Автоматизация управления производством и технологией производства

Современный широкополосный стан имеет хорошо развитую системы управления производством и технологическими операциями на базе комплекса УВМ различной мощности и других технических средств, связанных в единую сетевую структуру. На примере стана 2000 ЧерМК рассмотрим основные задачи, решаемые этими системами.

Главной задачей системы управления производством (АСУП) является обеспечение выполнения заказов потребителей в установленные сроки в полном объеме и с наименьшими затратами. На основе квартального и месячного портфеля заказов рассчитывается стоимостная оценка заказов, определяется потребность в слябах, формируются графики и планы прокатки на месяц и более короткие периоды времени, в том числе на ближайшие сутки, и т. п. В рамках АСУП также осуществляется учет металла по агрегатам, по маркам стали, ведется учет брака, оценивается состояние складов и т. д. Отдельную группу составляют задачи сравнения текущего и планового производства, корректировки недельных и суточных планов (а также планов на более длительные периоды), формирования для всех служб требуемой документации, в том числе отчетной.

Технические средства автоматизации управления технологией производства (АСУТП) — машина класса ЕС ЭВМ, включающая семейство программно-совместимых вычислительных машин третьего поколения, — размещены в главном вычислительном центре и его филиалах, находящихся в цехах. На стане 2000 управление производством осуществляют на базе системы малых (СМ) и микроэлектронных ЭВМ и УВМ фирмы “Сименс”.

Структура АСУТП, функционирующая на стане 2000, состоит из двух систем. Система АСУТП 1 предназначена для решения технологических задач управления нагревом слябов в методических печах. Система АСУТП 2 управляет прокаткой в черновой и чистовой группах клетей, а также технологией охлаждения листа и смотки. На каждом из этих участков осуществляется слежение и информационное сопровождение полосы, расчет и настройка параметров, управление температурным и деформационным режимом прокатки и охлаждения, управление локальными системами автоматизации, которые установлены на отдельных механизмах, а также адаптация математических моделей, заложенных в основу управления.

АСУТП 2 представляет собой трехуровневую иерархическую систему. Нижний уровень охватывает измерительные устройства и датчики технологического контроля. Средний уровень обеспечивает сбор и обработку информации от датчиков, информационное сопровождение проката на отдельных участках, а также регулирование технологических параметров прокатки и качественных характеристик листа. На верхнем уровне осуществляется расчет и реализация настройки стана на прокатку полосы заданного размера и марки стали, расчет коррекции при отклонении параметров прокатки от расчетных, диагностика механического и электрического оборудования, информационное сопровождение проката, адаптация моделей управления, а также связь с системами АСУТП 1 и АСУП.

Опыт эксплуатации АСУТП 2 показал, что в условиях интенсивного насыщения воздуха паром и пылеобразной окалиной надежность датчиков снижается до 80 %. В связи с этим дублирование датчиков и замена их на более совершенные, а также улучшение логики их работы несколько последних лег составляли основное направление совершенствования системы, что позволило довести надежность системы слежения и управления до 99,7 %.

В составе АСУТП 2 действует восемь локальных систем автоматизации черновой группы клетей, которые принимают от центральной УВМ С-306 уставки на все исполнительные механизмы. Уставки могут быть введены также вручную. Основная задача УВМ С-306 — расчет базового распределения обжатий по пропускам с выходом на заданные толщину и температуру металла на выходе из черновой группы, а также коррекция фактических параметров прокатки путем введения в базовый режим адаптивных коэффициентов коррекции. Эти коэффициенты автоматически уточняются (адаптируются) путем сравнения расчетных и фактических данных. В непрерывной группе черновых клетей используется прямое измерение сил натяжения между клетями.

Основными функциями управления чистовой группы клетей являются распределение обжатий по клетям, определение скоростей и ускорения клетей, распределение температур в целях получения полосы с заданной толщиной и температурой, а также с заданной планшетностью. Управление чистовыми клетями производится по трем режимам, последовательно расширяющим возможности регулирования процесса прокатки. В режиме предварительной настройки происходит настройка клетей на расчетный режим прокатки по параметрам раската, находящегося на промежуточном рольганге. В режиме коррекции производится уточнение настройки по результатам прокатки в первых двух клетях. Далее на основе дополнительных расчетов осуществляется окончательная настройка клетей. Как и в черновых клетях, используются адаптивные модели и уравнения, заданные в неявном виде относительно определяемого параметра.

Точность проката по длине обеспечивается системой автоматического регулирования толщины (САРТ) полосы фирмы “Сименс”. Система воздействует на электропривод нажимных винтов. Она включает в себя регуляторы зазора между валками и устройство выработки корректирующего сигнала по показаниям выходного толщиномера. Регуляторы зазора работают по принципу непосредственного измерения зазора между валками по числу оборотов нажимных винтов и шагу винтов. Особое место в системе занимает система автоматического регулирования межклетевого натяжения (САРН), созданная на базе электромеханических петледержагелей с безредукторным приводом, которые являются приоритетной разработкой фирмы “Сименс”. Особенность стана 2000 состоит в том, что при большой длине раскатов применяются более высокие ускорения и повышенная скорость прокатки, чем на аналогичном стане 2000 НЛМК. Но при этом повышается температура конца прокатки. Чтобы сохранить ее на уровне требуемой, введена первая в России система межклетевого регулируемого охлаждения полосы. Применение этой системы позволило повысить скорость прокатки на 1,5—2,0 м/с (до 21,5 м/с) и ускорение чистовой группы довести до 0,20—0,25 м/с².