Kompleksowy system bilansowania wydobycia, nadzoru nad produkcją oraz załadunkiem i sprzedażą węgla w Zakładzie Przeróbki Mechanicznej Węgla na przykładzie systemu SAURON wdrożonego w JSW S.A. KWK Knurów-Szczygłowice mgr inż. Andrzej Molenda JSW S.A. KWK Knurów-Szczygłowice mgr inż. Jan Dubiel RNT sp. o.o. mgr inż. Krzysztof Czajka - RNT sp. o.o.
Wprowadzenie Referat opisuje wieloetapowy proces wdrażania systemu bilansowania wydobycia oraz produkcji Kopalni na przykładzie Systemu Sterowania Automatyzacji Ruchu Oraz Nadzoru SAURON pracującego w Zakładach Przeróbki Mechanicznej Węgla w Jastrzębskiej Spółce Węglowej S.A. KWK Knurów-Szczygłowice. Przedstawiony zostanie wieloletni proces rozwoju oprogramowania i zwiększania jego funkcjonalności. Skutkuje on powstaniem gotowej platformy sprzętowo-programowej umożliwiającej prowadzenie Centrum Zarządzania Ruchem ZPMW oraz wykonanie bilansu produkcji Kopalni. Poruszono możliwości wykorzystania najnowszych technik informatycznych do wspomagania pracy obsługi, zarówno bezpośrednio na torach załadunkowych, jak i w biurach, przy stanowiskach zarządzania. Na koniec zaprezentowane zostanie gotowe rozwiązanie wdrożone w Sterowni ZPMW w Kopalni Szczygłowice.
Plan prezentacji Chronologiczny opis wdrożonych rozwiązań w Kopalni Knurów-Szczygłowice KWK Szczygłowice: 09.2007 12.2007 Budowa systemu przetwarzania danych i sterowania załadunkiem węgla do wagonów dla ZMPW KWK Szczygłowice 06.2008 09.2008 Zabudowa i uruchomienie systemu ważenia służącego do określenia urobku w ZPMW KWK Szczygłowice 01.2011 06.2011 - Modernizacja systemu załadunku węgla do wagonów - Ruch Szczygłowice uruchomienie punktu załadunkowego toru 24 północ i południe. 07.2012 11.2012 Modernizacja trzech wag wagonowych dostawa i uruchomienie stanowiska ważenia wagonów na nieautomatycznej wadze pomostowej toru 30-go. 01.2013 05.2013 - Dostawa, zabudowa i uruchomienie systemu ważenia netta odpadów wyprodukowanych w ZPMW Ruch Szczygłowice 06.2014 07.2014 - Modernizacja systemu wymiany danych z systemem Szyk-Zbyt do standardu WebServices. 01.2014 12.2014 Wykonanie układu bilansowania produkcji Kopalni oraz modernizacja sterowania urządzeniami ciągu technologicznego w ZPMW Ruch Szczygłowice KWK Knurów: 10.2013 03.2014 - Modernizacja pomostowych wag kolejowych w ZPMW Ruch Knurów. W tym zadania modernizacja programu nadzoru nad ważeniem, zainstalowanego na wagach kolejowych na torach 205, 207, 208, 209, 210 i 217. 06.2014 07.2014 - Modernizacja systemu wymiany danych z systemem Szyk-Zbyt do standardu WebServices.
Systemu przetwarzania danych i sterowania załadunkiem węgla do wagonów Opis założeń systemu System przetwarzania danych i sterowania załadunkiem węgla do wagonów został stworzony w celu nadzorowania procesów załadunku, ważenia oraz automatycznego przekazywania uzyskanego wyniku ważenia do systemu nadrzędnego Szyk Zbyt. Swoim zakresem obejmował monitorowanie poszczególnych punktów załadunku węgla do wagonów, analizował czynniki występujące w procesie ważenia i sygnalizował bądź uniemożliwiał generowanie błędnych wyników ważenia poprzez współpracę z urządzeniami wykonawczymi. Urządzenia informatyczne oraz procedury wynikające z kolejności wykonywanych zadań przez pracowników na poszczególnych stanowiskach uporządkowały gospodarkę wagonami, narzucając tryb postępowania w trakcie standardowego prowadzenia ruchu oraz w sytuacjach awaryjnych. Wdrożenie do ruchu założeń systemu zwiększyło dokładność ważenia netta węgla załadowanego do wagonów i umożliwiło automatyczne przekazywanie uzyskanych wyników do dokumentacji sprzedaży.
