой мельницы в замкнутом цикле с

классификатором. Работа мельницы в замкнутом цикле характеризуется

отбором продукта назначенной крупности и возвращением крупного продукта

в ту же мельницу (циркулирующая нагрузка).

Измельченный в мельнице материал поступает на отсадочную машину, для

более эффективной работы классификатора. Отсадка – гравитационный

процесс разделения смеси минеральных частиц по плотности в разделяющей

среде, разрыхляемой действием вертикального пульсирующего потока воды.

Разделяющей средой в процессе отсадки служит постель материала на

решете отсадочной машины. Далее материал подаётся в классификацию

(механический классификатор), где делиться на готовый мелкий продукт

(слив) и на крупный продукт (пески), возвращаемый как избыточное зерно в

мельницу для доизмельчения.

Пески непрерывно циркулируют из классификатора в мельницу и обратно

и выходят из цикла только после измельчения до требуемой крупности. Они

проходят через мельницу многократно и при установившемся режиме

замкнутого цикла количество их стабилизируется.

Установившееся количество оборотных песков называется

циркулирующей нагрузкой, которая может выражается относительной

величиной С - отношением маccы песков к массе готового продукта (твёрдого

в сливе классификатора), равной массе исходного материала:

C 

, (1.2)

где С – отношение маccы песков к массе готового продукта;

S – масса оборотных песков;

Q - масса готового продукта.

Чем больше циркулирующая нагрузка, тем меньшую долю составляет в

ней готовый продукт при одной и той же эффективности классификации.

Одной из главных особенностей измельчительного агрегата является

экстремальная связь между производительностью мельницы по готовому

классу и циркуляционной нагрузкой, в соответствии с рисунком 1.3. [2]

gг

gц

gг - производительность мельницы по готовому классу;

gц - циркуляционная нагрузка

Рисунок 1.3 Связь между производительностью и циркуляционной

нагрузкой

Так как производительность мельницы прямо пропорциональна

содержанию в ней крупного класса, технологическое значение

циркулирующей нагрузки заключается в том, что она позволяет увеличить

содержание крупного продукта в мельнице.

При работе в замкнутом цикле производительность мельницы повышается

без дополнительной затраты энергии, что на первый взгляд кажется

необъяснимым.

В действительности, при работе мельницы в замкнутом цикле уменьшается

переизмельчение материала, готовый продукт, оставаясь кондиционным по

размеру максимального предельного зерна, в среднем получается крупнее,

средний диаметр его увеличивается, а удельная поверхность уменьшается.

Полезна только та часть циркулирующей нагрузки, которая представлена

крупным классом зерен, так как именно эти зерна подлежат измельчению и

дают вновь образованный готовый продукт.

Добавка крупной части циркулирующей нагрузки к исходному материалу

увеличивает количество комбинированной загрузки в мельницу, повышает

скорость прохождения материала, сокращая, таким образом,

продолжительность измельчения и уменьшая переизмельчение материала, что

способствует повышению содержания крупного класса в материале,

находящемся в мельнице, и увеличению её производительности.

Добавка готового продукта к комбинированной загрузке мельницы,

вследствии несовершенства классификации, хотя и увеличивает скорость

прохождения материала через мельницу, в целом отрицательно влияет на

работу мельницы. Проходя повторно через мельницу, готовый продукт

переизмельчается, поглощая бесполезно энергию и затрудняя дальнейшие

операции его обогащения.

Повышение средней крупности руды, поступающей в мельницу, или

увеличение твёрдости приводит к росту циркулирующей нагрузки, что при

неизменной величине исходного питания мельницы рудой приводит к её

переполнению.

В случае понижения средней крупности и твердости циркулирующая

нагрузка снизится и при неизменном питании мельницы рудой резерв

производительности её не будет использован.

Основным показателем процесса классификации принято считать средний

диаметр твёрдых частиц, выделяемых в слив. Этот показатель зависит от

плотности пульпы в сливе; чем больше плотность слива, тем больше

количество крупных частиц уходит вместе со сливом, т.е. возрастает средний

диаметр твёрдых частиц.

Работа классификатора регулируется количеством подаваемой воды, в

зависимости от чего меняется плотность пульпы на сливе классификатора.

Любое увеличение эффективности классификации даёт экономию в

расходе энергии на измельчение благодаря уменьшению количества

переизмельчаемого материала и позволяет использовать большую часть

энергии, необходимой для вращения барабана мельницы, для измельчения

некондиционных крупных зерен.

Следует учитывать, что изменение количества песков приводит к

дополнительному переходному процессу, вызванному изменением плотности

слива в зависимости от количества и гранулометрического состава

поступающей в классификатор пульпы.

На рисунке видно, что измельчительный агрегат, работающий в замкнутом

цикле с классификатором, имеет сравнительно сложную передаточную

функцию, которую можно получить путём структурных преобразований

замкнутой схемы измельчительного цикла.

Рассмотрим переходной процесс шаровой мельницы, происходящий при

подаче воды в классификатор, в соответствии с рисунком 1.4. [3]

15 30 45 60 75 90 150 120 T, мин

T, мин

1400

1600

1800

Gв

Gв – количество подаваемой в классификатор воды;  - плотность пульпы

Рисунок 1.4 Переходной процесс по каналу: количество подаваемой в

классификатор воды – плотность пульпы

Характер кривой изменения плотности можно объяснить следующим

образом: при увеличении подачи воды происходит кратковременное снижение

плотности пульпы вследствие её разжижения.

В это же время начинается процесс увеличения циркуляционной нагрузки

и медленное увеличение плотности. Переходной процесс длится более часа.

Колебания плотности слива классификатора в значительной мере

сказываются на изменении величины циркулирующей нагрузки

классификатора.

Экспериментально установлено, что изменение плотности слива

классификатора на 1% вызывает изменение количества циркулирующих

песков до 30%. Становится ясным, какое важное значение приобретает вопрос

автоматического поддержания на заданном уровне величины плотности слива

классификатора.

1.3 Статистическое моделирование процесса измельчения

Эффективное управление процессом измельчения с использованием

вычислительной техники автоматизированных систем требует знания

математической модели этого процесса, а наличие большого числа

возмущающих воздействий на него позволяет применять лишь статистическое

моделирование. [4]

Математическое описание технологических объектов автоматизации

принципиально возможно детерминистическим и статистическим способами.

При детерминистическом способе математическая модель составляется на

основании имеющейся теории процесса, т.е. точного знания физико-

химических, энергетических и эксплуатационных свойств объекта.

Однако получение этим способом модели, которая связывала бы все

управляющие и возмущающие воздействия и давала количественную оценку

влияния отдельных параметров процесса на его результат, чрезвычайно

затруднительно.

Другой метод - статический - позволяет выявить закономерность

воздействия одних параметров процесса на другие на основании большого

статического материала, собранного в процессе длительной промышленной

эксплуатации агрегата (пассивный эксперимент), либо благодаря специально

спланированному эксперименту, позволяющему при минимальном количестве

воздействий на агрегат выяснить интересующие закономерности (активный

эксперимент).

Экспериментальное исследование сложных объектов, не позволяющих

осуществлять многократные воздействия и требующих больших материальных

затрат на проведение опытов, обусловили разработку методов, которые

позволяли бы не только обрабатывать экспериментальные данные, но и

наилучшим образом организовывать эксперимент.

Математический аппарат, используемый при такой организации

эксперимента, базируется на композиции методов математической статистики

и методов решения экстремальных задач.

В настоящее время можно выделить два основных направления в

математической теории планирования экспериментов: планирование

экстремальных экспериментов и планирование экспериментов по выяснению

механизма явлений или получению математического описания процесса.

Экстремальные эксперименты можно планировать, зная переменные

факторы, наиболее сильно влияющие на процесс. При этом прежде

необходимо провести эксперименты по выяснению взаимосвязи факторов с

параметрами оптимизации.

Так как результаты наблюдений - величина случайная, а процессы

стационарные, то связь средних значений исследуемых величин с

контролируемыми переменными может быть описана некоторой функцией:

 

















(1.3)

где E(Y/X) – среднее значение исследуемой величины Y при значениях

контролируемых переменных X, определяемых координатами вектора X;

η(Х) - функция, зависящая от неизвестных параметров θ1, θ2, …, θm, для

определения которых необходимо проведение исследований лабораторной

модели измельчительного агрегата.

Факторное планирование применяется на первых этапах изучения сложных

технологических процессов с большим числом независимых переменных с

целью выделения наиболее существенных факторов.

Исследования, направленные на отыскание оптимальных условий

протекания процесса, могут потерять всякий смысл, если некоторые из

переменных, существенно влияющие на результаты процесса, не будут

включены в программу исследований.[5]

Для выявления существенных параметров, влияющие на оптимальную

загрузку мельницы, в исследуемую модель включим четыре возможных

переменных фактора:

- Х1 – количество воды, загружаемой в мельницу (литров);

- Х2 – количество загружаемого материала (кг);

- Х3 – гранулометрический состав измельчаемого материала (мм);

- Х4 – масса измельчающей среды (кг).

В качестве параметра оптимизации примем Y – средний диаметр

измельчённого материала (мм). Опыты для получения статических

характеристик проводят в следующем порядке.

В мельницу, загруженную измельчающей средой массой Х4 (шарами),

поступает сырьё крупностью Х3 и массой Х2, и вода объёмом Х1. Материал

измельчается и постоянно выдаётся из мельницы. Через определённые

промежутки времени, в зависимости от смены факторов, берутся пробы

измельчённого материала.

