3. Система управления производственным процессом
Для всех механизмов линии, участвующих в процессе по производству двухшовных трубных заготовок, предусмотрено автоматическое, полуавтоматическое и ручное дистанционное управление с соответствующих пультов управления.
Все режимы управления технологическим процессом обеспечиваются посредством системы автоматизации, реализуемой на базе оборудования фирмы SIEMENS: программируемых контроллеров SIMATIC S7-400, модулей распределенной периферии ЕТ200М (рисунок 50) и ЕТ200S и управляемых частотных преобразователей MICROMASTER 440. На рассматриваемой линии используются два контроллера, один из которых управляет механизмами участка, а другой – процессом сварки. Передача управления от одного контроллера другому осуществляется для задания скорости сварки механизмам вращения валков тянущих клетей №1 и №2. При выходе трубной заготовки из зоны действия сварочного аппарата управление вновь переводится на контроллер, который управляет механизмами участка.
Программируемый контроллер SIMATIC S7-400 характеризуются следующими показателями:
• Высокое быстродействие. Выполнение логических инструкций за время, не превышающее 80 нс;
• Удобные способы установки параметров настройки.
• Человеко-машинный интерфейс. Функции обслуживания человеко-машинного интерфейса встроены в операционную систему контроллера. Процедуры передачи данных выполняются автономно, с использованием единых обозначений и баз данных.
• Диагностические функции. Встроенная система диагностики непрерывно контролирует состояние системы и фиксирует все ошибки и специфические события (таймаут, замена модулей, холодный перезапуск, останов и т.д.). Диагностическая информация накапливается в кольцевом буфере, что позволяет выполнять ее обработку.
• Защита программного обеспечения. Контроллер обеспечивает парольную защиту от несанкционированного копирования и модификации программ.
Управление осуществляется с пульта управления, находящегося на рабочей площадке стана, который включает в себя органы управления, сигнализации и контроля, а так же многофункциональную панель SIMATIC МР370. Отсутствие жестких дисков и вентиляторов, высокая электромагнитная совместимость, степень защиты IP65 и длительный срок службы ламп подсветки позволяет применять панель МР370 в непосредственной близости от технологического процесса.
Программируемый контроллер SIMATIC S7-400 по сети PROFIBUS-DP обеспечивает циклический обмен данными с устройствами ввода-вывода. Высокопроизводительная система PROFIBUS–DP с ее высокой скоростью передачи обеспечивает беспрепятственный обмен информацией между контроллером и периферийными устройствами. Непосредственный обмен данными характеризуется тем, что Master-устройство DP (DP-master) связывает программируемый контроллер SIMATIC S7-400 с системами децентрализованной периферии ET 200S. Децентрализованная периферийная система (= slave-устройства DP) подготавливает данные датчиков и исполнительных элементов на месте, чтобы их можно было передать с помощью PROFIBUS–DP в контроллер.
Сбор информации с датчиков и ее обработка осуществляется модулями ET 200S. Благодаря конструктивной особенности ET 200S пускатели электродвигателей роликовых балок, которые имеют мощность до 7,5 кВт, устанавливаются непосредственно на самом модуле. Исполнительные механизмы (электродвигатели гидравлического насоса, сварочной кулисы, расформовочного механизма и роликовой балки для регулировки высоты) мощность которых более 7,5 кВт имеют отдельный электромагнитный пускатель.
Автоматизированная система обеспечивает связь системы управления сборочно-сварочного стана с корпоративной сетью Ethernet с помощью модуля, установленного в контроллере.
Управление всеми механизмами во всех режимах обеспечено с учетом соблюдения блокировок безопасности, исключающих поломку механизмов.
В ручном режиме управление осуществляется оператором с помощью аппаратов, расположенных на пульте управления.
Ручной режим выбирается в исключительных случаях для обеспечения работы участка при отказе датчиков системы автоматизации, при наладке оборудования, а так же в тех случаях, когда требуется передача труб по маршрутам, отличающимся от маршрутов, обусловленных нормальным выполнением технологического процесса.
Для обеспечения автоматической работы системы и блокировочных связей установлены бесконтактные конечные выключатели типа ВКЕС8-31-Р-15-400-инд-3В-S4, контролирующие положение механизмов, работающих от гидропривода. Для контроля положения трубных заготовок при перемещении внутри сварочной клети применяются бесконтактные конечные выключатели ВКЕС4-31-Р-8-250-инд-3В-S4, при перемещении по рольгангам - бесконтактные выключатели типа ВБИ Ф270-110У-2113-3А.
При работе механизмов линии в автоматическом и полуавтоматическом режимах система управления должна осуществлять контроль исходного и текущего состояния всех датчиков и другого электрооборудования. В случае выявления неправильной последовательности срабатывания, либо несрабатывания какого-либо из датчиков положения системой должна отрабатываться сбойная ситуация с выводом диагностического сообщения оператору.
При срабатывании конечных выключателей ограничения хода или при нажатии оператором кнопки аварийного останова должно осуществляться контролируемое интенсивное торможение электропривода, с дальнейшим, при необходимости, обесточиванием оборудования.
Система управления линии сборочно-сварочного стана должна быть взаимосвязана с АСУ цеха для обеспечения:
- централизованного перевода скорости вращения передвижных рольгангов, обслуживающих линию, на необходимую скорость при перевалках участка на другой диаметр (передача информации о диаметре и толщине стенки трубы для расчета режимов работы электроприводов);
- учёта простоев;
- выдачи диагностических сообщений об отказах и режимах работы оператору на центральный пульт управления;
- контроля производительности участка.
Для организации обслуживания электрооборудования система управления должна быть оснащена мнемосхемой, индицирующей текущее состояние всех датчиков и взаимосвязанных механизмов с привязкой к схематичному плану участка.
При работе механизмов в автоматическом режиме оператор выполняет функции контроля работы участка, то есть, визуальный контроль индикации.
Силовая схема управления электродвигателем главного насоса
В состав силового оборудования электропривода основного насоса входят: электродвигатель М1 (асинхронный двигатель с коротко замкнутым ротором); силовой разъединитель с предохранителями Q1, предназначенный для коммутации силовой цепи и защиты от токов короткого замыкания; тепловое реле F1, предназначенное для защиты двигателя от перегрузки, т.е. превышения тока выше номинального(25%); контакторы К1, К2, К3, которые включаются из схемы управления, при этом контактор К2 включается на время пуска и разгоняет двигатель до половины номинальной скорости, после чего включается силовой контактор К1 и двигатель разгоняется до номинальной скорости 3000 оборотов.
Рисунок 49 - Силовая часть электродвигателя основного насоса
Пуск двигателя осуществляется в функции времени. При включении кнопки «Пуск» через контакты К и К5, через тепловое реле F1 подается питание на реле времени К4, которое своим контактом включает катушку контактора К2 пусковой обмотки, после окончания пуска включается катушка К3, размыкается катушка контактора К2, при этом замыкаются силовые контакты К3 и включается катушка контактора К1 рабочей обмотки. Контакт катушки К3 блокируется контактом катушки К1.
Рисунок 50 - Управление электродвигателем основного насоса