Systemu przetwarzania danych i sterowania załadunkiem węgla do wagonów Podstawowe elementy składowe System swoim zakresem obejmował następujące punkty załadunkowe: 5 wag pomostowych, 2 wagi zbiornikowe, 4 wag przenośnikowych z układem porcjowania, 1 waga przenośnikowa do mierzenia ilości węgla sprzedawanego transportem przenośnikowym sąsiadującej ciepłowni.
Systemu przetwarzania danych i sterowania załadunkiem węgla do wagonów Budowa systemu opis infrastruktury systemowo-sprzętowej System oparty o platformę SCADA Asix, Użycie bazy danych SQL do archiwizacji danych o załadunkach, Architektura klient-serwer, 1 stanowisko zarządzania Dysponent Wagonów, 4 stanowiska nadzoru i kontroli, Komunikacja oparta o magistralę światłowodową istniejącą sieć ZPMW, Połączenie z systemem Szyk-Zbyt automatyczne przekazywanie wyników uzyskanych w załadowanych wagonach, 12 stanowisk załadunku opartych o sterowniki PLC: Sterowniki Siemens SIMATIC S7 300 Panele operatorskie Siemens SIMATIC Czujniki optyczne pozycji wagonu na pomoście wagi
Systemu przetwarzania danych i sterowania załadunkiem węgla do wagonów Korzyści płynące z wdrożenia systemu Automatyzacja punktów załadunkowych znacząco wpłynęła na szybkość załadunku oraz dokładność uzyskiwanych wyników ważenia. Zredukowana ilość błędnych wyników ważeń i niedokładnych załadunków. Znaczące zmniejszenie liczby reklamacji ilościowych od odbiorców końcowych. Archiwizacja danych w bazie SQL umożliwiająca śledzenie kolejnych etapów załadunku dla pojedynczego wagonu. Przyśpieszona komunikacja wewnętrzna pomiędzy nadzorującymi załadunek a stanowiskami wagowymi. Ujednolicona platforma sprzętowo-systemowa mająca na celu ułatwienie obsługi systemu przez użytkowników końcowych. Zastosowana platforma SCADA dająca możliwość dalszej rozbudowy według zmieniających się wymagań Kopalni.
Modernizacja programu wagowego zainstalowanego na wagach kolejowych Opis zadania Systemu przetwarzania danych i sterowania załadunkiem węgla do wagonów w KWK Knurów wykonana został wykonany na bazie istniejącej infrastruktury wagowej (terminale wagowe, bariery optyczne, układ prezentacji numerów wagonów) oraz na nowej infrastrukturze sprzętowo-programowej. Wdrożenie miało na celu automatyzację procesu obsługi kolejowych wag handlowych oraz przekazywanie wyników ważenia do systemu SZYK bez udziału osób odpowiedzialnych za wykonanie załadunku. Zakres prac wdrożeniowych: Uruchomienie serwera systemu w oparciu o platformę SCADA Asix. Zastosowana komunikacja klientserwer w oparciu o usługi terminalowe RDS, Wykonanie modernizacji urządzeń automatyki sześciu stanowisk załadunku zabudowa nowych sterowników programowalnych PLC, Wykonanie modułu do rejestracji wagonów na urządzenia PDA.
Modernizacja programu wagowego zainstalowanego na wagach kolejowych Korzyści płynące z wdrożenia systemu Zwiększenie szybkości załadunku węgla dzięki modernizacji automatyki punktów załadunkowych. Zmniejszenie liczby błędnych lub niedokładnych załadunków oraz reklamacji od odbiorców końcowych. Możliwość kompleksowego śledzenia załadunku wybranego wagonu w poparciu o bazę danych SQL. Poprawa komunikacji wewnętrznej pomiędzy nadzorującymi załadunek a stanowiskami wagowymi w wyniku wprowadzenia dedykowanego systemu raportowania o stanie bieżących i archiwalnych załadunków. Wprowadzenie ujednoliconej platformy sprzętowo-systemowej ułatwiającej obsługę systemu przez użytkowników końcowych. Możliwość dalszej rozbudowy dzięki zastosowaniu platformy SCADA. Eliminacja błędów w numerach wagonów i przyspieszenie procesu ich rejestracji dzięki zastosowaniu urządzeń PDA do wprowadzenia wagonów na tory załadunkowe przez Ekspedycję.