После предварительного обезвоживания проба помещается в сушильный

шкаф, где подвергается сушке. Затем измельчённый материал рассеивается на

классы на стандартных ситах, взвешивается на аналитических весах и

определяется средний диаметр измельчённого материала Y.

Для определения статистических характеристик объектов управления в

процессе их нормальной эксплуатации, то есть выявления наиболее значимых

факторов цикла измельчения из четырёх выбранных применим

корреляционный и регрессионный анализ.

Экспериментальные данные, полученные в результате специального

опробования технологического процесса обработаем с помощью электронного

табличного процессора «EXCEL». Множественный корреляционно-

регрессионный анализ ориентирован на средства дополнительного пакета

«Анализ данных». [6]

1.4 Корреляционно-регрессионный анализ

В электронную таблицу «EXCEL» внесём данные 13 испытаний.

Таблица 1.1

Данные опытов для получения статических характеристик

1,784

1,689

2,37

1,99

2,179

2,482

2,334

1,648

2,116

2,634

1,904

2,575

2,486

С помощью инструмента «Корреляция» получим корреляционную матрицу

парных коэффициентов.

Таблица 1.2

Матрица парных коэффициентов

0,228579

-0,82641

-0,12745

-0,24545

-0,97295

0,019037

0,73054

0,816323

-0,52514

-0,8214

На основе полученной матрицы проведём корреляционный анализ:

- среди независимых переменных имеется пара Х1, Х3 с сильной обратной

связью (-0,82641). Следовательно, одновременное участие Х1 и Х3

нецелесообразно;

- имеется ещё одна пара независимых переменных Х2, Х4 с весьма сильной

обратной связью (-0,97295). Следовательно, одновременное участие Х2 и Х4

ещё более нецелесообразно;

- независимая переменная Х3 имеет с зависимой Y менее выраженную

связь, наименьшую по модулю из всех независимых. Поэтому Х3 – явный

кандидат на исключение из четырёх факторной модели;

Поиск наилучшего уравнения будем выполнять методом исключения,

планируя получить и исследовать уравнения:

- с факторами Х1, Х2, Х3, Х4;

- с факторами Х1, Х2, Х3;

- с факторами Х1, Х2.

Расчёт параметров четырёхфакторного уравнения с полным набором

независимых переменных показывает значимость в целом уравнения, но, как

показано в таблице 1.3, t – статистика выявляет незначимость отдельных

факторов, которая у Х4 ниже всех.

Таблица 1.3

Результат расчёта параметров четырёхфакторного уравнения

Коэффициенты

Стандартная

ошибка

статистика

P-

значение

Y-

пересечение

0,750427807

1,601672622

0,468527586

0,651908528

0,042518127

0,017221921

2,468837647

0,038780666

0,018328444

0,016430838

1,115490484

0,297024257

0,009947225

0,017728682

0,561080885

0,590107988

0,003398965

0,016188693

0,209959202

0,838948039

Где Х4 – кандидат на исключение в следующем шаге.

Расчёт параметров трёхфакторного уравнения с набором независимых

переменных Х1, Х2, Х3 показывает значимость в целом уравнения, но, как

показано в таблице 1.4, t – статистика выявляет незначимость отдельных

факторов, которая у Х3 ниже всех.

Таблица 1.4

Результат расчёта параметров трёхфакторного уравнения

Коэффициенты

Стандартная

ошибка

статистика

P-

значение

Y-

пересечение

1,086146901

0,087879521

12,35949959

5,98569E-07

0,039051047

0,004622977

8,447164912

1,42971E-05

0,014885681

0,000992116

15,00397176

1,12551E-07

0,006346726

0,004252512

1,492465012

0,169776471

Где Х3 – кандидат на исключение в следующем шаге.

Расчёт параметров двухфакторного уравнения с набором независимых

переменных Х1, Х2 показывает, что они являются наиболее значимыми

факторами, как показано в таблице 1.5, t – статистика выявляет значимость

отдельных факторов.

Таблица 1.5

Результат расчёта параметров двухфакторного уравнения

Коэффициенты

Стандартная

ошибка

статистика

P-

значение

Y-

пересечение

1,194870502

0,052081407

22,94236211

5,58795E-10

0,033354093

0,00276336

12,07012222

2,76559E-07

0,015051656

0,001044618

14,40876799

5,14241E-08

Наилучшее уравнение для вычисления зависимой переменной Y:

015,00333,0195,1 XXY 

. (1.4)

На основании корреляционно-регрессионного анализа полученных данных

можно сделать вывод о том, что основными возмущающими воздействиями

влияющими на загрузку мельницы, являются количество воды и количество

материала загружаемые в мельницу.

2 Создание системы автоматизации процесса измельчения

2.1 Назначение и цель создания системы автоматизации

Обогатительные комплексы занимают промежуточное положение в цепи

производственных процессов добычи и использования полезных ископаемых.

На вход обогатительных фабрик поступает сырьё, вещественный состав

которого отличается значительным непостоянством во времени, а на выходе

должен быть получен кондиционный продукт, удовлетворяющий потребителя

по своим качественным показателям. Решение этой задачи невозможно без

автоматизации контроля процессов обогащения, регулирования режимов

работы машин и механизмов.

Одной из важнейших задач автоматизированного управления

производственным процессом является установление и поддержание

оптимального технологического режима, то есть такого комплекса значений

основных технологических параметров, которые обеспечивают наиболее

высокие экономические показатели процесса. Успешное выполнение этой

задачи при сложности процессов обогащения невозможно без применения

средств автоматики и вычислительной техники.

Автоматизация обогатительных процессов – высшая ступень получения и

использования информации, обеспечивающая достижение поставленных

целевых функций, а также облегчающая труд обслуживающего персонала,

расширяющая их возможную зону обслуживания и, в итоге, повышающая

производительность труда.

Основа систем автоматизации – автоматические системы регулирования

(АСР) отдельными параметрами. На их основе создаются автоматизированные

системы управления технологическими процессами (АСУТП).

Автоматизированные системы управления решают следующие основные

задачи:

- измерение параметров процесса и контроль состояния оборудования;

- централизованный сбор и первичная обработка информации;

- мониторинг технологических показателей;

- расчёт технико-экономических показателей.

Основной целью создания автоматизированной системы управления

является повышение эффективности функционирования действующей

обогатительной фабрики за счет следующих факторов:

- оптимизации управления технологическими процессами на основе

качественных измерений, физико-химических и математических моделей

технологических процессов;

- модернизации и замены физически изношенных средств и систем

автоматизации;

- интеграции разрозненных систем и контуров управления процессами.

Особо важное значение в интеграции систем приобретает

централизованное автоматизированное управление на обогатительных

фабриках вследствие наличия большого числа технологических потоков и

механизмов. Централизованное управление одним контуром измельчения

реализуется в виде операторской панели, на которой сведены управление и

контроль за работой основных механизмов технологической цепи.

Переменные качества исходной руды по крупности, влажности, твёрдости

и другим факторам сильно осложняют задачу автоматической оптимизации

режима измельчения. Процесс измельчения физически тесно связан с

процессом классификации. Эти два процесса находятся, как правило, в

замкнутом цикле. Поэтому технологические параметры, характеризующие

каждый процесс в отдельности, находятся между собой в динамической связи.

Отсюда видно, что решать вопрос автоматизации измельчения и

классификации отдельно друг от друга нельзя; в данном случае необходимо

рассматривать как один объект «мельница-классификатор». Конечным

критерием, определяющим работу измельчительно-классифицирующего

агрегата, является максимальная производительность при заданных классах

крупности в готовом продукте. Для решения данной задачи применяются

автоматические системы регулирования.

Основная цель классических автоматических систем регулирования –

стабилизация y(t) на заданном уровне yо путём изменения его входной

величины x(t) в условиях, когда на входе объекта действует возмущение z(t), в

соответствии с рисунком 2.1 [7].

Рисунок 2.1 Структурная схема объекта автоматизации

Величины x(t) и y(t), с одной стороны, и y(t) с другой стороны, связаны как

причина и следствие; количественно такие причинно-следственные связи

оценивают математическими закономерностями, которые для статического

режима объекта имеют вид функциональной зависимости y = f (x, z). [8]

В автоматических системах регулирования без обратной связи (по

возмущению) регулятор управляет входной величиной x(t) объекта (процесса)

Объект

y(t)

x(t)

z(t)

без измерения выходной величины y(t), но с измерением возмущения z(t),

сигнал которого подаётся от измерительной системы на вход регулятора.

В автоматических системах регулирования с обратной связью регулятор

управляет входной величиной x(t) объекта (процесса) на основе измерения

только его выходной величины y(t); возмущения z1, z2,.. не измеряются.

Выходная величина объекта y через измерительную систему передаётся на

вход регулятора, в котором определяется отклонение от задания:

   

ytyt 

. (2.1)

Затем формируется алгоритм управляющего воздействия на входе объекта

 

 fx

. В простых типовых пропорциональных регуляторах (П - регуляторах)

воздействие регулятора пропорционально отклонению



, т.е.

   

tktx



, (2.2)

где

- статический коэффициент передачи;

В более сложных типовых пропорционально-интегрально-

дифференциальных регуляторах применяется ПИД – алгоритм

     

 









Дp

иpp

tdTk

dttTktkxt

, (2.3)

где

- статический коэффициент передачи;

- постоянная времени интегрирования;

- постоянная времени дифференцирования.

