referat (Применение УВМ при автоматизации сортовых прокатов)

Оглавление

Оглавление 1

Глава 1 АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ 2

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 2

Глава 2. Технологические измерения и приборы в прокатном производстве. 16

2.1 ВВЕДЕНИЕ 16

2.2 ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ И СКОРОСТИ ПРОКАТЫВАЕМОГО МЕТАЛЛА 18

2.2.1. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ДЛИНЫ 19

2.2.2 ФОТОИМПУЛЬНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ДЛИНЫ 21

2.2.3 Фотоимпульсные измерители длины с прямым счетом импульсов. 24

Глава 3. Электрические машины и электропривод автоматических устройств. 28

3.1 BPAЩAЮЩИECЯ TPAHCФOPMATOPЫ 30

3.1.1 Назначение и устройство вращающихся трансформаторов 30

3.1.2 Cинycнo-кocинycный вpaщaющийcя тpaнcфopмaтop 32

3.1.3. Линейный вращающийся трансформaтop 36

Глава 4 Управление процессами прокатного производства. 40

4.1ПPИMEHEHИE УBM ПPИ АBTOMАTИЗАЦИИCOPTOBЫX ПPOKATHЫX CTАHOB 40

4.1.1 АCУ TП непрерывного мелкосортного стана 40

4.1.2 Информационное сопровождение металла и начальная настройка стана. 41

4.1.3. Cиcтeмa ynpaвлeния cкopocтным peжимoм пpoкaтки (УCPП) 43

4.1.4. Cиcтeмa oптимaльнoro pacкpoя пpoкaтa (COPП) 44

4.1.5. ACУ TП бaлoчныx пpoкaтныx cтaнoв 46

4.1.6. Aвтoмaтизиpoвaннaя cиcтeмa пpoгpaммнoгo yпpaвлeния пpoкaтными клeтями 50

Глава 5. Автоматическое регулирование и регуляторы 55

5.Типовые идеальные регуляторы непрерывного действия 55

5.1.Пропорциональные регуляторы 55

5.2. Интегральные регуляторы. 57

5.3. Пponopцuoнaльнo-интeгpaльныe регуляторы. 58

5.4. Пponopцuoнaльнo-дuффepeнцuaльныe регуляторы. 59

5.5 Пponopцuoнaльнo-uнтeгpaльнo-дuффepeнцuaльныe peгyлятopы. 60

Глава 1 АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Задачей контроля (от французского controle—проверка чего-либо) является обнаружение событий, определяющих ход того или иного процесса. В случае, когда эти события обнаруживаются без непосредственного участия человека, такой контроль называют автоматическим.

Важнейшей составной частью контроля является изме­рение физических величин, характеризующих протекание процесса. Такие физические величины называются параме­трами процесса. Металлургические процессы в основном характеризуются значениями таких физических величин (параметров), как температура, давление, расход и коли­чество, химический состав и концентрация жидких, паро­вых и газовых сред; уровень жидкого металла и сыпучих материалов; гранулометрический состав (крупность) и влажность шихтовых материалов, давление (вакуум) в технологических линиях и агрегатах.

Измерением называют нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных техни­ческих средств. Конечной целью любого измерения явля­ется получение количественной информации об измеряемой величине. В процессе измерения устанавливается, во сколько раз измеряемая физическая величина больше или меньше однородной с нею в качественном отношении физи­ческой величины, принятой за единицу.

Число, выражающее отношение измеряемой величины к единице измерения, называется числовым значением изме­ряемой величины. Оно может быть целым или дробным, но является отвлеченным числом. Значение величины, приня­тое за единицу измерения, называется размером этой величины.

Если Q-измеряемая физическая величина, |Q|-не­который размер физической величины, принятой за еди­ницу измерения, q — числовое значение величины Q в при­нятой единице измерения, то результат измерения величи­ны Q может быть представлен следующим равенством:

Q=q |Q| (1)

Уравнение (1) называют основным уравнением измере­ния. Из него следует, что значение q зависит от размера выбранной единицы измерения |Q|. Чем меньше выбран­ная единица, тем больше для данной измеряемой величины будет числовое значение. Например, длина 1 м равна 10дм, 100 см и т.д.

