Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Институт информационных технологий и автоматизированных систем

Кафедра автоматизации и информационных систем

Контрольная работа по учебной дисциплине «Информационные технологии в металлургии»

Выполнил: Сафронова Л.С.

Группа: ЗМЧМ – 08

Проверил: д.т.н., профессор Киселева Т.В.

Новокузнецк 2014

Задание

1. Построить функциональную схему автоматизации, описать кратко каждый контур.

2. Выбрать один контур контролируемого параметра и описать устройство всех элементов данного узла (за исключением регулятора).

3. Описать закон регулирования для регулятора.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Функциональная схема автоматизации и ее описание

2. Описание контура и входящих в него устройств

3. Закон регулирования.

1. Функциональная схема автоматизации и ее описание

В МНЛЗ автоматически контролируются следующие основные величины:

• температура (охлаждающей воды в кристаллизаторе);

• уровень (металла в промежуточном ковше, металла в кристаллизаторе);

• расходы (воды в кристаллизатор, воды на секции вторичного охлаждения, газа на газорезку, кислорода на газорезку);

• скорость разливки (скорость вытягивания слитка);

Температура в кристаллизатора оценивается по температуре воды на входе и выходе из кристаллизатора, измеряемой медными термометрами сопротивления.

Уровень металла на МНЛЗ измеряется в промежуточном ковше и кристаллизаторе. В промежуточном ковше уровень металла измеряется косвенным путем. Который основанный на определении массы металла с помощью тензодатчиков – месдоз. Промежуточный ковш устанавливается на специальной плите, которая опирается на несколько месдоз. При нагрузке месдоз меняется электрическое сопротивление тензодатчиков, встроенных в них.

Измерение уровня металла в кристаллизаторе производится бесконтактным способом. Аппаратура контура регулирования уровня состоит из радиоактивного уровнемера, имеющего источник гамма-излучения и приемник, регулирующего комплекта и привода шиберного затвора промежуточного ковша.

Контроль и регулирование уровня металла в промежуточном ковше.

Система автоматического регулирования предназначена для поддержания уровня металла в промежуточном ковше на заданном значении, которое формируется с помощью «Simatic – S5- 135U». Регулирование осуществляется путем управления скользящим шиберным затвором.

Измерение уровня металла осуществляется косвенным образом и основано на определении массы металла в промежуточном ковше при помощи чувствительного элемента - тензометрического датчика. С этого элемента поступает сигнал на регистрирующий прибор, находящийся на щите управления непрерывной разливкой. Затем сигнал поступает в Simatic, который вырабатывает регулирующее и задающее воздействия. Регулирующий сигнал воздействует на шиберный затвор сталеразливочного ковша, который, в свою очередь, увеличивает или уменьшает поток металла в промежуточный ковш. В процессе регулирования поддерживается фактически заданная масса металла в ковше.

Важной функцией измерительной части является выдача информации о фактическом количестве металла в конце разливки, а также сигнализация о полном расходовании металла.

Контроль и регулирование теплового режима кристаллизатора.

Управление тепловым режимом кристаллизатора заключается в стабилизации перепада температур охлаждающей воды на входе и выходе из кристаллизатора путем измерения расхода воды электронным расходомером, выдающим унифицированный токовый сигнал в контроллер.

В трубопроводах воды, поступающих на охлаждение и после охлаждения, установлены термометры сопротивления – датчики температуры. Сигнал с датчиков подаются на вычитатель, а оттуда - на измерительный прибор и в контроллер. Кроме того, с термометра сопротивления на входном потоке воды сигнал температуры подается на измерительный прибор – электронный мост и в контроллер. Контроллер сравнивает разность температур фактическую и заданную, причем заданная вырабатывается в контроллере. Если эти две величины не равны между собой, контроллер осуществляет регулирование теплового режима кристаллизатора путем изменения расхода воды на входе.

Расход воды измеряется следующим образом:

В трубопроводе устанавливается сужающее устройство типа диафрагмы, которая образует разность давлений. Эта разность поступает на дифференциальный манометр, преобразующий ∆Р в электрический сигнал. С дифференциального манометра сигнал подается на измерительный прибор расхода, где осуществляется коррекция по давлению воды в трубопроводе.

Для контроля давления в трубопроводе делается отверстие, которое с помощью импульсной трубке соединяет трубопровод с дифференциальным манометром после дифференциального манометра сигнал давления поступает в преобразователь, преобразующий давление в эквивалент расхода. Таким образом, вносится поправка в расходомер на величину давления.

Контроль и регулирование расхода воды на вторичное охлаждение с коррекцией по скорости.

Для контролирования расхода воды на вторичное охлаждение в трубопроводе воды устанавливают сужающее устройство – диафрагму. Разность давлений поступает на дифференциальный манометр, где преобразуется в электрический сигнал и подается на измерительный прибор, а оттуда в контроллер. Контроллер вырабатывает заданное значение расхода и сравнивает его с фактическим расходом. Если они не равны, контроллер вырабатывает регулирующее воздействие, изменяя расход воды.

Расход воды измеряется с коррекцией по скорости вытягивания слитка. Коррекция осуществляется в контроллере; для этого датчик скорости – тахометр, воспринимающий скорость вращения валков, передает сигнал на преобразователь, который преобразует скорость в эквивалент расхода воды и подает в контроллер.