Постоянные времени интегрирования и времени дифференцирования

выбирают в зависимости от статических и динамических характеристик

объекта(т.е. от вида математического уравнения, связывающего выход y и

вход x объекта). [9]

С состав системы автоматизации процесса измельчения входят две

подсистемы: система управления циклом измельчения и система стабилизации

параметров измельчения.

2.2 Система управления циклом измельчения

Система управления циклом измельчения предназначена для пуска в

работу, согласно заданному алгоритму, агрегатов входящих в состав цикла

измельчения, останова, сигнализации состояния, контроля за периодичностью

выполнения технического обслуживания, аварийного останова всех агрегатов.

При достижении электродвигателями агрегатов 50 запусков, на панели

оператора загораются соответствующие лампы технического обслуживания,

сигнализирующие мастеру смены о необходимости проведения ревизии.

Кнопка аварийного отключения прерывает работу всей технологической цепи

измельчения.

В состав системы входят панель управления и агрегаты: Панель оператора,

в соответствии с рисунком 2.2.

Рисунок 2.2 Панель оператора

Агрегаты, входящие в состав системы управления циклом измельчения, в

соответствии с рисунком 2.3.

1 – насос для пульпы; 2 – двигатель классификатора; 3 – двигатель

отсадочной машины; 4 – двигатель мельницы; 5 – двигатель масляного насоса;

6 – контроль подачи масла; 7 – двигатель конвейера №1; 8 – двигатель

конвейера №2; 9 – температура подшипников мельницы

Рисунок 2.3 Агрегаты системы управления циклом измельчения

На панели оператора включаем кнопку пуска насоса пульпы, загорается

лампа пуска двигателя насоса. После включения насоса, снимается блокировка

на запуск двигателя классификатора. Запускаем классификатор, затем

отсадочную машину.

Перед запуском мельницы, необходимо запустить двигатель масляного

насоса. Затем, через 10 секунд опрашивается датчик расхода масла и если

давление масла в пределах нормы, разрешается пуск мельницы. После

включения мельницы разрешается запуск конвейера №1 и конвейера №2. При

превышении температуры подшипников мельницы, двигатель мельницы

отключается.

Описание работы системы управления циклом измельчения, в

соответствии с рисунком 2.4.

Рисунок 2.4 Алгоритм запуска цикла измельчения

Работа агрегатов постоянно контролируется: проверяется состояние

сигнала аварийного отключения, значение температуры подшипников

мельницы, наличие протока масла в магистрали смазки подшипников

мельницы, а также количество пусков для сигнализации необходимости

ревизии, в соответствии с рисунком 2.5.

Пуск насоса

пульпы

START

Пуск

классификат

ора

Пуск

отсадочной

машины

Пуск

мельницы

Пуск

масляного

насоса

Проверка

уровня масла

Наличие

протока

масла

нет

да

Пуск

конвейера 1

Пуск

конвейера 2

STOP

Рисунок 2.5 Алгоритм контроля работы системы запуска цикла

измельчения

START

Остановка

линии

измельчения

Наличие

протока

масла

нет

да

Аварийны

й сигнал

выключен

Температу

ра

подшипни

ков в

норме

Количеств

о пусков

меньше 50

да

нет

да

Сигнализа

ция

ревизии

Перечень сигналов системы управления циклом измельчения приведён в

таблице 2.1.

Таблица 2.1

Перечень сигналов системы управления циклом измельчения

Объект управления

Контроллер

Система

визуализации и

управления

№

наименование

измеряемого,

управляемого

или

регулируемого

параметра

количество

точек

предел

измерения

дискретный

вход

аналоговый

вход

дискретный

выход

Насос для пульпы

0/1

Отображение

состояния работы

насоса

Двигатель

классификатора

0/1

Отображение

состояния работы

классификатора

Отсадочная машина

0/1

Отображение

состояния работы

отсадочной

машины

Двигатель мельницы

0/1

Отображение

состояния работы

мельницы

Масляный насос

0/1

Отображение

состояния работы

масляного насоса

Контроль подачи

масла

0/1

Отображение

наличия подачи

масла

Двигатель конвейера

0/1

Отображение

состояния работы

конвейера 1

Двигатель конвейера

0/1

Отображение

состояния работы

конвейера 2

Температура

подшипников

мельницы

0-100

Отображение

текущей

температуры.

Аварийное

отключение

2.3 Система стабилизации параметров измельчения

В состав системы стабилизации параметров измельчения входит ряд

систем стабилизирующих отдельные параметры цикла измельчения:

2.3.1 Система подержания питания

Система поддержания постоянства питания (исходная руда и

циркулирующая нагрузка), в соответствии с рисунком 2.6.

1 – частотный преобразователь; 2- конвейерные весы; 3 – преобразователь

активной мощности классификатора

Рисунок 2.6 Система поддержания постоянства питания

Система осуществлена методом раздельного замера и суммирования

сигналов конвейерных весов и датчика песковой нагрузки.

Суммарный сигнал датчика песковой нагрузки и исходной руды

сравнивается с заданной величиной уставки. Разность сигналов

отрабатывается частотным преобразователем, изменяющим количество

исходного материала, поступающего в мельницу.

2.3.2 Система подержания отношения

Система осуществлена методом измерения питания мельницы (исходная

руда и циркулирующая нагрузка), выполнения необходимых вычислений

(расчёт оптимального соотношения «руда-вода») и задания количества воды,

поступающей на загрузку мельницы. Сигнал датчика расхода воды

сравнивается с расчитанной величиной уставки. Разность сигналов

отрабатывается клапаном подачи воды на загрузку, изменяющим количество

воды, поступающей в мельницу.

Система поддержания постоянного отношения «руда-вода», в соответствии

с рисунком 2.7.

1 – расходомер воды на загрузку; 2 – клапан подачи воды на загрузку

Рисунок 2.7 Система поддержания постоянства питания

2.3.3 Система стабилизации плотности слива

Система стабилизации плотности слива классификатора, в соответствии с

рисунком 2.8. Система осуществлена методом измерения плотности пульпы на

выходе из классификатора и сравнивания её с заданной.

1 – клапан подачи воды на разгрузку; 2 – плотномер на сливе

классификатора

Рисунок 2.8 Система стабилизации плотности слива классификатора

Сигнал рассогласования подаётся на клапан подачи воды на разгрузку

мельницы, тем самым меняется соотношение «жидкое - твёрдое» и

соответственно плотность пульпы.

2.3.4 Система стабилизации количества воды

Система стабилизации количества воды, подаваемой в подрешеточное

пространство отсадочной машины, в соответствии с рисунком 2.9

1 – трехходовый клапан; 2 – расходомер воды в подрешеточное

пространство отсадочной машины

Рисунок 2.9 Система стабилизации количества воды, подаваемой в

подрешеточное пространство отсадочной машины

Расходомер сравнивает количество воды подаваемое в подрешеточное

пространство отсадочной машины с заданной уставкой и подаёт сигнал

рассогласования на трёхходовый клапан.

Рассматриваемые системы составляют два контура: контур стабилизации

питания и контур стабилизации плотности пульпы, в соответствии с рисунком

2.10.

1 – частотный преобразователь; 2 – конвейерные весы; 3 – преобразователь

активной мощности классификатора; 4 – расходомер воды на загрузку;

5 – клапан подачи воды на загрузку; 6 – клапан подачи воды на разгрузку;

7 – плотномер на сливе классификатора; 8 – трехходовый клапан;

9 – расходомер воды в подрешеточное пространство отсадочной машины

Рисунок 2.10 Контуры стабилизации питания и плотности пульпы

Для реализации автоматизированной системы управления процессом

измельчения необходимо предусмотреть следующие контуры управления и

контроля.

Контур стабилизации питания. Состав контура:

- конвейерные весы «Schenk», входящие в состав контура стабилизации

загрузки мельницы, для получения информации о количестве исходной руды;

- магнито-индукционный расходомер «Promag 50W», для получения

сигнала о количестве воды, подаваемой в загрузку мельницы;

- преобразователь активной мощности привода классификатора WM 600,

для получения значения песковой нагрузки классификатора;

- пневматический клапан с электропневматическим позиционером

«SAMSON», для регулирования объема воды с целью стабилизации

соотношения «руда/вода».

Целью работы данного контура является поддержание постоянной

величины плотности продукта в зоне измельчения.

Перечень сигналов системы стабилизации параметров измельчения

приведён в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Перечень сигналов системы стабилизации параметров измельчения

Объект управления

Контроллер

Система

визуализации и

управления

№

наименование

измеряемого,

управляемого

или

рег

улируем

ого

параметра

кол

ичество

точек

предел

измерения

дискретный

вход

аналоговый

вход

аналоговый

выход

Частотный

преобразователь

0-1,5 м/с

Весы конвейерные

0-100 т/час

Отображение

текущего расхода

руды

Двигатель

классификатора

0-50кВт

Отображение

активной мощности

Расход воды в

загрузку

мельницы

0-50 м

/час

Отображение

текущего расхода

воды

Регулирование

расхода воды в

загрузку

мельницы

0-50 м

/час

Отображение

работы ИМ подачи

воды

Регулирование

расхода воды в

разгрузку

мельницы

0-50

/час

Отображение

работы ИМ подачи

воды

Плотность пульпы

на сливе

классификатора

1-2т/м

Отображение

плотности пульпы

Регулирование

расхода воды в

подрешетное

пространство

0-50

/час

Отображение

работы ИМ подачи

воды

Расход воды в

подрешетное

пространство

0-50

/час

Отображение

текущего расхода

воды

Описание работы контура стабилизации питания. Регулирование

заключается в стабилизация соотношения подаваемых в мельницу руды и

воды, а также циркулирующей нагрузки. Функциональная схема контура

стабилизации питания показана на рисунке 2.11.

