Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматизация управления качеством тонколистового проката. Автоматизация управления свойствами тонколистового проката. Книга 1. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
А.И. Божков
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ
ТОНКОЛИСТОВОГО ПРОКАТА
(Цикл учебных пособий в 3-х книгах)
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ СВОЙСТВАМИ
ТОНКОЛИСТОВОГО ПРОКАТА
КНИГА 1
Учебное пособие
Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области
металлургии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных
заведений, обучающихся по направлению «Металлургия»
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2015
ISBN 978-5-88247-738-6 (Кн.1)
ISBN 978-5-88247-735-5
© ФГБОУ ВПО «Липецкий
государственный технический
университет», 2015
© Божков А.И., 2015
УДК 621.771.23
Б766
Рецензенты:
кафедра металлургии, машиностроения и технологического оборудования
(ММиТО) Череповецкого государственного университета (зав. кафедрой д-р
техн. наук И.А. Кожевникова; проф., д-р техн. наук, заслуженный деятель
науки и техники Э.А. Гарбер);
заведующий лабораторией пластической деформации металлических
материалов Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова
Российской академии наук д-р техн. наук В.С. Юсупов.
Божков, А.И.
Б 766 Автоматизация управления качеством тонколистового проката (Цикл
учебных пособий в 3-х книгах). Автоматизация управления свойствами
тонколистового проката. Кн.1: учеб. пособие / А.И. Божков. – Липецк: Изд-во
Липецкого государственного технического университета, 2015. – 94 с.
ISBN 978-5-88247-736-2 (Кн.1)
ISBN 978-5-88247-735-5
В учебном пособии изложены основные принципы автоматизации
управления качеством металлургического комбината. Основное внимание
уделено рассмотрению и анализу этапов создания автоматизированной системы
управления качеством продукции листопрокатного цеха (АСУК ЛПЦ).
Предназначена для преподавателей, студентов и аспирантов
специальности «Обработка металлов давлением», а также специалистов в
области автоматизации и управления качеством продукции, разработки и
проектирования технологии листопрокатного производства.
Ил. 20. Табл. 6. Библиогр.: 85 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ЛГТУ
УДК 621.771.23
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
с.
ПРЕДИСЛОВИЕ……….………………………………………………….....………4
ГЛАВА 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ
КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ ЛИСТОПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА……..6
1.1. Принципы автоматизации управления качеством продукции
металлургического комбината……………..…………………...…………………..6
1.2. Состав и структура автоматизированных систем управления качеством
продукции листопрокатного цеха………………………...……………..………..17
1.3. Основные этапы создания автоматизированных систем управления
качеством продукции листопрокатного цеха ………..………………….……….22
ГЛАВА 2. ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИМИ И
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ СВОЙСТВАМИ ТОНКОЛИСТОВОГО
ПРОКАТА…………………………………………………………………………..28
2.1. Назначение, цели создания и функциональная структура подсистемы…...28
2.2. Математическое обеспечение подсистемы управления механическими и
электромагнитными свойствами…………………….………………………….…32
2.3. Пример практического использования подсистемы управления
механическими и электромагнитными свойствами …….……………..…….…..58
Библиографический список………………………………………….………….…83
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Динамика мирового рынка стали вызвала изменение и самой черной
металлургии. Теперь от металлургических предприятий требуется высокая
оперативность и маневренность, способность подстраиваться под циклические
колебания спроса на металлопродукцию [1]. Изменение и расширение
номенклатуры всех видов продукции, в том числе и одного из наиболее
экономичных, тонколистового проката, должны быть неразрывно связаны с
ужесточением требований к их качеству и снижению производственных
затрат. Подстраиваться под постоянно меняющиеся требования рынка
невозможно без привлечения современных информационных технологий,
автоматизации производства и управления качеством продукции.
В связи с этим все бóльшую актуальность приобретают работы по
созданию автоматизированных систем управления качеством продукции
(АСУК) на отечественных металлургических предприятиях.
При этом АСУК отдельных цехов должны занимать одно из ведущих
мест в интегрированных системах автоматизации и комплексной
автоматизированной системе управления качеством всего предприятия. Это
возможно только лишь путем постепенного эволюционного развития на
основе системной и организационной увязки управленческих функций в
едином информационном пространстве [2,3].
В книге синтезированы основные научно-исследовательские работы по
созданию АСУК ЛПЦ ОАО «НЛМК», проведенные под руководством и при
непосредственном участии автора.
