Madenlerde bilgisayar destekli kontrol yönetim ve otomasyon

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Tarih
1992
Yazarlar
Kuzu, Cengiz
Süreli Yayın başlığı
Süreli Yayın ISSN
Cilt Başlığı
Yayınevi
Fen Bilimleri Enstitüsü
Özet
Siemens A.G.'nin Erlangen kentindeki madencilik ile ilgili tesis tekniği bölümünde gerçekleştirilen bu çalış manın kanusu"proses kontrolü, idaresi ve otomasyonu" olup, bir prosesin otomasyonunun sağlanması, bilgisayar ekranında görselleştirilmesi ve bu durumdan faydalanarak "proses kontrol ve idaresinin gerçekleştirilmesi"şeklin de özetlenebilir. Tezde,, önce, kullanılan yazılım ve donanımların ta nıtılması ile dayandıkları çalışma prensiplerinin açıklan ması yapılmış, çalışmanın teorik altyapısını teşkil eden STEP-5 programlama dili ve başlıca esasları belirtilmiş tir. Bu açıklamalar esnasında biner-elemanter işlemlere ayrıntılı bir şekilde yer verilmiştir. Kullanılan deney setinde veya oldukça karmaşık sis temlerdeki donanımlar arasındaki komümikasyonun tanıtıl masının ardından, madencilik problemlerinin çözümüne ge çilmiştir. Kullanılan donanımların başlıcaları; CDRDS 2000 görselleştirme sistemi, S5 150-U/S5 100-U otomasyon cihazları, programların sisteme verilmesinde kullanılan PG 675 programlama cihazı ve bütün bu cihazların etkile şiminin sağladığı SINEC L1-BUS haberleşme hattı'dır. Bu donanımlar yardımıyla görselleştirme uygulaması yapılan örnek problemler ise "silo doldurma tesisi, pis su atım tesisi, vagon doldurma tesisi" problemleridir. Fiili uygulamada rastlanılan değerlere uygun şekilde ve riler kullanılmak suretiyle, yukarıdaki örnek problemler le ilgili görselleştirme ve otomasyon uygulamaları yapıl mış ve bunlara ait yazılımlar verilmiştir.
In dem heutigen Zustand haben rechnergestützte Verfahren in fast alien Industriebereichen sehr intensiv Anuendungsmoglichkeiten gefunden. Dieser Entuicklungstrend und verschiedene Anuendungen haben sich schon im Bereich Bergbau gezeigt und bewahrt. Die Computertechnologie von letzten Dahren, inbesandere die Software und Harduiareentwicklungen haben es ermoglicht, die bergbaulichen probleme mit rechner- gestützten l/erfahren Jösen zu können. Die Automatisie- rungs-, Überujachungs-,5teuerungstechniken auch uerden zu diesen sogenannten rechnergestützten Verfahren gezahlt. LJie es oben eru'âhnt worden ist, hat ein tiefgreifen- der liJandel sich im Bereich Bergbau in den vergangenen 10 Dahren vollgezogen was einen erheblichen Innovations- druck ausgelöst hat; Die Entıuicklung ist dadurch gekennzeichnet, dass einerseits eine geuisse sâttigung in der Mechanisierung eingetreten ist, die sich in einer Stagnation der Ausnutzungsgrade der Betriebsmit- tel ausdrückt. Gleichzeitig sind die bergtechnischen Systeme immer umf angreicher und komplexer geuorden und stellen steigende Anf orderungen an die Bedienung und Uartung. Zuschnitt und Aufschluss der Berguerke haben bei Konzentration auf ueniger Standorte zu immer komplexeren Grossanlagen geführt. Die Stichworte Anschlussberguierk, Uerbundberguerk, grossraumiger Wetterverbund kennzeich- nen die Entwicklung. Der Abbau uurde ueiter konzipiert, der Materialtranspart nach Menge und Geuicht hat erheblich zugenommen, gleichzeitig ist eine starke Zunahme der Entfernungen unter Tage zu verzeichnen. xn Mit grosser uerdender Teufe sind infalge klimatischer Einujirkungen, erhöhtem Gebirgsdruck und erhöhter Ausgasung die Arbeitsbedingungen schuiieriger geuiorden. Die kamplexen Systeme sind anfâlliger geuorden gegen technische und tektonische Störungen. Paralel dazu hat unter uie über Tage eine Informationsexplosion stattgef unden, die zu entsprechender Verarbeitung zwingt. Die genannten Tatbestânde haben das gesamte Berguerk und alle seine Teilbereiche immer schuiieriger über- schaubar gemacht. Sie haben zu einem Innovationsdruck geführt, der zu einer Vielzahl van Entuiicklungen unter Nutzung der Möglickeiten der Prazesstechnik und Daten- verarbeitung Anlass gegeben hat. İn dieser Studie mird die Bedeutung eines teilautamatisierten, f