SP1 – сумма значений исходного питания и песков; SP2 – вычисленное

значение уставки объёма воды, в соответствии с формулой 1;

LMN1 – управляющее воздействие на частотный преобразователь;

LMN2 – управляющее воздействие на клапан загрузки воды;

PV1 – фактическое значение показаний конвейерных весов;

PV2 – фактическое значение показаний расхода воды на загрузку

Рисунок 2.11 Функциональная схема контура стабилизации питания

Количество исходной руды измеряется конвейерными весами «Schenk».

Измерение величины циркулирующей нагрузки производится косвенным

методом, с помощью преобразователя активной мощности привода

классификатора WM 600 – мощность потребления электропривода спирали

классификатора пропорциональна величине перемещаемых спиралью

циркуляционных песков. Оптимальное питание мельницы обеспечивается

поддержанием определённого соотношения между величиной изменения

количества циркулирующих песков и величиной исходного питания. Сумма

рудного питания и песков подаётся в определённом соотношении с водой в

мельницу. Контур стабилизации плотности слива классификатора. Состав

контура:

- пневматический клапан с электропневматическим позиционером

«SAMSON» - для регулирования объема воды с целью стабилизации

плотности слива классификатора;

ПИД-

регулятор 1



Процесс

Формула 1



ПИД-

регулятор 1

Процесс

SP2

PV2

PV1

LMN2

LMN1

SP1

- трехходовой пневматический клапан с электропневматическим

позиционером «SAMSON» - для стабилизации количество воды, подаваемой в

подрешеточное пространство отсадочной машины;

- магнито-индукционный расходомер «Promag 50W» - для получения

сигнала о количестве воды, подаваемой в подрешетное пространство;

- плотномер на сливе классификатора для получения сигнала плотности

слива классификатора.

Регулирующий клапан подачи воды в отсадочную машину и в разгрузку

мельницы регулирует плотность слива классификатора путем изменения

подачи общей воды. Для стабилизации работы отсадочной машины при

изменении расхода воды при стабилизации плотности слива классификатора в

месте подачи воды в отсадочную машину и разгрузку мельницы установлен

трехходовой клапан, который поддерживает постоянный расход воды в

подрешеточное пространство отсадочной машины по данным расходомера,

установленного на входе воды в отсадочную машину. Функциональная схема

контура стабилизации питания показана на рисунке 2.12.

SP1 – задание-уставка величины плотности слива классификатора

(пульпы); SP2 – задание-уставка величины открытия трёхходового

клапана; LMN1 – управляющее воздействие на клапан разгрузки воды;

LMN2 – управляющее воздействие на открытие трёхходового клапана;

PV1 – фактическое значение показаний плотности пульпы;

PV2 – фактическое значение показаний расхода воды под отсадочную машину

Рисунок 2.12 Функциональная схема контура стабилизации плотности

слива классификатор

ПИД-

регулятор 1



Процесс



ПИД-

регулятор 1

Процесс

SP2

PV2

PV1

LMN2

LMN1

SP1

2.4 Контроллерное оборудование

В настоящее время автоматизация любых производственных процессов

выполняется на базе универсальных микропроцессорных контроллерных

средств - программируемых логических контроллеров. На вход

программируемых логических контролеров от датчиков поступают

измеренные значения величин, характеризующих производственный процесс.

Контроллеры реализуют заданные функции контроля, учета,

регулирования, последовательного логического управления и выдают

результаты на экран дисплея рабочей станции оператора и управляющие

воздействия на исполнительные механизмы объекта автоматизации.

В качестве дисплейных рабочих станций почти всегда используются

персональные компьютеры в обычном или промышленном исполнении;

большей частью с двумя типами клавиатур: традиционной алфавитно-

цифровой и специальной функциональной и оснащенные одним или

несколькими мониторами с большими экранами.

SIMATIC S7-300 - это модульный программируемый контроллер фирмы

SIEMENS, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и

средней степени сложности.

Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением,

возможность применения структур локального и распределенного ввода-

вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций,

поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и

обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений

для построения систем автоматического управления в различных областях

промышленного производства.

Эффективному применению контроллеров способствует возможность

использования нескольких типов центральных процессоров различной

производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода

дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и

коммуникационных процессоров.

Контроллеры SIMATIC S7-300 имеют модульную конструкцию и могут

включать в свой состав:

- модуль центрального процессора (CPU), в зависимости от степени

сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы

различные типы центральных процессоров, отличающихся

производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием

встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и видом

встроенных коммуникационных интерфейсов и т.д;

- модули блоков питания (PS), обеспечивающие возможность питания

контроллера от сети переменного тока напряжением 120/230В или от

источника постоянного тока напряжением 24/48/60/110В;

- сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода-вывода дискретных

и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными

параметрами;

- коммуникационные процессоры (CP) для подключения к сетям

PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface или организации связи по PtP (point

to point) интерфейсу;

- функциональные модули (FM), способные самостоятельно решать задачи

автоматического регулирования, позиционирования, обработки сигналов,

модули снабжены встроенным микропроцессором и способны выполнять

возложенные на них функции даже в случае отказа центрального процессора

ПЛК;

- интерфейсные модули (IM), обеспечивающие возможность подключения

к базовому блоку (стойка с CPU) стоек расширения ввода-вывода,

контроллеры SIMATIC S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32

сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных

процессоров, распределенных по 4 монтажным стойкам, все модули работают

с естественным охлаждением.

Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством

обслуживания:

- все модули легко устанавливаются на профильную рейку DIN и

фиксируются на установленных местах винтом;

- во все модули (кроме модулей блоков питания) встроены участки

внутренней шины контроллера, соединение этих участков выполняется

шинными соединителями, устанавливаемыми на тыльной стороне корпуса;

- наличие фронтальных соединителей, позволяющих производить замену

модулей без демонтажа всех внешних соединений и упрощающих выполнение

операций подключения внешних цепей модулей;

- подключение внешних цепей через фронтальные соединители с

контактами по винт или пружинными контактами, механическое кодирование

фронтальных соединителей, исключающее возможность возникновения

ошибок при замене модулей;

- применение модульных и гибких соединителей SITOP TOP Connect,

существенно упрощающих монтаж шкафов управления;

- единая для всех модулей глубина установки, все кабели располагаются в

монтажных каналах модулей и закрываются защитными дверцами;

- произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках,

фиксированные места должны занимать только блоки питания, центральные

процессоры и интерфейсные модули.

Монтажная стойка контроллера показана на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13 Монтажная стойка контроллера

Контроллеры SIMATIC S7-300 оснащены широким набором функций,

позволяющих в максимальной степени упростить процесс разработки

программы, ее отладки, снизить затраты на обслуживание контроллера в

процессе его эксплуатации:

- высокое быстродействие, обеспечивающее существенное расширение

спектра допустимых областей применения контроллеров;

- поддержка математики с плавающей запятой, позволяющая выполнять

эффективную обработку данных;

- удобный интерфейс для настройки параметров: для настройки параметров

всех модулей используется единый набор инструментальных средств с общим

интерфейсом;

- человеко-машинный интерфейс, функции обслуживания человеко-

машинного интерфейса встроены в операционную систему контроллера, эти

функции позволяют существенно упростить программирование;

- диагностические функции, встроенные в операционную систему

контроллера, с их помощью осуществляется непрерывный контроль

функционирования системы, и выявляются все возникающие отказы, все

диагностические сообщения с отметками даты и времени накапливаются в

кольцевом буфере для последующего анализа;

- парольная защита: обеспечивает эффективную защиту программы от

несанкционированного доступа, попыток копирования и модификации

программы;

- переключатель режимов работы: переключение режимов работы

производится специальным ключом (в SIMATIC S7-300C встроенным

переключателем), после удаления ключа из замочной скважины заданный

режим работы системы изменить невозможно.

Большое количество модулей программируемого контроллера S7-300

оснащено набором встроенных интеллектуальных функций, существенно

упрощающих эксплуатацию системы управления:

- мониторинг сбора сигналов (диагностика);

- мониторинг сигналов аппаратных прерываний.

Диагностика используется для определения работоспособности модулей

ввода дискретных и аналоговых сигналов. Для передачи диагностической

информации применяются маскируемые и не маскируемые сообщения:

- маскируемые диагностические сообщения, которые могут пересылаться

только в том случае, если это разрешено соответствующими параметрами

настройки;

- не маскируемые диагностические сообщения, пересылка которых

производится независимо от соответствующих параметров настройки.

Если диагностическое сообщение готово к передаче (например, сообщение

об отсутствии напряжения питания датчика), то модуль генерирует

диагностическое прерывание (для маскируемых сообщений только в случае

определения параметров разрешения передачи).

Центральный процессор прерывает выполнение программы пользователя

или задач с более низким приоритетом и вызывает соответствующий

организационный блок (OB 82). В зависимости от типа модуля

диагностические сообщения могут носить различный характер.