Результат всякого измерения является именованным числом. Поэтому для определенности написания результата измерения рядом с числовым значением измеряемой вели­чины ставится сокращенное обозначение принятой единицы измерения. С 1963 г. в СССР введена как предпочтитель­ная Международная система единиц по ГОСТ 9867—61. которая сокращенно обозначается СИ. На основе учета ре­зультатов первого периода внедрения ГОСТ 9867—61 и при­нятого в 1978 г. Постоянной комиссией СЭВ по стандарти­зации стандарта СТ СЭВ 1052—78 «Метрология. Единицы физических величин» в СССР разработан ГОСТ 8.417—81 «ГСИ. Единицы физических величин» со сроком внедрения с 1 января 1982 г. СИ принята в большинстве стран мира (свыше 130) и признана всеми международными организа­циями.

Кратные и дольные единицы измерения образуются из наименований единиц СИ при помощи установленных ГОСТ 8.417—81 приставок для образования кратных и дольных единиц, приведенных в приложении 1.

Сведения о значениях измеряемых физических величин называют измерительной информацией.

Сигналом измерительной информации называется сиг­нал, функционально связанный с измеряемой физической величиной (например, сигнал от термометра сопротивле­ния).

Средством измерения (СИ) называют техническое уст­ройство, используемое при измерениях и имеющее норми­рованные метрологические свойства.

Сигнал измерительной информации, поступающий на вход средства измерений, называют входным сигналом, получаемый на выходе, - выходным сигналом средства измерений.

Для контроля параметров технологических процессов в большинстве случаев используется не одно, а несколько средств(измерения и преобразования сигналов, образую­щих канал измерения этого параметра.

Существуют три основные вида средств измерений: ме­ры, измерительные преобразователи, измерительные приборы.

Мера—это средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Меры бывают однозначные, и многозначные. Примерами однозначных мер являются: катушки сопротивления, ка­тушки индуктивности, нормальные элементы и др. К мно­гозначным мерам относятся: магазины сопротивлений, индуктивностей и емкостей, калибраторы напряжения и то­ка и др.

Измерительный преобразователь — это средство изме­рении, предназначенное для выработки сигнала измеритель­ной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не подда­ющейся непосредственному восприятию наблюдателем (в практике часто применяется термин «датчик»),

Измерительный преобразователь, к которому подведена измеряемая величина, т.е. первый в канале измерения (из­мерительной цепи), называется первичным измерительным преобразователем (или сокращенно первичным преобразо­вателем). Например, сужающее устройство (диафрагма) для измерения расхода, электрод сигнализатора уровня и т.п.

В системах автоматического контроля применяются устройства для выдачи сигнала о выходе значения пари метра за установленные пределы. Причем сигнал появля­ется при наличии самого факта выхода независимо от его размера. Такие устройства называют датчиками-реле или сигнализаторами.

Для удовлетворения возросших потребностей промыш­ленности создана Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП), представ­ляющая собой эксплуатационно, информационно, энергетически, метрологически и конструктивно организованную совокупность средств измерений, средств автоматизации,, средств управляющей вычислительной техники, а также программных средств, предназначенных для построения автоматических и автоматизированных систем измерения, контроля, регулирования, диагностики и управления про­изводственными процессами, технологическими линиями и агрегатами (ГОСТ 26.207—83. ГСП. Основные положе­ния). Номенклатура технических средств ГСП в настоящее время насчитывает свыше 2 тыс. типов изделий, организа­ция ГСП дает возможность создавать самые разнообразные, любой сложности системы автоматического контроля, ре­гулирования и управления из стандартизованных средств измерения и средств автоматизации.

В зависимости от вида энергии питания, входных и вы­ходных сигналов ГСП разделяют на электрическую, пневматическую и гидравлическую ветви. В основном применя­ют средства электрической и изредка пневматической вет­вей ГСП, которыми предусмотрены общепромышленные унифицированные электрические и пневматические сигналы передачи информации со следующими (пределами) изме­рений:

сигнал постоянного тока 0—5; 5—0—5; 0—20; 4—20 мА;

сигнал напряжения постоянного тока 0—1; 1—0—1;

0-Ю; Ю—0—10В;

сигнал напряжения переменного тока частотой 50 и 400 Гц 0,25—0—0,25; 0—0,5; 1—0—1; 0—2 В (у приборов с сигналами напряжения переменного тока частотой 50 и 400 Гц, основанных на измерении взаимной индуктивно­сти, пределы измерения взаимной индуктивности выбира­ются из ряда 0—10; 10—0—10; 0—20 МГн при номиналь­ном токе питания 0,125 или 0,32 А. Противоположные зна­чения взаимной индуктивности получаются при перемене фазы напряжения питания на 180°);

частотный сигнал переменного тока {наиболее широко применяется сигнал с диапазоном частот 4—8 кГц);

пневматический сигнал с переделами изменения давле­ния 0,02—0,1 МПа.

