Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНЫХ
КОНИЧЕСКИХ ТРУБ НА ПАО «ЧТПЗ» 11
1.1. Описание технологического процесса 11
1.2. Общее устройство и назначение механизма стана ХПТ-450 11
1.3. Автоматизированная СУ станом холодной прокатки 14
1.4. Анализ действующей СУ приводом перемещения оправки стана
холодной прокатки 17
Выводы по главе 1 20
2. РАЗРАБОТА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА МОДЕРНИЗАЦИЮ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОПРАВКИ
СТАНА ХПТ - 450 22
3. МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОПРАВКИ СТАНА ХПТ-450 24
3.1. Принципиальная схема модернизированной СУ приводом
перемещения оправки 24
3.2. Выбор оборудования 25
3.2.1. Выбор программируемого логического контроллера 25
3.2.2. Выбор датчика угловой скорости 32
3.2.3. Выбор блока питания 36
3.3. Разработка программы управления приводом перемещения оправки
стана ХПТ-450 38
3.3.1. Разработка алгоритма управлением приводом оправки для ПЛК
S7-300 40
3.3.2. Программирование ПЛК в пакете SIMATIC Manager 43
3.3.2.1. Интерфейс рабочего окна SIMATIC Manager 43
3.3.2.2. Команды и символы используемые в SIMATIC Manager 45
3.3.2.3. Создание проекта в SIMATIC Manager 48
3.3.2.4. Реализация алгоритма на языке Simatic Step 7 50
Выводы по главе 3 52
4. Оценка эффективности модернизации системы 53
Выводы по главе 4 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 56
ПРИЛОЖЕНИЕ А 58
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 62
На рынке потребления трубной продукции особое место занимают трубы специального назначения. К ним относятся трубы из металлов со специальными свойствами, с повышенными требованиями по точности обработки, в большинстве своем тонкостенные. Основными потребителями подобных труб являются предприятия авиационно-космической (трубопроводы гидравлической аппаратуры и топливных систем летательных аппаратов), атомной (тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы), трубы систем водоснабжения 1-го и 2-го контуров), химической (коррозионностойкие трубы химических производств), энергетической (трубы систем охлаждения генераторов, трубы паровых котлов и т.д.) и автомобильной (трубки тормозных магистралей и топливопроводы) отраслей промышленности. В связи с интенсивным развитием этих отраслей, являющихся "локомотивами" прогресса, потребность в трубах год от года возрастает. Соответственно прогнозируется и рост производства труб, составной частью которого является производство холоднокатаных труб.
Основным способом изготовления труб данного класса является прокатка на станах периодической холодной прокатки труб с клетями валкового (станы ХПТ) и роликового (станы ХПТР) типов.
Стан холодной прокатки труб ХПТ-450 является станом крупного типоразмера и предназначен для холодной прокатки труб с постоянной и переменной толщиной стенки, диаметром готовых труб от 150 до 450 мм из горячекатаных, прессованных или сварных заготовок в холодном состоянии углеродистых и легированных сталей, а также из цветных металлов и их сплавов. На стане ХПТ-450П2 Челябинского трубопрокатного завода производят трубы - лонжероны для сверхтяжелого вертолета МИ-26.
Холодная прокатка труб заключается в том, что на коническую оправку надевают цилиндрическую заготовку и обжимают валками. При каждом двойном ходе клети происходит подача трубы в область прокатки и поворот трубы и оправки для устранения дефектов. Подачу и поворот трубы осуществляет группа поворотно-подающих механизмов. Для перемещения оправки служит электропривод перемещения оправки. Система управления перемещением оправки предназначена для стабилизации величины перемещения оправки за цикл. При прокатке труб с переменной толщиной стенки задание перемещения оправки должно точно отрабатываться, иначе получится труба с дефектами и ее придется дорабатывать в ручную либо прокатывать заново.
Минусы действующей системы управления приводом перемещения оправки стана холодной прокатки:
• морально и физически устаревшая элементная база, в результате чего ремонт системы затруднен отсутствием элементов (их уже не впускают); молодым специалистам нецелесообразно разбираться в старой схемотехнике;
• частые аварии в системе, сопровождающиеся потерей (не сохранением) информации о параметрах прокатки, что приводит к необходимости после устранения аварийной ситуации начинать прокатку трубы заново. Иначе говоря, пока не реализована возможность при повторной прокатке начинать ровно с того места, где остановились.
Повторная прокатка нежелательна по двум причинам:
1. Снижение качества выпускаемой продукции.
2. Снижение производительности стана.
...
В данном дипломном проекте решалась задача модернизации системы управления на базе контроллера SIMATIC S7-300 фирмы Siemens. В ходе проведенных исследований были получены следующие результаты:
1. Анализ действующей на ПАО «ЧТПЗ» системы управления (СУ) приводом перемещения оправки (в составе АСУ станом ХПТ-450) показал, что требуется модернизация СУ в части обновления элементной базы системы (контроллера и энкодера) на базе средств автоматики фирмы Siemensи Omron, что также требует разработки и реализации алгоритма работы контроллера, причем от алгоритма требуется сохранение параметров прокатки.
2. В рамках модернизации СУ по критериям объем рабочей памяти - не менее 384 Кб; времени выполнения логических операций - не более 5 мкс; кол-во дискретных/аналоговых каналов - не менее 1024; выбран контроллер Siemens SIMATICS-300 с центральным процессором 315-2 PN/DP.
3. По критерию точности измерения углового перемещения вала двигателя привода перемещения оправки - не более .... выбран инкрементальный энкодер Omron E6B2-CWZ6C с разрешением - 1000 импульсов/оборот; макс. допустимой скоростью вращения - 6000 об/мин.
4. Разработан и реализован в среде SIMATIC Manager алгоритм работы ПЛК S7-300 на языке LAD, обеспечивающий управление приводом перемещения оправки, а также сохранение информации о перемещении оправки, что дает возможности в случае аварии продолжать прокатку точно с того места, где остановились.
5. Модернизация СУ позволяет снизить среднее время простоя оборудования на 30%, повысить кол-во выпускаемой продукции на 12%, увеличить производительности труда на 35%.
