Сортовой прокатный стан 250 предназначен для производства кругов диаметром от 10 до 30 мм и полос от 50x10 до 20x3 мм. Он включает в себя черновую группу из 7 клетей, промежуточную из 3 клетей и две чистовые линии. Первая линия содержит 12 клетей, вторая линия 9 клетей. Одновременно в производстве находятся два различных типа продукции, что требует согласования настройки чистовых линий и общей группы прокатных клетей. Обычно более тонкие профили прокатываются на первой линии, содержащей большее количество клетей, но в любом случае секундные объемы металла, проходящего через прокатный стан, должны быть согласованы.
Таким образом, особенностью настройки данного стана является согласование калибровки валков для производства двух видов продукции и скоростных режимов прокатных клетей двух чистовых линий и общей группы. При подготовке производства ранее использовались технологические таблицы в которых содержалась информация о калибровке валков и скоростном режиме прокатки.
Количество таких таблиц составляло несколько сотен, причем одна и та же продукция на чистовой линии могла производиться из различного подката промежуточной группы. Контроль скоростного режима прокатных клетей выполнялся с помощью контактного тахометра, что повышало трудоемкость настройки стана и повышало уровень опасности для обслуживающего персонала. На основании анализа сложившейся ситуации до внедрения системы были выполнены следующие мероприятия:
При разработке структуры автоматизированной системы сопровождения производства непрерывного прокатного стана (АССП) было принято во внимание, что основными лицами, ответственными за настройку стана являются мастер и оператор. Их функции распределяются следующим образом: мастер стана подготавливает таблицы настройки и выдает необходимую информацию вальцовщикам и электрикам; оператор устанавливает скоростные режимы прокатных двигателей таким образом, чтобы получить требуемую линейную скорость вращения валков. В соответствии с этим АССП включает в себя два узла: главный на посту оператора, выполненный на базе промышленного компьютера и дополнительный, реализованный на персональном компьютере мастера стана.
Функциями главного узла являются: прием информации о скорости и токе двигателей прокатных клетей и вспомогательных механизмов; визуализация полученной информации в числовой форме и форме временных диаграмм (трендов); ввод, хранение и отображение данных о параметрах настройки стана (диаметры валков, размер проката, калибровка валков, скоростной режим). В памяти промышленного компьютера хранятся также база данных по настройке стана, ежедневные отчеты по работе и файлы трендов, записанных по команде оператора. На персональном компьютере мастера стана производится редактирование базы данных, обработка ежедневных отчетов и зарегистрированных трендов.
В соответствии решаемыми задачами выбраны аппаратная часть и базовые операционные системы узлов. В главном узле используется одноплатный промышленный компьютер PCA-6772F-Q1A1, установленный в корпусе IPC-6806S (Advantech), с питанием от бесперебойного источника. (Рис.1).
Высокопроизводительная плата аналого-цифрового (АЦП) преобразователя PCL-818L-A6 преобразует нормированные аналоговые сигналы в цифровую форму. Нормирующие преобразователи SCM5B41-03 (Data forth) установлены на четырех панелях SCMPB02-3. Их соединение с АЦП осуществляется через терминальную плату ADAM-3937-A. Источник питания SCMXPRE-003 обеспечивает напряжение для работы преобразователей SCM5B41-03. Все вышеперечисленные модули смонтированы в шкафу Rittal AK 1652.600, установленном в помещении главного поста. Для реализации интерфейса оператора, промышленный плоскопанельный монитор FPM-3176TVR, клавиатура KS801 (Indukey) и защищенная мышь KH8243 установлены в отдельном, удобном для работы, месте пульта. Связь между главным модулем и ПК мастера стана реализуется в локальной сети Ethernet. Все входные сигналы для работы системы поступают в виде напряжений от соответствующих электроприводов.
