19

Описание и работа подсистемы управления электронно-лучевыми пушками

1.1 Назначение изделия

1. Подсистема управления лучами ЭЛП ПТКУ- 15.03.000.000 (в дальнейшем - система) предназначена для управления лучами пяти ЭЛП в составе программно- технического комплекса управления (ПТКУ) электронно-лучевой плавильной печи ВМО-15.

Система применяется в электронно-лучевых установках для плавки металлов.

Система обеспечивает в 5-ти идентичных каналах:

• управление блоками системы с помощью кнопок и регуляторов центрального пульта и дополнительного пульта по каналу К.8-485, а также контроль параметров, диагностику блоков и передачу данных по внутреннему каналу Ethernet!;

• предварительную калибровку рабочей области лучей ЭЛП на рабочей зоне оснастки;

• создание и сохранение фигур и разверток в виде точки, окружности, прямоугольника, прямоугольного растра по координатам X и У, концентрических окружностей, концентрических прямоугольников, многокольцевых и комбинированных разверток и т.п. с помощью программного обеспечения вспомогательного компьютера системы, обеспечивающего редактирование подготавливаемых фигур и разверток виртуальными кнопками на экране монитора;

• передачу подготовленных данных разверток на блоки управления шкафа управления ЭЛП для обеспечения работы лучей ЭЛП на калиброванной области с учетом защиты края технологической оснастки, а также возможностью отключения защиты по необходимости;

• постоянный программно-аппаратный контроль, обеспечивающий невозможность отклонения луча за пределы технологической оснастки;

• автоматическое и ручное управление перемещениями электронных лучей в границах технологической оснастки с целью создания необходимых тепловых полей;

• реализацию технологических циклов плавки;

• создание необходимого диаметра пятна электронных лучей с помощью фокусирующих катушек;

• выработку сигналов блокировки на отключение ускоряющих напряжений соответствующих ЭЛП создании аварийных ситуаций;

• измерение токов катушек отклонения, фокусировки;

• контроль и диагностику состояний устройств канала;

• передачу данных измерения и диагностики от шкафа управления ЭЛП на вспомогательный компьютер и хранение в нем данных о развертках и параметрах блоков системы для их последующего использования при замене ЭЛП или блоков управления;

• передачу информации о контролируемых параметрах со вспомогательного компьютера на центральный и прием данных от центрального компьютера на вспомогательный о состоянии устройств, обеспечивающих функционирование ЭЛП в штатном режиме;

• отображение на мониторе параметров устройств, значений контролируемых параметров и формы хода лучей по оснастке;

• возможность просмотра трендов параметров устройств, обеспечивающих функционирование ЭЛП;

• оперативную замену блока управления из состава ЗИП с загрузкой параметров соответствующего канала из компьютера;

• функцию перенесения части мощности ЭЛП для подогрева области соседних ЭЛП в случае их нештатного отключения.

• Система должна допускать эксплуатацию в условиях воздействия вибрации в диапазоне частот от 50 до 100 Гц с максимальным ускорением 0,5 § согласно группе М2 ГОСТ 17516-72.

1.2 Технические данные

1.2.1 Функциональное назначение каналов управления (нормальный режим):

• сплавление расходуемой заготовки;

• поддержание необходимой температуры металла в промежуточной емкости и в сливном носке;

• поддержание необходимой температуры металла в кристаллизаторе. Система обеспечивает:

• прямоугольную и комбинированные прямоугольные растровые развертки луча в нескольких зонах технологической оснастки.

В режиме комбинированных разверток обеспечивается ручное управление распределением тепловых полей растров ("МОЩНОСТЬ + -").

Система обеспечивает:

при круглой литой заготовке круговую или многокольцевую координатную развертки лучей, в том числе:

• круговую;

• многокольцевую;

• комбинированную многокольцевую и растровую;

при прямоугольной литой заготовке прямоугольную или растровую развертку, в том числе:

• прямоугольную;

• растровую;

• комбинированную растровую для литой заготовки и растровую.

• В режиме "ТОЧКА" обеспечивается ручное управление перемещением луча в пределах рабочей зоны технологической оснастки.

• Каждый блок управления отклонением имеет возможность хранить в памяти до 6 видов разверток. Развертки создаются из фигур разного типа в количестве от 1 до 5. Каждая фигура создается из 20 различных сегментов (круг, прямоугольник, растр по координате X либо У).

