Помощь студентам в учебе
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СТЕНДОМ СУШКИ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО РАЗОГРЕВА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШЕЙ НА УЧАСТКЕ ОНРС №2 ККЦ ПАО ЧМК
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1 СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СТЕНДА
СУШКИ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО РАЗОГРЕВА ДО
МОДЕРНИЗАЦИИ 9
1.1 Структура ПАО “ЧМК” 9
1.2 Общие сведения об агрегате, назначение системы 11
1.3 Описание шкафа автоматики и подключенных к нему датчиков 16
1.4 Постановка задачи 25
ЧАСТЬ 2 МОДЕРНИЗЦИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ СТЕНДА СУШКИ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО РАЗОГРЕВА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШЕЙ 27
2.1 Описание технологического процесса 27
2.1.1 Основные характеристики МНЛЗ №4 участка ОНРС-2 ККЦ.
Описание технологического процесса объекта 27
2.1.2 Технология разливки стали на МНЛЗ №4 31
2.1.3 Описание технологического процесса изготовления футеровки
промежуточных ковшей и роль сушки и высокотемпературного разогрева 32
2.1.4 Технологический процесс разогрева футеровки и ввод
промежуточных ковшей в эксплуатацию 35
2.2 Требования к новой системе автоматического управления 38
2.3 Разработка структурной схемы системы автоматического управления ... 41
2.4 Выбор оборудования 44
2.4.1 Выбор программируемого логического контроллера 44
2.4.2 Выбор сенсорной панели оператора 52
2.4.3 Выбор температурного датчика 55
2.4.4 Выбор автомата контроля герметичности 58
2.4.5 Выбор реле максимального и минимального давления 60
2.4.6 Выбор автоматов управления горелками 62
2.4.5 Выбор Сервопривода 64
2.4.6 Выбор запального электрода и электрода контроля пламени 66
2.5 Описание процесса внедрения новых технических средств 67
ЧАСТЬ 3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 73
3.1 Выбор среды разработки 73
3.1.1 Выбор среды разработки для SIEMENS Simatic S7-300 733.1.2 Выбор среды разработки HMI под панель оператора SIMATIC TP
177A - 6AV6 642-0AA11-0AX1 74
3.2 Выбор системы автоматического регулирования температуры 75
3.3 Разработка управляющих программ 79
3.3.1 Разработка управляющей программы для SIEMENS SIMATIC
S7- 300 79
3.3.2 Разработка человеко-машинного интерфейса для сенсорной панели
оператора SIMATIC TP 177A 81
3.4 Разработка инструкции по эксплуатации 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 86
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 91
ПРИЛОЖЕНИЕ В 105
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 111
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 115
ПРИЛОЖЕНИЕ E 134
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1 СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СТЕНДА
СУШКИ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО РАЗОГРЕВА ДО
МОДЕРНИЗАЦИИ 9
1.1 Структура ПАО “ЧМК” 9
1.2 Общие сведения об агрегате, назначение системы 11
1.3 Описание шкафа автоматики и подключенных к нему датчиков 16
1.4 Постановка задачи 25
ЧАСТЬ 2 МОДЕРНИЗЦИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ СТЕНДА СУШКИ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО РАЗОГРЕВА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШЕЙ 27
2.1 Описание технологического процесса 27
2.1.1 Основные характеристики МНЛЗ №4 участка ОНРС-2 ККЦ.
