АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ
ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ ТРУБ. АНАЛИЗ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАПЛАВКИ ПИЛЬГЕРВАЛКОВ 10
2 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАПЛАВКИ ПИЛЬГЕРВАЛКОВ 23
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 25
4 АНАЛИЗ КАЧЕСТВА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 57
ПРИЛОЖЕНИЯ 59
Проблемы вывода российской экономики из затянувшегося кризиса вынуждают руководителей предприятий, предпринимателей использовать наиболее эффективные механизмы и инструменты безубыточной и конкурентоспособной деятельности.
Эти задачи постоянно возникают и перед отдельным товаропроизводителем. Решение такого рода задач - в минимизации затрат в сферах проектирования и производства продукции при одновременном сохранении (повышении) ее качества.
Этот подход реализуется и ПАО "ЧТПЗ". Здесь одним из эффективных инструментов сокращения производственных затрат (посредством увеличения производительности прокатных станов за счет сокращения времени их простоя) и обеспечения требуемого качества продукции является поддержание стабильного качества основного технологического инструмента.
Основной технологический инструмент при собственно прокатке бесшовных горячедеформированных труб - пильгервалок. Геометрия пиль- гервалка напрямую определяет точность геометрических размеров и чистоту поверхности изделия. Однако в процессе проката труб поверхность пильгервалка подвергается циклическому механическому и тепловому воздействию (большое давление, сопровождаемое динамическими ударами, колебания температур). В результате на рабочей поверхности пиль- гервалка наблюдаются налипание металла и неравномерный износ, образуются трещины разгара.
Для поддержания необходимого качества парка валков используются различные способы. Один из таких способов - полная замена изношенных валков путем закупки на специализированном предприятии. Недостатком данного метода является высокая цена валков (от 2 000 000 руб./шт.). Это при том, что в цехе №1 в комплект стана прокатки входит 4 пильгервалка и каждый из них выходит из строя после 4 тонн проката, т.е. каждые 3-4 смены.
Известен также способ восстановления прокатных валков [24], отличающийся тем, что вокруг валка создают защитную атмосферу за счет частичного сжигания метана. Однако, как показывает практика, сложно в процессе подогрева четко контролировать расход и метана, и воздуха, обеспечить полную изоляцию атмосферы печи, что ведет к образованию окалины на поверхности валка, а это в процессе наплавки ведет к снижению качества за счет образования горячих трещин. В то же время работа на газовых агрегатах с недожогом продуктов сгорания запрещена правилами техники безопасности.
Поэтому в настоящее время на ЧТПЗ для восстановления пильгервал- ков используется метод восстановительно-изготовительной наплавки сплошными и порошковыми проволоками на установке 8-16" КЖ-9707.01 (далее КЖ-9707). Данное автоматизированное оборудование имеет следующие недостатки:
1. Коммутационное оборудование станка представляет собой релейноконтактные схемы, что значительно снижает надежность станка по критерию безотказности (значительное количество отказов (1 раз в 2-3 дня)) и приводит к длительным (в среднем 1100 часов в год) простоям станка.
2. В данный момент автоматизированы только следующие процессы: наклон траверсы, включение и выключение сварочного тока, включение и выключение подачи проволоки. А управление движением сварочной головки - функция оператора, что увеличивает время наплавки (процесс наплавки для некоторых калибров валков занимает 12 ч.).
3. Электромеханическое задающее устройство (собирается из комплекта шайб, которые должны обеспечивать требуемый профиль наплавки) существуют в единственном экземпляре, несмотря на то, что на предприятии происходит наплавка валков различных калибров.
Для повышения качества наплавки и повышения производительности установки необходимо устранить перечисленные выше недостатки системы автоматизации процесса наплавки пильгервалков.
Поэтому цель выпускной работы - разработка программного обеспечения для автоматизированной системы управления процессом наплавки пильгервалков, что позволит повысить качество системы по критериям коэффициент готовности и производительность...
1. Для повышения производительности станка и надежности автоматизированной системы управления процессом наплавки пильгервалков осуществлено обновление аппаратной части системы: функции электромеханического управляющего устройства реализованы на базе промышленного контроллера S7-300, для контроля и управления перемещением наплавочной головки по зениту и вертикали в систему введен инкрементальный эн- кодер E30S4, для предотвращения перегрузок механизмов введены 8 конечных выключателей серии ВК-200.
2. Разработан и реализован в среде программирования Simatic Step7 на
языке LAD алгоритм работы программируемого логического контроллера, обеспечивающий автоматическое управление механизмом наклона траверсы, включением/выключением сварочного тока и подачи проволоки на станке КЖ-9707, а также обеспечивающий управление перемещением наплавочной головки по вертикали и зениту с переходом в аварийной ситуации на ручной режим управления.
3. Разработана и реализована в среде Simatic WinCC Flexible панель управления MP 177DP, позволяющая осуществлять автоматическое управление процессом наплавки пильгервалков в штатном режиме и ручное управление в нештатных ситуациях. Данная пнель в режиме реального времени сигнализирует о неисправностях механизмов системы, что позволяет сократить среднее время восстановления работоспособности станка, включающее время поиска неисправности.
4. Анализ изменения качества автоматизированной системы управления процессом наплавки пильгервалков на станке КЖ-9707 показал, что производительность станка увеличилась в 1,4 раза и составляет 980 шт./год, коэффициент готовности системы, рассчитанный по графам состояний и соответствующим уравнениям Колмогорова-Чепмена, увеличился в 1,142 раза и составляет 0,982.