Контроллеры SIMATIC S7-300 обладают широкими коммуникационными

возможностями:

- коммуникационные процессоры для подключения к сетям PROFIBUS (с

встроенным оптическим или электрическим интерфейсом), Industrial Ethernet и

AS-интерфейсу;

- коммуникационные процессоры для использования последовательных

(RS 232, TTY, RS 422/ RS 485) каналов связи;

- MPI интерфейс, встроенный в каждый центральный процессор и

позволяющий создавать простые и недорогие сетевые решения для связи с

программаторами, персональными ЭВМ, устройствами человеко-машинного

интерфейса, другими системами SIMATIC S7/ C7/ WinAC, параметры

конфигурации MPI интерфейса могут быть определены встроенными

средствами STEP 7;

- центральные процессоры с встроенным интерфейсом PROFIBUS-DP.

Подключение контроллеров SIMATIC S7-300 к сети PROFIBUS-DP может

производиться с помощью коммуникационного процессора или через

встроенный интерфейс центрального процессора.

Центральные процессоры с встроенным интерфейсом PROFIBUS-DP

позволяют создавать распределенные системы автоматического управления со

скоростным обменом данными между ее компонентами через сеть PROFIBUS-

DP. В такой системе центральный процессор способен выполнять функции

ведущего или ведомого DP-устройства. Обращение к входам-выходам

устройств распределенного ввода-вывода производится теми же способами,

что и к входам-выходам системы локального ввода-вывода. Система

локального ввода-вывода образована набором модулей, установленных в

монтажных стойках контроллера.

2.5 Программное обеспечение

STEP 7 – это базовый пакет программ, включающий в свой состав весь

спектр инструментальных средств, необходимых для программирования и

эксплуатации систем управления, построенных на основе систем

автоматизации SIMATIC S7. Отличительной особенностью пакета STEP 7

является возможность разработки комплексных проектов автоматизации,

базирующихся на использовании множества программируемых контроллеров,

промышленных компьютеров, устройств и систем человеко-машинного

интерфейса, устройств распределенного ввода-вывода, сетевых структур

промышленной связи. Ограничения на разработку таких проектов

накладываются только функциональными возможностями программаторов

или компьютеров, на которых инсталлирован STEP 7. [10]

Инструментальные средства STEP 7 позволяют выполнять:

- конфигурирование и определение параметров настройки аппаратуры;

- конфигурирование систем промышленной связи и настройку параметров

передачи данных;

- программирование, тестирование, отладку и запуск программ отдельных

систем автоматизации, а также их локальное или дистанционное

обслуживание;

- документирование и архивирование данных проекта;

- функции оперативного управления и диагностирования аппаратуры.

Все перечисленные функции поддерживаются мощной системой

интерактивной помощи.

STEP 7 входит в комплект поставки всех программаторов семейства

SIMATIC PG. Он может поставляться в виде самостоятельного пакета

программ для персональных компьютеров, работающих под управлением

операционных систем Windows 95/98/NT/ME/2000.

Для возможности подключения программируемых контроллеров

компьютер должен быть оснащен MPI картой или PC адаптером и

соединительным кабелем. STEP 7 обеспечивает параллельное выполнение

работ по одному проекту несколькими разработчиками. Единственным

ограничением при этом является невозможность одновременной записи

данных несколькими разработчиками.

STEP 7 объединяет все файлы программ пользователя и все файлы данных

в блоки. В пределах одного блока могут быть использованы другие блоки.

Механизм их вызова напоминает вызов подпрограмм. Это позволяет улучшать

структуру программы пользователя, повышать их наглядность, обеспечить

удобство их модификации, перенос готовых блоков из одной программы в

другую. В составе программ STEP 7 могут быть использованы

организационные, функциональные, системные блоки, функции, блоки

данных.

В зависимости от способа запуска (циклическое выполнение, запуск по

временному прерыванию, запуск по событию и т.д.) организационные блоки

разделяются на классы, имеющие различные уровни приоритета.

Организационные блоки (ОВ), которые осуществляют управление ходом

выполнения программы, в соответствии с рисунком 2.14.

Рисунок 2.14 Управление ходом выполнения программы

Функциональные блоки (FB) содержат отдельные части программы

пользователя. Выполнение функциональных блоков сопровождается

обработкой различных данных. Эти данные, внутренние переменные и

результаты обработки загружаются в выделенный для этой цели блок данных

IDB. Управление данными, хранящимися в IDB, осуществляет операционная

система программируемого контроллера.

Для каждого функционального (FB) и системного функционального (SFB)

блока операционная система контроллера создает служебный блок данных

IDB (Instance-data Block). IDB генерируются автоматически после компиляции

FB и SFB. Доступ к данным, хранящимся в IDB, может быть осуществлен из

программы пользователя или из системы человекомашинного интерфейса.

Функции (FC) – блоки, которые содержат программы вычисления

используемых функций. Каждая функция формирует фиксированную

выходную величину на основе получаемых входных данных. К моменту

вызова функции все ее входные данные должны быть определены. Такой

механизм позволяет использовать функции без блоков данных.

Блоки данных (DB) предназначены для хранения данных пользователя. В

отличие от данных, хранящихся в IDB и используемых одним блоком FB или

SFB, глобальные данные, хранящиеся в DB, могут использоваться любым из

программных модулей. В DB могут храниться данные, имеющие

элементарный или структурный тип. Примерами данных элементарного типа

могут служить данные логического (BOOL), целого (INTEGER),

действительного (REAL) или других типов. Данные структурного типа

формируются из данных элементарного типа. Для обращения к данным,

записанным в DB, может использоваться символьная адресация.

Системные функциональные блоки (SFB) – это функциональные блоки,

встроенные в операционную систему центрального процессора (например,

SEND/ RECEIVE). Эти блоки не занимают места в памяти программ

контроллера, но требуют использования IDB.

Системные функции (SFC) – это функции, встроенные в операционную

систему контроллера. Например, функции таймеров, счетчиков, передачи

блоков данных и т.д.

Системные блоки данных (SDB) – это блоки для хранения данных

операционной системы центрального процессора. К этим данным относятся

параметры настройки системы и отдельных модулей (аппаратных модулей).

Редакторы стандартных языков обеспечивают полную графическую

поддержку программирования со следующими характеристиками:

- простое и интуитивное использование, создание программы

поддерживается дружественным пользователю интерфейсом и позволяет

использовать стандартные механизмы работы с Windows;

- библиотеки заранее подготовленных сложных функций (например, ПИД

регулирования) и разработанных пользователем решений.

STEP 7 оснащен исчерпывающим набором инструкций, позволяющим

легко и просто решать любые задачи автоматического управления.

ПИД – регулирование реализовано с помощью системного

функционального блока SFB 41.

SFB 41 используется в программируемых логических контроллерах для

управления техническими процессами с непрерывными входным и

выходными переменными. При назначении параметров можно активировать и

деактивировать отдельные функции ПИД – регулятора чтобы адаптировать его

к процессу. Этот регулятор можно использовать как ПИД – регулятор с

постоянными уставками или в многоконтурных системах регулирования в

качестве каскадного регулятора, регулятора состава смеси или

пропорционального регулятора

Функции регулятора основаны на ПИД – алгоритме регулирования

дискретного регулятора с аналоговым сигналом дополненном в необходимых

случаях ступенью формирования импульсов в целях формирования выходных

сигналов с широтно – импульсной модуляцией для двух- или

трехпозиционного регулирования с пропорциональными исполнительными

звеньями. Результатом применения программного обеспечения STEP 7 для

автоматизации процесса измельчения является стабилизация основных

параметров измельчения, представленная в виде трендов, в соответствии с

рисунком 2.15.

Рисунок 2.15 Стабилизация параметров мельницы

Тренды представлены установленным для уже созданных технологических

линий программным продуктом SIMATIC WinCC. Открытая система

визуализации фирмы позволяет легко и просто интегрировать операторский

интерфейс в создаваемые или уже существующие системы технологического

управления избежав при этом непомерных затрат на проектирование и отладку

программного обеспечения. Ядро продукта образует нейтральная по

отношению к отраслям промышленности базовая система, которая оснащена

важнейшими функциями, необходимыми для автоматизации, визуализации и

гибкого управления технологическими процессами.

Управление технологической линией обеспечено блоками и функциями

программной среды STEP 7, оптимизация процесса измельчения системными

функциональными блоками SFB 41, визуализация изменения технологических

параметров представлена программной средой WinCC 5.1 в виде трендов,

показывающих стабилизацию выходных параметров измельчения.

3 Охрана труда

3.1 Организация требований к рабочей зоне производственного помещения

Централизованное управление поточно-транспортными системами

приобретает особо важное значение на обогатительных фабриках вследствие

наличия большого числа технологических потоков и механизмов. Практически

невозможно контролировать и управлять всеми механизмами, не сосредоточив

в одном месте все необходимые органы контроля и управления. При

отсутствии централизованного управления из единого операторного пункта

требуется большое количество людей, занятых на операциях пуска и останова

потоков. Санитарно-гигиенические условия труда в дробильно-транспортных

корпусах и на трактах транспортировки руды наиболее тяжёлые из всех

переделов фабрики. Поэтому сокращение обслуживающего персонала в этих

цехах в результате централизованного управления помимо повышения

производительности труда приводит к сокращению числа рабочих,

находящихся во вредных условиях труда.

Чёткость и безаварийность работы централизованного управления, а также

предупреждение обслуживающего персонала о предстоящем запуске того или

иного потока обеспечивается системой запросной, предупредительной и

ответной сигнализации.

Электрическая блокировка механизмов выполняется в направлении,

обратном потоку транспортируемого материала. Пуск отдельных механизмов

производится в функции времени. При остановке какого-либо механизма

автоматически останавливаются все предшествующие по технологическому

потоку сблокированные механизмы.

