Применения    —    Машиностроение и металлообработка

Система управления электротермическим агрегатом

Алексей Левченко, генеральный директор ЗАО «НакалСистемы Автоматизации», Мocкoвcкaя oблacть, г. Сoлнeчнoгopcк

Компания «Накал» – ведущий производитель термического оборудования в России – разработала электротермический агрегат, предна­значенный для проведения закалки, отжига и старения полуфабрикатов и деталей из алюминиевых сплавов. Специалисты компании «Накал Системы Автоматизации» оснастили агрегат современной системой управ­ления на базе средств автоматизации ОВЕН, которая обеспечивает строгое соблюдение технологии термообра­ботки.

Компания «Накал» (http://www.nakal.ru) – ведущий производитель термического оборудования в России. Среди постоянных заказчиков – ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, «Пермские моторы», «ПО Севмаш», «Лукойл», «Комсомольское-на-Амуре авиационное ПО имени Ю.А. Гагарина», РЖД, ALCOA, «Северсталь» и сотни других промышленных предприятий России. Системы управления для выпускающегося оборудования разрабатывает компания ЗАО «НакалСистемы Автоматизации» (http://www.nakal-systems.ru). Совместная разработка двух компаний – электротермический агрегат под управлением средств автоматизации ОВЕН.

В 2010 году компания «Накал» – ведущий производитель термического оборудования в России – разработала электротермический агрегат, предна­значенный для проведения закалки, отжига и старения полуфабрикатов и деталей из алюминиевых сплавов. Агрегаты данного типа могут устанав­ливаться на новых производственных площадках, а также использоваться для замены устаревшего промышлен­ного оборудования. В состав агрегата входят: элеваторная электропечь со­противления с двумя вентиляторами для равномерного распределения теп­ла, сдвижной под с механизмом подъ­ема и опускания садки, закалочный водянок бак, опорная рама, подвиж­ной пост загрузки-разгрузки и система управления.

Основные характеристики агрегата:

• максимальная температура печи – 600 °С;
• мощность нагревателей печи – 120 кВт;
• допустимый перепад температур в рабочем пространстве печи – ±3°С.

Отличительной особенностью данного агрегата является то, что он обеспечивает автоматическое переме­щение деталей из печи и погружение их в закалочный бак (рабочий объем 11тыс. литров) за минимально ко­роткое время, кроме того, за счет вы­сокоточного температурного режима увеличивается качество и количество обрабатываемых деталей.

Система управления электротермическим агрегатом

В 2010 году от компании «Накал» отделилось подразделение, специа­лизирующееся на разработке систем управления – ЗАО «НакалСистемы Автоматизации». Накопленный опыт работы специалистов нового пред­приятия позволяет разрабатывать и внедрять различные решения в облас­ти АСУ технологических процессов и диспетчеризации как на промышлен­ных производствах, так и на объектах жилищно-коммунального хозяйства. Благодаря наличию современного электромонтажного цеха площадью300 м²и тесному сотрудничеству с крупными поставщиками электрообо­рудования и средств автоматизации у предприятия имеется возможность ка­чественно и быстро реализовать про­екты разного уровня сложности.

Специалисты компании «НакалСистемы Автоматизации» оснастили агрегат современной системой управ­ления, которая обеспечивает строгое соблюдение технологии термообра­ботки. Вся система и силовая часть занимают 6 шкафов с одним пультом управления. Разработка, сборка и от­ладка АСУ производились на террито­рии предприятия. Система управления обеспечивает:

• управление температурным режи­мом по заданной рецептуре;
• контроль температуры и ее откло­нение в допустимых по технологии пределах;
• управление механизмами подъема и спуска садки согласно требованиям регламента;
• управление механизмами пере­движного пода печи и подвижного поста загрузки-разгрузки соглас­но требованиям технологического процесса;
• перемещение садки из печи в закалочный бак в автоматическом режиме;
• контроль аварийных ситуаций (неисправность нагревателей, на­рушение температурного режима);
• самотестирование (неисправность и выход из строя измерительных приборов);
• вывод информации о ходе процесса в реальном времени, сбор данных и архивирование.

