Spremljanje parametrov kontinuiranega ulivanja na osebnem računalniku - II
Recording of Continuous Casting Process Parameters on Personal Computer - II
Igor Šalamun, Andrej Stritar, Božidar Šarler, Univerza v Ljubljani, Institut "Jožef Štefan ", Odsek za reaktorsko tehniko
Predstavljamo grafični programski paket za zbiranje, shranjevanje in prikazovanje parametrov kontinuiranega ulivanja. Programski paket zbira podatke operaterja, procesa in matematičnega modela, ter jih shranjuje v primerno kodirano bazo podatkov. Je primeren za spremljanje procesnih parametrov in primerjavo parametrov shranjenih v podatkovni bazi. Parametri procesa se prikazujejo v obliki shematskega prikaza na sliki procesa, kot vrednosti v obliki stolpičev, ali kot številčne vrednosti. Vrednosti parametrov shranjene v podatkovni bazi se prikazujejo v obliki grafov. Programski paket je sestavni del paketa za matematično modeliranje kontinuiranega ulivanja.
Ključne besede: kontinuirano ulivanje, komunikacija človek-stroj, spremljanje procesnih parametrov, prikazovanje zgodovine procesa
A computer code for the recording, storing and displaying parameters of continuous casting process. The computer code records data from the operator, process computer and mathematical model of continuous casting process and stores them into the database file. It is useful for moni-ioring process parameters and comparing the different data from the database files. The monitor-ing parameters are displayed as a part of a process picture, bars or numerical values. The data from database file are displayed as graphs. The computer code presents a part of the program package for the mathematical modelling of continuous casting process.
Key words: continuous casting, man-machine interface, recording of process parameters, display-ing postprocessing results
1 Programski paket ConCast
Razvoj računalniške tehnologije v osemdesetih letih tega stoletja je povzročil široko uporabo računalnikov v industriji. Računa lniki so posta jali vse manjši, zmoglj ivej ši in cenejši Z uveljavitvijo standarda osebnega računalnika seje pojavil na tržišču stroj, kije dovolj zmogljiv za spremljanje, beleženje m prikazovanje parametrov procesa. Razvitih je bilo že tudi nekaj aplikacij, ki pokrivajo spremljanje parametrov pri kontinuiranem ulivanju'.
Številčne vrednosti parametrov procesa kontinuiniega ulivanja in matematičnih modelov kontinuirnega ulivanja dobijo svojo nazornost in uporabnost šele ob primerni grafični predstavitvi Zato smo v okviru predkonkuren-čnega projekta "Prenos toplote in snovi pri kontinuirnein ulivanju" 2 3 razvijali grafični paket, ki bo omogočal nazoren prikaz merjenih parametrov procesa v povezavi z matematičnim modelom. Napisan je za osebni računalnik (PC/AT), ki je opremljen z zmogljivo grafično kartico
ločlj ivosti 1024 x 768 točk in omogoča istočasen prikaz 256 barvnih odtenkov. Grafični paket razvijamo po stan-dardih predpisanih za novo generacijo komandnih sob jedrskih elektrarn, ki vključujejo grafične zaslone z visoko ločljivostjo. Standarde smo povzeli po priporočilih Ameriške uprave za jedrsko varnost4-5-6. V nadaljevanju so opisane različice programskega paketa razvitega za Impol Slovenska Bistrica in Acroni Jesenice.
2 ConCast - Impol Slovenska Bistrica
V sodelovanju z Impol Slovenska Bistrica smo razvili grafični programski paket za spremljanje pomembnejših parametrov kontinuirnega ulivanja. Paket je razdeljen na tri osnovne dele. Pod imenom "Input" je možnost vnašanja novega delovnega naloga. Izbira "Casting" je namenjena za spremljanje parametrov kontinuirnega ulivanja glede na zahteve podane v delovnem nalogu. Tretji del, to je izbira "Analize", pa je namenjen za predstavitev merjenih parametrov v obliki grafov. Skupno vsakemu delu je glavni
Slika 1: Prikaz najpomembnejših parametrov na shemi procesa Figure 1: Presentation of the most significant parameters on the process flowsheet
meni, ki povezuje vse tri dele med seboj. Podatki med posamezni deli programa se prenašajo preko podatkovnih datotek.
Izbira "Input" je namenjena planerju livnega postopka in omogoča pisanje delovnih nalogov, po katerih livarji izvajajo program ulivanja. Večino vnesenih parametrov delovnega naloga se vnaša preko izbir iz tabel. Program omogoča vnos, brisanje in popravljanje tabel zlitin. Pri vsaki izbiri se najprej izbere zlitino iz prve tabele, nato sledi tabela izbrane zlitine. Pri vnosu delovnega naloga se izbere šifra željene zlitine, na osnovi katere program izbere iz baze podatkov ustrezne parametre. Vsi predlagani parametri se morajo še potrditi (šifra zlitine, format, število ulivancev) in vnesti mankajoče parametre (šarža). V delovni nalog je možno vnesti do štiri ulivanja. Ob koncu vpisa v delovni nalog se vpiše še datum izvajanja ulivanja, predlagan je datum naslednjega dne, oznaka izmene in ime planerja. Tako pripravljen delovni nalog je osnova za spremljanje parametrov pri ulivanju.