Описание технологического процесса объекта 27
2.1.2 Технология разливки стали на МНЛЗ №4 31
2.1.3 Описание технологического процесса изготовления футеровки
промежуточных ковшей и роль сушки и высокотемпературного разогрева 32
2.1.4 Технологический процесс разогрева футеровки и ввод
промежуточных ковшей в эксплуатацию 35
2.2 Требования к новой системе автоматического управления 38
2.3 Разработка структурной схемы системы автоматического управления ... 41
2.4 Выбор оборудования 44
2.4.1 Выбор программируемого логического контроллера 44
2.4.2 Выбор сенсорной панели оператора 52
2.4.3 Выбор температурного датчика 55
2.4.4 Выбор автомата контроля герметичности 58
2.4.5 Выбор реле максимального и минимального давления 60
2.4.6 Выбор автоматов управления горелками 62
2.4.5 Выбор Сервопривода 64
2.4.6 Выбор запального электрода и электрода контроля пламени 66
2.5 Описание процесса внедрения новых технических средств 67
ЧАСТЬ 3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 73
3.1 Выбор среды разработки 73
3.1.1 Выбор среды разработки для SIEMENS Simatic S7-300 733.1.2 Выбор среды разработки HMI под панель оператора SIMATIC TP
177A - 6AV6 642-0AA11-0AX1 74
3.2 Выбор системы автоматического регулирования температуры 75
3.3 Разработка управляющих программ 79
3.3.1 Разработка управляющей программы для SIEMENS SIMATIC
S7- 300 79
3.3.2 Разработка человеко-машинного интерфейса для сенсорной панели
оператора SIMATIC TP 177A 81
3.4 Разработка инструкции по эксплуатации 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 86
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 91
ПРИЛОЖЕНИЕ В 105
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 111
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 115
ПРИЛОЖЕНИЕ E 134
Металлургия является важнейшей отраслью промышленности, благодаря которой человечество имеет возможность использовать металл и даже изменять его свойства, производя различные сплавы. Это значит, что благодаря развитию металлургии человечество движется вперед - конструкции становятся прочнее, легче и надежнее.
Публичное акционерное общество «Челябинский металлургический комбинат» - одно из крупнейших в России предприятий полного металлургического цикла по выпуску качественных и высококачественных сталей. ЧМК - одно из немногих предприятий страны, которому дано право присваивать продукции собственный индекс - ЧС (Челябинская Сталь). Комбинат также является крупнейшим производителем нержавеющей стали в России.
В качестве основной продукции комбинат производит широкий профильный сортамент металлопроката: от катанки до арматурного проката периодического профиля, от бунтового проката из конструкционной стали до сортового проката для трубопрокатных и машиностроительных заводов, а также сортовую квадратную заготовку.
В конвертерном цехе ПАО «ЧМК» непрерывная разливка стали освоена на трех высокоскоростных сортовых МНЛЗ № 3 (запущена в мае 2004 г.), № 4 (запущена в декабре 2006 г.) и МНЛЗ №5.
На МНЛЗ №4 разливка производится открытой и закрытой струей на заготовку сечением 100x100, 180x180 мм и круг 150 мм. Поставщиком
оборудования сортовых машин являлась итальянская фирма «DANIELI». Увеличение серийности плавок сортовой МНЛЗ № 4 ПАО «ЧМК» может быть достигнуто за счет следующий проведенных работ:
• обеспечения высокой скорости разливки без прорывов;
• выбора оптимального режима первичного охлаждения;
• снижения вероятности закупоривания стаканов-дозаторов тугоплавкими неметаллическими включениями;
• уменьшения эрозии огнеупорной футеровки промежуточного ковша;
Можно сделать вывод, что при производстве сортовых заготовок на высокоскоростных МНЛЗ главным является обеспечение безостановочной разливки.
Большое значение для стабильной работы МНЛЗ №4 имеет подготовка промежуточных ковшей для разливки стали. Это может позволить увеличить серийность плавок до 100, что значительно повысит ее производительностьПоэтому важной задачей для ПАО ЧМК является увеличение времени работы промежуточных ковшей до их ремонта. Этого можно добиться увеличением стойкости футеровки, для этого была разработана ее новая технология изготовления. В процессе изготовление футеровки одним из главных этапов является ее сушка и разогрев. Если пренебречь этим этапом, то существенно снизится качество и срок службы футеровки. Это может повлечь различные аварии и сбои работы МНЛЗ.
МНЛЗ является опасным производственным объектом. Любой просчет, который приводит к аварии, влечет за собой остановку производства, порчу оборудования, огромные денежные потери, а в самых худших случаях может привести к травмам и смертям сотрудников.
Одним из основных факторов повышения эффективности производства непрерывного литья заготовок и уменьшения количества аварий является использование систем автоматического управления, оснащенных современными технологическим, математическим и программным обеспечением.
Действующий стенд сушки и высокотемпературного разогрева устарел морально и технически. Для решения этой проблемы руководством ПАО ЧМК была поставлена задача модернизировать устаревшее оборудование и разработать новую систему автоматического управления для стенда сушки и
высокотемпературного разогрева промежуточных ковшей во время капитального ремонта, прошедшего в мае 2018 года, с целью увеличения объёмов производства, улучшения качества выпускаемой продукции, оптимизации затрат и улучшения работы предприятия.
