АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 8
1.1 Оборудование и классификация прокатных станов 8
1.2 Характеристика станов холодной прокатки 14
1.3 Технологический процесс реверсивного стана холодной прокатки
«Кварто 1700» 16
1.4 Автоматизация реверсивного стана «Кварто 1700» 18
1.5 Функциональная схема АСУ ТП реверсивного стана «Кварто 1700» .. 20
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ГЛАВНЫМ ПРИВОДОМ ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ 23
2.1 Требования к главному электроприводу прокатной клети 23
2.2 Описание системы управления и кинематическая схема главного
привода прокатной клети 25
2.3 Разработка функциональной схемы САУ главным приводом
прокатной клети 27
2.4 Разработка структурной схемы САУ главным приводом прокатной
клети 30
3 РАСЧЕТ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ САУ ГЛАВНОГО
ПРИВОДА ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ 38
3.1 Выбор электродвигателя 39
3.2 Выбор преобразовательного агрегата 44
3.3 Расчет параметров САУ главного привода прокатной клети 45
3.4 Моделирование САУ главным приводом прокатной клети 48
4 РАЗРАБОТКА PROFIBUS-DP СЕТИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СТАНОМ
«КВАРТО 1700» 50
4.1 Проектирование сети PROFIBUS-DP в режиме Multi-master 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 72
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. САУ главным приводом 74
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Схемы и чертежи 75
В современном мире потребность продуктов прокатного производства стремительно увеличивается. Рост производства связан с тем, что в многочисленных отраслях увеличивается потребность в тонколистовой стали с высокими механическими свойствами, а также увеличиваются требования к точности прокатки и к качеству поверхности материала.
Для многочисленных прокатных станов характерны большая протяженность оборудования, которые использованы в одном технологическом процессе. Оборудование должно отвечать жестким требованиям по надежности и безотказности работы. Технологические параметры оборудования находятся в широком диапазоне, к которым предъявляются высокие требования по точности. А также характерны тяжелые условия работы. В связи с перечисленными факторами и сложностью металлургических технологий возникает необходимость применения автоматизированных систем управления (АСУ).
АСУ процессом прокатки должна соответствовать строгим требованиям, определенными требованиями к технологии процесса прокатки и технологическому оборудованию, для обеспечения высокого качества продукции.
Центральное место при разработке автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) прокатного производства занимают системы регулирования геометрических размеров прокатываемого металла и скорости прокатки рабочей клети ввиду того, что точность их работы оказывает эффект на работы всей системы и итоговое качество продукции. В связи с этим, улучшение качества данных систем - те вопросы, которые остаются актуальными по сегодняшний день.
В настоящее время АСУ ТП прокатного производства построены на базе микропроцессорных контроллеров и управляющих электронно-вычислительных машин.
Автоматизированное управление процессом прокатки значительно упрощает условия труда, улучшает его производительность и сокращает расход электроэнергии и топлива. А в случае сбоя технологического процесса позволит за меньшее время осуществить наладку, снизив при этом время простоев.
В данной работе рассматривается реверсивный стан холодной прокатки «Кварто 1700» и предлагается его модернизация на основе АСУ ТП реверсивного стана холодной прокатки «Кварто 400». В стане «Кварто 1700» должны автоматически поддерживаться такие параметры как: заданная скорость прокатки, заданные параметры гидро-нажимного устройства (ГНУ).
Цель выпускной квалификационной работы: модернизация
автоматизации технологического процесса прокатки на стане «Кварто 1700» путем разработки системы автоматического управления главным электроприводом прокатной клети для поддержания заданной скорости прокатки с использованием промышленной сети PROFIBUS.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Определить структуру системы автоматизации управления технологическим процессом прокатки на стане.
2. Определить системы, входящие в АСУ ТП стана и построить его функциональную схему.
3. Определить требования к главному электроприводу (ЭП).
4. Составить функциональную и структурные схемы системы управления, а также ее математическую модель.
5. Выполнить моделирование разработанной системы.
6. Спроектировать сеть PROFIBUS - DP для дальнейшей автоматизации реверсивного стана холодной прокатки «Кварто 1700».
В данной работе был рассмотрен реверсивный стан холодной прокатки «Кварто 1700» и предложена для него модернизация автоматизации технологического процесса прокатки. С целью усовершенствования автоматизации стана была предложена трехуровневая иерархическая система управления. Базовый уровень системы построен на программируемых логических контроллерах SIMATIC S7-300, которые в свою очередь связаны сетью Industrial Ethernet. ПЛК и оборудование нижнего уровня связаны промышленной сетью PROFIBUS -DP.
Были определены системы, входящие в АСУ ТП стана и построена общая функциональная схема стана.
Более подробно была рассмотрена система управления главным электроприводом валков прокатной клети. В ходе работы были определены требования, предъявляемые к электроприводу. Рассмотрен процесс системы атематического управления и ее назначение в технологическом процессе прокатки стана, а также составлена кинематическая схема главного привода прокатной клети. Были разработаны функциональная и структурная схемы САУ и составлена ее математическая модель.
В качестве электродвигателя был выбран двигатель постоянного тока МП1200-150, для которого были рассчитаны мощности для всех проходов и осуществлена проверка по перегрузочной способности. В качестве тиристорного преобразователя был выбран цифровой встраиваемый преобразователь постоянного тока SIMOREG 6RA70.
После выбора основного оборудования были рассчитаны основные параметры САУ и произведено моделирование. В результате была получена рабочая система управления с оптимальными показателями качества переходного процесса. Выход на заданные скорости для всех проходов
осуществляется без перерегулирования с минимальным временем переходного процесса. Полученная система полностью удовлетворяет всем требованиям.
Следующий ход работы был посвящён разработке промышленной сети PROFIBUS для управления станом «Кварто 1700». В работе были реализованы 5 узлов систем, входящих в АСУ ТП технологического процесса прокатки стана, такие как: САРТ, СУ главным электроприводом валков прокатной клети, СУ приводами моталок. В результате была построена сеть в режиме Multi-master с использованием протокола PROFIBUS-DP.
В данной работе не приведены программы ПЛК, эта задача будет выполнена в дальнейших проектах данного профиля.
Выпускная квалификационная работа может быть использована для дальнейшей разработки АСУ ТП стана, в том числе программирования ПЛК, и внедрения в производство.