На металлургических предприятиях в основном приме­няется аппаратура, использующая электрические сигналы.

Средство измерения, с помощью которого измеритель­ная информация выдается в форме, доступной для непосред­ственного восприятия наблюдателем, называется измерительным прибором. В практике для измерительных приборов, устанавливаемых на щитах контроля и управления, применяется термин вторичный прибор т. е. устройство, вос­принимающее сигнал от первичного или передающего изме­рительного преобразователя и выражающее его в воспринимаемом виде с помощью отсчетного устройства (шквалы, диаграммы, интегратора, сигнального устройства).

К первичным преобразователям также относят и отбор­ные устройства. Отборным устройством (отбором) называ­ют устройство, устанавливаемое на трубопроводах и техно­логических агрегатах и служащее для непрерывного или периодического отбора контролируемой среды и передачи" ее параметров к измерительному преобразователю или из­мерительному прибору. В отличие от первичного измери­тельного преобразователя отборное устройство передает к измерительному прибору или преобразователю измеряе­мую величину, не изменяя ее физической природы (напри­мер, отбор давления среды в технологическом аппарате и передача его по импульсной трубке для измерения к ма­нометру). Импульсной трубкой называют трубопровод не­большого диаметра обычно от 1/2 до 2 связывающий технологический объект с преобразователем или измерительным прибором.

Место установки отборных устройств и первичных изме­рительных преобразователей, может сильно влиять на точ­ность измерения, поэтому технологам с особым вниманием необходимо относиться к выбору мест установки датчиков, отборов давления, разрежения и проб на химический ана­лиз.

Отборные устройства располагаются на границе сопри­косновения технологического оборудования и технологиче­ских трубопроводов с измерительной системой. Для монтажа отборных устройств используются специальные закладные конструкции — устройства, встраиваемые в технологическое оборудование и трубопроводы и обеспечи­вающие:

а) установку на них первичных измерительных преоб­разователей и местных измерительных приборов таким образом, чтобы чувствительный элемент преобразователя или прибора находился в зоне измерения технологическо­го параметра, например, показывающего ртутного термо­метра или термоэлектрического термометра (термопары) (см. рис. 4, а, б);

б) присоединение импульсного трубопровода и закреп­ление запорного устройства, если первичный измерительный преобразователь или местный измерительный прибор уста­навливается на некотором расстоянии от технологического аппарата или трубопроводов, например, манометра бесшкального с дистанционной передачей показаний, манометра местного показывающего (см. рис. 4,в,г).

Совокупность средств измерений и вспомогательных 1 устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки передачи и (или) использования в автоматических системах управления, называется измерительной системой.

К вспомогательным устройствам измерительной систе­мы относятся устройства, предназначенные для питания энергией средств измерения, защиты их от внешних воздей­ствий, внутренних перегрузок и т. д.

В зависимости от назначения и поставленных задач из­мерительная система может включать в себя один или несколько измерительных преобразователей и измерительных приборов.

Под определением системы автоматизации следует по­нимать совокупность приборов и средств автоматизации (измерительной, преобразующей, передающей, исполнитель-

Рис.4. Примеры установки первичных измерительных преобразователей для из­мерения температуры и отборных устройств для измерения давления газа:

а—установка стеклянного показывающего термометра ртутного углового в за­щитной оправе на трубопроводе; б — установка термометра термоэлектрического (термопары) на трубопроводе или металлической стенке с внутренней кирпичной кладкой; в—установка отборного устройства для измерения давления газа; г— закладная конструкция отборного устройства для измерения давления газа; 1— термометр показывающий ртутный стеклянный угловой; 2 — термометр термо­электрический (термопара); 3— импульсная трубка; 4— вентиль; 5—прокладка; 6—заглушка; 7—штуцер; 8—закладная конструкция (перед установкой преоб­разователей, измерительных приборов; присоединением импульсной линии или запорного органа пробки-заглушки и прокладки с закладных конструкций сни­мают); 9—легкоснимаемый изоляционный слой.

ной и другой аппаратуры, а также вычислительной техни­ки), связанных между собой каналами связи в единые системы. Например, измерительные системы, системы авто-матического управления (регулирования), системы сигнализации, защиты и управления технологическим про­цессом.