Прочная технология для стальных колес

Опубликовано в номере:
PDF версия
При производстве железнодорожных колес российская компания ОАО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» использует две недавно реализованные линии транспортировки и выходного контроля. Благодаря современным решениям «Сименс» и «Томской электронной компании» предприятию удалось значительно увеличить производительность и улучшить качество изготавливаемых колес.

Прочная технология для стальных колесПеревозка грузов по ж/д стремительно набирает обороты. В результате увеличивается нагрузка на ж/д магистрали, требуется больше качественного транспортного оборудования и комплектующих. В этой связи особенно важным становится вопрос о постоянстве качества и надежности железнодорожных колес, которое можно гарантировать только при условии наличия современного технического оборудования. При многолетнем партнерстве компании «Сименс» и Российского научно-производственного предприятия «Томская электронная компания» (НПП «ТЭК») удалось получить большой опыт в разработке комплексных решений для прокатного производства. Среди прочего НПП «ТЭК» реализовала ряд проектов по производству железнодорожных колес, в частности, линий выходного контроля и термической обработки.

 

Качественное производство и надежная приемка за счет современных решений

Разработки портальных систем на базе программно-технических средств «Сименс» в НПП «ТЭК» начались в 2005 г., когда в рамках реконструкции линии контроля железнодорожных колес ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат» (ОАО «НТМК») были сконструированы и поставлены два роботизированных комплекса на основе портальных манипуляторов. Основным назначением роботизированного комплекса являлась автоматизация процесса прохождения контроля железнодорожных колес. В комплекс длиной более 100 м входят четыре портальных манипулятора, тележечный конвейер, четыре участка с оборудованием для неразрушающего контроля (контроль геометрии, внутренних и внешних дефектов, твердости), установка упрочнения диска колеса и оборудование по подготовке и нанесению лакокрасочного покрытия ж/д колес.

Вторым витком в развитии данного направления стала поставка очередного роботизированного комплекса для участка закалки железнодорожных колес. В качестве основных управляющих систем транспортным оборудованием и портальными манипуляторами была применена система управления движением SIMOTION совместно с приводной системой SINAMICS S120. Данный проект был запущен в 2007 г. совместно с немецкой фирмой Andritz MAERZ GmbH. В рамках этого проекта было изготовлено восемь роботов, среди которых были как усовершенствованные аналоги ранее изготавливаемых однозахватных манипуляторов, так и манипуляторы-гиганты, способные управляться с четырьмя колесами одновременно. К концу 2008 г. была успешно запущена первая очередь технологической линии.

НПП «Томская электронная компания» использует декартовые манипуляторы для транспортировки железнодорожных колес

НПП «Томская электронная компания» использует декартовые манипуляторы для транспортировки железнодорожных колес

Важным шагом в развитии этого направления для НПП «ТЭК» и компании «Сименс» стал 2011 г., когда был запущен проект роботизированного транспортного комплекса для производства железнодорожных колес для высокоскоростных локомотивов китайской компании Maanshan Iron & Steel Co. Ltd. Сердцем комплекса явился 24-м двухзахватный портальный манипулятор. В ходе реализации данного проекта был применен весь спектр приводных решений, АСУ и систем управления верхнего уровня, и к концу 2012 г. компания «Сименс» успешно ввела его эксплуатацию.

В начале 2012 г., согласно плану дооснащения линий выходного контроля железнодорожных колес ОАО «ЕВРАЗ НТМК», компания НПП «ТЭК» на базе техники «Сименс» приступила к разработке и установке оборудования, обеспечивающего 100%-ный магнитопорошковый контроль железнодорожных колес на действующих линиях. В 2013 г. проект был успешно реализован.

 

Независимое управление манипуляторами

Трехосные декартовы манипуляторы применяются для захвата, подъема и опускания, а также для горизонтальной транспортировки правильно изготовленных колес.

У них есть специальный механизм для захвата, а для максимально точной работы они оснащены пятью осями с сервоприводами. Действующее решение базируется на современных серводвигателях с редукторами, а именно серводвигателях SIMOTICS S-1FK7. С их помощью стало возможным значительно сократить как вес, так и размеры привода. При использовании серводвигателей отпадает необходимость в искусственной вентиляции, повышается точность позиционирования всех осей за счет применения энкодеров с высоким разрешением и значительно сокращаются массо-габаритные показатели привода. Кроме того, все двигатели с редукторами имеют энкодеры с интерфейсом DRIVE-Cliq. Применение модулей DME20 DRIVE-Cliq позволило сократить длину кабельных разводок и затраты на монтажные работы и параметрирование системы управления.

Однако весь потенциал приводов можно ощутить только при условии применения модульного сервопривода SINAMICS S120 в сочетании с системой управления движением SIMOTION D425. Каждый из манипуляторов в реальном времени решает ряд задач:

  • позиционирование;
  • плавное регулирование скорости вращения двигателей с определенными динамическими характеристиками;
  • диагностирование состояния двигателей; синхронизация работы группы приводов манипулятора;
  • обработка сигналов блокировки и концевых выключателей;
  • обмен информацией с подсистемой сбора, хранения и визуализации.

Посредством SINAMICS и SIMOTION всеми манипуляторами можно управлять независимо друг от друга, что очень важно для производительности линии. Точное управление движениями манипулятора важно еще и с той точки зрения, что зоны работы манипуляторов пересекаются с зонами работы соседних устройств и установок, что может привести к нештатным ситуациям. Применение решений «Сименс» позволило упростить разработку системы противоаварийной защиты (ПАЗ) за счет встроенных функций управления движением осей и обмена данными между устройствами позиционного управления.

Общая структура линии имеет как вертикальную, так и горизонтальную топологию. На горизонтальном уровне осуществляется обмен данными между манипуляторами, а на вертикальном — между главным контроллером и SCADA-системой WinCC. Немаловажным является и то, что выбранные решения позволяют обеспечить перенастройку линий с одного типоразмера выпускаемой продукции на другой в автоматическом режиме.

Таким образом, НПП «ТЭК» удалось разработать и реализовать решения, позволяющие гарантировать безаварийное производство и контроль в автоматическом режиме до 350 000 железнодорожных колес в год.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *