 |
|
Автоматизированная система контроля технологических параметров работы главных электроприводов непрерывно-заготовочного стана 730/500 и электропривода летучих ножниц РПЛН-150 цеха Блюминг No1 ОАО "Криворожсталь".
Разработана, изготовлена и введена в промышленную эксплуатацию на ОАО "Криворожсталь" автоматизированная система контроля технологических параметров работы главных электроприводов НЗС 730/500 и электропривода летучих ножниц. Система позволяет обеспечить непрерывный контроль технологического процесса прокатки в едином масштабе времени и сохранение регистрируемых технологических параметров, что дает возможность выявить нарушения в ходе технологического процесса, выбрать рациональный режим прокатки при изменениях технологии, обеспечить восстановление предыстории возникновения аварийных событий, сократить время поиска неисправностей при авариях в электрических цепях главных электроприводов.
ОАО Криворожский горно-металлургический комбинат "Криворожсталь" является одним из крупнейших предприятий горно-металлургического комплекса Украины. В настоящее время на предприятии проводятся работы по реконструкции и модернизации основного механического и электрического оборудования, модернизации существующих и внедрению новых технологий и систем управления технологическими процессами и производством в целом. Целью этих работ является повышение экономической эффективности производства, качества выпускаемой продукции и расширение рынков сбыта.
В состав обжимных прокатных цехов комбината входят цеха блюминг-1 и блюминг-2. Цех блюминг-1 был введен в эксплуатацию 18 марта 1958 года. За прошедшие 46 лет цехом прокатано более 150 млн. тонн стали.
В состав цеха блюминг-1 входят два прокатных стана: блюминг 1250 и непрерывно-заготовочный стан (НЗС) 730/500. Стан 1250 предназначен для прокатки стальных слитков массой 8-10 тонн в блюмы сечением 300х300мм. НЗС 730/500 состоит из двух непрерывных групп прокатных клетей. Непрерывная группа 730 состоит из восьми горизонтальных прокатных клетей типа дуо, оснащенных попарно-групповым электроприводом и предназначена для транзитной прокатки блюмов, поступающих со стана 1250, в заготовки сечением 125х125мм. Непрерывная группа 500 состоит из шести горизонтальных прокатных клетей типа дуо, оснащенных индивидуальными электроприводами, и предназначена для транзитной прокатки заготовок, поступающих из непрерывной группы 730 в заготовки сечением 80х80 - 60х60мм. В технологическом потоке непрерывной группы 500 установлены реверсивные планетарные летучие ножницы РПЛН-150, предназначенные для порезки металла выходящего из группы на мерные длины.
Целью создания автоматизированной системы контроля технологических параметров работы главных электроприводов НЗС 730/500 и электропривода летучих ножниц была замена морально и физически устаревшего оборудования средств контроля новыми системами, реализованными на базе микропроцессорной техники и современных информационных технологий.
Основными функциями автоматизированной системы контроля технологических параметров работы главных электроприводов НЗС 730/500 и электропривода летучих ножниц (АСКТП) являются:
- сбор первичной информации о таких параметрах работы каждого из электроприводов, как величина напряжения задания на угловую скорость вращения якоря, напряжение задатчика интенсивности, фактическая угловая скорость вращения якоря, ток якорной/статорной цепи, ток возбуждения, напряжение якорной/статорной цепи, состояние коммутационной аппаратуры, аварийной и предупреждающей сигнализаций и др.;
- создание эффективного интерфейса, обеспечивающего наглядное представление технологических параметров работы электроприводов;
- представление полученной информации в реальном масштабе времени в виде числовых значений, а также в виде трендов и графиков различных цветов;
- формирование базы данных о ходе технологического процесса со сроком хранения информации по каждому из объектов не менее двух месяцев;
- формирование базы данных аварийных ситуаций со сроком хранения информации по каждому из объектов не менее одного года;
- ведение журнала событий, в котором отражается информация о времени включения/отключения главных электроприводов, срабатывания аварийной и предупреждающей сигнализаций и т.д.;
- подсчет машинного времени работы главных электроприводов и числа прокатанных заготовок;
- фиксация возникновения перегрузок и подсчет их числа по каждому электродвигателю главного привода;
- подготовка технологических отчетов, в которые заносится следующая информация: число пусков электродвигателей главного привода, машинное время работы стана, число прокатанных заготовок, средние нагрузки, число перегрузок и т.д. за интересующий интервал времени;
- вывод на печать требуемой информации.
АСКТП обеспечивает работу в двух режимах регистрации:
Режим технологической регистрации является основным режимом работы АСКТП и предназначен для обеспечения непрерывного контроля за ходом технологического процесса. Частота дискретизации входных сигналов установлена на уровне 100 выборок в секунду, что является достаточным условием получения достоверной информации для анализа протекания технологического процесса прокатки металла.
