ASEA技能测试(冶金)技术方案
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内容摘要：
ASEA技能测试(冶金)技术方案
前言
冶金自动化系统工程一般按照基础自动化,过程自动化和管理自动化划分.基础自动化包括检测驱动级和设备控制级;过程自动化包括计算机过程控制级,负责过程优化,模型计算,物流跟踪,生产报表,故障监控,操作指导或控制设定等功能;管理自动化包括生产管理级,分厂管理级,经营管理级.
(控制技能和计算机技能测试)
由于涉及的基础知识和专业技术的侧重点不同,所以,在技能测试中,控制技能测试主要是面向从事基础自动化的工程师,计算机技能测试主要是面向过程自动化和管理自动化的工程师.
(测试程序)
测试分为笔试和操作两部分.笔试测试包括法律法规和规程规范,工程设计.分值各占50%(法律法规和规程规范的正确率要达到80%以上).
操作测试分为控制技能测试和计算机技能测试,测试者可任选一种.
自动化系统知识和计算机,网络知识等专业基础部分为ASEA统考.
第一篇 测试内容
第一章 法律法规和专业规程规范
冶金自动化工程涉及的法律法规和强制性标准;自动化系统的相关规程;自动化系统的相关技术标准;IEC,IEEE,ISO相关标准和规范介绍
第二章 自动化系统工程设计
2.1 冶金自动化系统工程设计概述
工程设计方法,控制对象分析,工程计算,可靠性设计,评估方法等
2.2 工程设计的阶段划分
工程设计的阶段划分,设计深度,文档要求等
2.3 设计阶段的前期工作
项目建议书;可行性研究;工程概要设计等要求和格式.
包括需求分析,技术方案,进度,预计效益,投资估算等.
2.4 初步设计
包括系统设计,控制方式,装备水平,设备选型,控制室,软件概要设计,数学模型,动力消耗,技术经济指标分析,概算等
2.5 施工图设计
设备设计,原理图,配置图,过程测控流程图,接线图,顺序控制图,端子表,外部管线图,材料表,信号表,安装图,盘箱柜,平面布置图,供电,接地等
2.6 软件设计
包括计划,系统规格书,需求规格书,用户手册,数据字典和数据库,软件设计规格书,详细程序设计规格书,程序清单,测试规格书,系统测试报告,系统操作员手册等
2.7 相关知识简介
2.7.1 工程管理
工程建设的主要管理要素;冶金自动化工程设计的组织方法和程序管理要求;自动化系统设计和项目管理的资格与资质管理的基本要求和程序规定;自动化项目的招投标,施工,调试,试运行,验收,交付运行等环节的审查,评审,报批与批复的一般管理程序
2.7.2 工程经济
自动化系统工程的投资估算,概算,预算,预决算,决算的基本概念;设计各阶段经济文件编制的基本要求和审批程序;经济评价基本方法和经济指标;自动化工程造价的主要构成和造价控制的要求;控制造价的要点
2.7.3 环境保护
冶金自动化工程的主要环保要求和污染治理的基本措施;自动化工程对环境的主要影响;自动化工程环境评价基本方法和审批程序;自动化工程施工与运行过程对环境的污染及防治措施;绿色制造和清洁生产;节约能源和综合利用
2.7.4 安全
冶金自动化工程中有关人身安全的强制性法律法规;电气安全的概念和要求;自动化工程中安全保护的主要方法和措施;自动化工程中防止安全事故扩大的设计原则和措施;自动化工程施工安全和运行安全的基本概念
2.7.5 质量管理和质量保证
ISO9000和GB/T19000系列标准的组成,分类和基本内容;设计过程质量保证体系的基本概念;冶金自动化工程设计和制造过程中的质量管理
第三章 冶金主要生产过程和设备简介
3.1 冶金工艺流程
冶金工业主要生产流程简介;主要生产工艺和特点;电炉炼钢短流程;连铸连轧工艺;冶金自动化系统结构和特点
3.2 炼铁过程
包括原料场,烧结,焦化和高炉炼铁生产过程.
生产工艺;主要设备;原料,能源和物流;过程检测;设备顺序动作和连锁要求;回路调节和整定要求;过程控制和数学模型;智能控制应用;生产管理;信息集成要求
3.3 炼钢过程
包括铁水预处理,转炉,电弧炉,炉外精炼,连铸等生产过程.
生产工艺;主要设备;原料,能源和物流;过程检测;设备顺序动作和连锁要求;回路调节和整定要求;过程控制和数学模型;智能控制应用;生产管理;信息集成要求
3.4 轧钢过程
包括加热炉,冷热连轧板带,中厚板,线棒材,型钢,管材等生产过程.