Изложенный материал является продолжением, развитием и, в какой-то
мере, обобщением результатов работ, представленных в монографиях [4-7] и
других публикациях автора. В указанных монографиях бóльшее внимание
уделено исследованию процессов формирования различных показателей
качества тонколистового проката, построению математических моделей этих
процессов, разработке методов принятия решений при оптимизации
4
управления и т.п. В незначительной мере затрагиваются маркетинговые и
экономические аспекты управления. И лишь отдельные главы посвящены
описанию автоматизированной системы управления качеством продукции
ЛПЦ.
В предлагаемом цикле учебных программ подробно рассмотрены и
проанализированы основные этапы работ по созданию АСУК, уделено больше
внимания аспектам автоматизации, функциям и структуре АСУК в целом и
составляющим ее подсистемам, а также их информационному,
математическому и программному обеспечению. Приведены практические
результаты работы отдельных подсистем АСУК, принципы их взаимоувязки и
взаимодействия, а также рассмотрены возможности и перспективы
практического использования подобного рода АСУК на различных
промышленных предприятиях.
Книги цикла включают оригинальные результаты, полученные при
участии и под руководством автора, и основаны на материалах научных работ
ведущих отечественных и зарубежных ученых. Основная суть и содержание
каждой книги цикла достаточно наглядно отражены в оглавлении.
Большую помощь и содействие в подготовке материалов книг оказали
ведущие специалисты и работники Новолипецкого металлургического
комбината, ученые, сотрудники, аспиранты и студенты Липецкого
государственного технического университета.
Предназначена для преподавателей, студентов и аспирантов
специальности «Обработка металлов давлением», а также специалистов в
области автоматизации и управления качеством продукции, разработки и
проектирования технологии листопрокатного производства. Может быть
полезна преподавателям, студентам, аспирантам, научным и инженернотехническим работникам, занимающимися решением различных задач и
обучением в указанных областях по специальностям «Прикладная
математика», «Автоматизированные системы управления» и др.
5
ГЛАВА 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ
КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ ЛИСТОПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
1.1 Принципы автоматизации управления качеством продукции
металлургического комбината
Прежде чем перейти к изложению содержания книги напомним читателю
некоторые известные формулировки основных понятий, вынесенных в ее
название.
Автоматизация – применение технических средств, математических
методов и систем управления, освобождающих человека частично или
полностью от непосредственного участия в процессах получения,
преобразования, передачи и использования энергии, материалов и (или)
информации.
Управление – целенаправленное воздействие на объект, процесс, систему
и пр. для приведения его (ее) в требуемое (желаемое для субъекта управления)
состояние [10].
Качество – в узком смысле качество означает качество продукции
(совокупность свойств и мера полезности продукции для удовлетворения
потребностей потребителей), в широком смысле качество означает качество
работы подразделений, персонала, качество функционирования системы и т.п.
[6,10].
Управление качеством – разработка, проектирование, выпуск и
обслуживание качественных товаров, продукции, которые являются наиболее
экономичными, наиболее полезными для потребителей и удовлетворяют его
потребностям [6,10].
Автоматизация управления качеством – применение технических средств,
математических методов и систем управления, освобождающих персонал
частично или полностью от непосредственного участия в разработке,
6
проектировании, выпуске и обслуживании наиболее экономичной продукции,
удовлетворяющей требованиям потребителей [6,10].
Как показывает мировой опыт, технические средства и средства
автоматизации существенно упрощают процессы управления, хотя и не
оказывают определяющего влияния на их эффективность [2]. Наиболее
важным является правильный выбор единой методологии на основе
накопленного опыта работы, позволяющий сорганизовать функционирование
различных АСУ для достижения основных целей работы предприятия –
выпуска конкурентоспособных и лучших в своей отрасли видов продукции,
получения максимальной прибыли от ее реализации и признания продукции
всеми предприятиями – потребителями.
Исходя из этого, создаваемые в отдельных цехах (в том числе, и в
листопрокатных) автоматизированные системы управления качеством,
должны постоянно развиваться и дополняться элементами, необходимыми для
развития общекомбинатовской комплексной АСУК (КАСУКК).
Функциональная интеграция различных АСУ и АСУК заключается в
принятии решений при оптимизации управления на различных иерархических
уровнях, и согласовании этих решений во временных интервалах. Для ее
реализации в функциональной структуре КАСУКК целесообразно выделить
три уровня управления [3]: стратегический, тактический и оперативный (см.