Режим аварийной регистрации является вспомогательным режимом работы АСКТП и предназначен для получения более достоверной информации о протекании переходных (в том числе и аварийных) процессов в электроприводе, что достигается повышением частоты дискретизации входных сигналов до 1000 выборок в секунду. При поступлении инициативного сигнала о возникновении аварийной ситуации, который вырабатывается системой управления электроприводом (либо по команде дежурного по машинному залу) формируется и сохраняется отдельный файл данных, который можно просмотреть и проанализировать при помощи программы просмотра архива графиков.
АСКТП работы главных электроприводов НЗС 730/500 и электропривода летучих ножниц состоит из трех функционально самостоятельных частей: АСКТП непрерывной группы клетей 730, АСКТП непрерывной группы клетей 500 и АСКТП летучих ножниц РПЛН-150 (рис.1), соединенных с центральным сервером (ЦС) и между собой при помощи локальной информационной сети (ЛИС) с протоколом Ethernet.
Рис.1. Структурная схема АСКТП работы главных электроприводов НЗС 730/500 и электропривода летучих ножниц.
Каждая из указанных АСКТП состоит из модуля сбора информации (МСИ), рабочей станции дежурного по машинному залу (РСДМ), источника бесперебойного питания (ИБП) и оборудования ЛИС (концентраторы Н1-Н4, коммутатор S1, VDSL модемы М1 и М2).
МСИ выполняют следующие функции:
- прием сигналов с первичных датчиков;
- гальваническое разделение и нормализацию входных сигналов;
- преобразование аналоговых входных сигналов в цифровую форму;
- первичную обработку и передачу технологической информации посредством ЛИС на РСДМ и ЦС.
РСДМ осуществляют прием, обработку, визуализацию и сохранение технологической информации о параметрах работы соответствующего объекта контроля. ЦС выполняет функции приема, архивирования и сохранения зарегистрированной информации о параметрах работы всех объектов контроля. ИБП предназначены для обеспечения работоспособности соответствующей АСКТП и ЦС в случае кратковременного (до 20 минут) исчезновения/просадки напряжения питания, а также для защиты оборудования при повышении питающего напряжения выше допустимого уровня.
Программное обеспечение (ПО) АСКТП функционирует в среде операционной системы реального времени QNX 6.2.1 SE компании QSSL (Канада) и состоит из следующих программ:
- программа регистрации технологической информации;
- настройки параметров регистрации технологической информации;
- синхронизации времени между ЦС (является локальным источником времени), РСДМ и МСИ;
- определения наличия металла в валках и подсчета числа прокатанных заготовок;
- определения перегрузки электродвигателей главного привода (для МСИ непрерывных групп клетей 730 и 500);
- визуализации хода технологического процесса;
- осциллографа;
- просмотра архива графиков;
- просмотра журнала событий;
- формирования технологического отчета;
- анализа состояния ЛИС и ПО;
- редактора пользователей системы.
Базовый язык программирования - С.
Для разработки графического интерфейса РСДМ и ЦС использованы стандартные средства ОСРВ QNX - графическая оболочка Photon и инструментальное средство Photon Application Builder.
На рис.2 представлен внешний вид окна программы визуализации технологического процесса непрерывной группы клетей 730.
Рис.2. Внешний вид окна программы визуализации технологического процесса непрерывной группы клетей 730.
В верхней части окна находится строка главного меню. Ниже расположена панель инструментов, содержащая названия и пиктограммы прикладных программ. Ниже и правее выводится информация о текущих дате и времени. Под строкой времени, слева выводится календарь текущего месяца. Правее календаря находится поле для вывода текущих сообщений системы, где в колонке "Тип" отображается графический символ события, в колонке "Дата" записывается время возникновения события, а в колонке "Событие" выводится текст сообщения. Ниже списка событий расположено изображение прокатных клетей, валки которых при работающих приводах изображаются вращающимися. Кроме этого, отображается движение прокатываемого металла. Под изображением каждой клети выводится информация о текущем состоянии электроприводов, представленная в виде индикаторов изменяющих свой цвет и название. Ниже расположены индикаторы уровня основных энергосиловых параметров приводов и сигналов управления, таких как: ток якоря/статора, напряжение на якоре, скорость вращения, ток возбуждения, напряжения задания на скорость вращения и задатчика интенсивности.
В самой нижней части окна расположена строка статуса, в которой указано наименование контролируемого объекта (ОАО КГМК "Криворожсталь" цех Блюминг-1 непрерывная группа клетей 730).
На рис.3 представлен внешний вид окна программы "Осциллограф" непрерывной группы клетей 730. Программа "Осциллограф" предназначена для отображения в режиме реального времени регистрируемых и расчетных технологических параметров в виде графиков и числовых значений.
