Модернизация АСУТП и электропривода подачи трубы стана ХПТ-450. ОАО ЧТПЗ

Объект автоматизации:

Стан холодной прокатки труб ХПТ-450 предназначен для производства бесшовных холоднокатаных труб с постоянным или переменным сечением стенки готовой трубы из углеродистых, легированных и нержавеющих сталей, т.е. для получения сложного профиля стенки трубы.

Трубы с переменной толщиной стенки применяются в атомной энергетике и авиации (для изготовления вертолетных лопастей), поэтому к качеству и производительности агрегата предъявляются повышенные требования.

Процесс холодной прокатки заключается в том, что цилиндрическую заготовку насаживают на коническую оправку и обжимают валками. Толщина стенки трубы зависит от диаметра оправки в зоне деформации металла. Если во время прокатки перемещать оправку, можно получить трубу с заданным законом изменения толщины стенки.

Модернизация системы АСУ ТП стана холодной прокатки труб ХПТ 450П. Процесс холодной прокатки труб

Модернизация системы АСУ ТП стана холодной прокатки труб ХПТ 450П. Функциональная схема стана ХПТ-450 П1
Функциональная схема стана ХПТ-450 П1

Специалистами НТЦ "Приводная техника" выполнены:

Сложность задачи состояла в том, что необходимо было встроить новую цифровую систему, сохранив существующую силовую часть, датчики и электродвигатели.

Существовавшая ранее аналоговая система управления была собрана на дискретных компонентах и имела низкую надежность. Новая система управления полностью цифровая – вся логика управления реализована в программном обеспечении. Это не только увеличивает надежность системы, но и позволяет легко менять ее параметры и структуру без изменения аппаратной части.

Еще одна особенность проекта состояла в том, что это должна была быть очень динамичная система, чтобы успеть поймать положение (по датчикам положения валков), когда труба свободна от зажима, передать сигнал об этом "мозгам", которые должны выдать задание исполнительным механизмам, а они, в свою очередь, – должны успеть отработать это задание в момент, когда труба еще не зажата, т.е повернуть оправку и продвинуть трубу на требуемое расстояние.

АСУТП прокатки труб переменного сечения стенки для стана ХПТ-450 реализовывает задачи следящей системы и предназначена для:

Функциональная схема АСУ ТП формирования трубной заготовки стана ХПТ-450П2:

Модернизация системы АСУ ТП стана холодной прокатки труб ХПТ 450П. Функциональная схема АСУ ТП

Алгоритмическое и программное обеспечение АСУ ТП полностью разработано специалистами НТЦ "Приводная техника".

Система является событийно управляемой: когда в системе происходит определенное событие, например изменение входного сигнала, выполняются программные блоки, связанные с ним. Поскольку одновременно выполняется не вся программа, а только некоторые ее фрагменты, это позволяет существенно уменьшить время рабочего цикла программы.

Для изменения технологической программы не требуется перекомпиляция, достаточно внести изменения в текстовый файл программы и перезапустить сервер.

Надежность и эффективность ПО подтверждается многолетним опытом эксплуатации на других объектах.

Программное обеспечение работает под управлением операционной системы реального времени QNX 6.3 Neutrino (период цикла управления - 5мс с опросом 750 переменных), которая обеспечивает:

(реально можно получить 2 мс на 1000 вх/выходов= контролируемых переменных).

Примеры АРМ вальцовщика:

Модернизация системы АСУ ТП стана холодной прокатки труб ХПТ 450П. Экранная форма задания уставок, параметров датчиков и исполнительных механизмов
Экранная форма задания уставок, параметров датчиков и исполнительных механизмов.

Модернизация системы АСУ ТП стана холодной прокатки труб ХПТ 450П. Экранная форма по отображению хода технологического процесса
Экранная форма по отображению хода технологического процесса.

Функциональная схема системы управления электроприводами механизма подачи трубы/оправки стана ХПТ-450П1:

Модернизация системы АСУ ТП стана холодной прокатки труб ХПТ 450П. Функциональная схема СУ приводами механизма подачи трубы/оправки стана ХПТ-450

В качестве синхронных двигателей на предприятии используются АД с фазным ротором, работающие в синхронном, обращенном режиме. Привод механизма перемещения оправки состоит из 2-х таких двигателей (160 кВт каждый), подключенных последовательно.

Управляемые реверсивные источники тока, составляющие основу преобразователей частоты с непосредственными связями, собраны на приводах постоянного тока Mentor ІІ фирмы Control Techniques с внешним подключением тиристоров.

Для управления приводом используется векторный метод, обеспечивающий высокие динамические характеристики привода за счет прямого управления электромагнитным моментом двигателя.

При создании управляющей системы были применены методы математического моделирования в математическом пакете MATLAB, позволившие ускорить процесс разработки и наладки привода.

Управление приводом реализовано на промышленном компьютере фирмы Beckhoff с современным процессором Intel Pentium M 1.5Ghz с низким потреблением энергии и высокой производительностью.

Благодаря технологиям пониженного энергопотребления, применяемых в портативных компьютерах, для охлаждения компьютеров фирмы Beckhoff не нужны вентиляторы, что немаловажно для работы системы в запыленных условиях.

ДО МОДЕРНИЗАЦИИ:

Модернизация системы АСУ ТП стана холодной прокатки труб ХПТ 450П. Оборудование до модернизации
Огромное количество самодельных печатных плат с аналоговыми компонентами.

ПОСЛЕ МОДЕРНИЗАЦИИ:

Модернизация системы АСУ ТП стана холодной прокатки труб ХПТ 450П. Оборудование до модернизации


Эффекты, полученные от модернизации АСУ ТП и электроприводов стана ХПТ-450: