Цифровой технологический комплекс управления главным приводом стана 1300 в цехе Блюминг-2 КГГМК «Криворожсталь»

Комплекс предназначен для управления двигателями валков реверсивного обжимного прокатного стана. Концепция построения комплекса может быть использована для аналогичных систем управления прокатных станов других типов.

При реализации комплекса применен принципиально новый подход к решению задач управления главных приводов прокатных станов, рассматривающий технологический процесс прокатки и привод как единую многосвязную систему (двигатели — валки — слиток — ролики). Система позволяет удовлетворить противоречивые требования снижения динамических нагрузок на оборудование при одновременном увеличении производительности стана путем непрерывного определения комплексного критерия стационарности текущего процесса прокатки и вырабатывает оптимальную стратегию управления моментами и скоростями двигателей.

Для обеспечения устойчивого процесса прокатки осуществляется динамическое регулирование механических характеристик приводов клети. Уменьшение динамических нагрузок на механическую часть оборудования, вызванных ударными нагрузками, обеспечивается также частичным демпфированием двигателями колебательных процессов вызванных прокаткой, в т.ч. собственных колебаний валов.

Функциональный состав комплекса управления:

Адаптированная под технологию система автоматического регулирования скоростей и токов верхнего и нижнего двигателей.
Первый технологический контур управления. Включает в себя системы: управления соотношением моментов и скоростей двигателей, определения нестационарных режимов (в т.ч. «буксовок»), определения технологической нагрузки, управления скоростными режимами с реализацией функции определения качества захвата. В состав контура также входят регуляторы заданных динамического момента и мощности, блок лыжеобразования и формирования переднего и заднего давления при прокате, датчики вычисленных моментов двигателей, технологическую защиту по статическим моментам и предварительную защиту по энергосиловым параметрам двигателей и другие блоки. Большинство систем реализовано впервые.
Блоки датчиков энергосиловых параметров, цифровых датчиков скорости двигателей и датчиков положения механизмов клети, датчиков текущего состояния силового электрооборудования.
Информационно-аналитическая система (проектируется). Второй технологический контур. Основными задачами являются анализ технологического процесса и выработка комплексного управляющего воздействия, адекватного технологической ситуации и представление полученной информации для эксплуатационного персонала. Позволит производить накопление данных о процессе прокатки (примерно 500 параметров) с возможностью их последующего анализа.

Технический состав комплекса включает в себя связанные по сети Ethernet главный шкаф управления, терминалы оператора управления прокаткой и дежурного машинного зала, а также инженерную станцию наладчика. В качестве управляющего модуля системы применена РС-совместимая открытая платформа, на базе контролеров фирмы Fastwel c расширенным рабочим диапазоном температур — -40 ╤ +70 °С. Применение открытой платформы позволило применить операционную систему реального времени QNX, которая позволила гибко решать поставленные задачи.

В системе реализован расширенный графический пользовательский интерфейс, позволяющий визуально контролировать текущие энергосиловые параметры в процессе прокатки. Оператор во время работы при необходимости может производить настройку под конкретную технологию прокатки. Электротехнический персонал может оперативно изменять в процессе прокатки примерно триста параметров системы управления с помощью встроенного программного осциллографа реального времени oтслеживать состояние и производить измерение более двухсот переменных системы.

Эксплуатация комплекса позволила значительно повысить технологическую стабильность прокатки и производительность стана за счет значительного yменьшения длительности и тяжести нестационарных режимов прокатки или их полного исключения.

После установки новых («сырых») валков характерно снижение производительности стана из-за увеличения количества опасных нестационарных режимов работы, которые могут вызвать выход из строя оборудования. При работе на новой системе уже после прогрева валков стан выходит на полную мощность. Неизбежные «буксовки», в основном из-за отсутствия сетки разгара, обнаруживаются и устраняются системой практически со 100% вероятностью. Определение качества захвата, обеспечение раннего обнаружения нестационарных режимов и снижение перегрузок позволяет оператору более стабильно работать и излишне не перестраховываться путем снижения скорости прокатки и загрузки привода, что обеспечивает, в конечном счете, рост производительности. Оснащение ее системой эквивалентно увеличению мощности двигателей на 15 ╤ 25%.

Резко уменьшились сроки адаптации операторов при переходе на новые технологии. Значительно уменьшилась зависимость производительности стана от опыта оператора. Реально операторы с относительно небольшим стажем работы обеспечивают производительность стана такую же, как и опытные операторы.