Публичное акционерное общество «Челябинский металлургический комбинат» - одно из крупнейших в России предприятий полного металлургического цикла по выпуску качественных и высококачественных сталей. ЧМК - одно из немногих предприятий страны, которому дано право присваивать продукции собственный индекс - ЧС (Челябинская Сталь). Комбинат также является крупнейшим производителем нержавеющей стали в России.
В качестве основной продукции комбинат производит широкий профильный сортамент металлопроката: от катанки до арматурного проката периодического профиля, от бунтового проката из конструкционной стали до сортового проката для трубопрокатных и машиностроительных заводов, а также сортовую квадратную заготовку.
В конвертерном цехе ПАО «ЧМК» непрерывная разливка стали освоена на трех высокоскоростных сортовых МНЛЗ № 3 (запущена в мае 2004 г.), № 4 (запущена в декабре 2006 г.) и МНЛЗ №5.
На МНЛЗ №4 разливка производится открытой и закрытой струей на заготовку сечением 100x100, 180x180 мм и круг 150 мм. Поставщиком
оборудования сортовых машин являлась итальянская фирма «DANIELI». Увеличение серийности плавок сортовой МНЛЗ № 4 ПАО «ЧМК» может быть достигнуто за счет следующий проведенных работ:
• обеспечения высокой скорости разливки без прорывов;
• выбора оптимального режима первичного охлаждения;
• снижения вероятности закупоривания стаканов-дозаторов тугоплавкими неметаллическими включениями;
• уменьшения эрозии огнеупорной футеровки промежуточного ковша;
Можно сделать вывод, что при производстве сортовых заготовок на высокоскоростных МНЛЗ главным является обеспечение безостановочной разливки.
Большое значение для стабильной работы МНЛЗ №4 имеет подготовка промежуточных ковшей для разливки стали. Это может позволить увеличить серийность плавок до 100, что значительно повысит ее производительностьПоэтому важной задачей для ПАО ЧМК является увеличение времени работы промежуточных ковшей до их ремонта. Этого можно добиться увеличением стойкости футеровки, для этого была разработана ее новая технология изготовления. В процессе изготовление футеровки одним из главных этапов является ее сушка и разогрев. Если пренебречь этим этапом, то существенно снизится качество и срок службы футеровки. Это может повлечь различные аварии и сбои работы МНЛЗ.
МНЛЗ является опасным производственным объектом. Любой просчет, который приводит к аварии, влечет за собой остановку производства, порчу оборудования, огромные денежные потери, а в самых худших случаях может привести к травмам и смертям сотрудников.
Одним из основных факторов повышения эффективности производства непрерывного литья заготовок и уменьшения количества аварий является использование систем автоматического управления, оснащенных современными технологическим, математическим и программным обеспечением.
Действующий стенд сушки и высокотемпературного разогрева устарел морально и технически. Для решения этой проблемы руководством ПАО ЧМК была поставлена задача модернизировать устаревшее оборудование и разработать новую систему автоматического управления для стенда сушки и
высокотемпературного разогрева промежуточных ковшей во время капитального ремонта, прошедшего в мае 2018 года, с целью увеличения объёмов производства, улучшения качества выпускаемой продукции, оптимизации затрат и улучшения работы предприятия.