Parametri ulivanja se spremljajo pod izbiro "Casting" Na osnovi predhodno vnešenega delovnega naloga, tekočega datuma in tekočega časa, program izbere odgovarjajoč delovni nalog. Livar lahko popravlja vnešene parametre
glede na trenutno stanje livne naprave. Po končanem vnosu morebitnih popravkov livar starta spremljanje parametrov z izbiro "start" v tekoči tabeli delovnega naloga.
Na shemi procesa se prikazujejo najpomembnejši parametri ulivanja: temperatura taline, hitrost ulivanja, temperatura hladilne vode, pretok hladilne vode, višina vode v livnem jašku, višina mize, teža ulitega materiala, položaj ventilov, obratovalno stanje črpalk in tekoči čas ulivanja, kar prikazuje slika 1. Položaj ventilov in obratovalno stanje črpalk se prikazuje kot dvopoložajna oznaka odprt-zaprt oziroma deluje-stoji. Teža odlitega materiala in tekoči čas ulivanja sta predstavljena s številčnimi vrednostmi. Preostale vrednosti parametrov pa so prikazane v obliki stolpičev in s številčnimi vrednostmi. Stolpič je razdeljen na dve območj i, dovoljeno območje in nezaže-ljeno območje. Če parameter doseže nezaželjeno območje, se stolpiček obarva rdeče, drugače pa je zelen. Tudi podlaga številčne vrednosti se obarva z rdečo barvo in ostane toliko časa rdeča, dokler livar ne resetira vrednosti parametra. Tako je zagotovljeno opozorilo livarju, daje v nekem trenutku določena spremenlj ivka dosegla nezaželjeno vrednost. Višina mize in višina vode v livnem kanalu sta
I ne
Okno i: Table Okno 2: M.Level
Sarza PAR Run da PAR
Dato. PAR CC041093.Ril CC04.t893.RIl CC041093.Ril
Sarza REF Runda REF
M. Flot	
U. I^vt	•1
Table	
PuMpe	C3
PuMpe	C2
P«M1>P	C1
PMHpe	R
Malve	T
U«*t ve	C
.lillH« lli^par
Slika 2: Prikaz vrednosti shranjenih v podatkovni datoteki Figure 2: Presentation of parameters values stored in database file
ponazorjena tudi s premikom mize in vode na sami shemi procesa. Tako dobi livar zelo nazoren prikaz o poteku ulivanja. Vrednosti vseh prikazanih parametrov se shranjujejo v datoteko za kasnejšo analizo ulivanja.
Spremljanje parametrov pri ulivanju se konča z izbiro "Konec ulivanja". V tem trenutku se ustavi beleženje parametrov in njihov prikaz na zaslonu. Livar dopolni mankajoče podatke v delovnem nalogu in vsi podatki o pravkar končanem ulivanju se shranijo v odgovarjajoče podatkovne datoteke. Program je sedaj pripravljen na ponovno spremljanje ulivanja, seveda, če livar ni že odlil celotne runde predpisane z delovnim nalogom.
Shranjen časovni potek merjenih vrednosti se lahko pregleduje pod izbiro "Analize". Ta delprograma omogoča primerjavo časovnega poteka vrednosti istih parametrov različnih ulivanj (različni delovni nalogi ali različne runde ulivanja). Prvo se izbere delovni nalog, nato rundo in na koncu še parameter. Na voljo so štiri okna, za vsak izbran parameter po eno okno, kar prikazuje slika 2. V vsakem oknu je izrisan potek izbranega parametra m tudi referenca, ki predstavlja isti parameter izbran iz druge podatkovne datoteke. Podatki o izbranih parametrih, referencah in
aktivnem oknu so v posebni tabeli. Vsako okno vesebuje ime parametra, številsko vrednost parametra in referenčno vrednost, ter razliko med parametrom in referenčno vrednostjo. S pomikom označevalne črte po časovni skali, se izpisujejo nove trenutne vrednosti parametra m referenčne vrednosti ter njuna razlika. Časovno skalo, kot tudi skalo parametra, lahko poljubno povečujemo ali zmanjšujemo glede na trenutne želje uporabnika programa.
3 ConCast - Acroni Jesenice
V sodelovanju z Acroni Jesenice smo razvili osnovni sliki za spremljanje najpomembnejših parametrov ulivanja. Prikaz je sestavljen iz dveh osnovnih slik in je namenjen za neposredni prikaz parametrov ob ulivanju, kar prikazujeta slika 3 in slika 4. Vrednosti posameznih parametrov se prikazujejo v obliki stolpičev in kot številske vrednosti. Vsaka slika ima glavo, v kateri se izpisuje ime prikazane slike, datum in čas. Na dnu vsake slike je glavni meni, ki obsega deset funkcijskih tipk, preko katerih se izbirajo željeni prikazi m omogoča tudi izhod iz programa.
