Тема: Электропривод и автоматизация ножниц холодной резки

За всю историю человечества, до начала текущего столетия, было произведено около 1,2 млрд. т. черных металлов, а за последние 75 лет - чугуна и стали свыше 11 млрд. т., т.е. в 10 раз больше.
ОАО «ЧМК» одно из крупнейших металлургических предприятий России. Все цеха комбината можно классифицировать по основным производствам:
- доменное производство;
- сталеплавильное производство;
- прокатное производство;
- транспорт;
- ремонтная база комбината;
- соцкультбыт и другое.
В настоящее время наибольшим спросом пользуется продукция прокатных цехов комбината, поэтому их бесперебойное и эффективное функционирование очень важно для комбината.
Ножницы холодной резки, рассматриваемые в данном проекте, используются в прокатных цехах для резки заготовок на мерные длины, после охлаждения заготовок на холодильнике, т.е. от их эффективной работы напрямую зависит эффективность работы всего цеха. Следовательно, их правильное функционирование является очень важным элементом для производства.
Более 80% электроприводов в современном промышленном производстве составляют асинхронные электродвигатели. Большая доля из них приходится на электродвигатели с короткозамкнутым ротором. В настоящее время всё большее распространение получают электроприводы с частотным регулированием, которые позволяют получить большой пусковой момент, широкий диапазон регулирования скорости, осуществлять плавный пуск и торможение.
В данном дипломном проекте силовая часть электропривода ножниц состоит из асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 5А200М4УЗ, который питается от преобразователя частоты ВесперЕ2-8300-050Н.
Комплексная автоматизация производства - один из важнейших пунктов повышения производительности труда, снижения экономических издержек производства, улучшения условий труда и снижения травматизма при производстве.
В данном дипломном проекте система автоматизации выполнена на очень распространенном программируемом логическом контроллере
SiemensSimaticS7-300.Для управления процессом и наблюдением за его выполнением, предусмотрен сенсорный монитор SiemensSimaticTP177A. Кроме того, предусмотрена возможность управления приводом с помощью джойстика АРЕМ - 3110.
Система позволяет увеличить производительность участка порезки и устранить должности оператора и резчика, что ведет к уменьшению экономических издержек. При этом, устранение должности резчика повышает безопасность труда, т.к. данная должность предполагает непосредственную работу возле ножа ножниц, что представляет повышенную опасность для персонала.
Купить

В результате выполнения данного дипломного проекта были спроектированы электропривод и система автоматизации ножниц холодной резки, а также система автоматизации участка порезки холодного проката.
На первоначальном этапе, исходя из условий работы ножниц, были составлены требования к электроприводу ножниц холодной резки. Затем, исходя из требований к ножницам, были рассчитаны статические и динамические нагрузки электропривода, которые были смоделированы в программе-симуляторе в среде MATLAB.
Основываясь на данных, полученных в программе-симуляторе, была проведена проверка двигателя установленной мощности (75 кВт) и двигателей меньшей мощности. Проверка электродвигателей осуществлялась в режиме непрерывного реза заготовок. По полученным данным, предварительно был выбран электродвигатель мощностью 18.5 кВт, проведена детальная проверка данного двигателя в режимах пуска и непрерывного реза. Проверка показала, что данный двигатель удовлетворяет выдвинутым условиям, однако он работает на пределе. Поэтому был выбран электродвигатель большей мощности 5А200М4 (37 кВт). Для обоих
двигателей построены статические и динамические характеристики процессов пуска и реза.
Для питания электродвигателя был выбран преобразователь частоты ВесперЕ2-8300-050Н, приведены параметры программирования
преобразователя согласно требованиям к электроприводу. Данные параметры также были смоделированы в программе MATLAB.На основе выбранного оборудования была разработана принципиальная электрическая схема электропривода ножниц холодной резки.
Далее были составлены требования к системе автоматизации участка порезки холодного проката, включающего в себя отводящий и отгрузочныйрольганги, ножницы холодной резки, рольганг-опрокидыватель и упор. Система автоматизации ножниц включает в себя автоматическое включение и отключение прижима, муфты и тормоза.
Затем был составлен алгоритм функционирования системы автоматизации и написаны логические уравнения, описывающие работу системы автоматизации участка порезки. После выбора оборудования, была составлена функциональная схема системы автоматизации участка порезки, представлены экраны сенсорного монитора.
В качестве вычислительного центра системы автоматизации выбран программируемый контроллер SiemensSimaticS7-300, с помощью которого реализуется требуемый алгоритм работы. Для управления технологическим процессом и наблюдением за его выполнением, был выбран сенсорный монитор SiemensSimaticTP177A. Кроме того, предусмотрена возможность управления приводами ножниц и упора с помощью двухосевого джойстика АРЕМ 3110. Данные о разрешении на работу и положении упора поступают от главного компьютера цеха, данные о состоянии процесса - от датчиков.
В целом, применение частотноуправляемого электропривода позволило снизить мощность приводного электродвигателя и значительно снизить токовую нагрузку на сеть во время его разгона. Комплексная автоматизация позволила устранить должности оператора и резчика, т.е. повысить производительность труда, что ведет уменьшению экономических издержек. Кроме того, разработанная система автоматизации предполагает значительное увеличение объемов производства.
В разделе безопасность жизнедеятельности были предусмотрены меры для обеспечения безопасной и комфортной работы в цехе.
В экономическом разделе были посчитаны затраты на проведение модернизации и срок окупаемости проекта, который оказался меньше нормативного. Следовательно, проект экономически эффективен.
Купить