• Создание и сохранение фигур и разверток осуществляется с помощью программного обеспечения системы в виде редактора фигур и редактора разверток на мониторе вспомогательного компьютера после предварительно проведенной калибровки (привязки оператором видимой максимальной границы развертки лучей ЭЛП по рабочей области в режиме НАЛАДКА).

2. Система обеспечивает сигнализацию (звуковую, световую, визуальную - на экране монитора), а также формирует выходные сигналы блокировки типа "разомкнутый контакт" на отключение ускоряющих напряжений соответствующих ЭЛП при выходе токов отклонения или фокусировки за установленные пределы.

Система обеспечивает выходные сигналы блокировки на отключение ускоряющих напряжений всех ЭЛП при отсутствии сетевого питающего напряжения.

2. Система имеет встроенные средства контроля:

• напряжений внутренних источников питания;

• управляющих напряжений, подаваемых на усилители отклонения лучей;

• напряжений, пропорциональных токам катушек отклонения;

• напряжений, пропорциональных токам катушек фокусировки.

Система обеспечивает вывод напряжений на внешние разъемы блоков управления для контроля внешними средствами измерения:

• управляющих напряжений, пропорциональных токам, подаваемым на усилители отклонения лучей;

• напряжений пропорциональных значениям токов фокусировки.

2. Система обеспечивает одновременное отображение на экране монитора ПЭВМ по пяти каналам в режиме «виртуального индикаторного осциллографа в режиме ХУ» тока в катушках отклонения, что тождественно отображению «виртуального положения лучей» на технологической оснастке и увеличенное отображение (МАСШТАБ) по одному из выбранных каналов.

3. Система обеспечивает в режиме виртуальной индикаторной панели отображение данные контроля сигналов шкафа управления ЭЛП:

• минимальное и максимальное значение токов катушек отклонения по координатам X и У в амперах;

• ток в катушках верхней и нижней фокусировки в амперах;

• состояние реле блокировки высоковольтных источников питания (ВИП).

Система также обеспечивает отображение данных, полученных от центрального

компьютера:

• напряжение высоковольтных источников в киловольтах;

• ток луча ЭЛП в амперах;

• уровень вакуума в ЭЛП;

• ток в системе управления расходом водорода в миллиамперах;

• температура воды в системе охлаждения ЭЛП в градусах Цельсия;

• состояние ВИП;

• состояний протока воды в системе охлаждения ЭЛП.

2. Система обеспечивает упрощенное отображение в графическом виде контролируемых параметров пяти ЭЛП (мнемосхема) и доступ к просмотру изменения параметров во временной области (трендов) путем нажатия на мониторе соответствующего символа.

3. Система обеспечивает индикацию отказов на мнемосхеме в виде оконных сообщений, сопровождающейся звуковой сигнализацией.

4. Система обеспечивает проведение тестирования устройств пульта, диагностики блоков управления и опробования работоспособности при подключенных нагрузках.

5. Система обеспечивает передачу и прием контролируемых данных между вспомогательным и центральным компьютерами по каналу Ethernet!;

6. Система обеспечивает управление от регуляторов и клавиш пультов блоками управления пяти каналов шкафа управления ЭЛП по каналу К.8-485.

7. Диапазон регулирования рабочих токов катушек отклонения ЭЛП печи ВМО-15 от минус 2,5 до 2,5 А .

8. Нестабильность максимального тока отклонения при неизменных внешних условиях и неизменном напряжении сети питания за любой произвольно выбранный 15- минутный интервал времени по истечении времени установления рабочего режима не более ±2 %.

9. Величина пульсации максимального тока отклонения не более ±2 %.

10. Диапазон регулирования рабочих токов катушек фокусировки ЭЛП (с сопротивлением 16 Ом ) от 0,3 до 1,2 А .

11. Нестабильность максимального тока фокусировки при неизменных внешних условиях и неизменном напряжении сети питания за любой произвольно выбранный 15- минутный интервал времени по истечении времени установления рабочего режима не более ±5 %.

12. Величина пульсации максимального тока фокусировки не более ±2 %.

1.2.17 Минимальный период времени переустановки развертки луча из точки в точку - 25 мкс. Максимальная частота развертки - 100 Гц.

