База данных технологических параметров как основа управления сортопрокатным производством

С.А.Левандовский, Д.И.Кинзин, С.Ю.Саранча, Г.К.Рожков

ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»

БАЗА ДАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КАК ОСНОВА УПРАВЛЕНИЯ СОРТОПРОКАТНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ

Аннотация: сортопрокатные и проволочные станы нового поколения имеют системы контроля технологических параметров и управления качеством продукции в режиме советчика. Для сортопрокатного производства нового поколения, с целью реализации на новых технологических объектах математических моделей калибровки валков и настройки станов была разработана и внедрена в сортопрокатное производство цифровая форма представления основных технологических параметров (размеров калибров, режимов прокатки, параметров оборудования и т.д.). На основе разработанной БД определены и систематизированы закономерности процессов прокатки и настройки для широкого сортамента профилей по станам 450, 370 и 170 ОАО «ММК».

Ключевые слова: сортопрокатное производство, база данных, технологические параметры.

Сегодня управление технологическим процессом прокатки без применения информационных технологий не представляется возможным. Развитие информационных систем, обеспечивающих работу прокатного производства, есть одна из стратегически важных задач любого металлургического предприятия.

В основе современных информационных технологий промышленных предприятий лежит принцип построения информационных систем (ИС) на основе реляционных баз данных (БД), что позволяет эффективно управлять производственным циклом, обеспечивать и непрерывно улучшать качество выпускаемой продукции, а также открывает широкие возможности анализа и совершенствования технологических схем.

Мировой опыт внедрения и развития ИС показывает необходимость применения системного подхода, что подразумевает разбиение всего предприятия, как объекта управления, на отдельные структурные и блочные элементы. Одним из этих элементов в металлургической промышленности является сортопрокатное производство.

Современные сортовые и проволочные станы нового поколения имеют системы контроля технологических параметров и управления качеством продукции в режиме советчика. Эти системы обрабатывают множество потоков информации, которую аккумулируют и систематизируют автоматизированные системы управления (АСУ). Сами по себе эти потоки не представляют интереса после того, как на основе этой информации была произведена коррекция технологических параметров. Однако, на их основе можно производить исследования и адаптацию новых математических моделей к конкретному производству. Поэтому, входные данные для математических моделей имеют четкую систематизацию, отвечают требованиям информативности и рационального хранения в исходных БД, с возможностью их дальнейшего применения для решения задач качества проката и сбережения ресурсов.

Существующие и хорошо зарекомендовавшие себя математические модели технологических схем сортопрокатного производства имеют разнообразные подходы к описанию калибровки валков и других технологических параметров и на практике работают с входными данными, которые хранятся в различных видах файлов, имеющих отличающуюся структуру. Появляется проблема совместимости информации для разных прикладных математических моделей (расчет и анализ калибровки, настройка стана и т.д.) Разработанная БД организована таким образом, что потоки данных, формирующиеся по запросу, соответствуют одинаковой структуре информационного пакета и могут применяться, при условии стандартных подходов к их обработке, в различных математических моделях [1, 2].

Схема взаимодействия математической модели технологического процесса [3, 4] с БД изображена на рис. 1. В многофункциональной БД, содержатся подробные текущие данные технологических параметров, режимов и накопленные опытные данные для перспективного использования.

Для сортопрокатного производства нового поколения, с целью реализации на новых технологических объектах математических моделей калибровки валков и настройки станов было принято решение о разработке и внедрении в сортопрокатном производстве цифровой формы представления основных технологических данных (размеров калибров, режимов прокатки, параметров оборудования и т.д.). Фактически это означает переход на новый безбумажный стандарт хранения и обработки данных, позволяющий решать технологические задачи при помощи универсальных компьютерных программ.

Рис. 1. Взаимодействие математической модели технологического процесса с БД

Единый структурно-матричный подход к описанию информации и ее перевода в электронный вид позволяет обеспечивать требуемый уровень качества сортовых профилей и катанки за счет универсальности и доступности хранения, обработки и анализа данных. Основными из них являются параметры калибровки валков, оборудования и технологические режимы прокатки. Структура БД представлена на рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема БД

БД, содержащая 21 таблицу, представляет собой единое хранилище информации для элемента ИС предприятия и играет роль источниках данных с различными функциональными возможностями, областями применения и назначения. В качестве назначения БД можно выделить:

- систематизированное и структурированное хранение технологических параметров сортопрокатных станов;

- источник исходных данных для математических моделей технологических процессов сортовой прокатки и анализа технологических схем, режимов и т.д.

Областью применения БД является использование информации в случаях:

- промышленного управления и контроля технологического процесса сортовой прокатки;

- проведения инженерных и научно-исследовательских расчетов;

- задействования ее в качестве нормативной и технической документации в процессах управления качеством при производстве сортового проката;

- различных учебно-образовательных программ.

