ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА ФИРМЫ "CEDA" ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛОПРОДУКЦИИ

Высококонкурентный и требовательный рынок горячекатаных полупродуктов заставляет постоянно решать специфические и принципиальные вопросы увеличения производительности, уменьшения простоев оборудования, точности управления и устойчивости производства, надежности соблюдения стандартов качества продукции в соответствии с запросами потребителей.

Для решения этих важнейших вопросов современной металлургической промышленности необходимы надежные современные системы автоматизации технологических процессов, точные приборы и методы управления качеством поверхности непосредственно в процессе производства.

Системы для прокатных станов

Системы контроля и управления технологическим процессом. Фирма "CEDA" предлагает к поставке электрическое оборудование и системы для управления скоростью, автоматикой и наблюдением за технологией прокатных станов. Например, система управления прокатным станом SYROLL (ноухау фирмы "DanieliCEDA") создана в результате тридцатилетнего опыта работы в металлургической промышленности.

Система SYROLL является интегрированной системой управления прокатных станов и обладает следующими преимуществами для пользователя. Повышение производительности оборудования одновременно со снижением численности обслуживающего персонала, снижение простоев стана, повышение качества конечного продукта и гибкости производства путем уменьшения времени переналадки, сведение к минимуму влияния ошибок оператора, полная оптимизация управления технологическим процессом, эффективный и удобный интерфейс пользователя, мощная система диагностики неисправностей и их устранения.

HITEST для управления качеством.

Система создана таким образом, что она может быть легко адаптирована в существующих цехах (электрооборудование, тиристорные преобразователи постоянного и переменного тока и др.) даже в случаях установки дополнительных клетей или вспомогательного оборудования.

Существует три варианта установки и адаптирования системы SYROLL к существующим прокатным станам. Полная замена существующих приводов (тиристорные преобразователи) на новые цифровые блоки регулирования, блоки питания и моторы. Замена существующих регуляторов на цифровые блоки регулирования с сохранением мощных тиристорных преобразователей. Сохранение всех имеющихся приводов при установке в дальнейшем цифровых сетей для управления.

Система SYROLL предназначена для оптимального управления в реальном масштабе времени скоростными параметрами всех агрегатов прокатки, обеспечения автоматического управления при значительном сокращении операторов, уменьшения времени настройки стана, повышения производительности и расширения сортамента цеха.

Функции системы SYROLL

Автоматический контроль и управление процессом прокатки, включающие генерирование контрольной скорости; установку скоростей; управление каскадом скорости; отслеживание головных и хвостовых концов проката и обнаружение искривления; контроль непрерывности; контроль натяжения; единичное/каскадное управление скоростью; контроль столкновения; контроль главной скорости; управление пуском отдельных и секционных моторов; показатель коробоватости и калибровка скорости; контроль за критической ситуацией.?

Управление работой прокатного стана, включающее управление режимами прокатки; готовность к прокатке; управление индивиду „ альным и секционным пуском и остановом; управление темпом прокатки.

Мониторинг технологического процесса, включая сигнализации неисправностей; отслеживание события; передачу значений электрических и неэлектрических величин (напряжение, ток, частота вращения); динамика схемы прокатного стана; состояние стана.

Выдача информации включает производительность; сигналы неисправностей; события; контрольную информацию всех предшествующих команд. ,

Дополнительные возможности — это программа PLC; диагностика; контроль устройств ввода/вывода; контроль управляющих параметров (петля, натяжение, скорость); настройка отдельных узлов (для диагностики).

Описание системы SYROLL

Главными функциональными блоками системы управления прокатным станом SYROLL являются. Пульт подготовки "РТ75 Preparation Terminal" на основе промышленного компьютера серии 486, предназначенный для задания режимов прокатки и сбора поступающей информъ ции. Пульт оператора "ОТ75 Operational Terminal" на основе компьютера 486, предназначенный для управления работой прокатного стана и для индикации сигналов неисправности. Вспомогательные мониторы для отображения в реальном масштабе времени поступающей информации обо всех электрических и не электрическикх величинах (частота вращения двигателей, значения электрических токов, равномерность подачи заготовок, высота петли, параметры управления натяжением). Панель управления прокатным станом вручную. Программируемая логика "PSC750 Programmable Speed Controller" на основе программируемого контроллера типа Siemens S5, 135U PLC, предназначенная для управления процессом прокатки (команды управления двигателями, скоростями, подачей заготовок, для задания конфигурации основной системы). Коммуникационное оборудование LAN (локальная сеть), разработанное по стандарту Ethernet IEEE 802.3.

