Состав и структура автоматизированных систем управления качеством продукции листопрокатного цеха

Структура АСУК ЛПЦ определяется в зависимости от содержания функциональных задач, связанных с управлением качеством и решаемых на тактическом и оперативном уровнях (см. рис. 1.1) в условиях конкретного листопрокатного цеха. Приоритетными критериями при этом могут быть выбраны: сортамент выпускаемой продукции, обуславливающий перечень регламентированных показателей качества согласно действующим в цехе стандартам; состав оборудования (основного и вспомогательного); уровень технического оснащения и автоматизации; себестоимость продукции и др.

Показатели качества тонколистового проката можно разделить на отдельные группы [6]: геометрические (точность, плоскостность); механические свойства (предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение, твердость и др.); качество поверхности, в том числе, и качество покрытия (шероховатость - высота и плотность микровыступов, наличие дефектов, толщина и адгезия покрытия, электросопротивление покрытия для электротехнических марок сталей и др.); элсктромагниныс свойства (магнитная индукция, удельные магнитные потери др.) - для электротехнических сталей; технико-экономические (расходные коэффициенты металла, время простоев агрегатов, себестоимость продукции, рентабельность производства и др.).

Состав оборудования ЛПЦ определяется технологией производства того или иного вида продукции и обусловлен наличием и расположением различных технологических агрегатов, складов, мастерских и др.

Уровень технической оснащенности и автоматизации ЛПЦ главным образом зависит от срока ввода его в действие и степени последующей реконструкции и модернизации.

Особо следует отметить, что причинно-следственная связь показателей качества с технологическими факторами и состоянием оборудования существенно отличается для каждой из выделенных групп (подробно этот аспект изучен в работах [6,7]). Для одних (физико-механические и электромагнитные свойства) эта связь имеет ярко выраженную наследственную природу, для других (геометрические показатели, качество поверхности и покрытия) - действует эффект «основной (главной) технологической операции», когда показатели формируются на агрегате или на ограниченном их числе [4-7].

Следовательно, для каждой из перечисленных групп показателей качества существуют свои причинно-следственные зависимости формирования; это учтено при изменении структуры АСУК и перечня решаемых функциональных задач, по сравнению с представленными в работах [6, 7, 64-65]. На рис. 1.2 представлены подсистемы, включенные в состав АСУК ЛПЦ.

БД АСУК

ЦБД

Подсистема управления механическими и

электромагнитными свойствами проката

Подсистема сбора данных измерений показателей качества полупродукта, готовой продукции и технологических режимов на рахтичных aq->craTaxpicxa

Подсистема управления плоскостью полос

Подсистема управления качеством поверхности полос

Подсистема анализа и выбора технологии прокатки на многоклетьевом (реверсивном) стане 5

Подсистема сбора и анализа технико-экономических показателей в

Рис. 1.2. Состав АСУК ЛПЦ

Каждая подсистема предназначена для решения определенного круга функциональных задач, содержание которых подробно описано в последующих книгах цикла. Общим признаком для всех подсистем (кроме 6) является наличие трех вычислительных модулей, в которых проводятся процедуры анализа формирования соответствующих показателей качества проката, их прогнозирования, а также оптимизации значений влияющих на них технологических факторов и управляющих воздействий (см. раздел 1.1).

Выбор комплекса технических средств, типов ПЭВМ (мощность, тактовая частота и пр.) обусловлен сложностью решаемых задач, объемом используемых данных, необходимой скоростью решения, соизмеримой со скоростью прохождения металла через агрегаты цеха, а также максимальной надежностью (для исключения возможности сбоев в работе системы).

Структурная схема АСУК ЛПЦ представлена на рис. 1.3.

Программное обеспечение АСУК, предназначенное для реализации основных се задач, размещается на автоматизированных рабочих местах

(АРМ) основных пользователей системы: экспериментальное бюро, старшие мастера травильного, прокатного, термического участков. Для работы системы необходимы данные о технологических режимах обработки порции металла (рулона) на всех агрегатах цеха, которые поступают из сервера цеховой системы слежения за металлом (ССМ). На каждом АРМ предусмотрена возможность длительного хранения обработанных данных, которые непосредственно используются при работе системы.

На сервере ССМ находится основная база данных (ОБД). В ОБД данные поступают из серверов aiperanioro уровня (АУ). Серверы агрегатного уровня обрабатывают информацию, формируемую программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) на основе показаний датчиков, коптрольно-измерительных приборов (КИП), программируемых логических контроллеров, которые находятся на агрегатах цеха. Связь ПЛК с серверами агрегатного уровня организована по токовому контуру через концентраторы последовательных линий.

Результаты работы из сервера АСУК передаются в локальную сеть, откуда ее может востребовать лицо, принимающее решение (ЛПР) -заместитель начальника цеха по технологии, ответственное лицо от экспериментальной группы, начальник прокатного участка, начальник термического участка, работники УТК и др. (см. рис.1.4).

Рис. 1.3. Структурная схема АСУ К ЛИЦ:

Начальник УОМ

Ethernet

- программируемый логический контроллерJSP-315

I.............1 - конвертер/концснтратор

• ------- RS232 RocketPort
• 21

Сервер ОБД

Бюро ТР

Заместитель начальника цеха Тактический уровень по технологии

УТК

Бюро АСУ Качеством

Экспериментальное бюро

Старший мастер ТрУ

Старший термист

1И1ача.1Ы1ик

М^ТрУ

Начальник 1рУ

Начальник | ГеУ

Жц Старший ' - травильщик

Старший прокатчик

^уровень | I Старший I ласгер Те"У| I

RocketPort.

Ж)Старпшй

резчик

Сервер АУ

Старший мастер УОМ

Оперативный

Старший мастер ПрУ

АГРЕГАТЫ ЦЕХА

Рис. 1.4. Организационно-технологическая схема АСУК ЛПЦ:

ТрУ - травильный участок, ПрУ - прокатный участок,

ТсУ - термический участок, УОМ - участок отделки металла, остальные обозначения в тексте;

промышленный компьютер

При разработке системы необходимо учитывать время прохождения металла по агрегатам цеха и величину промежутков времени, в течение которых можно эффективно воздействовать на процесс обработки порции металла с целью получения заданных показателей качества готовой продукции.