生产工艺;主要设备;AGC,APC,AWC,AFC等;原料,能源和物流;过程检测;设备顺序动作和连锁要求;回路调节和整定要求;过程控制和数学模型;智能控制应用;生产管理;信息集成要求
3.6 生产管理
公司经营计划和生产调度;进厂,出厂物资和物流;二次能源和能源中心;计量和结算中心;设备管理和预维修;化检验和质量管理
3.7 主要冶金自动化系统实例
炼铁,炼钢,连铸,轧钢的计量器具配置参考;冶金自动化系统实例;计算机过程控制系统实例;计算机生产管理系统实例
第二篇 测试设备及其使用
第一章 测试系统简介
1,控制技能测试系统
仿真机由计算机和PLC构成,可实现冶金常用工艺或设备的模拟.计算机对给定过程或设备进行仿真,并通过PLC将过程和设备量等I/O信号接入转接板.转接板针对不同的测试要求制作的,上面标示出过程或设备的主要测控点,便于测试者对被控对象的理解.
测试者根据对被测试项目的理解,进行测试用PLC和转接板的连线,进行编程和调试.
在测试系统中配备有编程器,微机,操作屏和操作台.
2,计算机技能测试系统
计算机技能测试系统由仿真机,服务器,数据库服务器,微机,网络等组成,并通过现场总线和工业以太网与基础控制设备系统连接.
仿真机模拟被测试项目的过程,可支持客户机/服务器或浏览器/服务器结构.必要时,在数据库中可预存入需要的实际数据.测试者可进行计算机过程控制级,智能控制或生产管理级等测试.
第二章 控制设备
2.1 工控机
硬件构成;软件配置(操作系统,工具软件,组态软件等);通讯和网络
2.2 可编程控制器
工作原理;过程输入输出接口;智能模块(回路,位置,速度,通讯等);编程器;可编程控制器的语言;安装,编程与调试;现场总线和工业以太网;冶金自动化中的应用实例
2.3 集散控制系统
集散控制系统的组成;控制站;操作站;编程站;网络和通讯;编程语言;安装,组态和调试;集散控制系统在冶金自动化中的应用实例
2.4 电控装置
马达控制中心;交流变频控制系统
2.5 控制设备构成
见附图1.
第三章 计算机系统
3.1 计算机过程控制系统
计算机过程控制的概念;主要功能;实时数据库;通讯和网络;计算机过程控制软件开发平台
3.2 制造执行系统
C/S和B/S;MES软件结构;主要功能;计算机网络和通讯;MES主要功能模块
3.3 计算机网络和通讯
网络结构;传输方式和协议;网络安全;现场总线和工业以太网;工控网络和通讯;常用报文结构
第三篇 技能测试单元
由于测试时间的限制,以下测试单元均简化了实际要求,仅抽取主要技术点进行考核.
单元(一)炼铁自动化测试
模块(一)热风炉燃烧控制
模块(二)上料和装料控制
模块(三)烧结料层厚自动控制
模块(三)胶带运输机控制
模块(四)高炉煤粉喷吹控制
模块(五)无料钟炉顶控制
模块(六)槽下称量和水分补正控制
模块(七)高炉本体监控
模块(八)热风炉过程监控
单元(二)炼钢自动化测试
模块(一)氧枪升降和吹氧控制
模块(二)副原料配料控制
模块(三)顶底复吹转炉底吹控制和切换
模块(四)电弧炉电极升降控制 (见附件1)
模块(五)转炉煤气回收微差压调节
模块(六)转炉锅炉汽包水位的自动调节控制
模块(七)连铸结晶器液面控制
模块(八)连铸二冷水流量控制
模块(九)夹送辊驱动及拉速控制
模块(十)连铸定尺切割控制
单元(三)轧钢自动化测试
模块(一)加热炉温度控制
模块(二)活套张力控制
模块(三)卷取机张力控制
模块(四)轧机速度级联调节
模块(五)主轧机速度主令控制
模块(六)卷取机夹送辊张力控制
模块(七)卷取机夹送辊压力控制
模块(八)换辊车控制
模块(九)活套位置控制
模块(十)液压位置控制
模块(十一)倍尺剪控制
模块(十二)集卷筒控制
模块(十三)雪橇控制
模块(十四)主轴定位控制
模块(十五)延伸率控制
模块(十六)层冷控制
单元(四)计算机技能测试
模块(一)合金加料计算
模块(二)高炉配料计算与优化
模块(三)煤气系统数据采集
模块(四)LF钢水温度预报
模块(五)生产报表制作
模块(六)短流程物流跟踪示例
模块(七)数学模型的工程化应用
模块(八)参数自学习
模块(九)数据统计方法的应用
案例
单元测试示例:电弧炉电极升降自动控制系统
测试知识点
控制方案的选定与设计
控制系统的组态与连线
控制系统调试与参数整定
二,测试实验
1,测试实验名称:电弧炉电极升降自动控制系统
2,测试实验目的:
对控制需求的理解能力
对控制对象特性的分析能力
控制系统设计能力
实施过程遇到问题的分析综合能力
3,测试实验案例
控制对象描述
电极升降自动控制系统是电弧炉炼钢自动化系统重要的功能之一.电弧炉依靠变压器,短网和三根石墨电极构成的回路产生三相交流电能,然后通过电弧的形式转化为热能,将废钢熔化为钢水,并升温到出钢温度(1600度).变压器电压档决定了电能电压的大小,电极与废钢间距离决定了电能电流的大小,而电能电压与电流的乘积决定了电能功率的大小.对控制系统的要求是:根据冶炼过程对电功率的要求,通过调整(升降)电极位置将三相电流控制在设定值要求的范围内.电极升降自动控制设定值为三相电流,数据测量(反馈信号)主要是电弧弧压和电弧弧流,电极升降自动控制输出信号作为液压驱动装置(电磁阀或比例阀)的给定.因此,通过此单元测试可测试过程(回路)控制和(液压)运动控制的目的.