Рис.3 Внешний вид окна программы "Осциллограф" непрерывной группы клетей 730.
В верхней части окна находится строка заголовка программы, включающая в себя название программы расположенное по центру и стандартные кнопки управления (свернуть, развернуть, во весь экран, закрыть) расположенные справа. Ниже находится главное меню с пунктами: Файл, Вид, Настройка и Помощь. Справа, в конце строки меню, выводится текущее время.
Под строкой меню находится панель инструментов, содержащая пиктограммы основных функций: открыть, пуск/останов вывода графиков, выбор направления вывода графиков (слева-направо / справа-налево), выбор вида отображения графиков (на одну ось / на отдельные оси), включение/выключение масштабной сетки, включение/выключение режима измерения, вывод информации об объекте и др.
В центре окна находится область для отображения графиков. Правее находится список доступных сигналов с текущими значениями и единицами измерения первичных сигналов. Под областью вывода графиков находятся два бара-регулятора: "Развертка" и "Частота", при помощи которых можно изменять масштаб отображения графиков по оси времени и частоту вывода точек графиков на экран. Правее баров-регуляторов, под списком сигналов, находится область для вывода информации о времени измерения и отображения графиков. В самой нижней части окна расположена строка статуса, в которой указано наименование контролируемого объекта (ОАО КГМК "Криворожсталь" цех Блюминг-1 непрерывная группа клетей 730).
Ретроспективный просмотр и анализ зарегистрированной информации за интересующий интервал времени осуществляется при помощи программы "Просмотр архива регистрации". Интерфейс данной программы аналогичен интерфейсу программы "Осциллограф".
Программы просмотра и анализа графической информации позволяют выполнять следующие операции:
- выбор требуемого интервала времени и количества отображаемых сигналов (до 63 сигналов в одном окне);
- выбор направления отображения графиков сигналов справа - налево или слева - направо;
- сохранение и загрузку одной из 10 конфигураций (список сигналов, цвета графиков) отобра-жения графиков сигналов;
- включение/отключение масштабной сетки;
- изменение масштаба отображаемых сигналов по оси времени (развертки) и частоты вывода сигналов от 0,05 до 1000 Гц;
- индивидуальное изменение масштаба вывода сигнала по оси значений от 0 до 1000 %;
- наложение выбранных сигналов на одну ось;
- изменение цвета графиков отображаемых сигналов;
- измерение временных интервалов между событиями;
- измерение мгновенных, средних и среднеквадратичных значений отображаемых сигналов;
- расчет максимального и минимального значений выбранных сигналов на указанном интервале;
- расчет скорости изменения (производной) отображаемых сигналов;
- ввод и сохранение комментариев к графикам (временные интервалы, числовые значения сигналов в интересующих точках графиков и т.д.);
- вывод на печать сформированной карты сигналов.
ВЫВОДЫ:
- На базе современных аппаратных и программных средств создана надежная и гибкая система контроля технологических параметров работы главных электроприводов и хода технологического процесса прокатки металла, а также анализа аварийных/нештатных ситуаций.
- В сравнении с существующими средствами контроля и мониторинга (перьевыми самописца-ми), данная система имеет следующие преимущества:
- за счет расширенного числа контролируемых сигналов и оптимальной формы представления информации о технологических параметрах работы главных электроприводов улучшены условия и созданы предпосылки для повышения производительности труда оперативно-технического персонала прокатного стана;
- обеспечен непрерывный контроль технологического процесса прокатки в едином масштабе времени, что позволяет объективно выявлять нарушения в ходе технологического процесса и ускорить прием адекватных решений по их устранению;
- упрощается процедура настройки прокатного стана при текущей эксплуатации, а так же при отработке технологических процессов прокатки для новых марок стали, новых калибровок прокатных валков и режимов обжатий;
- сокращается время поиска причин возникновения и принятия решений по устранению неисправностей при авариях в электрических цепях главных электроприводов и соответственно сокращается время непроизводительных простоев технологического оборудования;
- обеспечивается возможность восстановления предыстории событий, которые предшествовали поломкам и отказам механического и электрического оборудования;
- обеспечивается протоколирование событий, накопление информации о технологических параметрах работы главных электроприводов в штатных режимах эксплуатации и при возникновении аварийных ситуаций (на повышенной частоте дискретизации) в виде графиков сигналов, расчет и сохранение среднеквадратичных значений технологических параметров работы главных электроприводов при прокатке каждого слитка и выполнение автоматизированного стати-стического анализа данной информации.
Работы по созданию АСКТП работы главных электроприводов НЗС 730/500 и электропривода летучих ножниц успешно завершены проведением приемочных испытаний и метрологической аттестации измерительных каналов выполненной метрологическим центром ОАО "Криворожсталь", получением свидетельства об аттестации и внедрением системы в промышленную эксплуатацию в качестве средства измерения.
|
|