Безопасность и удобство обслуживания и ремонта оборудования

обеспечиваются устройством ограждений вокруг движущихся частей и

площадок обслуживания, достаточных по размерам для работы

эксплуатационного и ремонтного персонала, размещения на них запасных

частей и снятых при ремонтах деталей. Все площадки на высоте более 0,3 м

над полом должны иметь прочные перила высотой не менее 1 м. В нижней

части перила должны иметь сплошной бортик высотой не менее 140 мм.

Размещение машин в цехах должно допускать перемещение обслуживающего

персонала, возможность доставки запасных частей и уборки демонтированных

деталей. Трубы и желоба должны быть укрыты под площадками или подняты

над проходами на высоту не ниже 1,8-2 м от пола. Для ремонтных работ и

транспортирования тяжелых частей в цехах дробления измельчения имеются

мостовые краны.

К общим требованиям техники безопасности при эксплуатации машин и

механизмов относятся следующие требования: машины должны быть надежно

закреплены на прочных фундаментах и их детали должны быть механически

прочными. Все движущиеся и вращающиеся части машин должны быть

ограждены. Ограждения должны иметь высоту не менее 2 м от пола. Снимать

ограждения на ходу и работать без них, даже короткое время, категорически

запрещено. Ограждаться должны также опасные зоны, куда могут отлететь

части сломавшихся деталей, инструмента или отходы обрабатываемого

материала. Само ограждение должно быть прочным и надежно закрепленным

на ограждаемой машине или фундаменте; оно должно выдерживать случайные

нагрузки от ударов, отлетающих из опасной зоны предметов и случайных

нагрузок со стороны обслуживающего персонала. Ограждения должны быть

сделаны из сплошного металла или решеток с размером ячейки не более 50/50

мм. Они должны легко сниматься и устанавливаться на место при ремонтах и

иметь при необходимости открывающиеся дверцы для наблюдения и ухода за

машиной.

Смазка, обтирка, чистка и ремонт машин должны производится только при

полной остановке. Обязательно должны быть приняты надежные меры против

ошибочного или самопроизвольного запуска. Самым надежным обеспечением

безопасности при смазке является ее централизация и автоматизация.

Инструмент, обтирочные и смазочные материалы должны храниться в

специальных местах, а в производственных помещениях - только в

металлических ящиках с крышками в количестве, не превышающем суточную

потребность в них.

Рабочие должны быть одеты в исправную, соответствующую данному

рабочему месту спецодежду. Запрещается не по размеру, с длинными и

широкими полами, рукавами и штанинами, которые могу быть захвачены

вращающимися частями машин. Женщины должны заправлять волосы под

головные уборы без свисающих концов. Пол около машин должен быть

ровным, чистым и не скользким. Пролитые жидкости (вода, масло) должны

сразу вытираться. При внезапной остановке (например, при прекращении

подачи электроэнергии) Необходимо немедленно отключить от сети все

электродвигатели, не имеющие автоматического отключения.

Ширина проходов после установки ограждений у крупного и требующего

внимательного наблюдения оборудования (дробилки, мельницы) должна быть

не менее 1,2-1,5 м, у прочего оборудования - не менее 1 м, у неподвижных

частей оборудования - не меньше 0,8 м. Ширина главных проходов в цехах

должна быть не менее 1,5 м. Ширина проходов вдоль ленточных конвейеров

шириной до 600 мм должна быть менее 0,8 м и вдоль широких конвейеров – не

менее 1,1 м. Приводные станции и концевые части конвейеров должны иметь

доступ с трех сторон при ширине проходов не менее 1 м.

Пусковые устройства должны располагаться так, чтобы при включении

машины можно было просматривать все проходы около пускаемой машины.

У шаровых мельниц ограждаются: улитковый питатель – сплошным

металлическим кожухом (со смотровым окном), закрепленным на фундаменте;

большая и малая шестерни – сплошным металлическим кожухом,

закрепленным на фундаментной раме мельницы; трансмиссионные передачи,

валы, торцовые части волов, муфты – кожухами или сетками, закрепленными

на фундаменте или раме.

Внутренний осмотр и ремонт мельницы после остановки должны

производиться только после проветривания ее рабочего пространства. Работа

внутри мельницы допускается под наблюдением лица технического надзора и

в присутствии одного наблюдающего снаружи. Отвертывать гайки крышки

люка, когда мельница находится в положении люком вниз, запрещается.

При погрузке шаров в контейнеры место погрузки должно быть ограждено

и вывешен плакат «Опасно!».

На конвейерах ограждаются цепные, ременные, червячные и зубчатые

передачи, соединительные муфты, ведущие и ведомые барабаны, тросы и

грузы натяженых станций. Для перехода через конвейеры (кроме имеющих

сбрасывающие тележки и передвижные питатели) устраивают переходные

мостки в производственных помещениях через каждые 30-50 м.

Подъемно-транспортное и электросиловое оборудование устанавливается и

эксплуатируется в соответствии со специальными инструкциями.

Санитарно-гигиеническое благоустройство предприятий – важная

составная часть мероприятий по обеспечению здоровых и безопасных условий

труда. Санитарно-гигиенические требования к эксплуатации

производственных помещений и оборудования регламентируются

санитарными нормами, предусматривающими температуру, влажность и

скорость движения воздуха в производственных помещениях, освещенность и

запыленность рабочих мест, уровень шума и вибрационные воздействия.

3.2 Промышленная вентиляция

В производственном помещении необходимо поддерживать состав и

состояние воздуха, отвечающие гигиеническим требованиям, то есть создать

на рабочем месте условия, обеспечивающие наилучшее самочувствие

трудящихся, а также удалить из воздуха или разбавить в нём до безопасной

концентрации вредные и ядовитые газы, пары, пыль. Для этого необходимо

загрязнённый воздух удалять из помещений и взамен него вводить чистый.

Замена загрязнённого воздуха чистым осуществляется за счёт механической

энергии вентилятора или эжектора (механическая вентиляция) или за счёт

естественной вентиляции.

В зависимости от способа подачи или удаления воздуха из помещений

различают вытяжную, приточную и приточно-вытяжную вентиляцию.

Количество воздуха, необходимое для вентиляции помещения, зависит от

способа организации воздухообмена в помещении. При устройстве

общеобменной вентиляции исходными величинами для определения

воздухообмена являются число работающих в помещении людей и количество

вредных выделений (газов, паров, тепла и влаги), поступающих в воздух

помещений.

Согласно санитарным нормам норму воздуха на одного рабочего

принимают равной не менее 30 м

/ч в производственных помещениях с

объёмом на одного работающего менее 20 м

и не менее 20 м

/ч в помещениях

с объёмом на одного работающего от 20 до 40 м

. В помещениях с кубатурой

на одного работающего более 40 м

можно предусматривать только

проветривание (под проветриванием понимается замена воздуха путём

периодического открывания окон и форточек).

В цехе измельчения объём воздуха на одного работающего более 40 м

поэтому для освежения воздуха предусматривается проветривание.

Допустимое количество пыли в воздухе производственного помещения

зависит от содержания в пыли кварца. Нормы допускают концентрацию пыли

(не более): нетоксичная с содержанием кварца менее 2% - 10 мг/м; пыль

нетоксичная, с содержащая кварц от 2 до 10 % - 4 мг/м; пыль нетоксичная,

содержащая кварц от 10 до 70% - 2 мг/м; пыль нетоксичная, содержащая кварц

более 70% - 1 мг-м (33).

Измельчение на обогатительных фабриках мокрое. В цехах измельчения

пыль не образуется.

3.3 Шум и мероприятия по его снижению

Шум является одним из наиболее распространенных факторов внешней

среды, неблагоприятно воздействующих на организм человека. Звук с

физической стороны характеризуется частотой колебаний и силой звука, с

физиологической – громкостью, тембром и высотой тона. Наибольшая

чувствительность человеческого уха относится к звукам с частотой от 1000 до

4000 Гц. Шум – это беспорядочное сочетание звуков, различных по частоте и

силе. Ухо человека чувствительно к давлению звуковой волны. Для измерения

звукового давления принята единица, называемая бел. Практически

применяемая единица в десять раз меньше – децибел. Диапазон слухового

восприятия человека составляет около 130 дБ. В зависимости от уровня и

спектра шума воздействие его на организм человека различно: шум с уровнем

80 дБ затрудняет разборчивость речи, вызывает снижение работоспособности

и мешает нормальному отдыху; шум с уровнем 100 – 200 дБ может вызывать

необратимые изменения и привести к понижению слуха; шум с уровнем 120-

140 дБ способен вызвать механическое повреждение органов слуха. Шум

вредно воздействует не только на органы слуха, но и на весь организм

человека через центральную нервную систему. Воздействие шума на

вегетативную нервную систему проявляется даже при небольших уровнях

звука 40 - 70 дБ, что приводит к нарушению периферического

кровообращения, за счет сужения капилляра покрова и слизистых оболочек.

Допустимые уровни звукового давления, уровня звука и эквивалентные

уровни звука на рабочих местах должны соответствовать требованиям

«Санитарных норм допустимых уровней шума на рабочих местах».

Нормируемыми параметрами шума на рабочих местах являются уровни

среднеквадратичных звуковых давлений (дБ) и уровни звука (дБА),

измеряемые по шкале «А» шумомера, поскольку они наиболее близки к

физиологическому восприятию человеком.

Причиной шума на обогатительных фабриках является соударение

металлических частей машин, падение перерабатываемого материала и

колебания воздуха при движении его по воздуховодам.

