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Steuersystem für die Walzstraße №1 in der Gieß- und Walzabteilung des Irkutsker Aluminiumwerkes ОАО «SUAL-IrkAZ» |
Bestimmungszweck
 Verbesserung der operativen Überwachung der Produktion von Aluminiumwalzknüppeln;
Ersatz der vorhandenen moralisch und physisch veralterten Automatisierungssysteme und Meßwertgeber;
Erhöhung der Meßgenauigkeit;
Senkung der Betriebskosten;
Erweiterung der Überwachungs- und Steuerfunktionen;
Verbesserung der Qualität der Prozeßsteuerung;
Verkürzung der Stillstandzeiten der Walzstraße durch Erhöhung der Zuverlässigkeit und Eigendiagnose des PLS und Vorwarnung von Havariesituationen.
Verringerung der jährlichen Rate minderwertiger Walzknüppel durch Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften und des Aufwickelprozesses.
Struktur des Systems:
Das System besteht aus zwei Hardware-Ebenen. Die untere Ebene erfaßt und verarbeitet die Prozeßdaten und betätigt die örtlichen Stellglieder, und die obere Ebene (ein PC-Arbeitsplatz des Schichtleiters) dient zur Prozess-Überwachung, Fernsteuerung, Änderung technologischer Parameter, Archvierung und Protokollierung.
PLS-Struktur der Walzstraße
Das PLS besteht aus folgenden Hardware-Komponenten:
Steuerschrank mit programmierbarem Automatisierungssystem:
In jedem Steuerschrank befinden sich ein programmierbares Automatisierungssystem (AS) und ein grafisches Bedienfeld С7-626Р. Dieses AS erfaßt und verarbeitet die Prozeßdaten, kommuniziert mit anderen Systemteilnehmern, steuert den technologischen Prozeß und dient dem Anlagenschutz. Das Bedienpult hat die Schutzklasse IP65 und befindet sich unmittelbar neben der Walzstraße.
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grafische Darstellung der Kristallisationswanen
Steuerung
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Schalt- und Antriebstechnik:
Frequenzumrichter Micromaster 440;
Thyristoreinrichtungen für die stufenlose Leistungsregelung von Erhitzern (SIVOLT);
Simoreg DC Master für den Hauptantrieb; ;
Schütze und Schutzschalter;
Eingangsschalter mit Elektroantrieben der Auslöser für die Havarieabschaltung der Antriebe;
Mikroklima-Einrichtungen: Lüfter, elektrische Heizgeräte.
Die Schalt- und Antriebstechnik wird von der dezentralisierten Peripherie des AS in einem gesonderten Schrank gesteuert. Die Kommunikation mit dem AS erfolgt über den Hochgeschwindigkeits-Profibus DP.
PC-Arbeitsplatz des Schichtleiters:
Der Arbeitsplatz des Schichtleiters stellt einen PC mit Visualisierungs-Software dar. Er dient zur Erfassung und Darstellung der technologischen Daten, Prozeßsteuerung sowie Bearbeitung kundenspezifischer Aufgaben. Der Arbeitsplatz ist mit einem Farbbildmonitor 19" ausgerüstet. Bei Inbetriebnahme des Arbeitsplatzes werden alle technologischen Parameter des Walzprozesses in den PC geladen (gewünschte Werte der Metalltemperatur, des Wasserverbrauchs, der Emulsionstemperatur usw).
Gesamtfließbild
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Steuerpulte für folgende technologische Ausrüstungen:
- Kristallisationswanne;
- Walzstraße;
- Aufwickelmaschine;
- Ölpumpen;
- Emulsionspumpen.
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Daten-Austausch zwischen den Systemkomponenten
Der Datenaustausch zwischen dem AS, der dezentralisierten Peripherieder Starkstromtechnik und dem Steuerpult für die Kristallisationswanne erfolgt über den LichtwellenleiterringProfibus DP. Er gestattet, die Systemteilnehmer galvanisch voneinander zu trennen und auf einen separaten Netzausfall, z.B.: einen Bruch des optischen Kabels in einem Leitungssegment, störungsfrei zu reagieren.
Der Daten-Austausch zwischen dem AS und Arbeitsplatz des Schichtleiters erfolgt über den abgeschirmten Profibus.
Die Geschwindigkeit des Daten-Austausches beträgt 1,5 Mbit/s.
Funktionen des Prozeßleitsystems:
Messung und Darstellung der technologischen Parameter
Das PLS gestattet es, alle analogen und diskreten Geber zyklisch abzufragen. Die Daten von den Gebern werden weiter verarbeitet.
Steuerung der technologischen Ausrüstung:
Automatische Erhitzung des Mischers entsprechend einem vorgegebenen Diagramm.
Regelung der Metalltemperatur im Mischer;
Steuerung des Kristallisationsprozesses:
-Durchfluß-Regelung des Kühlwassers für die Kristallisationswanne und das Kristallisationsband;
-Fein-Regelung der Dreh-Geschwindigkeit der Kristallisationswanne.
Regelung der Walzknüppelschleife am Ausgang der Kristallisationswanne durch die diskreten Geber;
Fein-Regelung der Walzgeschwindigkeit;
Steuerung des Temperaturregimes des Walzgutes mittels Durchfluß- und Temperaturregelung der Kühlemulsion;
Überwachung der Ölzuführung zu jeder Zelle, des Getriebes der Walzstraße und der Aufwickeleinrichtung;
Steuerung des Aufwickelprozesses auf Trommeln (Regelung der Aufwickel-Spannung und -Dichte und, letzten Endes, des Gewichts einer fertigen Trommel);
automatischer Übergang zur nächsten Trommel;
Steuerung der Öl- und Emulsionspumpen mit automatischer Einschaltung einer Ersatzpumpe im Falle eines Ausfalls.
Registrierung der technologischen Parameter
Die Werte aller technologischen Parameter werden zyklisch archiviert. Die Archiv-Daten können auf dem Bildschirm dargestellt oder mit einem Farbdrucker als Tabelle oder Trend-Diagramm ausgedruckt werden.
Eigendiagnose der Ausrüstung
Die Eigendiagnose sowohl der Geber als auch der Hardware-Komponenten des Steuersystems erfolgt in Echtzeit. Im Falle einer Störung wird eine entsprechende Mitteilung ausgegeben.
Signalisation der Warn- und Havariezustände
Die Ausgabe von Warnsignalen erfolgt entsprechend der technologischen Betriebsvorschrift eingestellt. Im Archiv werden die Mitteilung, der Zeitpunkt, wenn der Parameter die zulässige Grenze überschreitet, und die Quittierungsdauer gespeichert.
Regelung der technologischen Parameter
Zur Regelung der technologischen Parameter werden PID-Regler verwendet.
Einsatzergebnisse:
Der Einsatz des Steuersystems gestattete es, die Zuverlässgkeit der Walzstraße zu erhöhen und ihre Stillstandzeiten zu verkürzen. Es ermöglichte die operative Überwachung und Archivierung der technologischen Parameter. Die Gleichmäßigkeit und die Spannungskonstanz beim Aufwickelprozeß wurde dadurch verbessert, daß Asynchronmotoren mit Frequenzumrichtern verwendet werden. Die Qualität der Temperaturregelung im Mischer konnte dadurch erhöht werden, weil Einrichtungen zur stufenlosen Regelung der Heizleistung verwendet werden. Es ergab sich die Möglichkeit, den Betriebszustand von Walzstraßen-Abschnitten zu überwachen.
Das Steuersystem ist am 18.02.2003 in den Probebetrieb genommen worden.
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Aluminiumindustrie
