Автоматизация кузнечнопрессового участка
Содержание
Введение
1. Технологический процесс изготовления поковок
2. Функциональная схема АСУ ТП кузнечнопрессового участка
3. Зона нагревательных печей
4Устройство и принцип работыAS-interface
Список использованной литературы
Введение
Практически давно былоизвестно преимущество децентрализованной автоматизации. Принимая во внимание,что несколько лет назад тенденция управления и контроля технологическимпроцессом была отдана диспетчерам-операторам, то в настоящее время этатенденция направлена к распределенным решениям, то есть к децентрализованным. Важныетехнологические моменты производственного процесса немедленно обрабатываютсяоператором на месте тем самым, обеспечивая децентрализованное управление.Только важная информация передается на центральный процессор. Преимуществатаких решений очевидны:
· Небольшие и конкретные программыобеспечивают легкий ввод в действие участков цехов завода;
· Меньшее количество времени простоя, таккак индивидуальные станции работают в реальном времени;
· Снижение процесса обмена данными междууровнями (диспетчерами) через систему шин;
· Более легкая, более быстрая установка ивыбор систем расширения;
· Последовательное управление процессомпроизводства и программирования благодаря стандартной системе общегопользования «Союз Автоматизации».
Из-за его несложной структурыAS-i (Actuators Sensors Interface) является превосходным выбором для использованиямежду датчиками / приводами и децентрализованным управлением.
Важнейшим фактором повышения эффективностиметаллургического производства в промышленности является развитие систем автоматическогоуправления (САУ), как технологическим оборудованием, так и всем технологическимпроцессом в целом. Металлургическое производство является сложным, консервативнымпроцессом, так как используется дорогостоящее технологическое оборудование,работающее в сложной агрессивной среде.
Современное оборудование оснащается передовымитехнологиями первичного сбора, преобразования и использования технической итехнологической информации для повышения производительности и качествавыпускаемой продукции.
В системах автоматическогоуправления в качестве сигналов обычно используются электрические и механическиевеличины (например, постоянный ток, напряжение, давление сжатого газа илижидкости, усилие и т.п.), так как они позволяют легко осуществлятьпреобразование, сравнение, передачу на расстояние и хранение информации. Водних случаях сигналы возникают непосредственно вследствие протекающих приуправлении процессов (изменения тока, напряжения, температуры, давления,наличия механических перемещений и т.д.), в других случаях они вырабатываютсячувствительными элементами или датчиками.
1. Технологический процессизготовления поковок
Стальные слитки поступают в кузнечнопрессовыйцех в холодном состоянии и требуют предварительного нагрева перед ковкой.Технологическое назначение операции нагрева заключается в том, чтобы привестиметалл в такое высокотемпературное состояние, при котором существенно снижаетсясопротивляемость деформированию, повышается пластичность.
Нагрев осуществляют в пламенной нагревательнойпечи с выкатным подом (рис 1).
Ковка слитка осуществляется в пределахзаданного температурного интервала, пределы которого назначаются по диаграммесостояния системы железо-углерод и составляют 1250 – 750 °С. Этотинтервал находится ниже линии Солидуса на 100–150 °С (верхний предел) ивыше линии критических точек А3 на 25–50 °С (нижний придел). В пределахэтого интервала сталь имеет однофазную аустенитную структуру, т.е. все зёрнаимеют высокую пластичность, вязкость и одинаковый фазовый состав. Несоблюдениезаданных температурных условий приводит к основным видам дефектов и брака принагреве металла перед ковкой: недогреву, перегреву и пережогу.
Нагретый слиток куют на гидравлическом прессе (рис1) с помощью специального манипулятора (рис 2), который позволяет быстро илегко перемещать поковку на бойках пресса (подачи и кантовки).
Основной операцией ковки является протяжка т.е.постепенное обжатие заготовки по её длине, с промежуточными кантовками, прикоторой увеличивается длина заготовки за счёт уменьшения площади её поперечногосечения.
/>
Рис. 1 Схема кузнечнопрессового участка
2. Функциональная Схема АСУТП кузнечнопрессового участка
Автоматизация кузнечнопрессового участкаосуществляется с помощью распределённой АСУ ТП. Участок подразделяют
на три зоны управления:
1.зона нагревательных печей,
2.зона манипулятора,
3.зона самого пресса.
Основной информационной функцией АСУ ТП кузнечнопрессовогоучастка является слежение заположением металла на бойках пресса, соблюдение требований технологииизготовления и выдержка температурного режима при нагреве.
Основные Управляющие функции АСУ ТП гидравлическогопресса можно подразделить следующим образом:
1.расчёт настройки и настройка оборудования,
2.управление темпом обработки давлением,
3.расчёт подстройки и подстройка оборудования,
4.управление процессом ковки отдельной заготовки.
Непосредственное управление переменными процесса ковкина прессе осуществляется локальными системами управления устройствами итехнологическими переменными процесса (Табл.1).
