Automatizácia valcovacieho procesu v moderných oceliarňach v súčasnosti vyžaduje vyššiu rýchlosť i výkon a rýchlejšiu komunikáciu. Riadiaci systém musí byť multifunkčný a rýchly. Rozličné funkcie musia užšie spolupracovať a pripájať sa k zariadeniam tretích strán.
Na zabezpečenie týchto potrieb si oceliareň Handan a Jinxi v čínskej provincii Hebei vypomohla erudovanosťou spoločnosti GE a jeho PAC systémom. V aplikácii na valcovanie pásov plechu za tepla v závode Handan a Jinxi treba monitorovať a riadiť rýchlosť pohybu plechov od stanovišťa k stanovišťu, tlakové systémy a kľúčové teploty procesu. Vedenie spoločnosti postupne vyraďovalo tradičné PLC automaty a nahradzovalo ich PAC systémom od firmy GE, ktorý je schopný pracovať na rôznych platformách a obsahuje PLC programovanie.
Dve valcovacie stolice vybavili tridsiatimi PAC systémami RX7i prostredníctvom systémového integrátora Masic z Pekingu. Táto riadiaca technika dokáže koexistovať s tradičnejšími PLC automatmi od GE série 90. PAC systémy sú založené na báze technológie Intel, bežia na zbernici VME64 a vykonávajú všetky zvyčajné PLC funkcie, ale tiež uskutočňujú niekoľko ďalších riadiacich úloh a zabezpečujú výrazne vyšší výpočtový výkon, aby sa zvýšila produktivita.
Starostlivosť o valcovňu
Pokroková automatizácia a riadiace systémy pomáhajú oceliarni Handan a Jinxi splniť požiadavky na rýchlosť, výkon, objem výroby, komunikáciu a presnosť – všetko faktory potrebné pri výrobe plechu v modernej valcovni. Požiadavky zahŕňali:
Rýchle riadenie
Vysoko rýchlostné riadenie je nevyhnutné pre elektromechanický a hydraulický systém. Reakčný čas riadiacej techniky je v moderných závodoch normálne v rozmedzí 6 až 20 ms, obzvlášť pri riadení polohy alebo konštantného tlaku pomocou hydrauliky, kde sa vyžaduje čas na úrovni 2 – 3 ms. Táto reakcia je 20- až 40-krát rýchlejšia ako pri tepelných procesoch zahŕňajúcich teplotu, tlak a prietok.
Viacnásobné koncentrované funkcie riadenia
Dobrý príkladom je dokončovacia valcovacia trať. Nachádza sa tam 55 regulačných slučiek sústredených na siedmich stanovištiach. Zahŕňajú 10 elektricko-mechanických riadiacich systémov polohy, viac ako 20 systémov na riadenie polohy a konštantného tlaku pomocou hydrauliky, automatické riadenie medzery medzi valcami (AGC – dopredné AGC, spätnoväzbové AGC, excentrické kompenzačné AGC), automatické riadenie tvaru (ASC – dopredné ASC, spätnoväzbové ASC), kaskádové riadenie rýchlosti, šesťslučkové riadenie výšky a napnutia, riadenie konečnej teploty, automatickú akceleráciu a spomalenie a riadenie manipulácie. Pri takejto aplikácii sú viacnásobné regulátory povinnosťou.
Interakcia medzi rôznymi funkciami
Hlavný predmet záujmu na dokončovacej valcovacej trati sa sústredil na deformačnej zóne medzi valcami a oceľovým plátom. Výsledkom je, že sa objavuje celý rad interakcií medzi funkciami, ktoré ovplyvňujú výstup. Ak napríklad automatické riadenie medzery medzi valcami nastaví tlak na dosiahnutie požadovanej hrúbky, zmení sa aj sila valcovania. To vedie k zmenám v deformácii ohybu valcovacieho systému a ovplyvňuje profil valcovacej štrbiny, čo zase spôsobuje zmeny vo výstupnom profile a rovinnosti pásu ocele. Ak sa ohýbací systém nastaví na riadenie sekcie profilu a rovinnosti, musí sa zmeniť valcovacia štrbina, aby bolo možné ovplyvniť hrúbku pásu.