ernuberwachenden und gesteuerten Betriebes mit den gesamten Kompenenten erlautert. Mit dieser Absicht werden manche Anlagen souie Behâlter- Füll-,Schmutzujasser-, Wagganf üllungsanlagen ausgeuıahlt und ihre Autamatisierungsproblemen mit den Erlauterungen, dargestellt, demanstriert, und gelast. üJenn ein madernes Berguerk im organisatarischen Sinne definiert uerden soil, ist "ein Berguerk eine kamplexe Anlage mit vielen untereinander verknüpften und voneinander abhângigen Teilsystemen der Geuıinnung, der Förderung, der _ Uer-und Entsorgung snuie der sicherheitlichen Über uachung". üJie für jeden anderen Industriebetrieb, gelten auch für Berguerke folgende Randbedingungen: * Steigende Qualitatsanf arderungen * Sparsamer Rohstoff-und Energieeinsatz * Erhöhte Sicherheitsansprüche bzgl. Menschen und Maschinen. * Uerstarktes Umujeltbeuıusstsein * Angespannte uıirtschaf tliche Situation. Unter diesen Bedingungen ist ein uıirtschaf tlicher Betrieb eines Berguerks nur maglich, uenn, xxıı * Aile Betriebsmittel optimal genutzt, * Die Aktivitâten der verschiedenen Systeme Kaardiniert, * Ein effektiver Einsatz des qualif izierten Personals unter humanen Arbeitsplatzbedingungen ermöglicht uerden, Die Praxis hat bestâtigt, dass diese Ziele nur zu erreichen sind, uenn auch die Möglichkeiten der modernen Inf ormations-und Automatisierungstechnik umfassend genutzt uerden. Überall in der Industrie haben sich Konzepte mit verteilten, hierarchisch strukturierten Automatisieruns- systemen auf Basis von speicherprogrammierten Steuer- geraten (SPS), Minicomputern und leistungsf ahigen Datenubertragungssystemen (Busse) beuâhrt. Besonders im Bergbau, der gekennzeichnet ist durch * Weitverteilte Betriebspunkte mit grossen Entf ernungen. * Eine grosse Anzahl von anfallenden Daten und Signalen. * Schuierige Umgebungsbedingungen. * Sich laufend uandelnde Betriebssituationen, bietet diese Technik bei richtiger Anuiendung folgende Vorteile : * Die Erfassung und Vorverarbeitung der Signale und Messuierte souie die lokalen Steuerungsf unktionen Können mit Automatisierungsgerâten vor Ort mit kurzen Leitungsuegen und schnellen Reaktionszeiten erfolgen. * Eine zentrale Leitiuarte fur die Koordinierung der Teilsysteme souie die überuıachung der Gesamtanlage ujird Ubertage eingerichtet. Dorthin wird von den untertagigen Steuergerâten verdichtete und strukturierte Information übertragen. Diese uird unter betrieblichen und sicherheitlichen Aspekten berarbeitet und in übersichtlicher Darstellung in Form von Anlagenbildern, XIV Diagrammen, Meldungen und Berichten auf Farbbildschirm bzu. Drucker ausgegeben. Die zentrale Leitwarte ist die Nahtstelle zuiischen dem üJartenpersonal und dem Betrieb. Um einen reibungs- losen und sicheren und damit auch tuirtschaf tlichen Betriebsablauf zu geuiahrleisten, kommt einem funktionel- len Wartenbetrieb eine besondere Bedeutung zu. Dabei ist in erster Linie anzustreben, dass der Mann in der Uarte optimal arbeiten kann. Sein schnelles und sicheres Eingreifen auch bei nicht vorhersehbaren Ereignissen und in kritischen Situationen ist entscheidend. Das bedeutet, dass sich auch moderne klartentechnik an den Möglichkeiten des Menschen orientieren muss. Daraus lassen sich folgende Grund- satze fUr ein Ldartenkonzept ableiten:. * Alle zur Beurteilung und Beuâltigung der jeweils aktuellen Situation notwendigen Inf ormationen sind in der üJarte zur Verfügung zu stellen. * Inf ormationen, die nicht das akute Problem betreffen, sind zurückzuhalten, da sie nur verwirrend wirken. * Die Inf ormationen sind so anzubieten, dass sie vom personal mit geringstem Aufwand und ohne Gefahr der Fehlinterpretation erfasst und ausgeuertet uerden können. * Bedienungs-und Eingabef unktionen sind moglichst einfach und benutzerf reundlich zu organisieren, urn Fehlbedienungen zu vermeiden. Diese Grundsâtze sind realisierbar durch: * Einsatz von modernen Graf ik-Buldschirmeinheiten mit integrierten Bedienmöglichkeiten zur Beobachtung und Bedienung der gesamten Anlage bzu. von