Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Модернізована система управління станом тонкого волочіння створюється у суворій відповідності з технічним завданням та з використанням сучасних апаратних та програмних засобів.

В якості керуючого пристрою використовуються різні програмовані логічний контролери (ПЛК), наприклад, серії FX1N (FX2N), як електроприводи - перетворювачі частоти серії FR-A500, сервоприводи серії MR-J2S виробництва компанії Mitsubishi Electric (Я аналоги на Siemens.

Структура системи керування верстатом тонкого волочіння

Призначення ПЛК:

  • зв'язок із системою верхнього рівня по мережі Ethernet;
  • зв'язок з елементами електроавтоматики (датчики, реле, кнопки тощо) через вхідні та вихідні модулі;
  • видача керуючих впливів на виконавчі механізми відповідно до програми, що відображає заданий алгоритм управління станом;
  • моделювання технологічного процесу з можливістю гнучкої зміни його параметрів;
  • передача заданих параметрів стану технологічного процесу та елементів системи управління на панель оператора та в систему верхнього рівня;
  • оперативне відпрацювання аварійних ситуацій.

Призначення панелі оператора

Панель оператора з тактильним кольоровим екраном служить для візуального відображення параметрів техпроцесу, діагностичних, аварійних повідомлень та введення заданих параметрів техпроцесу.Усі параметри, що вводяться та відображаються на панелі оператора, позначені в вимогах ТЗ і можуть бути доповнені на вимогу Замовника.

Метод управління системою підтримки постійного натягу.

Якість намотування дроту на котушку визначається її оптимальним натягом та якісним укладанням. Сила натягу визначається вагою вантажу, встановленим на важіль балерини. Оптимальний натяг забезпечується відповідним положенням балерини та вагою вантажу. Положення балерини досить точно контролюється датчиком положення.

Метод управління реалізується аналогічно існуючому, використовуючи подвійне призначення балерини: як механізму натягу, так і демпфера.

З огляду на те, що балерина ефективно здійснює натяг дроту, достатньо забезпечити її задане положення зміною швидкості намотування з використанням сигналу від датчика положення балерини. У той же час використання перетворювача частоти серії FR-A з двигуном, обладнаним вбудованим енкодером, дозволяє переводити привід намотування в режим регулювання моменту, що може бути необхідний певних режимах роботи стану тонкого волочіння.

Датчик положення балерини формує сигнал зворотного зв'язку по натягу, який надходить у контролер, де на підставі заданого значення натягу та сигналу зворотного зв'язку формується завдання швидкості на привід намотування. Одночасно датчик положення балерини разом з кінцевим вимикачем заспокійлювача після чистової волоки контролює обрив дроту.

Таким чином, система регулювання натягу являє собою замкнуту систему регулювання швидкості обертання двигуна з ПІД-регулятором швидкості. ПІ-регулювання дозволяє плавно, без перерегулювання (ривків) змінювати швидкість намотування і, відповідно, натяг, забезпечуючи задане положення балерини. Дане рішення дозволяє ефективно регулювати натяг, одночасно не ускладнюючи систему керування.

Якість намотування забезпечується існуючим механізмом укладання із застосуванням сервоприводу.

Управління по моменту було б можливим тільки в початковий момент намотування, оскільки при збільшенні маси котушки за рахунок намотаного дроту момент, що визначається натягом, буде мізерно малий порівняно з моментом, необхідним для її обертання.

Застосовуване обладнання

Пропонована система управління реалізується з використанням наступного обладнання:

  • програмований контролер, панель оператора, частотні перетворювачі, сервопривід в комплекті з електродвигуном виробництва фірми Mitsubishi Electric (Японія) або Siemens (Німеччина);
  • електромонтажні вироби виробництва фірми Weidmuller (Німеччина);
  • електродвигун головного приводу асинхронний короткозамкнутий виробництва Володимирського електромеханічного заводу потужністю 45 кВт, спеціального виконання з незалежним охолодженням;
  • електродвигун приводу намотування асинхронний короткозамкнутий виробництва Володимирського електромеханічного заводу потужністю 4 кВт, спеціального виконання з незалежним охолодженням;
  • комплектний сервопривід змінного струму серії MR-J2S потужністю 400Вт з діапазоном регулювання 1:10000;
  • частотно-регульовані приводи з векторним керуванням серії FR-A540 для керування електродвигунами головного приводу та приводу намотування;
  • елементи електроавтоматики, включаючи пуско-захисну апаратуру, датчики з необхідними технічними характеристиками відповідно.

