Применения    —    Машиностроение и металлообработка

Опыт модернизации системы управления электропечей

Авторы статьи делятся опытом модернизации системы управления электропечей (СНО 6.12.4/10 И2 и СШ 3-6.6/7 И3) на участке термообработки Тейковского филиала ОАО ММЗ «Вперед». Предпочтение было отдано модернизации в силу того, что современные печи достаточно дороги, а с появлением на рынке недорогих и надежных микропроцессорных терморегуляторов и устройств управления силовыми цепями появилась возможность создания систем регулирования с наименьшими затратами.

Тейковский филиал ОАО ММЗ «Вперед»

Тейковский филиал работает на правах структурного подразделения московского завода ОАО ММЗ «Вперед». Основной вид деятельности предпри­ятия – обработка комплектующих и деталесборочных единиц для рулевых винтов вертолетов семейства МИ. Од­ним из важнейших на заводе является участок термической обработки, так как от точности исполнения термообработ­ки зависят прочностные характеристики ответственных деталей вертолетов.

Оценка технического состояния пе­чей и системы управления на участке термообработки показала, что кроме ре­монта кладки печей и замены подовых плит необходимо заново создать систе­му управления электропечами. Основу старой системы составляли приборы КСП-3, которые часто выходили из строя, и для соблюдения графика работ прихо­дилось содержать резервный фонд, а неисправные приборы ускоренно ре­монтировать в специализированных мастерских. Подобные мероприятия за­метно увеличивали эксплуатационные расходы.

Ко времени принятия решения о замене системы управления сотруд­ники предприятия уже имели опыт работы с приборами ОВЕН – просты­ми в использовании, надежными, экономичными и, что немаловажно, дешевыми. Они как нельзя лучше подходили для модернизации систе­мы управления.

Аппаратно-программная система управления

Качество термической обработки изделия в общем виде зависит от точ­ности соблюдения режимов, предус­мотренных технологической картой. В авиационном производстве с его строгой технологической дисципли­ной и при жестком контроле качества технологическая цепочка обработ­ки деталей выверена до мелочей и в конечном итоге сводится к точному выполнению предписаний. Вот поче­му необходимо было перейти к мак­симальной автоматизации, которая могла бы обеспечить стабильность качества изделий, а также повысить производительность труда и эконо­мичность производства.

Работа над системой автоматизации продолжалась в течение нескольких лет, и свою окончательную конфигурацию и функциональное наполнение система приобрела в результате трех выполнен­ных этапов работ.

Первый этап заключался в заме­не устаревшей и часто выходившей из строя автоматики на новую. Для регу­лирования, сбора и регистрации дан­ных использовали терморегуляторы ОВЕН ТРМ1-РiС, адаптер интерфейса ОВЕН АС2 и программное обеспечение ОWEN PROCESS MANAGER (ОРМ). Одно­временно была сделана так называе­мая зонная решетка, предназначенная для оценки распределения темпера­туры в рабочем пространстве печи. Конструктивно зонная решетка пред­ставляет собой металлический каркас, сваренный из уголка легированной стали с встроенными гибкими термо­парами хромель-алюмель. В качестве измерительных приборов использо­вались восьмиканальные измерители температуры ОВЕН УКТ38. Решетка укомплектована 12-ю термопарами, поэтому для регистрации показаний термопар задействовали по 6 каналов каждого прибора.

В такой конфигурации система эксплуатировалась полтора года. Опыт ра­боты показал, что функционал должен быть расширен, а именно: требовалось наделить АСУ функциями обеспечения гарантии качества. Поэтому следующий этап был связан с разработкой нового технологического программного обес­печения.

Программно процесс термообра­ботки представляется базой данных технологических карт, ограничений и условий исполнения обработки. В новое программное обеспечение включена функция ведения электрон­ного журнала обработки деталей. В журнал заносятся параметры нагрева (температура, выдержка), номера са­док, дата и время обработки, произ­водственные номера деталей, номера технологий, марки материалов, сред охлаждения, результатов испытаний на твердость и номера протоколов механических или иных испытаний, выводы по результатам испытаний, а также указания термистам на слу­чай последующей обработки. Также немаловажные пункты рабочего ал­горитма – отслеживание времени выгрузки садки и выдачи предуп­реждающего звукового и светового сигналов о необходимости ее выпол­нения. Главное окно программы пред­ставлено на рис. 1, окно «Технологи­ческие расчеты» – на рис. 2.

Рис. 1. Главная форма технологического программного обеспечения АРМ ТО	Рис. 2. Окно «Технологические расчеты»
Рис. 3. Функциональная схема управления печами

На третьем этапе совершенствова­ли систему управления температурным полем внутри печи. Регулярно прово­димые зонные замеры показали, что обеспечить технологическую точность поддержания температуры в высоко­температурной печи с допуском ±10 °С при позиционном методе регулирова­ния оказалось задачей недостижимой, поэтому был выполнен перевод систе­мы на ПИД-регулирование.

Аппаратную часть АСУ составляют приборы ОВЕН:

• терморегуляторы ТРМ101;
• блоки управления симисторами и тиристорами БУСТ;
• автоматический преобразователь ин­терфейсов RS-232/RS-485 – АС3-М.

В силовых цепях коммутации ис­пользовали тиристоры, а в качестве измерительных элементов системы защиты от перегрузок – трансфор­маторы тока. Функциональная схема системы управления печами термо­обработки представлена на рис. 3. Монтаж и настройка аппаратуры не вызвали затруднений, к тому же ис­черпывающую консультацию можно было получить у специалистов груп­пы технической поддержки ОВЕН. Ре­гулирующая часть системы, включа­ющая терморегулятор, БУСТ, силовые цепи коммутации и элементы защиты от перегрузок, работает автономно и в случае сбоя в работе компьютера технологический процесс термообра­ботки не нарушается.

Результат

Эффективность системы, опре­деляемая точностью регулирования температуры, составляет ±1,5 °С, пере­регулирование наблюдается только в начальный момент выхода на уставку и в абсолютных величинах не превышает 6…8 °С.

Равномерность распределения температуры в рабочем пространстве печи возросла. Надежность повыси­лась – за три года эксплуатации отка­зов по причине системы регулирова­ния не возникало. Достигнуто высокое качество тер­мообработки, которую может харак­теризовать следующий показатель: из 1146 выполненных в 2007 году садок только в 20-ти были отклонения, что составляет всего 1,75 %. Брака не было. Эффективность автоматизиро­ванной системы проявляется также в рациональном использовании тру­довых ресурсов и улучшении условий труда.

За более подробной информацией можно обращаться к автору Митюхину Николаю Константино­вичу по тел.: (49343) 2-47-71, 8-906-617-3720