Реферат
Общей темой дипломного проекта является регулирование толщины и натяжения полосы во входной зоне стана. В состав дипломного проекта входят десять чертежей и пояснительная записка. На чертежах приведены схема автоматизации, структурные схемы регуляторов, функциональная схема микропроцессорного устройства, принципиальная электрическая схема взаимосвязи микропроцессорного устройства с оборудованием стана, алгоритмы, графики переходных процессов и таблица параметров эффективности капиталовложений.
В проекте была использована информация, полученная из технической документации на оборудование и средства автоматизации, из книг и журналов.
В данном проекте приведена краткая характеристика стана 2500 холодной прокатки, как объекта управления. Все датчики, непосредственно или косвенно связанные с системой автоматического регулирования толщины и натяжения полосы, рассмотрены в пояснительной записке. В общей части пояснительной записки рассмотрены структура системы автоматического регулирования толщины и натяжения полосы и реализация данной структуры при помощи комплекта микропроцессорных устройств.
Задачей специальной части дипломного проекта является синтез структуры каналов регулирования толщины и натяжения полосы во входной зоне стана. Здесь приведены и проанализированы различные варианты реализации структуры каналов регулирования толщины полосы по возмущению и по отклонению и предложены критерии оценки оптимальности структуры и параметров каналов. Для оценки эффективности каналов регулирования в проекте разработана программа математической модели входной зоны стана. Данная математическая модель включает в себя динамическую модель главного привода, модель очага деформации и динамическую модель межклетевого промежутка.
С помощью программы математической модели была
проведена оценка качества контуров регулирования по переходным процессам в
системе. Кроме того, на основе проведённого анализа предложены пути улучшения
структуры регуляторов.
Содержание
Введение
. Система цифрового управления толщиной и натяжением полосы на стане 2500 холодной прокатки
.1 Производство холоднокатаного листа. Необходимость автоматизации
.2 Описание оборудования стана. Сортамент
.2.1 Механическое и электрическое оборудование стана
.2.2 Характеристика прокатываемого металла
.3 Датчики и измерительные системы
.3.1 Система измерения толщины М2614
.3.2 Система измерения натяжения полосы на стане 2500 ММК
.3.3 Датчик импульсов ДИФ7М. Измерение скорости вращения привода клети
.3.4 Датчик положения нажимных винтов ВК-3. Измерение положения нажимных винтов
.4 Структура САРТИН
.5 Техническая реализация САРТИН с помощью микропроцессорных устройств
.5.1 Структура взаимосвязей комплекса САРТиН с оборудованием стана
.5.2 Компоновка оборудования САРТиН
.5.3 Назначение блоков и субблоков МПУ
. Регулирование толщины полосы во входной зоне стана
.1 Синтез структуры системы регулирования толщины полосы
.1.1 Основные принципы регулирования толщины
.1.2 Реализация контура регулирования по отклонению
.1.3 Реализация контура регулирования толщины по возмущению
.2 Взаимосвязь МПУ1 с оборудованием стана
.3 Алгоритмическое обеспечение микропроцессорного комплекса САРТИН
.4 Моделирование входной зоны стана
.4.1 Математическая модель НСХП
.4.2 Анализ результатов моделирования входной зоны стана 2500 холодной прокатки
. Безопастность и экологичность
.1 Опасные и вредные факторы на стане «2500» холодной прокатки
.2 Электрозащитные средства
.2.1 Защитное заземление
.2.2 Защитное зануление
.2.3 Защитное отключение
.3 Пожарная безопасность
. Анализ технико-экономических показателей и расчёт экономической эффективности
.1 Правовой статус организации
.2 Смета капитальных затрат
.3 Производственная программа
.4 Штатное расписание
.5 Организация труда и заработной платы
.5.1 Организация оплаты труда и система премирования
.5.2 Графики выходов на работу
.5.3 Расчёт фонда заработной платы
.6 Калькуляция себестоимости
.7 Расчёт прибыли
.8 Расчёт показателей экономической эффективности капиталовложений
Заключение
Список использованных источников
Введение
Автоматизация непрерывных станов холодной прокатки необходима для улучшения качества холоднокатаного листа с целью повышения его конкурентоспособности и позволяет получать лист с параметрами, не выходящими за границы допусков. Кроме того, автоматическое регулирование позволяет получать лист в поле минусовых допусков на толщину.
Непрерывный стан холодной прокатки (НСХП) это объект со многими входными и выходными параметрами. Комплексный подход к автоматизации стана с учётом всех его взаимосвязей позволяет улучшить показатели регулирования основных параметров (толщина, натяжение). Для реализации такого регулирования необходима адекватная математическая модель.
В данной работе применена улучшенная динамическая математическая модель НСХП с учётом реального привода стана. Полученные на основе этой модели законы регулирования толщины позволяют получить достаточную точность регулирования. Благодаря большей адекватности математической модели и применению современных вычислительных средств, стало возможно произвести параметрическую оптимизацию контуров управления при помощи разработанного в данной работе программного обеспечения.
В настоящее время всё большее распространение находят цифровые системы регулирования. Цифровые системы регулирования позволяют получать многоуровневую систему, что в свою очередь позволяет на верхнем уровне (управляющая ЭВМ) рассчитывать при смене сортамента коэффициенты, входящие в уравнения закона регулирования, и быстро изменять настройки систем нижнего уровня. В работе приведена цифровая система автоматического регулирования толщины и натяжения (САРТиН) полосы конструкции ВНИИМЕТМАШ-М.
1. Система цифрового управления толщиной и
натяжением полосы на стане 2500 холодной прокатки
.1 Производство холоднокатаного листа.
Необходимость автоматизации
Современным способом получения холоднокатаной продукции является рулонный способ, который обеспечивает высокую производительность как собственно прокатных станов, так и различных технологических агрегатов травления, отжига, дрессировки, нанесения покрытий, резки и др., установленных в цехе холодной прокатки, а также увеличение выхода годного. Основным агрегатом цеха холодной прокатки, определяющим его сортамент, качество продукции и производительность, является стан холодной прокатки.
Непрерывные станы холодной прокатки устанавливают в цехах большой производительности для выпуска полос и листов специализированного сортамента. Непрерывные станы отличаются от реверсивных большей степенью механизации и автоматизации: и более высокими техническими параметрами по массе рулона, скорости прокатки, мощности главного привода; производительность этих станов выше, чем у реверсивных. Непрерывные четырехклетевые станы применяют для холодной прокатки тонких полос (минимальной толщиной 0,22-0,25 мм) шириной 1370-2350 мм и массой до 30-35 т; готовая продукция в виде листов предназначается в основном для автомобильной промышленности.
В современных экономических условиях существенно повысились требования к стабильности технологического процесса, эффективности использования и надежности работы оборудования. Одним из направлений, которое дает возможность удовлетворить этим требованиям для непрерывных станов холодной прокатки (НСХП), является применение автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП). Целью АСУ ТП является стабилизация основных параметров прокатки и перестройка стана на новый сортамент.
Построение АСУ ТП выполняется по иерархическому принципу:
1) на нижнем (базовом) уровне АСУ ТП находятся системы управления исполнительными механизмами стана; для НСХП это системы управления скоростью вращения рабочих валков клетей, разматывателем и моталкой, системы управления нажимными механизмами, обеспечивающими изменение положения рабочих валков, а также системы управления устройствами, используемыми при регулировании планшетности полосы;
2) на среднем уровне находятся системы технологической автоматики, такие как комплекс САРТиН, система автоматического регулирования планшетности (САРП) полосы, система управления скоростными режимами стана (СУРС);
3) на верхнем уровне находятся система автоматизированной настройки (САН) стана на прокатываемый сортамент, экспертная система автоматизированной диагностики (ЭСАД) технологического процесса и оборудования стана.
Для НСХП комплекс САРТиН является основной системой технологической автоматики, и в значительной степени в зависимости от его построения и функциональных возможностей формируются все остальные системы АСУ ТП. Поэтому использование цифровых вычислительных средств при создании комплекса САРТиН позволяет, наряду с решением основной задачи комплекса - автоматическое регулирование толщины и межклетевых натяжений полосы, обеспечить сбор, хранение на определенный период времени информации и передачу её с использованием сетевого обмена в другие системы АСУ ТП, что является необходимым условием эффективного взаимодействия систем управления станом и дальнейшего их развития.
Расход металла на единицу готовой продукции - одна из основных технико-экономических характеристик работы любого металлургического предприятия. В прокатных цехах металлургических заводов имеются несколько путей снижения расхода металла, но наиболее важным следует считать прокатку полос в поле суженых и минусовых допусков [1]. Возможность производства металлопроката в поле суженых и минусовых допусков существенно определяется точностью его размеров и формы, а также характером и величиной поверхностных дефектов. Точность геометрических размеров полосы существенно выше при работе стана с системой регулирования толщины и натяжения полосы. Значительная часть качественных показателей, влияющих на физическую массу металлопроката регламентирована государственным стандартом и другой нормативной документацией.
Теоретическая масса листового полката есть масса, исчисленная по геометрическим размерам, предусмотренным стандартами для соответствующих видов проката. Она определяется при двухстороннем (плюсовом и минусовом) допуске - по номинальным размерам; при одностороннем плюсовом допуске - по номинальному размеру с прибавлением 50% величины допуска; при одностороннем минусовом - по номинальному размеру с вычетом 50% величины допуска. При поставках металлопродукции по теоретической массе гарантируется площадь поверхности листового проката, соответствующей его количеству при заказанных толщине и ширине.
Для определения теоретической массы прокатанного
металла сначала находят его общую длину, а затем умножают её на теоретическую
массу единицы длинны, вычисленную на основе теоретических размеров поперечного
сечения полосы, и характера допусков по ГОСТу или ТУ. Исходя из необходимости
обеспечения равенства заказанной и поставляемой длинны проката (L), определяют
фактическую (Gф) и теоретическую (Gт) массы партии
проката.
Gф = L×
g ф /Gт = L × g т
где g ф и g т - соответственно фактическая и теоретическая массы 1м длинны проката, кг.
т
= Gф × g т / g ф.(1.1)
Однако, в настоящее время, отгрузка проката по
теоретической массе практически не ведётся, поэтому выгоднее стало проводить
прокатку в поле плюсовых допусков. Это снижает время прокатки одного рулона, и
как следствие, снижаются затраты электроэнергии.
.2 Описание оборудования стана. Сортамент
.2.1 Механическое и электрическое оборудование стана
Для получения при холодной прокатке тонких полос с гладкой поверхностью и точными размерами толщины (по ширине и длине полосы) валки и рабочая клеть должны характеризоваться значительной жесткостью [2]. С этой целью применяют четырехвалковые станы с опорными валками большого диаметра и станинами закрытого типа. Для возможности «выкатки» тонких полос валки должны иметь минимально возможный диаметр, определяемый прочностью шейки прокатного валка при передаче крутящего момента.
Рабочие и опорные валки изготовляют из кованой легированной стали со шлифованными бочками. Твердость (по Шору) бочки валков: рабочих 95..105 и опорных 50-60. Рабочие клети в непрерывном стане располагают на расстоянии 5м. Рабочие валки каждой клети снабжены приводом от двух электродвигателей постоянного тока мощностью 2x2800 кВт с регулированием скорости в широких пределах.
Рулоны протравленной полосы устанавливают при помощи мостового крана или электрокара (с рычажным захватом) на транспортер и поочередно подают их к разматывателю стана. Валки всех клетей вначале вращаются с заправочной скоростью (0,5-1 м/с). Передний конец полосы па рулоне отгибают скребковым отгибателем, через проводковый стол подают последовательно в валки каждой клети и заправляют на барабан моталки 5. При прокатке тонкой полосы (до 0,5 мм) конец заправляют не в щель барабана, а наматывают на барабан (первые 2-3 витка) при помощи ременного захлестывателя.
С целью автоматического регулирования толщины полосы между клетями установлены ролики для измерения натяжения полосы и толщиномеры 3 (за первой и последней клетями). Между последней клетью и моталкой предусмотрен направляющий ролик. После заправки переднего конца полосы на барабан моталки скорость валков всех клетей увеличивают до максимальной рабочей скорости. Процесс прокатки рулона продолжается 5-10 мин и более в зависимости от массы рулона. Перед окончанием прокатки скорость валков уменьшают; рулон прокатанной полосы сталкивают с барабана моталки и направляют на отжиг или электролитическую очистку.
Для уменьшения усилия прокатки и возможности «выкатки» тонкой полосы в валках относительно большого диаметра в процессе прокатки на полосу подают смазку (масляную эмульсию).
Непрерывный четырехклетевой стан «2500» предназначен для холодной прокатки травленых горячекатаных полос, смотанных в рулоны массой до 30 т [3].
В состав оборудования четырехклетевого стана входят:
1) приёмный конвейер,
2) подъёмный рольганг с толкателем,
3) установка центрирующих и прижимного роликов,
4) барабанный разматыватель со скребковым отгибателем, с правильно-подающими роликами 2;
5) четыре рабочие клети с проводковой арматурой, приводами и механизмами перевалки опорных валков;
6) задаватель,
7) моталка с прижимным роликом,
8) захлёстыватель,
9) сниматель рулонов,
10)отводящий конвейер,
11)конвейер-накопитель.
Разматыватель предназначен для правильной установки рулонов относительно продольной оси стана, поворота рулона в положение, обеспечивающее возможность захвата наружного конца полосы, задачи его в подающие ролики и создания натяжения между разматывателем и первой клетью во время прокатки.
Разматыватель состоит из:
1) консольного барабана с приводом,
2) цилиндра упора,
3) цилиндра для зажима рулона на барабане и зажима сегментов барабана,
4) подающих роликов с отгибателем и прижимным роликом,
5) гидравлического цилиндра прижимного ролика.
Основные характеристики разматывателя приведены в табл. 1.1.
Рабочие клети стана предназначены для
осуществления процесса холодной прокатки полос, т.е. для удержания в
определённом положении опорных и рабочих валков, возможности их перемещения в
вертикальной плоскости, вращения валков и восприятия усилий, возникающих во
время прокатки.