Модернізація механізму укладання

Механізм укладання застосований існуючий з установкою сервоприводу змінного струму як привод механізму. Вбудований в серводвигун імпульсний датчик кутових переміщень дозволяє використовувати його як датчик зворотного зв'язку по положенню і швидкості механізму в системі регулювання приводом укладача.

Використання як привод механізму укладання сервопривід змінного струму з високими динамічними характеристиками дозволяє синхронізувати його роботу з приводом намотування і сформувати з високою точністю задану швидкість і напрям обертання, забезпечивши якісну намотування.Порівняно з існуючою системою реверсу на електромагнітних муфтах, використання сервоприводу дозволить скоротити час реверсу на порядок, зберігши плавність регулювання. Сервопривід, що використовується, дозволяє з високою точністю регулювати і підтримувати задану швидкість в діапазоні від крокового режиму до прискорених подач.

Вимірювані параметри

Система керування дозволяє здійснювати вимірювання та виведення на екран панелі оператора таких параметрів техпроцесу, як швидкість намотування, довжину намотаного дроту, величину ковзання, температури емульсії та ін.

Крім того формує та передає на панель оператора діагностичні сигнали стану обладнання.

Контроль обриву дроту

Контроль обриву дроту здійснюється:

  • кінцевим вимикачем заспокоювача після чистової волоки;
  • датчиком стеження за крайнім положенням балерини (абсолютний датчик положення балерини);
  • програмним шляхом при оцінці відхилення швидкості обертання намотує котушки від розрахункового при існуючому діаметрі намоту, оцінці відхилення швидкості обертання мірного ролика та швидкості обертання проміжного ролика між балериною та розкладником.

Контроль за температурою емульсії у ванній.

Здійснюється датчиком температури, встановленим на виході з ванн. Інформація виводиться на панель оператора.

Візуалізація параметра ковзання дроту на чистовому барабані.

Інформація про величину ковзання дроту на чистовому барабані виводиться на панель оператора та обчислюється програмним шляхом на підставі вимірюваних значень швидкості чистового барабана та мірного ролика.

Головний привід

Асинхронний двигун Володимирського заводу потужністю 45 кВт, спеціальне виконання з незалежним охолодженням та максимальною частотою живлення 100 Гц.

Управління здійснюється частотно-регульованим приводом з векторним керуванням серії FR-A540.

Привід намотування

Асинхронний двигун Володимирського заводу потужністю 4 кВт, спеціальне виконання з незалежним охолодженням, датчиком зворотного зв'язку та максимальною частотою живлення 100Гц.

Управління здійснюється частотно-регульованим приводом з векторним керуванням серії FR-A540.

Привід укладача

Реалізовано на комплектному сервоприводі змінного струму серії MR-J2S потужністю 400Вт з діапазоном регулювання 1:5000. Потужність обрана для здійснення реверсу з мінімальним часом.

Опис пропонованого програмного забезпечення

VFD-Setup-Software (програмне забезпечення для програмування, моніторингу та діагностики перетворювачів частоти Mitsubishi Electric);

MRZJW3-Setup (програмне забезпечення для програмування, моніторингу та діагностики сервоприводів компанії Mitsubishi Electric);

GT Designer (програмне забезпечення для програмування, моніторингу та діагностики панелей оператора серії GOT компанії Mitsubishi Electric);

GX DEVELOPER (програмне забезпечення для програмування, моніторингу та діагностики програмованих логічних контролерів компанії Mitsubishi Electric);

Melsoft FX TRAINING - Програма навчання програмування контролерів FX.