рис.1.1), на которых решаются свои, присущие только своему уровню, задачи.
На рис.1.1 приняты следующие обозначения: КАСУКК - комплексная
автоматизированная система управления качеством комбината; ИАСУ –
интегрированная автоматизированная система управления; АСУ СПМ –
автоматизированная система управления сбытом продукции и маркетинга;
АСУ ПСМ – автоматизированная система управления поставками сырья и
материалов; ССУ – система слежения и управления; АСУ П –
автоматизированная система управления производством; АСУ З - АСУ заказ;
ЛСАУ(Р) – локальные системы автоматического управления (регулирования).
7
ИАСУ
АСУ
СПМ
АСУ
ПCМ
СCУ
АCУ П
АCУ З
Л САУ(Р)
агрегат 1
Л САУ(Р)
агрегат 2
Л САУ(Р)
агрегат n
…
…
…
Рынок
листового
проката
Рынок изделий
из листового
проката
КАСУКК
Стратегический уровень
АСУ комбината
АСУК цеха
Тактический уровень
АСУ цеха
Оперативный уровень
АСУ ТП
Рис. 1.1. Схема сочетания функций стратегического, тактического и
оперативного управления в рамках комплексной автоматизированной
системы управления качеством комбината (КАСУКК)
8
К основным функциональным задачам (обозначим через Х) следует
отнести следующие:
Х1 – анализ показателей качества, технико-экономических показателей
технологии производства и др. (х11, х12, х13 – анализ на оперативном,
тактическом и стратегическом уровне);
Х2 – прогноз различных показателей на перечисленных уровнях (х21,
х22, х23);
Х3 – управление на этих же уровнях (х31, х32, х33).
Таким образом, получены девять отдельных блоков (блока
автоматизации), в которых можно решать формализованные задачи
управления качеством продукции металлургического комбината. Для решения
необходима информация о состоянии производства, которую можно разбить
на отдельные группы [6, 59-63,84]:
- технологический агрегат отдельного цеха (технология; состояние
оборудования; внеплановые простои из-за аварий, отсутствия подката,
заказов, материалов и др);
– показатели качества (входные показатели качества сырья и др.,
промежуточные – химический состав стали, механические свойства,
плоскостность и др. показатели подката, качество поверхности полос после
травления и прокатки, плоскостность холоднокатаных полос и т.д.,
выходные – геометрические: точность и плоскостность готового проката,
механические свойства – пределы текучести и прочности, относительное
удлинение и др., электромагнитные (для электротехнических марок сталей) –
удельные магнитные потери, магнитная индукция и др., показатели качества
поверхности и покрытия и др.);
– технологические факторы обработки (управляемые; контролируемые
(постоянно), но не управляемые; неконтролируемые, но регистрируемые при
экспериментах);
9
– технико-экономические показатели (входные – стоимость сырья,
заданные объемы производства и др., внутренние – объем перевода в
пониженные сорта, брак и беззаказанную продукцию, количество простоев
оборудования, расход металла по агрегатам, объемы полученной и
отгруженной продукции и др., выходные – себестоимость продукции,
прибыль, рентабельность и др.);
– объемы рекламаций (отечественные, зарубежные потребители;
постоянные потребители);
– состояние рынка сбыта продукции (уровень качества определенных
видов продукции, сложившийся на рынке, их рыночная цена, объемы продаж
определенных видов продукции и др.).
Задачи стратегического уровня следует решать в течении временных
интервалов, достаточнмх для прохождения полных циклов от сбора и
упорядочения внутренней и внешней информации, необходимой для
выработки политики (стратегии) научно-технического и экономического
развития предприятия, до принятия долгосрочных программ и планов этого
развития, в рамках которого постоянно проводятся работы по управлению
качеством. Длина этих временных интервалов может быть связана и
определена коренными изменениями в составе выпускаемой продукции
предприятия, его технического оснащения и материальной базы [2].
Далее опишем функциональные задачи, которые целесообразно решать в
отдельных классификационных блоках [3, 6, 59-63].
В блоке х13 проводится анализ данных, отражающих тенденции
изменения потребностей рынков листового проката и изделий из него, а также
анализируется информация о тенденциях развития родственных,
металлургических предприятий (в частности, степени реконструкции старых,
создании новых листопрокатных цехов и т.д.) и сферы потребления
(строительство и реконструкция машиностроительных предприятий, заводов
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]