Ostatné oblasti sa vyznačujú podobnou komplexnosťou. Ak napríklad regulácia konečnej teploty valcov zmení akceleráciu alebo striekanie hmoty medzi stanovišťami, zmení sa teplota valcov na každom stanovišti, čo v konečnom dôsledku ovplyvní hrúbku a rovinnosť oceľového plátu. Vo výsledku sa musia vzájomne harmonizovať rôzne funkcie a musí dôjsť medzi nimi k prenosu kompenzačných signálov.
Funkcie musia spoločne využívať vstupno-výstupné signály. Napríklad AGC a automatická regulácia výkonu (APC) riadia hydraulické uťahovanie. Regulácia napínača výšky a kaskádové riadenie rýchlosti ovplyvňujú rýchlosť hlavného pohonu, pričom AGC a ASC potrebujú signály sily valcovania. Prvé dve funkcie vyžadujú, aby riadiaci systém využíval výkonné CPU v multiregulačnej konfigurácii. Posledné dve funkcie vyžadujú systém schopný vysokorýchlostnej a veľkokapacitnej komunikácie. Z tohto dôvodu potrebuje distribuovaný riadiaci systém pre valcovaciu trať za tepla v závode Handan a Jinxi vysokovýkonné CPU, multiregulačnú funkcionalitu a vysokorýchlostnú komunikáciu.
Automatizácia oživuje
PAC systém RX7i od spoločnosti GE ponúka tradičné regulačné funkcie a dodatočnú riadiacu funkcionalitu na rôznych hardvérových platformách. Aplikačný tím v oceliarni Handan a Jinxi si vybral RX7i na riadenie predného valca, ukončovacej polohy, rýchlosti v ukončovacej fáze a navíjania. Ostatné PLC aplikácie na valcovacej stolici teraz takisto využívajú PAC systém RX7i a sú umiestnené na iných linkách v modelových radoch Series 90-30.
Základné vlastnosti PAC systému:
- Intel Pentium CPU, 10/100 Mbit ethernet s dvoma konektormi RJ45 pripojenými cez prepínač s autosnímacou funkciou. Nie sú potrebné dodatočné prepínače alebo rozbočovače.
- VME64 zbernica ponúka štvornásobné prenosové pásmo v porovnaní so systémami Series 90-70 a inými VME produktmi.
- Pamäťová podpora 10 MB, uloženie celého programu so všetkou dokumentáciou v jednom CPU. To sa týka všetkých typov súborov (manuály, schémy a pod.).
- Do 32 K digitálnych vstupov/výstupov a 32 K slová pre analógové vstupy/výstupy.
- Blokové programovanie s podporou do 512 blokov na jeden cieľ. Maximálna veľkosť bloku je 128 KB.
- Inštrukčný súbor podporuje používateľom zadefinované funkčné bloky pre vysokorýchlostné algoritmy (nástroje na 32-bitové programovanie v C podporujú bloky do 128 K). Jedno spoločné prostredie na konfiguráciu, sprevádzkovanie a správu aplikácií v nástroji Proficy Machine Edition na platforme Windows
- Využitie vysokorýchlostnej pamäte založenej na optických vláknach s komunikačnými možnosťami na úrovni 170 až 1 200 Mb/s. Aktualizácia dát môže prebiehať kratšie ako za 1 milisekundu.
Dosiahnuté výsledky:
- zvýšená produktivita vďaka rýchlejšiemu spracovaniu,
- zvýšenie kvality,
- väčšia presnosť a menej odpadu,
- menej prestojov a lepšie riadenie prevádzky,
- vyššia rýchlosť prenosu dát,
- multiprocesorové dosky s ohľadom na vyšší výpočtový výkon,
- konektivita k existujúcim systémom,
- multifunkčná platforma na komplexné riadenie,
- väčšia pamäť na získané dáta a ich analýzu,
- flexibilita s cieľom jednoduchej aktualizácie,
- otvorený štandard VME s cieľom rýchlej reakcie vstupov/výstupov.