В данной работе проведена модернизация системы автоматического управления стенда сушки и высокотемпературного разогрева промежуточных ковшей на участке ОНРС №2 ККЦ ПАО ЧМК за счет обновления технической базы стенда и разработки нового программного обеспечения, а именно:
• внедрения в систему нового программируемого логического контроллера SIEMENS SIMATIC S7-314C-2 DP;
• разработки управляющей программы программируемого логического контроллера;
• установки сенсорной панели оператора SIMATIC TP 177A;
• разработки человеко-машинного интерфейса;
• замены устаревшего оборудования КИПиА на современные технические решения;
В ходе выполнения проекта был проведен анализ:
• технологического процесса работы машины непрерывного литья заготовок №4;
• существующей системы управления стенда сушки и
высокотемпературного разогрева промежуточных ковшей на участке ОНРС №2 ККЦ ПАО ЧМК;
• технологического процесса по изготовления футеровки промежуточных ковшей;
• технологического процесса разогрева промежуточных ковшей и вводы их в эксплуатацию;
• рынка современного оборудования КИПиА, АСУТП. и на основание проведённого анализа был произведен подбор нового оборудования;
В ходе выполнения проекта была проведена разработка:
• структурной схемы системы автоматического управления;
• структурной схемы расположения оборудования на агрегате;
• структурной схеме расположения оборудования в шкафу автоматики;
• принципиальных электрических схем подключения внедряемого оборудования;
• управляющей программы для SIEMENS SIMATIC S7-314C-2 DP;
• человеко-машинного интерфейса для сенсорной панели оператора SIMATIC TP 177A;
• разработка технологической инструкции по эксплуатации
модернизированного стенда;Система управления построена на базе программируемого логического контроллера позволяющего автоматизировать работу исполнительных устройств.
Для удобства управления и наглядности разработан человеко-машинного интерфейс на программе SIMATIC WinCC flexble.
Реализация проекта на предприятии ПАО “ЧМК” позволила:
• увеличить точность нагрева, надежность и быстродействие стенда сушки и высокотемпературной разогрева;
• увеличить объем выпускаемой продукции;
• сократить затраты, включаемые в себестоимость выпускаемой товарной продукции;
• увеличить серийности плавок МНЛЗ №4, за счет увеличения срока службы футеровки промежуточных ковшей;
В дальнейшем планируется:
• установить дополнительные модули расширения;
• подключить стенд к общей сети предприятия через протокол Ethernet;
• разработать человеко-машинный интерфейс для ПК службы АСУТП и ПК оператора МНЛЗ №4;
• ввести архивацию данных, позволяющую проводить анализ работы и производить запись результатов;
• внедрения в систему нового программируемого логического контроллера SIEMENS SIMATIC S7-314C-2 DP;
• разработки управляющей программы программируемого логического контроллера;
• установки сенсорной панели оператора SIMATIC TP 177A;
• разработки человеко-машинного интерфейса;
• замены устаревшего оборудования КИПиА на современные технические решения;
В ходе выполнения проекта был проведен анализ:
• технологического процесса работы машины непрерывного литья заготовок №4;
• существующей системы управления стенда сушки и
высокотемпературного разогрева промежуточных ковшей на участке ОНРС №2 ККЦ ПАО ЧМК;
• технологического процесса по изготовления футеровки промежуточных ковшей;
• технологического процесса разогрева промежуточных ковшей и вводы их в эксплуатацию;
• рынка современного оборудования КИПиА, АСУТП. и на основание проведённого анализа был произведен подбор нового оборудования;
В ходе выполнения проекта была проведена разработка:
• структурной схемы системы автоматического управления;
• структурной схемы расположения оборудования на агрегате;
• структурной схеме расположения оборудования в шкафу автоматики;
• принципиальных электрических схем подключения внедряемого оборудования;
• управляющей программы для SIEMENS SIMATIC S7-314C-2 DP;
• человеко-машинного интерфейса для сенсорной панели оператора SIMATIC TP 177A;
• разработка технологической инструкции по эксплуатации
модернизированного стенда;Система управления построена на базе программируемого логического контроллера позволяющего автоматизировать работу исполнительных устройств.
Для удобства управления и наглядности разработан человеко-машинного интерфейс на программе SIMATIC WinCC flexble.
Реализация проекта на предприятии ПАО “ЧМК” позволила:
• увеличить точность нагрева, надежность и быстродействие стенда сушки и высокотемпературной разогрева;
• увеличить объем выпускаемой продукции;
• сократить затраты, включаемые в себестоимость выпускаемой товарной продукции;
• увеличить серийности плавок МНЛЗ №4, за счет увеличения срока службы футеровки промежуточных ковшей;
В дальнейшем планируется:
• установить дополнительные модули расширения;
• подключить стенд к общей сети предприятия через протокол Ethernet;
• разработать человеко-машинный интерфейс для ПК службы АСУТП и ПК оператора МНЛЗ №4;
• ввести архивацию данных, позволяющую проводить анализ работы и производить запись результатов;
