Система мониторинга работы пресса на 30 000 тонн предназначена для контроля за соблюдением технологического процесса и противоаварийной защиты технологического оборудования. Система, посредством тензоизмерений в колоннах пресса, позволяет определять отклонения в установке пресс-форм, производить контроль усилий прессования, следить за уровнем механических напряжений в колоннах пресса и выдавать команду на аварийный останов пресса при возникновении аварийных ситуаций.
На каждой колонне пресса установлено по четыре тензодатчика с угловым расстоянием между ними 90°. Компенсационные тензодатчики установлены рядом с рабочими в перпендикулярном направлении, образуя тезометрический полумост. Всего на колонны установлено 32 тензометрических полумоста.
- Промышленной рабочей станции AWS-8248, включающей системный блок ПК, ЖК-монитор и функциональную клавиатуру;
- Крейтовой системы производства компании “Л-Кард” в комплекте с специализированными тензометрическими модулями АЦП;
- Кроссировочного блока, обеспечивающего подключение датчиков и гальваноразвязку дискретных сигналов.
Программная часть системы контроля опасных отклонений реализована на основе программного комплекса автоматизации экспериментальных и технологических установок АСTest, функционирующего на РС-совместимом компьютере промышленного, мобильного или офисного исполнения, оснащенного средствами сбора данных. Его возможности по числу, составу и характеристикам измерительных каналов зависят только от используемых устройств сбора данных и мощности компьютера. ПО комплекса позволяет проводить настройку сценариев проведения необходимых работ, хранение их сценариев, проводить измерения в масштабе реального времени с одновременной архивацией и визуализацией собираемых данных. В масштабе реального времени выполняется первичная математическая обработка и допусковый контроль значений измеряемых параметров. Вся информация сохраняется в формате БД и легко доступна для последующей обработки и сравнительного анализа. В состав системы входит также ПО вторичной обработки и визуализации результатов измерений.
Система может работать, как в автоматическом режиме контроля процесса прессования и нагружения элементов пресса, так и в исследовательском режиме.
При работе в автоматическом режиме визуализация данных производится в виде панели со схематическим изображением направления максимальных напряжений, действующих в сечении колонн, с цифровыми индикаторами, отображающими показания датчиков и значения рассчитываемых параметров. Этот режим наглядно демонстрирует как состояние пресса, так и параметры процесса штамповки (например, наличие эксцентриситета силы пресса).
При работе в исследовательском режиме параметры сбора, математической обработки, визуализации и регистрации могут настраиваться технологом интерактивно. В исследовательском режиме возможно отображение в виде графиков зависимости изменения параметров от времени, проведение для зарегистрированных данных маркерных и межмаркерных измерений и послесеансной математической обработки полученных данных.
Система опрашивает 32 тензометрических полумоста (рабочий датчик и компенсационный), установленные на восьми колоннах пресса с частотой 150 Гц на канал, в режиме РВ производит математическую обработку данных. При работе системы производится допусковый контроль, контролируется превышение предаварийных и аварийных уровней как для измерительных, так и для расчетных каналов. При наступлении события (превышение заданного уровня напряжений) система может выдавать команду аварийной защиты.
Система настроена на три режима работы:
- технолог - режим доступен только на этапе загрузки системы;
- администратор - режим доступен на этапе загрузки системы, но только системному администратору и разработчикам системы.
При работе в автоматическом режиме (режим оператора) система после включения приводится в режим ожидания, то есть каждые 3…5 с проводит корректировку нулей показаний измерительных каналов (32 полумостов). Далее по внешнему сигналу (с пульта управления пресса или от своего собственного прерывателя, срабатывающего при страгивании подвижной траверсы) система начинает опрос датчиков. После каждого цикла опроса вычисляются значения растягивающих, изгибающих, максимальных и минимальных напряжений в колоннах: σр, σи, σmax = σр + σи и σmin = σр - σи.
Величины напряжений 120 МПа и 150 МПа назначены предаварийным и аварийным уровнями напряжений соответственно. Если σmax≥120 МПа, загорается красный сигнал на дисплее и замыкается реле в блоке реле. Если σmax≥150 МПа, включается сирена (замыкается реле в блоке реле) и выдается сигнал на пульт управления пресса для немедленного сброса давления.
Сила пресса определяется как сумма сил по колоннам:
где Sk – площадь поперечного сечения колонны;
σpi – растягивающие напряжения в i-ой колонны.
Для момента времени, когда усилие пресса N принимает максимальное значение, на жестком диске сохраняются дата, время, показания тензодатчиков, значения σр, σи, σmax, σmin, N, среднего по всем колоннам напряжения σ, отклонения от среднего напряжения δi. На экране в режиме РВ отражаются показания датчиков, значения N, σр, δi, значения и направления σmax, σmin .
После падения силы пресса до значения N = 0,7Nmax на экране отображается картина, соответствующая значению N = Nmax до начала следующего цикла. После достижения значения N ≤ 0,1Nmax происходит переход в режим ожидания.
При работе в исследовательском режиме можно получать отображение ТП в виде графиков зависимости изменения параметров от времени и проводить послесеансную математическую обработку полученных данных.
Система контроля и ограничения нагрузок по колоннам мощного гидравлического пресса находится в эксплуатации с 2003 г на прессе силой 300 МН. Применение системы позволяет предотвратить критические ситуации путем ограничения силы пресса при возникновении недопустимых величин эксцентриситета. Кроме того, система используется для корректировки параметров технологического процесса путем центровки фигуры штампа в соответствии с векторами напряженного состояния в сечениях колонн.