Teilbereichen, Gegliederte Prozessdarstellung - Gesamtübersicht - BereichsUbersicht - Detaildarstellung xv * Ein qualif iziertes Meldesystem, das z.B.durch komfortable Selektionsmechanismen eine exakte Störur- sachenanalyse ermöglicht. * Einheitliche Beobachtungs-und Bedien-SystemB und -Konzepte zum Betrieb an unterschiedlichen Automatisi- Brungssystemen. * Darstellung der Inf ormationen den jeueiligen Aufgabsn angepasst. Selbsterklârsnd und sindeutig durch gseignstB Uahl von form, Farbe, Lage, Grösse, Attribute (Blinksn) snuie Klartext, Kurven und Balkendiagramme, ggf. unterstiitzt durch akustische signale. * Langzeitspaichermaglichkeiten fiir Hessuertver- laufe und Ereignisse fur Trendanalysen und zur Schuach- stellenerkennung. * Einfache Bedienungen zur Inf ormatiansanuahl und prazessf ührung ohne Adressbuch oder CadEWortstrings z.B. durch Nutzung der intsraktiven Eigenschaf ten van VDU's (Schaltkursar, Touchscreen). Mit Bedienungs-und Beobachtungssystemen wie z.B. CDRGS 2000 lassen sich disss Forderungsn srfüllen. C0R0S 2000 bssteht aus dem Kommunikationsprozessor CP 2000, der in ein Automatisierungsgerât SIMATIC S5-XXX U (über Tage) gesteckt uiird und an den bis zu vier Prozessterminals UDU 2D00, bestehend aus Terminalrschner, Farbmonitor und Tastatur, angeschlossen werden können. Damit lassen sich mshrplatzf ahige Ldartensysteme mit falgenden Eigenschaf ten aufbauen: * Ausgeben und Aktualisieren von Anlagen-Fliess- bildern mit Figuren (Semi-und Vollgraphik mischbar) * Hohe Visualisierungsleistung, beliebig viele Bilder, kurze Aktualisierungszeiten. * Messuertdarstellung in Form von Balken und Kurven. xvi * Dnline-Datenhaltungsf unktionen (PDD) * Meldesystem mit Meldungsarchiv, Meldungsselek- tian und Meldungsquittierung souie frei projektier- baren Meldungsf ormaten. * Kurven-und Meldungs-Langzeitarchivierung. * Aufbereiten und Ausgeben von Betriebs-und Produktionspratokallen. * Anlagenbedienung über Industrietastatur unter- stiitzt durch bildspezif ische Sof tkeyboards, Schaltcur- sarf unktionen und Touchscreen. * Alle Funktianen des Gesamtsystems in geführten Dialog On-targst pro jektierbar (keine Programmierung) * Anpassung an verânderte Anlagensitutatianen Parallel zum Online-Betrieb über menuegef ührte Bild - schirmdialage. * Nichtf limmernde, hochauf İaşende Farbmonitare (36 bzui. 51 cm) mit 6D Hz Vollbild-liliederholf requenz für ermüdungsf reie P razessbeobachtung. * Modulares Systemkanzept, wodurch die Hardware und der Funktionsumf ang dem Anıuendungsf all entsprechend gewahlt uerden konnen. Da bei CORDS 20G0 alle Funktianen (Systemerstellung, Online-Betrieb und Datenhaltung ) auf dem Visualisie- rungssystem selbst ablaufen, uird auch der Host damit nicht belastet und steht ausschliesslich für seine Automatisierungsaufgaben zur UerfDgung. Als besonders vorteilhaft uird u.a. die Tatsache empfunden, dass Anderungen, die sich bei den unter- tagigen Anlagen laufend ergeben, im CORDS 200D-System durch einfache Umparametrierung nachvollziehen lassen. Diese Arbeiten konnen parallel zum Online-Betrieb durchgeführt uerden. D.h., Uochenendeinsâtze, uie sie xvii früher z.B. zur Umrüstung einer entsprechenden Mosaik- uand natujendig uaren, entfallen. Der Gesamtauf uand für solche Umstellungsaktianen reduziert sich von Tagen auf Stunden. Zusammenf assend kann gesagt uerden, dass die Kom- munikatians-und Autamatisierungssysteme für den Bergbau inzuischen so leistungsf âhig sind, dass selbst zeit- kritische Prozesse van übertage aus unterBerücksich- tigung aller ergcınomischen Belange beobachtet und gesteuert uerden können. Durch den frei parametrier- baren Betrieb der Bedien-und Beobachtungs-Systeme uird den besanderen Bedingungen des Bergbaus Rechnung get- ragen.
Açıklama
Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 1992
Anahtar kelimeler
Maden Mühendisliği, Bilgisayar destekli denetim, Madencilik, Otomasyon, Süreç kontrol, Yönetim, Mining Engineering, Computer aided control, Mining, Automation, Process control, Management
Alıntı