Рис. 1. Функциональная схема управления электротермического агрегата

В качестве аппаратной базы АСУ используется контроллер для средних систем автоматизации ОВЕН ПЛК110-60. Контроллер выбран по следующим при­чинам:

• развитые функциональные и про­граммные возможности;
• большой выбор совместимых моду­лей ввода/вывода;
• поддержка промышленных сетей и протоколов ModBus RTU, ModBus ASCII, ModBus TCP, OWEN;
• удобная среда программирования CoDeSys V2;
• удобство монтажа.

Для дополнительного подключе­ния входных/выходных сигналов ис­пользуются модули ОВЕН:

• ввода аналоговых сигналов МВ110-2А;
• ввода аналоговых сигналов МВ110-8А;
• ввода-вывода дискретных сигналов МК110-4ДН.4ТР;
• дискретного вывода МУ110-16К;
• сбора данных МСД100.

Для равномерного нагрева сад­ки рабочая камера печи разбита на 12 тепловых зон, каждая с отдельным контуром управления. В каждой зоне установлено по две термопары (управ­ляющая и контрольная).

Управление температурой постро­ено на ПИД-регуляторах с универсаль­ным входом – ОВЕН ТРМ101. Приборы объединены в сеть по протоколу OWEN и подключены к ПЛК по цифрово­му интерфейсу RS-485. Регуляторы обеспечивают равномерное распре­деление температуры и минимальный перепад температур между зонами в рабочей камере.

Управление агрегатом осущест­вляется с пульта управления посредс­твом кнопочной панели с сенсорным 6'' экраном, подключенной к ПЛК че­рез интерфейс RS-232 по протоколу ModBus RTU.

При помощи панели выполняются следующие функции:

• запуск системы;
• выбор ранее созданного рецепта в SCADA-системе;
• отображение в реальном времени параметров процесса по каждой зоне и закалочном баке;
• отображение состояния дискретных выходов;
• отображение положений садки, пода и поста загрузки-разгрузки;
• отображение графиков темпера­туры по всем зонам в реальном времени;
• отображение ошибок (состояние приборов, уровень жидкости в баке и т.д.);
• отображение статуса связи с прибо­рами ТРМ101;
• просмотр справочной информации прямо на панели.

Модуль сбора данных ОВЕН МСД100 архивирует данные на карту памяти microSD. МСД100 подключен к ПЛК110 по интерфейсу RS-485 по про­токолу OWEN.

Система сбора и архивирования данных на базе модуля сбора данных МСД100 обеспечивает:

формирование протоколов техпро­цессов с данными, поступившими с 64 точек измерения;

перенос данных с модуля на ПК;

сохранение данных в открытом формате «.CSV» или в недоступном формате для ограниченного поль­зования;

запись значений в статическом, ди­намическом и аварийном режимах, возможность удаленного считыва­ния архива.

Для визуализации хода процесса, сбора и архивирования информации, изменений значений параметров сис­темы управления агрегата использует­ся SCADA-система.

Подключение ПЛК110-60 к SCADA-системе выполняется по каналу Ethernet с использованием протокола Modbus TCP. Для подключения можно использовать как отдельную линию, так и уже существующую локальную сеть предприятия.

В ходе проработки данного реше­ния были отмечены гибкие возмож­ности связи средств автоматизации ОВЕН с оборудованием других произ­водителей, быстрота и удобство раз­работки проекта в бесплатной среде CoDeSys V2.

ПОДПИСИ

Электротермический агрегат

Рис. 1. Функциональная схема управления электротермического агрегата

ЗАО «НакалСистемы Автоматизации»

www.nakal-systems.ru

тел.: (495) 994-09-03, 994-15-56 (многоканальный)

e-mail: info@nakal-systems.ru