WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Программный продукт «Разливка PLC» предназначен для автоматизированного сбора и передачи технологических данных в локальных системах автоматики и телемеханики через базу данных. Из существующей системы управления собираются данные о марке стали, температуре в промковше, скорости разливки, расходах воды на первичное и вторичное охлаждение, перепаде температуры воды на первичное охлаждение и передаются задающие значения расходов охладителя. Система автоматизации объекта управления реализована на контроллерах S7-300 ф. Siemens. Программный продукт «Разливка PLC» реализован на основе бесплатно распространяемой библиотеки LibNoDave.

Проведение эксперимента

Эксперимент на сортовой МНЛЗ №2 в ЭСПЦ ОАО «ММК» проводился в течение 2007 года. Наблюдение осуществлялось с использованием разработанного программного комплекса, который был установлен на АРМ в помещении автоматики МНЛЗ №1 и МНЛЗ №2. Поскольку в существующей системе управления не предусмотрен стационарный прибор для измерения температуры поверхности заготовок, измерение температуры в исследуемой точке проводилось с помощью портативного инфракрасного пирометра Raytek Raynger MX. Raynger MX.

Для марки стали Ст3сп была выполнена настройка модели по полученным экспериментальным данным. Программное приложение «Разливка Управление» по данным из базы данных о температуре поверхности заготовок в контрольных точках и остальным параметрам разливки в соответствии с алгоритмом настройки произвело расчет параметров идентификации модели, определяющих коэффициенты теплоотдачи в кристаллизаторе, за счет водяного охлаждения в секциях ЗВО и за счет охлаждения роликами.

1, 2, 3 и 4 – среднемассовая температура на выходе из 1-ой, 2-ой, 3-ей, и 4-ой секции ЗВО, С;

5, 6, 7 и 8 – температура поверхности на выходе из 1-ой 2-ой, 3-ей и 4-ой секции ЗВО, С;

9 – среднемассовая температура на выходе из МНЛЗ, С;

10 – температура поверхности на выходе из МНЛЗ, С;

11, 12,13 и 14 – расходы в 1-ой, 2-ой, 3-ей и 4-ой секциях ЗВО, л/м2с;

15- скорость разливки, м/мин

Рис. 6. Работа контуров управления при ступенчатом изменении скорости разливки

Для проверки адекватности предложенной модели были проведены сравнения расчетных данных с результатами экспериментальных замеров температуры в контрольных точках на поверхности заготовок. Относительная погрешность расчетов составила около 5%. На рис. 7 представлен график изменения рассчитанной по настроенной модели и измеренной температур поверхности ручья №5 перед тянущеправильной машиной.

Рис. 7. График изменения температуры поверхности заготовок (ручей №5) перед тянущеправильной машиной

Оценивалась корреляционная зависимость фактической измеренной температуры поверхности и рассчитанной температуры поверхности на различных расстояниях от выхода из секций ЗВО. На рис. 8 представлена такая корреляционная зависимость. Было получено удовлетворительное значение коэффициента корреляции r = 0,87. Следовательно, можно говорить об адекватности разработанной модели.

Рис. 8. Корреляционная зависимость между фактической и расчетной температурами (коэффициент корреляции: r = 0,87)