Контроллер главного модуля работает в режиме реального времени. С частотой 100 Гц он выполняет сбор данных о 64 основных и 8 дополнительных сигналах, их размещение в памяти и визуализацию, а также реализует интерфейс оператора и сетевые функции. Для обеспечения надежной работы в главном контроллере используется операционная система реального времени Нейтрино, разработанная кампанией QSSL (Канада). На компьютере мастере стана используется обычная операционная система Windows. Интерфейс оператора стана разработан с использованием графического редактора Photon. Все прикладное программное обеспечение написано на языке СИ. Специальные программы «Редактор таблиц настройки стана» (Ed) и «Просмотрщик трендов» (Vie) были разработаны для пользователей системы. Первая из них предоставляет пользователю доступ к базе данных для редактирования существующих и создания новых программ прокатки. Внешний вид главного окна Ed представлен на рис. 2.
В соответствии с размещением оборудования стана, информация разделена на три основные группы. Первая группа Line 1 содержит информацию о параметрах настройки клетей первой линии с 8 по 22 при прокатке различного сортамента. Вторая группа содержит такую же информацию для клетей второй линии с A до L. В связи с тем, что клети промежуточной группы используются как в первой, так и во второй линиях, они имеют двойное обозначение. Например, первая клеть промежуточной группы обозначается как №8 при прокатке по первой линии и как №A при прокатке по второй линии. В названиях программ прокатки обязательно содержится информация о виде продукции и типе калибра последней клети промежуточной группы. Это необходимо для автоматической проверки возможности одновременного производства выбранных видов продукции. Пользователь имеет возможность редактирования программы прокатки выбранного продукта, нажав клавишу Edit. Появившееся окно содержит информацию аналогичную Таблице 1, за исключением того, что вместо абсолютного значения линейной скорости валка приводится R-фактор, представляющий собой отношение линейных скоростей валка данной и предыдущей клетей.
Неиспользуемые клети должны быть указаны как Dummy, установкой маркеров в соответствующих окнах. Программа Ed может быть использована на любом ПК, но только с ПК мастера стана отредактированная программа прокатки может быть переслана непосредственно в главный модуль по сети Ethernet. И соответственно есть возможность для загрузки используемой программы прокатки в обратном направлении из главного модуля в ПК мастера стана. Программа прокатки в черновой группе клетей разработана для трех типоразмеров заготовки (120x120мм), (125x125мм), (130x130мм). Эта информация размещена в области “Other” главного окна редактора. В окне с информацией о настройках черновой группы содержится скорость первой клети, которая является базовой для расчета всех остальных скоростей через диаметры валков и R-факторы.
Подготовленная программа прокатки может быть переслана в главный модуль, а ее резервная копия сохранена на ПК мастера стана. Ежедневно при начале прокатки оператор выбирает требуемые программы, используя интерфейсное окно системы (рис.4).
Правильность значений диаметров валков, размеров заготовки и другие параметры могут быть проверены с помощью функции “Preview”. Эти данные могут быть изменены непосредственно на посту, но только персоналом, имеющим доступ к функции редактирования через систему пароля. Если все индицируемые значения правильны, оператор вводит значение скорости привода первой клети и получает значения скоростей приводов всех остальных клетей как результат пересчета через R-факторы. Затем он вручную настраивает фактические скорости приводов равными заданным, и процесс прокатки может быть начат. Скорости (линейные и угловые) и токаи приводных двигателей могут быть представлены в численном виде, в виде диаграмм или временных трендов (рис.5).
Оператор может также сохранить временные диаграммы для последующего детального анализа. Эта функция позволяет персоналу выяснить причины нарушений нормального процесса прокатки. Функция осциллографа также очень полезна для точной настройки стана, так как все изменения токов при прохождении заготовкой различных клетей, хорошо видны на экране.
Значения скоростей, диаметров и размеров могут быть сохранены в базе данных программ прокатки, когда стан хорошо настроен. Эта функция доступна только в режиме пароля. Количество заготовок, заданных в стан и полученных на выходе двух линий автоматически определяется и индицируется на главном экране. Вся накопленная информация сохранятся в конце дня по команде оператора в текстовом файле отчета.
Внедрение автоматизированной системы сопровождения производства непрерывного прокатного стана позволило:
В конечном результате достигнуто повышение производительности и эффективности работы сортового прокатного стана.
