Обʼєкт автоматизації. Комплекс обладнання шестизонної кільцевої нагрівальної печі агрегата ТПА-140 трубопрокатного цеха.

Мета роботи. Оптимизація процесса нагріву заготовок, скорочення питомих витрат енергоносіїв (газ, електроенергія), підвищення оперативності та якості керування, зменшення ролі субʼєктивного фактора в керуванні процесом нагріву.

Структура системи.

Підсистема стежения за піччю; робочее місце оператора КВП; робоче місце нагрівальника печі. Усі структурні одиниці поєднані в локальну мережу, що в свою чергу має звʼязок з локальною мережею агрегата ТПА-140. Кожна структурна одиниця являє собою функціонально завершений вироб на базі високопродуктивної промислової компʼютерної платформи та може експлуатуватися як самостійно, так і в складі системи. Локальна мережа реалізована на базі ETHERNET. Застосована концепція взаємної підтримки рівнів керування.

Технічні засоби.

На рівні керування:

промислові компʼютери вбудованого виконання з кольоровим монітором, клавіатурою та маніпулятором типа "трекбол" на базі процесорних плат відомих виробників стандарта PICMG з високопродуктивними процесорами пасивного охолодження; промислові контролери на базі компʼютерного термінала в приладовому виконанні типу ATL.MEC 2.3 з процесорныии платами формата РС/104, вбудованим рідкокристаличним графіченим дисплеєм та клавіатурою.

На рівні введення, буферизації та обробки сигналів, а також формування вихідних сигналів:

інтелектуальні модулі розподіленого введення-виведення сімейства I – 7000; вбудовані РС–сумісні многоканальні плати введення-виведення.

На рівні польового обладнання:

частотний перетворювач HITACHI L300-160HFE (контроль,керування, захист и регулювання режимів роботи вентиляторів ВМ-15); газоаналізатор ZIROX (високотемпературний контроль складу димових газів у печі); ваги рольгангові (зважування заготовок в технологічному потоці); перетворювачі тиску та різниці тиску мікропроцесорні типу МЕТРАН (контроль тиску та витрат повітря та газу в загальній магістралі та по зонах печі); пірометри радиаційного типу; виконавчі механізми типу МЭО-100, МЭО-250, МЭО-630;датчики оптоелектронні серії ОЕД; безконтактний прилад контроля положення подини печі (контроль розташування заготовок в печі); термометри опору типу ТСМУ та термопари типу ТХАУ (контроль температури повітря, газу, димових газів на вході та виході з печі та в рекуператорі).

Програмне забезпечення.

Розроблено на базі операційної системи реального часу (ОСРВ) і дозволяє обробляти численні події в темпі їх настання, що досягається за рахунок багатозадачності і диспетчеризації програм на основі пріоритетів і швидкого перемикання контекстів. Контури регулювання основних параметрів будуються на основі алгоритму дискретного пропорційно-диференційно - інтегрального (ПІД) регулятора з вбудованим екстраполятором Смітта. Розрахунок оптимальних режимів роботи печі базується на теплофізичній моделі печі і передбачає два типи пошуку оптимальних режимів - точний і швидкий (спрощений) розрахунки. Обидва типи розрахунків базуються на одному методі, але мають різні точності розрахунку і відповідно різний час виконання розрахунку. Критерієм оптимізації є мінімізація споживання газу при заданому режимі посада і температурі видачі заготовок.

Побудований за принципом функціональних вікон, інтерфейс орієнтований на рядового користувача і не вимагає спеціальної кваліфікації обслуговуючого персоналу. Разом з тим він дозволяє оперативно керувати технологічним процесом. Передбачено захист від несанкціонованого доступу до спеціальних настроювальних опцій системи і баз даних.

Основныі технічні характеристики.

1.1. Дискретність задання уставок температур по зонах, °С: 1

1.2. Діапазон задання уставок температур по зонах, °С: 800 -:-1300

1.3. Час повнофакторного розрахунку раціонального режиму нагріву "точний розрахунок", хв, не більше: 12

1.4. Час кореляційнного розрахунку раціонального режиму нагріву "швидкий розрахунок", сек., не більше: 40

1.5. Глибина зберігання розрахункових значень раціонального режиму, років: 5

1.6. Частота опитування параметрів печі, Гц, не менше: 0.5

1.7. Швидкістьсть обміну по послідовноному каналу звʼязку, Мбіт/с, не менше: 1

1.8. Кількість контурів регулювання:

1.8.1 По температурі: 5

1.8.2. По газу: 5

1.8.3. По повітрю: 5

1.8.4. По тиску в печі: 1

1.8.5. По загальному тиску повітря: 1

2. Абсолютна похибка стабілізації температури при стаціонарному режимі, °С, не більше: +/-2

2.1. Вхідні аналогові сигнали:

2.2. Постійного струму 4-20 мА, шт.: 32

2.3. ТХА рівня (термопарні), шт.: 16

2.4. Вхідныі дискретні сигнали, шт.: 48

2.5. Вихідні сигнали:

3.1. Керування виконавчими механізмами (типу засувка, вентиль)

- максимальний струм комутації, А: 5

- напруга комутації, В, змін.струму: 380

- кількість сигналів, шт.: 12 

3.2. Керування швидкістю обертання вентилятора

- номінальна потужність , кВт: 160

- діапазон зміни частоти, Гц: 0-400

- похибка задання, %, не більше: 0,01

- кількість сигналів, шт.: 2

3.3. Режими роботи:

- автоматичний

- дистанційний

- локальний.

Ефективність. Економія газу – 10-15%, економія електроэнергії – 35-40%.

Порядок впровадження. Без зупинки печі в періоди технологічних простоів.

З питань розробки, створення та впровадження систем АСК ТП звертатися

lebedev@atlantis.com.ua

+380 50 342 02 32