Заключение

  1. Для того чтобы улучшить качество заготовок, отливаемых на МНЛЗ, снизить трещинообразование, необходимо применять автоматизированные системы управления охлаждением заготовок, построенные по принципу адаптивных систем с динамическими моделями процесса охлаждения заготовок.
  2. В работе предложена динамическая модель, описывающая тепловое состояние заготовок, позволяющая оперативно выполнять расчеты температур заготовок по всему объему в реальном масштабе времени с учетом тепловыделения при фазовой и структурной трансформации, теплоотдачи вследствие водяного охлаждения, теплового излучения, естественной и вынужденной конвекции, контакта с роликами. Разработана методика оперативных расчетов на основе метода конечных разностей. Для описания напряженного состояния заготовок использована модель, позволяющая оперативно определять термонапряжения по длине заготовок.
  3. Разработана методика настройки модели и методика настройки программного регулятора с использованием специализированных методов, сочетающих методы математического программирования с особенностями технологии обработки металла, позволяющая производить адаптацию системы управления по данным, получаемым с объекта управления в обычном режиме работы.
  4. На основании требований, предъявляемых к процессу разливки, разработана методика рационализации теплового режима за счет поддержания заданного изменения среднемассовой температуры заготовок вдоль оси МНЛЗ. Данная методика позволяет получить необходимое температурное поле заготовок на выходе из МНЛЗ и наименьшее значение температурных напряжений в заготовках.
  5. Предложена структура адаптивной системы управления охлаждением заготовок на базе разработанных методов настройки модели и настройки программного регулятора, позволяющая достигать необходимого качества заготовок за счет использования динамической модели теплового состояния заготовок и методики рационализации процесса охлаждения.
  6. Разработан комплекс программных средств (основная составляющая адаптивной системы управления), который состоит из трех программных продуктов: «Разливка Управление», «Разливка Контроль» и «Разливка PLC». Получено свидетельство об отраслевой регистрации №9271 на разработку «Комплекс средств оптимизации процесса управления охлаждением заготовок МНЛЗ 1.0». Получен акт внедрения программного комплекса в учебный процесс. Данный комплекс позволяет выполнять все действия по настройке модели и программного регулятора, по оптимизации процесса охлаждения заготовок и по управлению процессом охлаждения заготовок.
  7. Проведен эксперимент на сортовой МНЛЗ №2 ЭСПЦ ОАО «ММК», и получены экспериментальные данные, которые использовались для настройки динамической модели. Выполнена настройка модели по полученным экспериментальным данным объекта управления по разработанному алгоритму. Произведена настройка программного регулятора с помощью настроенной динамической модели по разработанному алгоритму. Данный эксперимент позволил проанализировать работу системы управления и добиться ее устойчивой работы.
  8. Произведено моделирование работы существующей и разработанной системы управления на МНЛЗ №2 ЭСПЦ ОАО «ММК». В результате выявлены преимущества разработанной системы управления, которая, в отличие от существующей, позволяет получать необходимое качество заготовок.
  9. Система управления интегрирована в существующую систему управления МНЛЗ в ЭСПЦ ОАО «ММК». Получен акт внедрения системы управления в существующую АСУ ТП МНЛЗ. Система управления предназначена для расчета управляющих воздействий и для использования в качестве исследовательской модели. Разработанную систему управления после проведения настройки модели и функции регулирования также можно использовать на других МНЛЗ. Интеграция системы управления позволяет обеспечить стабильную работу МНЛЗ за счет предупреждения аварийных ситуаций и рациональный режим охлаждения заготовок.
  10. Применение разработанной системы управления позволяет достигнуть снижения количества брака заготовок на 3%.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах

- В рекомендованных ВАК изданиях:

  1. Батраева, А.Е. Динамическое управление температурным состоянием заготовок МНЛЗ / А.Е. Батраева, Б.Н. Парсункин, Е.Н. Ишметьев, С.М. Андреев, З.Г. Салихов, А.Ю. Светлов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. – 2007.– 11. – С 20–25.
  2. Батраева, А.Е. Самонастраивающаяся система оптимального управления температурным полем заготовок МНЛЗ / А.Е. Батраева, Б.Н. Парсункин, С.М. Андреев // Автоматизация в промышленности. – 2009. – 5. – С. 18–21

- В других статьях:

  1. Батраева, А.Е. Разработка системы оптимального охлаждения непрерывнолитой заготовки в ЗВО МНЛЗ// Сборник рефератов научно-исследовательских работ аспирантов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. – С. 136–137.
  2. Батраева, А.Е. Охлаждение тонкой заготовки в зоне вторичного охлаждения с обеспечением температуры на выходе из МНЛЗ 1050-1150С // Молодежь. Наука. Будущее: Сб. науч. тр. студентов Вып. 3. – Магнитогорск: МГТУ. – 2004. – С. 85–88.
  3. Батраева, А.Е. Система оптимального охлаждения сортовой заготовки в ЗВО МНЛЗ / Батраева А.Е., Светлов А.Ю. // Автоматизация технологических и производственных процессов в металлургии: Межвузовский сб. науч. тр. – Магнитогорск: МГТУ. – 2004. – С. 151–155.
  4. Батраева, А.Е. Управление вторичным охлаждением заготовки на МНЛЗ в составе литейно-прокатного агрегата с целью обеспечения заданной температуры / Парсункин Б.Н., Андреев С.М., А.Е. Батраева // Математика. Приложение математики в экономических технических и педагогических исследованиях: Межвузовский сб. науч. тр. – Магнитогорск: МГТУ. – 2004. – С. 109–115.
  5. Батраева, А.Е. Программное обеспечение для определения зоны перемешивания составов непрерывнолитой стали при смене марок / Батраева А.Е., Парсункин Б.Н., Андреев С.М., Светлов А.Ю. // Новые программные средства для предприятий Урала. Вып. 3: Сб. тр. региональной научно-технической конференции. – Магнитогорск: МГТУ. – 2004. – С. 65–71.
  6. Батраева, А.Е. Математическое моделирование усадочных напряжений в системе стабилизации качества заготовок МНЛЗ / Батраева А.Е., Парсункин Б.Н., Светлов А.Ю. // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 11. – Магнитогорск: МГТУ. – 2005. – С. 109–113.
  7. Батраева, А.Е. Стабилизация качества заготовок, отливаемых на МНЛЗ / Батраева А.Е., Парсункин Б.Н., Андреев С.М., Светлов А.Ю. // Математика. Приложение математики в экономических технических и педагогических исследованиях. Межвузовский сб. науч. тр. – Магнитогорск: МГТУ. – 2005. – С. 196–200.
  8. Батраева, А.Е. Энергосбережение и повышение качества на участке МНЛЗ – прокатный стан// Создание и внедрение корпоративных информационных систем (КИС) на промышленных предприятиях Российской Федерации. Вып. 1: Сб. тр. Всероссийской науч.-техн. конф./ Под ред. Д.Х. Девятова. – Магнитогорск: ИПЦ ООО «Проф-Принт». – 2005. – С. 150–153.
  9. Батраева, А.Е. Самонастраивающаяся система управления охлаждением заготовок МНЛЗ / Батраева А.Е., Парсункин Б.Н. // Сборник рефератов научно-исследовательских работ аспирантов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ. – 2005. – С. 121–122.
  10. Батраева, А.Е. Самонастраивающаяся система динамического регулирования температурного состояния непрерывнолитых заготовок // Материалы 64-ой науч. техн. конф. том. 2. – Магнитогорск: МГТУ. – 2006. – С. 141–144.
  11. Батраева, А.Е. Динамическая оптимизация процесса охлаждения заготовок МНЛЗ / Андреев С.М., Батраева А.Е., Светлов А.Ю. // Автоматизация технологических и производственных процессов в металлургии: Межвузовский сб. науч. тр. / под ред. Парсункина Б.Н. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ». – 2006. – С. 114–118.
  12. Батраева, А.Е. Комплекс средств оптимизации процесса управления охлаждением заготовок МНЛЗ 1.0 / Батраева А.Е., Парсункин Б.Н., Андреев С.М. // Компьютерные учебные программы и инновации. – 2008 г. – 2. – С. 171.
  13. Батраева, А.Е. Динамическое управление температурным полем заготовок для получения заданного качества на выходе из МНЛЗ / Парсункин Б.Н., Батраева А.Е. // Материалы 66-ей научно технической конференции: Сб. докл. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ». – 2008. – Т.2. – С.95–97.
  14. Батраева, А.Е. Комплекс программных средств для оптимизации качества заготовок МНЛЗ // Управление информационной инфраструктурой организации на основе технологии открытых систем: Сб. тр. участников международного научно-практического семинара. – Магнитогорск: МаГУ, 2008. – С. 34–36.

- Патентные документы. Зарегистрированные программы:

  1. Батраева, А.Е. Комплекс средств оптимизации процесса управления охлаждением заготовок МНЛЗ 1.0 / Батраева А.Е., Парсункин Б.Н., Андреев С.М. // Инновации в науке и образовании. – 2007. – 10 (33). – С.14. Свидетельство ОФАП № 9271, ВНТИЦ № 5020070227.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»