电极升降一般有两种操作模式:手动和自动.
以下情况可以手动操作电极:(1)正常生产时通过主操台手动操作电极(2)正常生产自动方式时可以随时通过主操台进行电极升降的手动干预(3)维修和事故状态下必须进行手动操作(4)正常生产自动方式时,冶炼结束时必须手动提升电极到最高位自动模式
以下情况电极自动调节:(1)正常生产冶炼开始,选择自动;电极自动从最高位下降,按照设定的功率/电流进行自动调节(2)正常生产自动方式时可以随时通过主操台进行电极升降的手动干预,干预结束后电极调节器自动重新回到自动方式(3)正常生产自动方式时,冶炼结束时必须手动提升电极到最高位.
电机升降控制系统本质上是一多变量非线性时变系统.可根据被测试人员不同对其进行不同程度简化,从而形成以下试验案例:
过程特性及测试实验:通过测量系统输入量(电极升降速度)与输出量(三相电极电流),确定控制过程特性;
基础控制实验:设三相电极彼此独立可控,控制对象简化为单输入单输出系统,用于单回路PID参数整定实验;
复杂控制实验:1)考虑三相电极之间耦合关系(三相电极电流瞬时值之和为零),用于多变量系统实验;2)设冶炼过程中电路参数(电感值)呈非线性变化,用于非线性系统实验;
智能控制实验:对控制对象不加简化,为一多变量非线性时变系统,可进行神经元网络控制,专家控制等实验.
系统设计
理解控制对象的工艺背景,控制功能需求,确定控制系统方案.
确定硬件选型和主要配置,给出系统原理图,配置图,接线图(端子表);确定软件结构,给出I/O表,过程测控流程图和顺序控制图.
根据控制对象特性的复杂程度,确定控制算法.
系统实施
按照系统设计连接实验设备和控制设备,编制相应的控制软件和监控画面;
编写调试大纲,并分步骤进行调试,主要分为:I/O点测试,单个画面数据校准,顺序控制调试,回路控制调试.
典型顺序控制调试画面如下:
典型回路控制调试画面如下:
实验结果记录
对顺序控制结果的记录通过打印3～4个典型实时工艺过程画面进行记录;
对回路控制结果的记录通过测试软件的实时数据分析软件进行记录,包括设定点曲线,实际值曲线,控制参数变化曲线等,并给出控制结果的动态时间,稳态精度等考评数据.
实验分析与结论
由测试人员对系统设计和试验结果给出分析评价,包括对测试要求的满足程度,存在的问题.
三,测试要点
过程特性及测试实验:通过测量系统输入量(电极升降速度)与输出量(三相电极电流),确定控制过程特性;
基础控制实验:设三相电极彼此独立可控,控制对象简化为单输入单输出系统,用于单回路PID参数整定实验;
复杂控制实验:1)考虑三相电极之间耦合关系(三相电极电流瞬时值之和为零),用于多变量系统实验;2)设冶炼过程中电路参数(电感值)呈非线性变化,用于非线性系统实验;
智能控制实验:对控制对象不加简化,为一多变量非线性时变系统,可进行神经元网络控制,专家控制等实验.
四,测试训练(略)
冶金自动化研究设计院ASEA技能测试中心
2006年4月
转接板
工艺对象仿真机
控制技能测试系统
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