Предупреждение вредного влияния шума на организм человека

осуществляется как общими, так и индивидуальными мероприятиями. Из

мероприятий общего характера наиболее важными являются автоматизация и

механизация производственных процессов, а также дистанционное управление

ими, благодаря чему рабочий может следить за работой машин и механизмов,

находясь вне сферы действия вредностей (шума и вибраций) и ограничение

уровня предельно допустимой громкости.

Уровень предельно допустимой громкости устанавливается в зависимости

от частоты: для низкочастотных шумов допустимый уровень составляет от 90

до 100 дБ; для среднечастотных шумов от 85 до 90 дБ; для высокочастотных

шумов от 75 до 85 дБ.

Борьба с вредным воздействием шума производится мерами общего

характера и индивидуальной защиты. Меры общего характера: замена шумных

машин или отдельных узлов бесшумными; звукоизоляция источников

шумообразования; автоматизация и механизация, а также дистанционное

управление, позволяющее рабочему следить за работой машин вне зоны

действия шума. Эффективной мерой по борьбе с шумом является замена:

отрытых зубчатых колес редукторами; прямозубых колес косозубыми или

шевронными, металлических зубчатых колес текстолитовыми. Снижает

уровень шума замена стальной футеровки мельниц резиновой, подкладка

резиновых лент под стальную футеровку, футеровка рудных желобов старыми

конвейерными лентами. Меры индивидуальной защиты заключаются в

перекрытии наружного слухового прохода рабочего заглушками или

наушниками.

Поскольку наиболее перспективным направлением снижения уровня шума

является создание малошумного оборудования, введено техническое

нормирование шума машин. В соответствии со стандартом или техническими

условиями в паспорте машины указывается шумовая характеристика, которая

представляет собой совокупность уровней звуковой мощности машины в

стандартных октавных полосах частот.

3.4 Устранение вибрации

При работе дробилок, мельниц, грохотов и другого оборудования

обогатительных фабрик возникают вибрации (сотрясения), вредно

действующие на организм работающих. В производственных условиях

сотрясения (вибрации) могут воздействовать на организм непосредственным

путём или косвенно. Непосредственное действие вибраций имеет место

главным образом при работе с различными видами пневматического

инструмента. Косвенное воздействие вибраций вызывается чаще всего

сотрясением пола вследствие динамического действия машин, двигателей и

другого оборудования.

При оценке влияния вибраций на организм наиболее важными

показателями являются частота и амплитуда колебаний, а также энергия

сотрясений. Чем больше при прочих равных условиях амплитуда, тем больше

энергия такого колебательного движения, тем сильнее реакция организма на

него. Длительное воздействие вибраций может вызвать профессиональное

заболевание, сопровождающееся расстройством нервной и сердечно-

сосудистой системы, повышением кровяного давления, расстройством опорно-

двигательного аппарата.

Для производственных вибраций рабочего места санитарными нормами

устанавливаются предельно допустимые амплитуды, скорости и ускорения

колебательных движений. Возникновение вибраций предупреждается

балансировкой вращающихся частей механизмов, установкой машин,

вызывающих вибрации, на специальные фундаменты с виброизоляцией и на

фундаменты, не связанные со зданием. Для виброизоляции применяют

прокладки из резины, войлока, пробки, дерева, а также пружины.

3.5 Освещение

Хорошее освещение рабочего места оказывает существенное влияние на

самочувствие человека: световой поток, действуя на сетчатую оболочку глаза

и возбуждая в ней светочувствительные элементы, в то же время

возбуждающе действует и на центральную нервную систему. Кроме того,

хорошее освещение места работы даёт возможность быстро различать

отдельные детали и тем самым способствует повышению производительности

и качества труда. Наконец, хорошее освещение значительно уменьшает

количество несчастных случаев.

Для обеспечения безопасных условий работы и достижения наибольшей

производительности труда освещение производственных помещений и

рабочих мест должно быть достаточным и равномерным, создавать, возможно,

больший контраст между рассматриваемыми предметами и общим фоном,

иметь наивыгоднейшее направление света. Искусственное освещение, кроме

того, должно иметь необходимый спектральный состав светового потока,

диффузность освещения и ограничение прямой и отражённой блескости. В

пределах рабочей площадки освещенность должна выть примерно одинаковой,

равномерной.

Нормы предусматривают следующую искусственную освещенность по

рабочим местам (не менее): надбункерные помещения промежуточных

бункеров, лестницы, коридоры, проходы – 10 лк, надбункерные помещения

приемных бункеров, неподвижные колосниковые грохоты, ленточные

конвейеры – 20 лк; подвижные грохоты, дробилки, приводы ленточных

конвейеров – 30 лк.

Нормы освещенности выдерживаются установкой и надлежащим

размещением в производственном помещении достаточного количества

светильников. В цехе измельчения обогатительной фабрики должно иметься

аварийное освещение. Питание светильников аварийного освещения

производится от независимого источника электроэнергии. Освещенность

помещений при аварийном освещении для эвакуации должна быть не менее

0,3 лк на уровне пола, а при аварийном освещении для продолжительной

работы – не менее 10 % норм, установленных для освещения рабочих

поверхностей в этих помещениях при системе общего освещения.

3.6 Обеспечение микроклиматических условий в отделениях

обогатительной фабрики

С целью создания нормальных условий для персонала обогатительных

цехов установлены нормы производственного климата. Эти нормы

устанавливают оптимальные и допустимые значения температуры,

относительной влажности и скорости движения воздуха.

Под оптимальными климатическими параметрами принято понимать

такие, которые при длительном и систематическом воздействии на человека

обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового

состояния организма без напряжения реакций терморегуляции, создают

ощущения теплового комфорта. В холодные периоды года температура

воздуха, скорость его движения и относительная влажность воздуха должны

соответственно составлять: -22 до -24ºС; 0,1 м/с; 60 - 40%, температура

воздуха может колебаться в пределах от -21 до -25ºС. В теплые периоды года

температура воздуха, его подвижность и относительная влажность должны

соответственно составлять: +23 до +25ºС; 0,1 - 0,2 м/с; 60 - 40%; температура

воздуха может колебаться от +22 до +26ºС. Атмосферное давление в

помещении зала должно быть 1013,25 кПа.

Микроклимат производственных помещений, определяемый температурой,

влажностью и скоростью движения воздуха, влияет на терморегуляцию

организма работающего, а, следовательно, и на производительность труда. Для

холодных цехов, к которым относятся цехи дробления и измельчения

обогатительных фабрик, санитарные нормы требуют температуру не ниже

С, влажность около 80 % и скорость воздуха не более 0,2 м/с в холодные

периоды года и не более 0,3 м/с в теплое время года. Микроклимат

поддерживается устройством приточно-вытяжной вентиляции и размещением

отопительных приборов в помещении цеха, безопасных в отношении пожара и

взрыва.

4 Промышленная экология

С первых дней существования промышленности основное внимание

собственников уделялось результатам производства, а человек вообще не

брался в расчет, хотя вредность производства в первую очередь отражается на

его здоровье в острой или хронической форме, как для самого индивидуума,

так и для его потомства [13].

Объемы загрязнения окружающей среды достигли такого уровня, что во

весь рост встала задача очистки промышленных выбросов в атмосферу. В

соответствии с требованием санитарных норм вредные выбросы, содержащие

пыль, вредные газы и пары, должны быть подвергнуты очистке перед

выбросом в атмосферу. Применяемые методы очистки очень разнообразны,

отличаются конструкцией оборудования и технологией обезвреживания в

зависимости от конкретных условий:

- количества и состава выбросов;

- эффективности очистного оборудования;

- возможности использования изъятых из выбросов продуктов.

Необходимой степени очистки достигают в комбинированной установке,

состоящей из нескольких ступеней с разными аппаратами. Промышленные

отходы, содержащие токсические вещества, очищают в специальных

промывных или адсорбционных очистителях с последующим дожиганием

(конденсационная очистка). Чаще всего применяются абсорбционный и

адсорбционный методы очистки.

Мероприятия по предотвращению выбросов в атмосферу можно разделить

на группы:

- усовершенствование технологических процессов;

- применение современных конструкций технологического оборудования и

агрегатов;

- модернизация методов пылеулавливания;

- герметизация агрегатов оборудования, продуктопроводов;

- подавление процессов образования вредных веществ;

- рециркуляция тепловых и материальных потоков в технологических

схемах;

- предварительная термоподготовка топлива.

Вода в промышленном производстве выступает в качестве сырья,

энергоносителя, растворителя или как промежуточный технологический агент,

но всегда как система, удаляющая отходы.

4.1 Анализ технологии проведения природоохранных мероприятий

Главной целью проведения природоохранных мероприятий является

предотвращение превышения предельно допустимых концентраций (ПДК)

вредных веществ в атмосфере, в воде, в земле за счет выбросов вредных

веществ в окружающую среду в процессе деятельности предприятия.

Для достижения этой цели природоохранные мероприятия начинают

проводиться с этапа выбора места размещения проектируемого предприятия,

проектирования предприятия и также непрерывно в процессе работы

предприятия. Проектирование нового предприятия может быть начато после

согласования с органами природоохраны места размещения предприятия. В

проектной документации обязательно должны содержаться материалы по

природоохранным мероприятиям [13].

В этих материалах дается краткая характеристика, и обоснование решения

по технологии производства в части уменьшения образования и выделения

загрязняющих веществ. Таким образом, нормативными документами

разработчику предприятия предписывается обязательный учет передовых

технологий, как у нас, так и за рубежом. В проектной документации

необходимо указывать полный перечень вредных веществ, выбрасываемых в

атмосферу, сбрасываемых в воду, а также отходов производства.

