САУ кольцевой нагревательной печью

Объект автоматизации. Комплекс оборудования шестизонной кольцевой нагревательной печи агрегата ТПА-140 трубопрокатного цеха.

Цель работы. Оптимизация процесса нагрева заготовок, сокращение удельного расхода энергоносителей (газ, электроэнергия), повышение оперативности и качества управления, снижение роли субъективного фактора в управлении процессом нагрева.

Структура системы.

Подсистема слежения за печью; рабочее место оператора КИПиА; рабочее место нагревальщика печи. Все структурные единицы объединены в локальную сеть, которая в свою очередь имеет связь с локальной сетью агрегата ТПА-140. Каждая структурная единица представляет собой функционально законченное изделие на базе высокопроизводительной промышленной компьютерной платформы и может эксплуатироваться как самостоятельно, так и в составе системы. Локальная сеть реализована на базе ETHERNET. Реализована концепция взаимной поддержки уровней управления.

Технические средства.

На уровне управления:

промышленные компьютеры встраиваемого исполнения с цветным монитором, клавиатурой и манипулятором типа "трекбол" на базе процессорных плат известных производителей стандарта PICMG c высокопроизводительными процессорами пассивного охлаждения; промышленные контроллеры на базе компьютерного терминала в приборном исполнении типа ATL.MEC 2.3 с процессорными платами формата РС/104, встроенным жидкокристаллическим графическим дисплеем и клавиатурой.

На уровне ввода, буферизации и обработки сигналов, а также формирования выходных сигналов:

интеллектуальные модули распределенного ввода – вывода семейства I – 7000; встраиваемые РС–совместимые многоканальные платы ввода – вывода.

На уровне полевого оборудования:

частотный преобразователь HITACHI L300-160HFE (контроль,управление, защита и регулирование режимов работы вентиляторов ВМ-15); газоанализатор ZIROX (высокотемпературный контроль состава дымовых газов в печи); весы рольганговые (взвешивание заготовок в технологическом потоке); преобразователи давления и разности давления микропроцессорные типа МЕТРАН (контроль давления и расхода воздуха и газа в общей магистрали и по зонам печи); пирометры радиационного типа; исполнительные механизмы типа МЭО-100, МЭО-250, МЭО-630;датчики оптоэлектронные серии ОЭД; бесконтактное устройство контроля положения подины печи (контроль расположения заготовок в печи); термометры сопротивления типа ТСМУ и термопары типа ТХАУ (контроль температуры воздуха, газа, дымовых газов на входе и выходе из печи и в рекуператоре).

Программное обеспечение.

Разработано на базе операционной системы реального времени (ОСРВ) и позволяет обрабатывать многочисленные события в темпе их наступления, что достигается за счет многозадачности и диспетчеризации программ на основе приоритетов и быстрого переключения контекстов. Контуры регулирования основных параметров строятся на основе алгоритма дискретного пропорционально–дифференциально – интегрального (ПИД) регулятора со встроенным экстраполятором Смитта. Расчет оптимальных режимов работы печи базируется на теплофизической модели печи и предполагает два типа поиска оптимальных режимов – точный и быстрый (упрощенный) расчеты. Оба типа расчетов базируются на одном методе, но имеют разные точности расчета и соответственно разное время выполнения расчета. Критерием оптимизации является минимизация потребления газа при заданном режиме посада и температуре выдачи заготовок Построенный по принципу функциональных окон, интерфейс ориентирован на рядового пользователя и не требует специальной квалификации обслуживающего персонала. Вместе с тем он позволяет оперативно управлять технологическим процессом. Предусмотрена защита от несанкционированного доступа к специальным настроечным опциям системы и базам данных.

Основные технические характеристики.

1.1. Дискретность задания уставок температур по зонам, °С: 1

1.2. Диапазон задания уставок температур по зонам, °С: 800 -:-1300

1.3. Время полнофакторного расчета рационального режима нагрева "точный расчет", мин, не более: 12

1.4. Время корреляционного расчета рационального режима нагрева "быстрый расчет", сек., не более: 40

1.5. Глубина хранения расчетных значений рационального режима, лет: 5

1.6. Частота опроса параметров печи, Гц, не менее: 0.5

1.7. Скорость обмена по последовательному каналу связи, Мбит/с, не менее: 1

1.8. Количество контуров регулирования:

1.8.1 По температуре: 5

1.8.2. По газу: 5

1.8.3. По воздуху: 5

1.8.4. По давлению в печи: 1

1.8.5. По общему давлению воздуха: 1

2. Абсолютная погрешность стабилизации температуры при стационарном режиме, °С, не более: +/-2

2.1. Входные аналоговые сигналы:

2.2. Постоянного тока 4-20 мА, шт.: 32

2.3. ТХА уровня (термопарные), шт.: 16

2.4. Входные дискретные сигналы, шт.: 48

2.5. Выходные сигналы:

3.1. Управление исполнительными механизмами (типа задвижка, вентиль)

- максимальный ток коммутации, А: 5

- напряжение коммутации, В, пер. тока: 380

- количество сигналов, шт.: 12 

3.2. Управление скоростью вращения вентилятора

- номинальная мощность , кВт: 160

- диапазон изменения частоты, Гц: 0-400

- погрешность задания, %, не более: 0,01

- количество сигналов, шт.: 2

3.3. Режимы работы:

- автоматический

- дистанционный

- местный.

Эффективность. Экономия газа – 10-15%, экономия электроэнергии – 35-40%.

Порядок внедрения. Без остановки печи в периоды технологических простоев.

По вопросам разработки, создания и внедрения систем АСУ ТП обращаться

lebedev@atlantis.com.ua

+380 50 342 02 32