Monitoring wydobycia węgla z szybów 2. i 3. Opis modułu i przyjętych rozwiązań Moduł monitorowania, bilansowania i raportowania węgla wydobytego skipami z szybów kopalnianych umożliwia prowadzenie nadzoru nad ilością urobku wydobytego przez Kopalnię. W połączeniu z systemem raportowania stanowił narzędzie kontrolne dla prowadzących Ruch ZPMW. Elementy modułu bilansowania wydobycia: Trzy wagi przenośnikowe podłączone do centralnego terminala wagowego. Stały zapis wyników do bazy danych SQL. Automatyczne raportowanie wydobycia godzinowego, zmianowego i dobowego. Automatyczne generowanie podsumowania poprzedniej doby wydobywczej. Możliwość generowania raportów za dowolny okres czasu. Uruchomienie dodatkowych stanowisk wizualizacji, w tym: Dyrektor Techniczny, Dyspozytornia Główna KWK, Dyspozytornia Sortowni ZPMW.
Uruchomienie toru załadunkowego 24 północ i południe Opis modułu i przyjętych rozwiązań Rozbudowa dotychczasowego system poprzez dodanie nowego punktu załadunkowego. Wcześniejsze doświadczenia stanowiły podstawę do wykonania dodatkowego oczujnikowania i wyposażenia punktu załadunkowego. Miało to na celu poprawę dokładności, jakości i szybkości załadunku. W skład nowego toru weszły: Sterownik Siemens SIMATIC S7 300. Panele operatorskie Siemens SIMATIC. Czujniki optyczne pozycji stanu zasypu oraz wysypu zbiornika. Wyświetlacz wielkogabarytowy do prezentacji wyniku. Panel PC do umożliwienia podglądu przez obsługę elementów stanowiska dotąd niemonitorowanych. Realizacja zadania doprowadziła do zwiększenia dokładności i szybkości załadunku w zmodernizowanych punktach.
Uruchomienie systemu ważenia netta odpadów wyprodukowanych w ZPMW Opis systemu - założenia W procesie wzbogacania węgla w Zakładzie Przeróbki Mechanicznej Węgla powstają odpady. Są one ładowane do wagonów i transportem kolejowym wywożone na zwałowiska. Po opróżnieniu składy z pustymi wagonami wracają na teren bocznicy kopalnianej i są podstawiane pod punkty załadunku. System ważenia netta odpadów wyprodukowanych w ZPMW Ruch Szczygłowice w połączeniu z wagą kolejową TRAPPER DRS produkcji Tamtron S.A. oraz dodatkową infrastrukturą wprowadził nowatorski sposób określenia rodzaju i ilości odpadów, załadowanych i wywiezionych na zmianie produkcyjnej
Uruchomienie systemu ważenia netta odpadów wyprodukowanych w ZPMW Założenia techniczne W skład nowego systemu weszły: waga TRAPPER DRS produkcji Tamtron S.A. system czytników kodów i anten RFID na torach załadunkowych oraz torze wagi, 100 wagonów samowyładowcze typ 418V używanych do transportu odpadów z zamocowanymi tagami RFID, dedykowany serwer systemów ScalexWK oraz SAURON, system wizyjny do wspomagania identyfikacji wagonów, Osiągnięte cele: możliwość rozliczenia dokładnej ilości wyprodukowanych odpadów, możliwość rozliczenia dokładnej ilości wywiezionych odpadów, jednoznaczne i automatyczne przypisanie kodu załadowanego odpadu, stworzenie dokumentów potwierdzających ilość wywiezionych odpadów stanowiących podstawę rozliczeń z firmą przewozową.