На рисунке представлена блоксхема системы SYROLL.

Измерительные приборы и сенсоры фирмы "CEDA" для установки в потоке прокатного стана. Фирма "CEDA" предлагает поставку следующего приборного оборудования для управления качеством готовой продукции в по

Блоксхема: 1 — вспомогательные инструментальные мониторы; 2 — пульт управления оператора; 3 пульт управления подготовительных операций; 4 — панель управления; 5 — пульт контроля диагностики, моделирования и конфигурации системы; 6 контроллер управления скоростью прокатки; 7 в коммуникационную сеть токе стана, устанавливаемого на выходе линии прокатки, а также между клетями:

HIGAUGE измерительная система сортового проката, предназначенная для круглых профилей;

HIPROFILE измерительная система фасонного проката, предназначенная для контроля различных профилей: круглых, квадратных и плоских сечений, равнополочных и неравнополочных уголков, двутавровых сечений, трубчатых сечений и других сложных профилей;

HITEST/RP система контроля поверхности для условий горячей прокатки, предназначенная для круглых профилей.

Измерительная система сортового проката HIGAUGE* Бесконтактная оптическая измерительная система с компьютерным управлением предназначена для контроля размеров катаных, экструдированных и тянутых профилей круглого сечония. В некоторых случаях она также может быть использована для квадратных, прямоугольных и шестигранных сечений.

Система HIGAUGE обладает возможностями непрерывного измерения в потоке стана, измерения без физического контакта, высокой точностью, легкостью управления с удобной системой видеограмм, возможностью встраивания в другие системы автоматизации производства, обратной связью в реальном масштабе времени с устройствами управления технологическим процессом.

В состав системы входят следующие блоки: серия измерителей диаметра DR7000; выносной блок LU7000; устройство автоматики АС7000, в котором находятся: компьютер

РС7000 для управления, наблюдения и сбора информации; соединительные коробки и устройства для электрического подключения; устройство подключения к магистрали сжатого воздуха с системой очистки приборов; дополнительное оборудование.

Серия измерителей диаметра DR7000. Измеритель DR7000 состоит из оптической и электронной систем, включающих 5000 элементные CCD оптические камеры. Оптическая измерительная система может быть выполнена в двух конфигурациях: с одной измерительной головкой (требуется вращение головки на угол 180°. для полного определения профиля) и с двумя измерительными головками, расположенными под углом 90 ° друг к другу, что позволяет замерять овальность. Для полного измерения профиля в данном случае необходим поворот головок только на 90°. Измерительные системы могут поворачиваться на приводе штатива на 180° (одинарная головка) или 90° (двойная) для полного определения формы и размера профиля. Схемы подачи сжатого воздуха обеспечивают продувку внутри измерительной камеры (тубуса), внутри измерительной головки (чистка оптических поверхностей) и воздушное распыление перед измерительным блоком (очистка проката). Измеритель водоохлаждаемый. В зависимости от диапазона измерений и конфигурации измерительной системы выпускаются 9 моделей измерителя диаметра DR7000. Диапазон измеряемых величин и погрешность измерений для каждой модели представлены ниже:

Выносной блок LU70Q0. В блоке находятся система управления двигателем, источники питания для измерителя диаметра, а также вспомогательные электрические и электромеханические устройства для управляющих и силовых схем (выключатели, предохранители, реле, оптроны и т.д.).

Камера автоматики АС700. В камере установлен компьютер, обеспечивающий управление, наблюдение за работой устройств и сбор поступающей информации.