Таблица 1. Функциональная Схема АСУ ТП кузнечно-прессовогоучастка
Децентрализованная УВМ Зона нагревательных печей Зона пресса Зона манипулятора ЛСУ УУ ЛСУ ТП ЛСУ УУ ЛСУ ТП ЛСУ УУ ЛСУ ТП
-СУ показателями тепловой работы нагревательных печей.
– СУ расходом топлива.
-СУ температурой заготовки,
-СУ перемещением бойка,
– СУ перемещением стола
-СУ высотой заготовки
-СУ механизм зажима заготовки,
– СУ продольным перемещением манипулятора (величина подачи),
– СУ Поворотом хобота, манипулятора
СУ вертикальным перемещением хобота манипулятора.
-СУ величиной подачи.
– СУ углом кантовки.
3. Зона нагревательныхпечей
Более детально рассмотрим систему управлениязоной нагревательных печей, где производится нагрев слитков по заданному режиму(рис. 3).
Температура в печи замеряется тремя датчиками,расположенными в разных местах, температура слитка – двумя датчиками с разныхсторон (рис. 4).
/>
/>
/>
Рис. 8.Распределённая АСУ ТП кузнечно-прессового участка
4 Устройство и принципработы AS-interface
Отличительной чертой AS-интерфейсаявляется использование одного 2-жильного кабеля для обмена данными и подводапитания к датчикам и исполнительным устройствам. Для питания сетевых устройствдолжны использоваться только специальные блоки питания, предназначенные дляработы в AS-интерфейсе. Обычные стабилизированные блоки питания могутиспользоваться только для питания вспомогательных цепей сетевых устройств ASинтерфейса.
Сетевой кабель имеет оболочку специальногопрофиля, что исключает возможность ошибок при монтаже сетевых компонентов.Подключение новых компонентов производится методом прокалывания оболочкикабеля.
В составе AS-интерфейса могутиспользоваться:
• Ведущие сетевыеустройства в виде коммуникационных процессоров программируемых контроллеровSIMATIC S5/S7 и станций распределенного ввода-вывода SIMATIC ET 200M/X, а такжемодулей связи DP/AS-i.
• Сетевой кабель AS-интерфейсас оболочкой специальной или круглой формы.
• Повторители/расширители.
• Блоки питания ASинтерфейса.
• Модули дляподключения стандартных датчиков и исполнительных устройств.
• Датчики иисполнительные устройства с встроенным интерфейсом ведомых устройств.
• Приборы для установкисетевых адресов ведомых устройств AS-интерфейса.
• Оборудование иаппаратура других производителей.
/>
Рис. 9. КонфигурацияAS-interface
Выбор датчиков
Для измерениятемпературы в печи выберем платино-родиевую термопару, характеристики которойпредставленны в таблице 2
Термопаройназывают датчик генераторного типа, измеряющий температуру в окрестностиопределенной точки температурного поля относительно другой.
Таблица 2. Характеристики термопары,для измерения температуры печиУсловное обозначение Материал термоэлектродов
Предел преобразования, (при работе в кратковременном режиме), 0С Погрешность термоЭДС, мВ
До
300 0С
Свыше 3000С ТПР-30/6
Платинородий
(30% родия) – платинородий (6% родия) 300…1600 (1800) –
±(0,01+3,3х
х10-5(t-300))
Недостаткитермопар – невысокаячувствительность, большая инерционность, необходимость поддержания постояннойтемпературы свободных спаев.
Для измерениятемпературы слитка в печи выбираем инфракрасный пирометр модели М68L характеристики которого представлены в таблице 3.
Инфракрасные термометры разработаны для измерения температуры вразличных технологических процессов. Они имеют прочный термозащитный корпус,изготовленный из нержавеющей стали, дополнительные устройство для воздушного иводяного охлаждения, а также другие приспособления, которые обеспечиваютработоспособность приборов в жестких производственных условиях.
Прибор M68L состоит издвух узлов:
– объектива, которыйулавливает инфракрасное излучение объекта измерения, фокусирует его и передаетс помощью волоконно-оптического кабеля;
– электронного блока счувствительным элементом и процессором для обработки сигналов.
Такая конструкция имеетнесколько достоинств:
– гибкийоптико-волоконный кабель позволяет измерять температуру объектов, находящихсяза пределами прямой линии зрения;
Таблица 3. Инфракрасные пирометрыТип
Предел измерения, 0С
Температура окружающей среды, 0С Погрешность Быстродействие M68L 350…3000
Электронный модуль0…60 0С;
– 60…315 °С объектив и световод в сборе
– до 500 °С объектив с охлаждающим кожухом. – / –
регулируемое
50 мс..10 с
Список использованнойлитературы
1. Седышев В.В. Основыавтоматизации прокатного производств Челябинск: ЮУрГУ, 2005.
2. Автоматизация прокатного производства. Выдрин В.Н.,Федосиенко А.С. Учебник для вузов. М. Металлургия, 1984. 472 с.