1.2.18 Система сохраняет свои технические характеристики в пределах норм при питании от сети переменного тока напряжением от 198 до 242 В, частотой (50±1) Гц с составом гармонических не более 5 %.

1.2.19 Система обеспечивает свои технические характеристики в пределах норм по истечении времени установления рабочего режима, равного 30 мин.

1.2.20 Система допускает непрерывную работу в рабочих условиях применения в течение времени не менее 16 ч. при сохранении своих технических характеристик в пределах норм.

1.2.21 Мощность, потребляемая системой от сети при номинальном напряжении, не более 3000 ВА.

1.2.22 Средняя наработка на отказ (То) не менее 5000 ч.

1. 3 Описание и работа составных частей подсистемы управления ЭЛП

Параметры воздействия управляющих устройств на конечные нагрузки и контроль выполнения определяются программно-аппаратным обеспечением.

Программное обеспечение (ПО) подсистемы управления ЭЛП обеспечивает с помощью аппаратных устройств формирование, обработку потоков данных и выполнение управляющих и контролирующих функций:

• оперативное проведение при включенном высоковольтном источнике питания соответствующей ЭЛП, малом токе луча и сфокусированным лучом калибровочной процедуры фигур в режиме НАЛАДКА (привязки соответствия максимальных значений токов отклонения к ходу лучей по краю оснастки) с помощью регуляторов центрального пульта, дополнительного пульта и контроллеров блока управления соответствующего канала;

• обеспечение в режиме НАЛАДКА коррекции магнитного поля катушек отклонения для учета наклона и поворота виртуальных осей по координатам X и У, а также обеспечения коррекции искажения формирования фигур на оснастке, возникающих по причине невертикальности установки ЭЛП на плите ЭЛП;

• запись полученных данных в память компьютера для использования их в качестве шаблонов калиброванных зон в процедуре создания фигур и разверток;

• создание фигур, привязанных к размерам калиброванных зон, из набора сегментов-примитивов в программной оболочке редактора фигур с помощью виртуальных кнопок на экране монитора вспомогательного компьютера;

• возможность оперативного создания в программной оболочке редактора разверток на экране монитора вспомогательного компьютера набора виртуальных разверток на основе ранее подготовленных фигур в программной оболочке редакторе фигур для формирования необходимых тепловых полей в пределах калиброванных зон для выбранной ЭЛП, а также для возможного дополнительного прогрева рабочей зоны соседних ЭЛП;

• создание комбинированных разверток, состоящих из нескольких фигур описывающих оснастку, имеющую некоторые конструктивные особенности;

• хранение всех калибровочных данных, созданных фигур и разверток в памяти вспомогательного компьютера для последующего их использовании путем загрузки во вновь установленный блок управления при оперативной замене блоков и усовершенствования технологии плавки;

• загрузку в блоки управления соответствующих каналов шкафа блоков управления данных подготовленных разверток;

• возможность в режиме РАБОТА регулировать частоту развертки, размах (амплитуду токов катушек отклонения), перемещение и мощность (количество проходов) отдельных фигур развертки и сегментов фигуры;

• возможность дополнительного прогрева некоторых зон технологической оснастки малой фигурой, управляемой джойстиком;

• отображение на экране монитора виртуального хода лучей ЭЛП по оснастке каждого канала в режиме X, У в «окне» двухлучевого виртуального индикаторного осциллографа;

• непрерывный мониторинг контроллером блока управления в реальном времени значений токов отклонения для обеспечения контроля за перемещением луча ЭЛП в пределах оснастки и обеспечения защиты края технологической оснастки от прожогов, а также контроль отказов устройств подсистемы;

• возможность оперативной замены любого блока управления ЭЛП на запасной из состава ЗИП с автоматическим определением подсистемой управления отключения блока и начала процедуры проведения замены блока с последующей передачей ему из памяти компьютера необходимых калибровочных данных и разверток, соответствующих данному канала;

• задание и контроль значений токов катушек фокусировки;

• передача данных на компьютер для индикации состояния устройств подсистемы как на правый монитор пульта плавильщика, так и по протоколу ТСР/1Р по внутреннему каналу Ethernet на центральный компьютер;

• прием данных по внутреннему каналу Ethernet от центрального компьютера на компьютер ПСУЭЛП для индикации состояния устройств подсистемы на правый монитор пульта плавильщика.