Пропоновані програмні пакети дозволяють у зручній для роботи формі здійснити навчання обслуговуючого персоналу, скофігурувати систему на базі контролера в будь-якому поєднанні модулів, написати програму, відредагувати її та здійснити її налагодження.

Мова програмування повністю відповідає вимогам структурного програмування, відповідаючи IEC 1131.3

Всі пропоновані програмні продукти працюють у середовищі Windows і не вимагають спеціальних програматорів та операційних систем.

Специфікація обладнання (перелік основних комплектуючих) системи управління стану тонкого волочіння

Специфікація обладнання представлена в таблиці:

№

Найменування

Короткий опис

Кіль-во
1FR-A540-45 K-ECІнвертор, P=55 кВт

1
2FR-A5CBL 2,5Кабель для FR-A 500, 2,5 m

1
3FR-BAL-B-45 KМережевий дросель, 3-х., 400В, для 45 кВт

1
45A200L4Асинхронний електродвигун, 45кВт, 380В, з вбудованим термодатчиком та незалежною вентиляцією, 1500 об/хв, IM1081, IP54

1
5FR-A540-3,7 K-ECІнвертор, P=4,0 кВт

1
6FR-A5APПлата зворотного зв'язку

1
7FR-A5CBL 2,5Кабель для FR-A 500, 2,5 m

1
8FR-BAL-B-4,0 KМережевий дросель, 3-х., 400В, для 4,0 кВт

1
9АІР100L2Асинхронний електродвигун, 5,5кВт, 380В, з вбудованим імпульсним енкодером (датчик кута повороту), термодатчиком та незалежною вентиляцією, 3000 об/хв, IM1081, IP54

1
10MR-J2S-40AСервопідсилювач P=400Вт, S=0,9 кВА; 1 x 230 V/3 x 200 V-230 V, 50/60 Hz

1
11HC-MFS43Серводвигун 400 Вт; Mн=1,3 Нм, Mмакс=3,8 Нм

1
12MR-JCCBL5M-LКабель енкодерний, для HC-KFS, HC-MFS та HC-PQ-UE, 5 m

1
13MR-J2CN1Роз'єм сигнальний для MR-J2S та MR-C (2 шт.)

1
14MR-PWCNK1Роз'єм силовий для HC-MFS/ KFS motors

1
15FX1N-14MT-ESS/ULПЛК, базовий модуль AC 100-240 V; 8 входів DC 24 V; 6 транзисторних виходів

1
16FX2N-16EX-ES/ULМодуль розширення; 16 входів DC 24 V

2
17FX2N-16EYT-ESS/ULМодуль розширення; 16 транзисторних виходів

2
18FX2N-8EX-ES/ULМодуль розширення; 8 входів DC 24 V

1
19FX2N-8ADМодуль аналогових входів; 16 біт; 8 аналогових входів для струму, напруги або термопар

1
20FX2N-2DAМодуль аналогових виходів; 12 біт; 2 аналогових виходів для струму або напруги

1
21COM-ET10-TМодуль комунікаційний Ethernet 10BaseT; RJ45, TCP/IP: ARP, UDP, ICMP

1
22F940GOT-SWD-EГрафічна панель оператора, тактильна; 5.7″; STN-дисплей 320х240 пікселів; 8 кольорів; IP65; 24VDC

1
23FX-232-CAB-1Кабель підключення F-/A-900GOT до ПК, RS232C, 3м

1
24FX-50DU-CAB0/ENКабель підключення CPU (MELSEC FX0S/FX0N/FX2N/FX2NC) до панелі оператора; 3м

1
25ПЗАКомплект пускозахисної апаратури (автоматичні вимикачі, магнітні пускачі, реле, світлосигнальна арматура, джерела живлення, клеми прохідні, клеми із запобіжниками для захисту вихідних ланцюгів контролера, кнопкові пости).

1
26ДатчикиКомплект датчиків (індуктивні датчики, колійні вимикачі, термоопір) пр-ва Balluff та ін.

1
27Монтажний комплектЕлектромонтажний комплект (проводи, кабелі, наконечники, кабельні вводи, роз'єми, маркування, наклейки)

1

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Будівництво