Архив / 2007 / №1(29) / Учебный класс

Подготовка молодых специалистов для литейного производства

Внедрение новых высокоточных контрольно измерительных приборов на производстве требует подготовки квалифицирован ных специалистов, имеющих навык работы с современным измери тельным оборудованием и установками. В связи с этим на кафедре «Технологии литейных процессов» Московского государственного института стали и сплавов (МИСиС) обучают студентов работе с современными средствами автоматизации и контроля, активно используя продукцию отечественных производителей.

Большинство металлургических производств всё ещё вынужде ны использовать устаревшие контрольно измерительные прибо ры, которые не соответствуют современным требованиям по надёжности и точности измерений. Перед производственниками остро стоит проблема модернизации и переоснащения литейных цехов современными средствами контроля, измерения и регули рования заданных параметров, таких как температура металла в процессах плавки, литья и термической обработки сплавов, дав ления сжатого воздуха в сети, влажности формовочных и стерж невых материалов и других параметров. Поэтому сегодня актуаль ной является задача оснащения металлургических производств высокоточными цифровыми контрольно измерительными устрой ствами и подготовки кадров для работы с ними.

Развивая программу поддержки ВУЗов и сознавая дефицит ква лифицированных специалистов на производстве, компания ОВЕН предоставила кафедре «Технологии литейных процессов» МИСиС свою продукцию (адаптеры интерфейса АС2 и АС3, устройство контроля температуры УКТ38, ПИД регулятор ТРМ101 и др.) для проведения учебных лабораторных, курсовых, дипломных и науч но исследовательских работ студентов и аспирантов. Одним из последних приборов, переданных для обучения студентов основам литейного производства и термического анализа, стал универсальный двухканальный программный ПИД регулятор ОВЕН ТРМ151.

Применение ПИД регулятора ОВЕН ТРМ151 в учебном процессе

Рис. 1. Кривая охлаждения сплава эвтектического силумина, полученная с помощью ПИД-регулятора ТРМ151 и программы
Рис. 1. Кривая охлаждения сплава эвтектического силумина, полученная с помощью ПИД-регулятора ТРМ151 и программы

Регулятор ТРМ151 используется на кафедре для обучения студентов основам термического анализа, включающем в себя работы по калибровке термопар, измерению и контролю температуры печи сопротивления, заданию температурного режима про водимых экспериментов в печах для плавки и термической обработки сплавов, а также в сушильных шкафах с регулируемой температурой рабочего пространства для сушки стержней и литейных форм.

ТРМ151 может работать в двух режимах: 

  • включение выключение выходных устройств в соответствии с заданной программой; 
  • ПИД регулирование, позволяющее с высокой точностью управлять сложными процессами.

В приборе реализована функция автонастройки ПИД-регуляторов, избавляющая пользователей от трудоёмкой операции ручной настройки. Преимуществом прибора является наличие двух универсальных входов, к которым можно подключать датчики различного типа: термопреобразователи сопротивления, термопары для требуемых пределов температур, датчики с выходным сигналом тока или напряжения и другое оборудование. ТРМ151 может вычислять целый ряд функций от величин, измеряемых на входах, например квадратный корень, среднее арифметическое, минимальное и максимальное значение измеренных параметров. ТРМ151 управляет технологическим процессом по программе, представляющей собой последовательность шагов (нагрев или охлаждение до нужной температуры с необходимой скоростью или в течение определённого времени; поддержание заданной температуры на протяжении необходимого срока; переход на другой режим работы при достижении определённого времени или температуры). Для каждого шага программы задаются пара метры регулирования и условия перехода на следующую ступень работы нагрузки. Прибор может поддерживать технологический процесс практически любой степени сложности. Многие из пере численных функциональных возможностей регулятора ТРМ151 задействованы в учебном процессе на кафедре МИСиС, что поз воляет изучать особенности литейного дела, используя совре менные методы управления.

Рис. 2. Лабораторная установка кафедры ТЛП, оснащённая приборами ОВЕН
Рис. 2. Лабораторная установка кафедры ТЛП, оснащённая приборами ОВЕН

В одной из лабораторных работ с помощью термического анализа решается задача определения температур, при которых наблюдаются фазовые превращения в эвтектических и заэвтекти ческих силуминах. Эти сплавы используются в качестве материа ла для изготовления поршней в различных двигателях внутренне го сгорания. Температура в печи регулируется прибором ТРМ151, соединённым интерфейсом с компьютером через адаптер сети АС3, что позволяет регистрировать текущие значения температу ры металла, а также предоставляет следующие преимущества: 

  • возможность автоматического сбора технологической инфор мации, оперативного диспетчерского контроля и управления исполнительными устройствами с одного рабочего места; 
  • реализация автоматического документирования и архивирова ния параметров технологического процесса с возможностью последующего анализа любой его стадии; 
  • возможность создания контуров управления объектами с меня ющимися во времени характеристиками.

Для настройки ТРМ151 использовались программы Easy Go и Конфигуратор, а для получения кривых нагрева (охлаждения) сплавов – SCADA система Owen Process Manager v.2 (OPM). SCADA cистема OPM предоставляет следующие возможности:

  • сбор информации с приборов ОВЕН, подключенных к ПК;
  • контроль и регистрация данных на ПК через заданные проме жутки времени;
  • отображение текущих показаний приборов в цифровом или графическом виде на экране монитора ПК.

При проведении лабораторной работы по термическому анали зу температура металла в процессе кристаллизации измеряется с интервалом времени 1 с, а точность измерения температуры составляет ± 1 оС.

Применение прибора ТРМ151 позволяет автоматизировать про цессы замера температуры расплава в печи при проведении термического анализа сплавов, а используемые программы обеспечивают наблюдение процесса в координатах температура время на экране монитора (рис. 1).

В рамках проходившей в МИСиС III Международной научно практической конференции «Прогрессивные литейные техноло гии», посвящённой 75 летию кафедры технологии литейных процессов, её участникам были продемонстрированы лаборатор ные установки кафедры, в том числе и оснащённые приборами ОВЕН (рис.2). Большинство представителей ведущих российских металлургических предприятий, в том числе и литейных заводов, отметили, что в производстве они часто используют продукцию ОВЕН и высказали общее удовлетворение тем, что студенты изуча ют устройство и работу современных контрольно измерительных приборов.

Заключение

Сотрудничество кафедры ТЛП МИСиС с компанией ОВЕН даёт положительные результаты и развивается в двух направлениях:

  • повышение технического уровня и качества лабораторных работ по плавке и кристаллизации металлов и сплавов и затвердеванию отливок
  • обучение студентов, а также специалистов литейщиков в рам ках программы повышения квалификации работе с современ ными отечественными контрольно измерительными приборами.

Нынешние студенты – будущие специалисты – смогут решать воп росы автоматизации литейных процессов и управлять эффектив ностью, надёжностью и культурой производства в литейных цехах.

Профессор, д. т. н. В. Д. Белов, аспирант А. Селиванов
МИСиС, кафедра «Технологии литейных процессов»