В процессе проектирования должны быть оценены величины выбросов по

каждому веществу, а также проведен расчет концентрации выбрасываемых

вредных веществ в воздух (воду) с учетом фона от других предприятий. В том

случае, когда оценочная концентрация с учетом фоновых значений не

превышает ПДК, проект согласовывается природоохранными органами и

дается разрешение на строительство.

В проектной документации в соответствии с требованиями стандартов

выбросов предприятия в воздушную атмосферу должны отражаться в

отдельной главе «Мероприятия по охране атмосферного воздуха от

загрязнения». После согласования и утверждения этой главы

природоохранными органами она становится для предприятия нормативным

документом, где определены предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных

веществ в атмосферу для предприятия, а также порядок контроля этих

выбросов.

Кроме указанных выше документов, действующее предприятие должно

иметь согласованный и утвержденный органами природоохраны

экологический паспорт.

Экологический паспорт предприятия, кроме характеристик выбросов

вредных веществ в атмосферу содержит:

- характеристики сбросов в водоемы, канализационные сети;

- использование земельных ресурсов;

- расход сырья и вспомогательных материальных ресурсов;

- расход энергоресурсов;

- количество использованной воды;

- характеристику очистных сооружений;

- характеристику отходов, образующихся на предприятии;

- характеристику полигонов и накопителей, для захоронения отходов;

- сведения о рекультивации нарушенных земель и снятия наружного слоя

почв;

- плату за выбросы, сбросы, размещение отходов загрязняющих веществ в

окружающую среду.

4.2 Влияние изменений окружающей среды на здоровье человека

В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще

становится основным источником загрязнения биосферы. В природную среду

во всех больших количествах попадают газообразные, жидкие и твердые

отходы производств.

Неуклонный рост поступлений токсичных веществ в окружающую среду,

прежде всего, отражается на здоровье населения, ухудшается качество

продуктов сельского хозяйства, снижает урожайность, оказывает влияние на

климат отдельных регионов и состояние озонового слоя Земли, приводит к

гибели флоры и фауны. Поступающие в атмосферу оксиды углерода, серы,

азота, углеводороды, соединения свинца, пыль и т.д., оказывают различное

токсическое воздействие на организм человека.

СО – бесцветный и не имеющий запаха газ. Воздействует на нервную и

сердечнососудистую систему, вызывает удушье. Токсичность СО возрастает

при наличии в воздухе азота, в этом случае концентрацию СО в воздухе

необходимо снижать в 1,5 раза.

Оксиды азота – NO, N

, NO

, N

. В атмосферу выбрасывается в

основном диоксид азота NO

– бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ,

раздражающе действующий на органы дыхания. Особенно опасны оксиды

азота в городах, где они взаимодействуют с углеродами выхлопных газов, где

образуют фотохимический туман – смог. Отравленный оксидами азота воздух

начинает действовать с легкого кашля. При повышении концентрации NO,

возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с

влажной поверхностью слизистой оболочки оксиды азота образуют кислоты,

которые приводят к отеку легких.

– бесцветный газ с острым запахом, уже в малых концентрациях (20 –

30 мг/м

) создает неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки

глаз и дыхательных путей.

Углеводороды (пары бензина, метана и так далее). Обладает

наркотическим действием, в малых концентрациях вызывает головную бол,

головокружение и т.т. Так при вдыхании в течении 8 часов паров бензина в

концентрации 600 мг/м

возникают головные боли, кашель, неприятные

ощущения в горле.

Альдегиды. При длительном воздействии на человека альдегиды вызывают

раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при повышении

концентрации отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита,

бессонница.

Соединения свинца. В организм через органы дыхания поступает примерно

50% соединений свинца. Под действием свинца нарушается синтез

гемоглобина, возникает заболевание дыхательных путей, мочеполовых

органов, нервной системы. Особенно опасны соединения свинца для детей

дошкольного возраста. В крупных городах содержание свинца в атмосфере

достигает 5-38 мг/м

, что превышает естественный фон в 10 000 раз.

Дисперсный состав пыли и туманов определяет их проникающую

способность в организм человека. Особую опасность представляют токсичные

тонкодисперсные пыли с размером частиц 0,5-10 мкм, которые легко

проникают в органы дыхания. Отходы, содержащие минеральные загрязнения,

в основном, локализуются около берегов, лишь некоторая их часть выносится

далеко за пределы территориальных вод.

Особенно опасны загрязнения вод ртутью, поскольку заражение морских

организмов может стать причиной отравления людей. Образование кислотных

дождей связано с поступлением во влажную атмосферу оксида серы и азота.

Особую опасность представляют стационарные источники (ТЭЦ и др.).

Кислотные дожди снижают плодородие почв, ухудшают здоровье населения.

Среди разнообразия химических веществ и физических факторов,

поступающих в окружающую среду, наиболее опасными являются

канцерогены – вещества или факторы, способные вызывать в живых

организмах развитие злокачественных образований. Из организма

канцерогены не выводятся.

К канцерогенными физическим факторам относятся рентгеновские лучи,

радиоактивные изотопы и другие виды радиоактивного загрязнения среды, а

также ультрафиолетовые лучи. Высокие уровни канцерогенных физических

факторов могут, как правило, проявляться в зонах, примыкающих к

аварийным объектам ядерной энергетики.

Малые дозы облучения могут привести к раковым заболеваниям, которые,

как правило, проявляются спустя много лет после облучения. Повреждения,

вызываемые большими дозами облучения, проявляются через несколько часов

или дней. Кроме химических загрязнителей, в природной среде встречаются и

биологические, вызывающие у человека различные заболевания.

Заключение

Основная цель автоматизации производственных процессов – это

обеспечение экономии сырьевых и топливно-энергетических ресурсов,

сокращение ручных операций, улучшение условий труда при управлении

агрегатами, процессами и производством в целом, то есть повышение технико-

экономических показателей технологического передела, цеха, предприятия.

Автоматизацией в широком смысле слова называется частичное

освобождение человека от непосредственного участия в ведении производства

и передача основных функций средствам автоматического регулирования,

сбора информации, контроля и управления.

Внедрение системы автоматизации процесса измельчения обогатительной

фабрики АО «Казмарганец» позволит повысить технологические показатели

работы обогатительного передела, увеличить извлечения металлов, повысить

качество выпускаемых фабрикой концентратов за счет эффективного

управления технологическими процессами с помощью контроллеров и

применения современной измерительной техники.

В результате применения системы автоматизации оптимизировались

технологические параметры, стабилизировалось управление технологической

линией.

Технические решения не только позволили достичь стабильно высоких

технологических показателей работы фабрики, но и обеспечили качественно

новый уровень управления, основанный на современных информационных

технологиях.

Внедрение и использование данной системы автоматизации целесообразно

и экономически эффективно. Настоящий проект позволяет увеличить выпуск

концентратов и сократить эксплуатационные расходы на обогатительной

фабрике АО «Казмарганец» горно-обогатительного комплекса и является

экономически целесообразным.

В разделе «Охрана труда» описаны мероприятия профилактики по

электрической и пожарной безопасности, влияния на организм человека

вибрации и шума, роль освещенности на рабочем месте.

Раздел «Промышленная экология» раскрывает влияние процесса на

окружающую среду.

Произведен экономический расчет автоматизированной системы

управления производством измельчения марганцевой руды

Список использованной литературы

1 Андреев С.Е., Перов В.А., Зверевич В.В. Дробление, измельчение и

грохочение полезных ископаемых. - М.: Недра, 1980. – 352 с.

2 Троп А.Е., Козин В.З., Аршинский В.М. Автоматизация обогатительных

фабрик. – М.: Недра, 1970. – 658 с.

3 Ронканен В.В. Проектирование автоматизации обогатительных фабрик. -

М.: Недра, 1978. – 452 с.

4 Хан Г.А., Картушин В.П. Автоматизация обогатительных фабрик. - М.:

Недра, 1974. – 300 с.

5 Кошарский Б.Д., Ситковский А.Я. Красномовец А.В. Автоматизация

управления обогатительными фабриками. - М.: Недра, 1977. – 423 с.

6 Устинова Г.М. Информационные системы менеджмента. – СПб:

Издательство «ДиаСофтЮП», 2000. – 215 с.

7 Юревич Е.И. Теория автоматического управления. - М.: Энергия, 1969. –

687 с.

8 Козин В.З., Тихонов О.Н. Опробование, контроль и автоматизация

обогатительных процессов. – М.: Недра, 1990. – 463 с.

9 Тихонов О.Н. Автоматизация производственных процессов на

обогатительных фабриках.- М.: Недра, 1985. – 542 с.

10 STEP7 – Язык программирования промышленных контроллеров

SIMATIC S7. / Учебное пособие – ЗАО «Синетик» г. Новосибирск, 1998.

11 Климанов А.Д., Руденко К.Г. Техника безопасности на обогатительных

фабриках. – М: Госгортехиздат, 1962. – 269 с.

12 Грузинов В.П., Грибов В.Д. Экономика предприятия. 2-е изд., 1998. –

187 с.

13 Козырев В.М. Основы современной экономики 1998. – 238с.

14 Экономика предприятия, под ред. В.М. Семенова 2-е изд., 2000. – 103с.

15 Закон РК, О промышленной безопасности на опасных

производственных объектах, от 03.04.2002г.

16 Экологический кодекс РК, от 09.01.07г.