С помощью УВМ
Возможны три варианта использования УВМ для управления НСХП.
При работе УВМ в режиме «советчика» выдаваемые ею решения являются рекомендацией для вальцовщиков и операторов прокатного стана. Они используют в этом случае УВМ как расчетчика режимов прокатки. Этот режим применяли как за рубежом, так и в СССР на первом этапе автоматизации прокатных станов.
Наиболее совершенной и гибкой является структура, в которой УВМ решает задачи настройки, коррекции и адаптации. Непосредственное регулирование основных технологических параметров (толщины, натяжений, плоскостности) полосы осуществляют локальные системы. С помощью коррекции и адаптации в этой структуре повышается надежность и точность функционирования локальных систем (второй вариант).
Третий вариант – функции локальных САР переданы УВМ. Это усложняет структуру управляющих алгоритмов и предъявляет более высокие требования к цифровому вычислительному комплексу по объему памяти и быстродействию.
В частности, автоматизированная система управления производством (АСУ П) и технологическим процессом (АСУ ТП) бесконечной прокатки на НСХП 2030 ОАО НЛМК построена по многоуровневому принципу с использованием четырех управляющих вычислительных машин (рис.134), восьми микро-ЭВМ и локальных систем регулирования. Это позволило создать замкнутую систему регулирования.
|
| Рис.134. Схема машинной системы, управляющей процессом работы НСХП 2030 ОАО НЛМК |
Назначение вычислительных машин следующее: ЭВМ-1 предназначена для обработки экономической информации, расчета производительности и является основой автоматизированной системы управления производством (АСУ П); ЭВМ-2 решает задачи пересчета заданного режима в уставки и образует оптимизирующую систему; ЭВМ-3 и ЭВМ-4 – управляющие машины, обеспечивающие управление основными технологическими операциями при прокатке.
|
|
Непосредственно АСУ ТП стана бесконечной прокатки содержит три уровня иерархии (рис.135). К нижнему уровню I относятся базисные системы автоматизации, к уровню II – системы регулирования технологических параметров и автоматического управления, и к уровню III –системы начальной настройки, оптимизации, формирования, отображения и регистрации технологической и производственной информации.
|
| Рис.135. АСУ ТП стана бесконечной прокатки: ИВС – информационно-вычислительная подсистема; УВС – управляюще-вычислительная подсистема; АСНС – автоматизированная система начальной настройки; САРТ и Н – система автоматического регулирования толщины и натяжения полосы; САРФ – система автоматического регулирования формы полосы; АСКР – автоматическая система контроля и регистрации информации; САЦР – система автоматического центрирования рулона; САЗ – система автоматического замедления механизмов головной части стана; СП – система позиционирования механизмов стана; СУРС – система управления скоростными режимами; СУГНУ – система управления ГНУ; САУВ – система автоматической установки валков по линии прокатки после перевалки; САПЭ – система автоматической подачи эмульсии; СТОМ – система точного останова моталки; ПУР – пульт управления у разматывателей; ПУС – пульт управления у стыкосварочной машины; ЦПУС – центральный пост управления; ДМ – алфавитно-цифровые видеотерминалы; МИЦ – цветные телевизионные индикаторы |
Управляющие функции АСУ ТП
|
|
–начальная настройка стана по расчетным или накопленным экспериментальным программам прокатки;
–корректировка начальной настройки стана в процессе прокатки по фактическим параметрам и адаптация математической модели расчета начальной настройки;
–регулирование толщины, натяжений, формы полосы;
–управление гидронажимными устройствами (ГНУ);
–компенсация колебаний, обусловленных эксцентриситетом валков;
–управление скоростными режимами стана;
–центрирование рулона относительно оси разматывателя при установке рулона;
–замедление механизмов головной части стана в конце размотки рулона;
–точный останов заднего конца полосы на моталке в конце намотки рулона;
–сопровождение сварного шва по линии стана;
–динамическая перестройка стана при пропуске межзаказного (полосы металла разных плавок стали) сварного шва;
–регулирование расхода эмульсии;
–установка валков по линии прокатки после перевалки;
–формирование рулонов по заданным критериям и управление резом полосы перед моталками.
Информационные функции АСУ ТП
–сбор, обработка, отображение и регистрация технологической информации о силе прокатки, скоростях, токах якорных цепей и цепей возбуждения электродвигателей главных приводов клетей и моталок, натяжении полосы, толщинах полосы на входе, выходе из стана и в межклетевых промежутках, расходе эмульсии, давлениях в гидросистемах ГНУ и в системах гидроизгиба валков, о положениях плунжеров ГНУ, о температуре рабочих валков;
|
|
–сбор, обработка, отображение и регистрация производственной информации в виде карточки обработки рулона, паспорта на рулон, сменного рапорта о работе стана;
–сбор, обработка, отображение и регистрация диагностической информации о работе оборудования стана и средств автоматизации.
Функции отдельных уровней иерархии АСУ ТП
В базисный уровень входят системы
–управления скоростными режимами стана СУРС;
–позиционирования механизмов стана СП;
–центрирования рулона по оси разматывателя САЦР;
–замедления механизмов головной части стана в конце размотки рулона САЗ;
–установки валков по линии прокатки после перевалки САУВ;
–управления ГНУ клетей (СУГНУ);
–управления подачей эмульсии САПЭ;
–точного останова моталки в конце смотки рулона СТОМ.
Средний уровень иерархии АСУ ТП составляют системы САРТиН, САРФ, АСКР. Системы реализованы на базе микро-ЭВМ.
Координация работы систем нижнего и среднего уровней, расчет и коррекция начальной настройки стана, сбор, обработка, отображение и регистрация технологической и производственной информации осуществляются управляюще-вычислительной УВС и информационно-вычислительной ИВС подсистемами, автоматизированной системой начальной настройки АСНС, составляющими верхний уровень иерархии АСУ ТП.
АСУ ТП на стане бесконечной прокатки функционируют таким образом.
Технологический процесс прокатки на стане начинают с момента ввода исходных данных о рулоне, поданном для установки на разматыватель. В состав данных о рулоне входят: номер рулона, номер плавки, номер стандарта или технических условий на поставку готовой продукции, марка стали, входная и выходная толщина, ширина полосы, код точности прокатки. В ИВС вводятся данные о валках. Информация о рулоне и валках из ИВС поступает в УВС и используется для настройки стана на прокатку полос заданного размера. Слежение за прохождением сварных швов по линии стана и рулонов осуществляется УВС.
В головной части стана автоматизируются все операции по центрированию, размотке рулона, перемещению ножниц, подаче подката в валки.
В районе моталок автоматизируются операции установки упорных винтов подающих роликов за последней клетью в зависимости от толщины полосы и точного останова моталки после смотки рулона в положении, удобном для снятия рулона с барабана моталки.
В процессе прокатки с помощью САРТиН и САРФ стабилизируются выходная толщина, форма полосы и межклетевые натяжения. САРТиН выдает управляющие воздействия в СУРС и в СУГНУ клетей, а САРФ – в СУГНУ, в САПЭ и в систему управления гидроизгибом рабочих валков последней клети.
С помощью АСКР собирается, обрабатывается, отображается и регистрируется информация о состоянии оборудования стана и его неисправностях, о последовательности событий в развитии аварии, о событиях, предшествовавших аварии, в том числе о ручных вмешательствах, о недостающих условиях для выполнения команд оператора на начало цикла операции. ИВС формирует и выдает на печать по запросу оператора следующие документы: паспорт на рулон и карточку обработки рулона, сменный рапорт с производственными показателями работы стана, в том числе с данными о длительности, причинах и виновниках простоев стана.