Wykonanie układu bilansowania Kopalni oraz modernizacja sterowania urządzeniami ciągu technologicznego ZPMW Opis prac wchodzących w skład inwestycji Zadanie polegające na wykonaniu układu bilansowania produkcji Kopalni obejmowało swoim zakresem: Wykonanie projektów wielobranżowych modernizowanych obiektów oraz systemu informatycznego. Remonty w branżach budowlanej, elektrycznej i instalacyjnej, między innymi, kompletny remont pomieszczeń nowego Centrum Zarządzania Ruchem ZPMW. Wykonanie kompletnej instalacji stanowiska dyspozytorskiego. Wykonanie serwerowni ZPMW wraz z instalacjami p.poż, układem samoczynnego gaszenia oraz zasilania awaryjnego. Wykonanie instalacji przywoławczo-rozgłoszeniowej oraz telefonicznej. Wykonanie instalacji monitoringu wizyjnego. Wykonanie modernizacji poszczególnych węzłów technologicznych w celu uzupełnienia sygnałów o stanie pracy urządzeń. Wykonanie ujednoliconego oprogramowania do sterowania Ruchem ZPMW Wykonanie układu bilansowania i raportowania produkcji Kopalni,
Wykonanie układu bilansowania Kopalnie Prace remontowe Centrum Zarządzania Ruchem ZPMW Przed modernizacją Po modernizacji
Wykonanie układu bilansowania Kopalnie Prace remontowe Centrum Zarządzania Ruchem ZPMW Przed modernizacją Po modernizacji
Wykonanie układu bilansowania Kopalnie Prace remontowe Centrum Zarządzania Ruchem ZPMW Przed modernizacją Po modernizacji
Wykonanie układu bilansowania Kopalni oraz modernizacja sterowania urządzeniami ciągu technologicznego ZPMW Budowa nadrzędnej platformy programowej Prace programistyczne miały na celu budowę nadrzędnej platformy programowej integrującej dotychczasowe systemy pracujące w ZPMW. Funkcje platformy programowej: Rejestracja i wizualizacja stanu pracy urządzeń, Rejestracja danych z aparatury kontrolno-pomiarowej służących do uzyskania bilansu Kopalni, Rejestracja i prezentacja obrazu z kamer w ciągu technologicznym ZPMW, Prezentacja danych scalonej wizualizacji na ścianie video, monitorach pulpitu operatorskiego oraz stanowiskach sterowania i zarządzania.
Wykonanie układu bilansowania Kopalni oraz modernizacja sterowania urządzeniami ciągu technologicznego ZPMW Opis przyjętych rozwiązań sprzętowo-programowych Opis platformy systemowej: System oparty o platformę SCADA Asix Evo. Zwiększone bezpieczeństwo aplikacji poprzez zastosowanie serwerów wirtualnych w oparciu o usługę Hyper-V systemu Microsoft Windows 2012 Server. Komunikacja kliencka oparta o usługi terminalowe MS RDS. Sieć logiczna stworzona na bazie VLAN-ów Opis platformy sprzętowej: Zastosowanie dwóch redundantnych serwerów aplikacyjnych. Serwer danych historycznych wykonany na bazie pamięci masowej NAS. Niezależny rejestrator video wraz z dedykowanym oprogramowaniem do zarządzania archiwami. 2 równoważne stanowiska dyspozytorskie. Ściana video zbudowana z 8 monitorów przemysłowych 46. 2 równoważne kontrolery ściany video. Sieć technologiczna oparta o magistralę światłowodową w technologii RING na bazie przełączników zarządzalnych CISCO. Zwiększone bezpieczeństwo głównego węzła sieciowego w serwerowni poprzez zastosowanie przełączników sieciowych w stosie na bazie rozwiązań przełączników zarządzalnych CISCO. Dwie niezależne linie zasilające z układem samoczynnego załączania rezerwy oraz układu zasilania gwarantowanego do podtrzymania wszystkich serwerów, przełączników sieciowych i stanowisk dyspozytorskich. Układ wczesnego wykrywania dymu Senator. Centralny układ sterowania gaszeniem wraz z systemem automatycznego gaszenia KD-200 ze środkiem gaśniczym FM200.
Modernizacja programu wagowego zainstalowanego na wagach kolejowych Ideowy schemat sieci Centrum Zarządzania Ruchem ZPMW Przełączniki CISCO Główne przełączniki pracujące w stosie Wykorzystanie standardu IEEE 802.3ad (LACP) dla serwerów Podział sieci poprzez zastosowanie VLANów 15 punktów dostępowych składających się na RING ZPMW URZĄDZENIA TECHNOLOGICZNE (VLAN) PLC C C KAMERY (VLAN) RING ZPMW 1000BASE-LX (15 punków dostępowych) INNE SIECI CISCO IE3000 STANOWISKA NADZORU (VLAN) C CENTRUM ZARZĄDZANIA RUCHEM ZPMW CISCO 3750X 1000BASE-TX LACP
Podsumowanie System SAURON jako podstawa platforma programowa i sprzętowa do zarządzani Ruchem ZPMW
Dziękujemy za uwagę i zapraszamy do współpracy!