Компьютер РС700. Создан на базе промышленного персонального компьютера. Обеспечивает прием и обработку информации, поступающей от измерителя диаметра и вспомогательного пирометра. С помощью компьютера осуществляется управление измерителями, калибровка и настройка значений, определение со стояния измерительных систем и отслеживание аварийных ситуаций. В компьютере установлена специальная плата DCU7000, в функции которой входят прием видеосигнала, обработка сигналов измерений диаметра с поправкой на термическое расширение от вспомогательного пирометра, управление блоком измерителя диаметра DR7000 (измерительная головка, штатив с приводом), контроль выполнения алгоритма, управление дополнительными выносными дисплеями, выбор способа измерения.

Возможны измерения под заданным углом, осуществляемые головкой, расположенной под определенным углом считывания и измерения с вращением измерительной головки вокруг профиля проката с заданием начального и конечного углов поворота. Измерения осуществляются в процессе вращения под любым углом.

Компьютер обеспечивает выбор рабочих параметров и предустановку в виде файла базы данных сортамента проката (каждый файл содержит информацию о размерных параметрах продукции , номинальном диаметре и величинах допусков, температуре, коэффициенте линейного расширения и т.д.); мониторинг системы, отслеживание состояния и аварийных ситуаций; управление цифровыми и графическими дисплеями измерений; автоматическую калибровку; хранение результатов измерений в виде файла Отчета и получение твердых копий на принтере; статистическую обработку результатов измерений; распечатку результатов или аварийных сигналов встроенным принтером.

Измерительная система фасонного проката HIPROFILE. Система обладает наряду с возможностями ранее изложенной системы HIGAUGE рядом дополнительных функций. К ним относится возможность измерений поперечных сечений и профилей любой степени сложности (квадрат, плоский прокат, уголок, балка, трубная заготовка, рельсы и т.д.); вывод информации о размерах и форме проката в реальном масштабе времени с высокой скоростью; модульное исполнение; отсутствие механических подвижных частей в приборах и устройствах.

Система HIPROFILE состоит из измерительной станции PR8000 (включая ряд измерительных головок), выносного блока LU8000, камеры автоматики АС8000, с управляющим компьютером РС8000, соединительных короба и устройств для электрического подключения, системы подключения к магистрали сжатого воздуха с очисткой приборов сжатым воздухом; дополнительного оборудования.

Измерительная станция PR8000. Вследствие различий размеров и формы различных видов проката (круглый, плоский, квадратный, балочный, Собразный, рельсы и другие сложные сечения) и связанных с этим различных тре бований и подходов к измерениям (диапазон размеров, температура, особые размерные параметры, требуемые допуски и точность изготовления) измерительная станция PR8000 может иметь обычную механическую, оптическую или электронную измерительные системы (обычно механическая или оптическая).

Фирма "CEDA" может представить ноухау и возможность для разработки и создания измерительной станции в соответствии с задаваемыми требованиями и исполнением. Обычно параметры, задаваемые потребителем, включают размерный диапазон производимого проката, форму проката, скорость прокатки, допустимое измерение осей проката, размерные и геометрические параметры для контроля, дополнительные требования заказчика. Фирма оценивает требования заказчика для определения конструкции измерительной станции. При этом стандартным остается приборное оборудование для сбора информации, обработки результатов и управления. Для обычных круглых, квадратных, прямоугольных и простых угловых сечений станция снабжается как минимум четырьмя измерительными головками (лазер и видеокамера) для обеспечения сканирования всех поверхностей (включая углы) с четырех сторон. Каждая измерительная головка состоит из лазерного источника света с соответствующим блоком питанияч, импульсного генератора и схемы синхронизации; оптической измерительной и видеосистем с видеокамерой высокого разрешения. Каждый лазерный источник синхронизирован с соответствующей камерой. Детектированный видеосигнал (изображение лазерной линии на исследуемом профиле) поступает из измерительной головки в компьютер РС8000, где происходит обработка изображения и определение размеров и формы проката в реальном масштабе времени.