Разработанная БД выполняет следующие функции:

- хранения данных о клетях, их приводах, печах, КИП, нагревательных и охлаждающих устройствах, общая структурированная информация о станах, а также описание форм калибров (ручьев), режимов прокатки различных профилей и их особенностей;

- источника данных;

- для моделирования процесса прокатки;

- для управления и контроля над технологическим процессом прокатки;

- для учебного процесса, направленного на изучение теории и технологии практики сортопрокатного производства.

Одним из важнейших этапов на стадии формировании базы является заполнение таблиц. От правильности внесенных данных зависит ее дальнейшая работоспособность. В связи с этим необходимо разработать единые требования, выполнение которых позволит свести к минимуму появление ошибок в базе. Причем эти требования должны действовать как на стадии подготовки данных, так и на стадии их заполнения.

Подготовка данных ведется с помощью специально разработанных программ. Векторное описание калибров производится с помощью программы AUTOCAD. Правильность и точность векторного описания калибра играет важнейшую роль. В связи с этим необходимо выполнять следующие требования:

- калибр должен быть представлен, с помощью 200 векторов, поскольку данное число векторов обеспечивает допустимую точность;

- при оцифровке векторов должно производиться последовательное выделение каждого вектора от нулевого до последнего (по часовой стрелке). Далее запускается программа, позволяющая получить численные значение векторов;

- точность данных должна быть до четвертого знака, что обеспечивает небольшую громоздкость данных и допустимую точность в последующих расчетах.

Выполнение данных требований по описанию калибров, позволит избежать ошибок по форме калибра, что важно при расчетах.

При заполнении формы данные должны вносится в специально предназначенные для этого поля. Существуют обязательные поля (отсутствие данных в которых не позволяет применять базу) и поля с ремарками (внесение данных в эти поля необязательно). Целая и дробная часть величины векторов должны разделяться запятой. После заполнения формы запускается программный код, проверяющий правильность заполнения формы и при отсутствии ошибок вносит все данные в таблицы базы.

После разработки и корректировки БД содержащиеся в ней описания контуров калибров стало возможным применить как исходную информацию для разного рода исследований.

Таким образом, на основе разработанной БД определены и систематизированы закономерности процессов прокатки и настройки для широкого сортамента профилей по станам 450, 370, 170 ОАО «ММК». Выявлены изменения технологических параметров и особенности процессов формоизменения на конкретных станах (температуры, диаметров валков, марки стали, неравномерности деформации и т.д.), не приводящие к обязательности настройки клетей этих станов [5, 6].

Библиографический список

1. Левандовский С.А., Назаров Д.В., Лимарев А.С., Моллер А.Б., Тулупов О.Н. Разработка и применение баз данных технологических параметров с целью освоения и совершенствования современных сортопрокатных станов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова, 2005. №4 (12). С. 36-40.

2. Левандовский С.А. Информационное сопровождение и коррекция технологического процесса производства с применением современных баз данных // Моделирование и развитие технологических процессов: Сборник научных трудов. Магнитогорск: МГТУ, 2004. С. 156-159.

3. Тулупов О.Н., Моллер А.Б., Зайцев А.А., Левандовский С.А. Современная программная реализация структурно-матричной математической модели процесса прокатки на сортовых и проволочных станах // Новые программные средства для предприятий Урала: Сборник трудов региональной научно-технической конференции. Магнитогорск: МГТУ, 2003. С. 97-99.

4. Тулупов О.Н. Структурно-матричные модели для повышения эффективности процессов сортовой прокатки. Магнитогорск. МГТУ, 2002. 224 с.

5. Саранча С.Ю., Кинзин Д.И., Левандовский С.А., Моллер А.Б. Пути оптимизации и перспективы развития программного обеспечения для моделирования технологических процессов // Калибровочное бюро: электрон. науч. журн. Выпуск 4. 2014. С. 32-35. URL:http://www.passdesign.ru/numbers/ (дата обращения: 20.02.2017).

6. Тулупов О.Н., Луценко А.Н., Моллер А.Б., Кинзин Д.И., Трайно А.И. Современные научно-технические подходы для повышения эффективности процессов сортовой прокатки на технологических комплексах DANIELI // Калибровочное бюро: электрон. науч. журн. Выпуск 2. 2013. С. 32-35. URL:http://www.passdesign.ru/numbers/ (дата обращения: 20.02.2017).

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

S.A.Levandovskiy, D.I.Kinzin, S.Yu. Sarancha, G.K.Rozhkov

Nosov Magnitogorsk State Technical University

DATABASE OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS, AS A BASIS FOR MANAGEMENT OF SECTION ROLLING PRODUCTION

Abstract: modern section and wire rod mills of the new generation have got systems for monitoring technological parameters and managing product quality in off-line mode. In order to implement mathematical models of roll pass design and setting up mills on new technological objects, the next result was obtained: developted a digital form of representation of the main technological data such as calibers, rolling modes, equipment parameters and implemented this data in the section rolling production. Based on the developed databases, the regularities of the rolling and adjustment processes for a wide range ofprofiles in the 450, 370 and 170 mill of OJSC MMK are determined and systematized.

Keywords: section rolling, database, technological parameters.