Контроль и регулирование уровня металла в кристаллизаторе с коррекцией на скорость.

Регулирование уровня металла в кристаллизаторе осуществляется воздействием на стопор или скользящий шиберный затвор промежуточного ковша. Точность стабилизации не должна быть больше ± 3 мм от заданного уровня.

Уровень металла измеряется радиоактивным датчиком, принцип действия которого основан на перекрытии жидким металлом пучка гамма - лучей. Поток g - излучения от источника, расположенного с одной стороны кристаллизатора, проходит через стенки кристаллизатора, жидкий металл и попадает в приёмник излучения с другой стороны кристаллизатора. Интенсивность воспринимаемого приёмником g - излучения зависит от уровня металла: чем выше уровень, тем сильнее ослабляется поток g - излучения и наоборот, чем ниже уровень металла, тем сильнее усиливается поток g - лучей. В тахогенераторе, которым измеряется скорость разливки, осуществляется коррекция по скорости вращения валков. Вследствие поглощения гамма - лучей жидким металлом средняя сила тока счетчиков зависит от уровня металла в кристаллизаторе, причем эта зависимость носит практически линейный характер.

Сигнал датчика уровня металла в кристаллизаторе поступает на регистрирующий прибор, находящийся на щите управления МНЛЗ. Затем после преобразователя сигнал поступает в Simatic, где значения сравниваются с заданным, выработываемым Simatic. Сигнал с датчика скорости вытягивания слитка поступает через преобразователь сигнала в Simatic, который вносит коррекцию на уровень металла. Если заданный уровень не равен фактческому, контроллер посылает управляющее воздействие на стандартное, изменяя фактический уровень.

Контроль и регулирование расхода смазки.

Смазка внутренних стенок кристаллизатора осуществляется во избежание прилипания непрерывно литого слитка к стенкам кристаллизатора, вследствие чего может возникнуть такой дефект непрерывно литого слитка, как «задирание корочки».

Датчик массы, установленный на трубопроводе подвода смазки, входит в контур измерения расхода через массу. С датчика поступает сигнал в Simatic через регистрирующий прибор, находящийся на пульте управления МНЛЗ. Simatic сравнивает поступившее значение с заданным и направляет регулирующее воздействие на заслонку подачи смазки, если заданный расход не равен фактическому.

Контроль и регулирование расхода кислорода и природного газа на резак.

Газокислородные горелки для резки слитка на мерные длины перемещаются со скоростью, равной скорости движения слитка.

Точное соблюдение мерной длины обеспечивается специальной аппаратурой, состоящей из датчика импульса энкодера, установленного на валу редуктора тянущей клети, и счетчика импульсов. По достижении заданного значения длины слитка выдается сигнал на начало резки.

Для контроля расхода природного газа на резак в трубопроводе природного газа устанавливают сужающее устройство – диафрагму. Разность давлений поступает на преобразователь типа «Сапфир 22ДД», где преобразуется в электрический сигнал и подается на измерительный прибор, а оттуда в контроллер. Контроллер вырабатывает регулирующее воздействие на изменение положение дроссельной заслонки, находящейся в трубопроводе природного газа, если фактический расход не равен заданному.

Аналогично происходит регулирование расхода кислорода на горелку.

Описание микроконтроллера «Simatic – S5- 135U»

Микроконтроллер «Simatic – S5- 135U» состоит из основания (шасси), на котором размещаются модуль питания PS, модуль центрального процессора CPU, модули цифрового и аналогового ввода/вывода и интерфейсный модуль для расширения.

Модуль центрального процессора (цетральный модуль) CPU представляет собой важнейший составной элемент микроконтроллера. Он содержит:

• микропроцессор и интегральные схемы, необходимые для работы с операционной системой;

• таймеры, счетчики, регистры и т.д.;

• внутреннюю программную память (ОЗУ), а также место для установки дополнительного модуля памяти;

Функции контроллера :

1. Передача информации от текущих технологических параметров и аварийном состоянии оборудования.

2. Контроль и регулирование параметров в соответствии с заданием и алгоритмами, задания вырабатываются контроллерами.

2.1. Контроль и регулирование уровня металла в промежуточном ковше.

2.2. Контроль и регулирование уровня металла в кристаллизаторе.

2.3. контроль и регулирование теплового режима кристаллизатора.

2.4. Контроль и регулирование скорости в зависимости от температуры слитка и температуры металла в промежуточном ковше.

2.5.Контроль работы оборудования.

Рисунок 2 – Схема комплектования рабочих программ и узлов Микроконтроллера Simatic – S5- 135U

Микроконтроллер имеет два основных режима работы: STOP – остановка, RUN – работа. Режим STOP программа пользователя не выполняется и светится красный индикатор ST. Состояние устанавливается переключателем режима работы (позиция ST), командой STOP, задаваемой с устройства программирования или при наличии ошибок и неисправностей, препятствующих дальнейшему выполнению программы.

Режим RUN программа пользователя выполняется циклически и светится зеленый индикатор RN. Режим устанавливается с помощью переключателя режима работы (позиция RN) или с помощью программирования PG. Переход из состояния STOP в режим работы называется «новый пуск» (или повторный пуск).