Как и в системе HIGAUGE, компьютер также осуществляет функции прямого управления измерениями и выбором вспомогательных функций, таких как калибровка, предустановка параметров, мониторинг состояния и аварийных ситуаций, управление графическим информационным дисплеем (с возможностью зуммиро вания изображения), управление цифровым информационным дисплеем, организация хранения результатов измерений с использованием встроенной библиотеки подпрограмм, генерирование отчетов и печать документов для сертификации продукции, организация интерфейса для компьютера более высокого уровня.

Для эффективного управления качеством в процессе прокатки в компьютере РС8000 может использоваться мощный пакет программного обеспечения для статистической обработки информации SPC/SPQ фирмы "CEDA". Этим пакетом осуществляется как основная обработка информация для определения стандартного отклонения, вариации, определения максимального и минимального значений, выделение результатов измерений вне допустимых предельных отклонений отдельно по каждой заготовке и по каждой партии, так и построение более сложных статистических диаграмм.

Технические характеристики измерительной системы: погрешность измерений: от ±0,06 до ±0,1% для средних размеров; продолжительность определения профиля: 30 мс (33Hz).

Фирма "Danieli CEDA" разработала систему HITEST/RP для контроля поверхности горячекатаной проволоки или круглого проката в горячем состоянии с использованием принципа магнитных вихревых токов. Эта компьютеризованная система может быть использована в промышленных условиях в тех случаях, когда требуется обнаружение, классификация и сигнализация о поверхностных дефектах в реальном масштабе времени в технологической линии.

Система HITEST/RP позволяет непрерывно обнаруживать поверхностные дефекты, определять качество продукции, имеет высокую чувствительность к наименьшим дефектам (до 0,1 мм), классифицирует типовые поверхностные дефекты (по глубйне и плотности), имеет широкий диапазон применения (от 5,5 до 50 мм в диаметре).

Система определяет поверхностные дефекты по трещинам (продольные и поперечные), раковинам и рванинам, закатам и расслоениям.

Система надежна и нечувствительна к вибрациям и электрическим помехам. Минимальная глубина обнаруживаемых дефектов при 100 %ном обнаружении составляет примерно 0, 1мм. Дефекты глубиной менее 0,1мм могут быть обнаружены статистическим методом (допускается некоторое количество необнаруженных дефектов).

Система HITEST/RP состоит из блока детектирования DU9500 (измерительная станция), выносного блока LU9500, камеры автоматики АС9500, управляющего компьютера РС9500 (включая набор специальных плат для сбора и обработки информации) и оборудования локальной сети.

Измерительная станция DU9500 обычно устанавливается в конце линии прокатки, сразу за чистовой клетью или блоком. Она включает водоохлаждаемую измерительную головку (блок катушек), внутри которой проходит исследуемый материал, и станину для направления и удержания исследуемого материала.

Блок катушек имеет 7 типоразмеров, перекрывающих диапазон диаметров от 5,5 до 50 мм. Перед и после блока катушек установлены две кассеты с направляющими роликами (входная и выходная), предназначенными для направления и механической стабилизации материала при измерении. Имеется 4 типоразмера кассет.

В камере автоматики АС9500 установлен управляющий и обрабатывающий компьютер РС9500 на основе промышленного персонального компьютера, включающий набор специальных плат, для обнаружения, определения и классификации дефектов по методу вихревых токов. В функции компьютера входят также контроль, предустановка, наблюдение за процессом, функции операторского интерфейса, включающие вывод информации в цифровой и графической формах (обнаружение дефекта) и выдача результатов в виде цветных графиков качества материала. Каждый график соответствует определенной заготовке. Исследуемый материал (катаная заготовка) идеально подразделяется на программируемое количество "Элементарных единиц длины". Каждая ЭЕД обозначается цветом (показатель качества поверхности) в зависимости от плотности и глубины (оба диапазона параметров задаются пользователем) дефектов, определенных при испытаниях. Все ЭЕД выстраиваются в ряд, который представляет из себя отчет качества конкретной заготовки.

Устанавливаемый в технологической линии блок автоматической маркировки может использоваться для непосредственного визуального идентифицирования дефектных ЭЕД на складе проката. Обычная установка включает порошковый струйный маркер, предназначенный для горячей маркировки.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м I, Москва 1994