Slika 3 prikazuje prvo sliko "Ulivanje", na kateri se prikazuje temperatura ulivanca v vmesni ponovci, teža
Slika 3: Slika "Ulivanje" (vrednosti parametrov niso realne) Figure 3: Picture "Casting" (parameter values are not realistic)
materiala v ponovci in vmesni ponovci, ter temperatura hladila v dvanajstih conah vzdolž pomika ulivanca. Ti parametri se prikazujejo na sami shemi ulivanja. V obliki stolpičev in s številskimi vrednostmi se prikazujejo parametri hitrosti ulivanja ter tlak in pretok sekundarnega hladilnega sistema. Vsak parameter se prikazuje v dveh stolpcih in kot dve številski vrednosti. Prvi stolpec m zgornja številska vrednost sta sive barve in označujeta referenčno vrednost, desni stolpec 111 spodnja številska vrednost, ki sta ciamdne barve pa prikazujeta trenutno vrednost danega parametra. Referenčna vrednost se lahko spreminja v odvisnosti od livnega programa. Vsak stolpec je razdeljen na deset delov. Na dnu stolpca je izpisana najmanjša vrednost stolpca, na vrhu stolpca pa največja vrednost, ki se lahko prikazuje še v obliki pomika stolpiča.
Do sedaj opisani parametri prikazani na sliki "Ulivanje" se merijo neposredno na merilnih mestih. Odvod toplote se ne more meriti neposredno, zato ga računamo
preko matematičnega modela Parametri odvoda toplote se prikazujejo tudi na sliki "Ulivanje". Oblika ulivanca, s katerega se odvaja toplota je pravokotnik. Zaradi različnega odvoda toplote pri vseh štirih stranicah kokile se podaja štiri parametre odvoda toplote, za vsako stranico posebej. Vsak parameter se tudi tu podaja v obliki stolpičev in kot številske vrednosti. Podaja se željena vrednost posameznega parametra in trenutna izračunana vrednost parametra Dva parametra se podajata z vodoravnim, preostala parametra pa z navpičnim pomikom stolpiča. Podani sta tudi vrednosti obsega pomika stolpičev.
Dniga slika prikaza parametrov "Sekundami hladilni sistem" je prikazana na sliki 4. Ta slika obsega glavo in glavni funkciski meni ter prikaz pretokov in tlakov sekundarne hladilne vode v dvanajstih conah. Pretoki in tlaki sekundarne vode so prikazani v obliki stolpičev in kot številske vrednosti. Vsak pretok in tlak je označen s kvadratom z opisom cone. Barva kvadrata se spreminja
ftCKONI JESENICE
Se k i. i itd a r n i Hlad ili i i s i s t: en i
Datu«:	01/10/1993
Cas:	15:51:13
PRETOKI

10. 0 10.0 10.0
10.0 10.0

0.0 0.0
570 ] • |........... 5.0
>1 I
9
Z] [
0.0 0
ZE°1 CZ
i II I
0.0
j CZIES C
Slika 4: Slika "Sekundarni hladilni sistem" (vrednosti parametrov niso realne) Figure 4: Picture "Secundary cooling system" (parameter values are not realistic)
glede na nastavljeno m dejansko vrednost parametra v posamezni coni. Parametri se tako prikazujejo v štiriindvajsetih enotah
Enota prikaza tlaka ali pretoka v posamezni coni obsega dva stolpična prikaza, dva prikaza v obliki številčne vrednosti m barvasto oznako odstopanja od željene vrednosti Vsak parameter je podan s tremi obsegi. Najožji obseg je obseg dovol jenega odstopanja in je označen kot zelena barva pri oznaki cone. Dnigi obseg - tolerančni obseg podaja vrednosti, ki so na meji med dovoljenim odstopanjem in odstopanjem, ki zahteva trenutno ukrepanje - oranžna barva. Tretj i obseg je obseg nedovoljenih vrednosti - rdeča barva, ki tudi določa obseg pomika stolpiča. Vsak parameter je podan z željeno vrednostjo - siva barva m dejansko vrednostjo - cianidna barva. Stolpiči so razdeljeni na deset delov in imajo izpisano najmanjšo in največjo vrednost, kijo še lahko prikazujejo. Prikaz vrednosti s številskuni vrednostmi ni omejen.
4 Zaključek
Programski paket pomaga operaterju pri njegovem delu in je kva liteten pripomoček ekspertu, pa naj bo to sama analiza tekočega ulivanja ali spoznavanje zakonitosti odvisnosti parametrov med samim ulivanjem. Programski paket je zgrajen tako, da bo v bodoče povezan z ekspertnim sitemom na podlagi računalniškega programa za prenos toplote in snovi, računalniškega programa za prenos toplote, snovi, gibalne količine in sestavin med kontinuiranim ulivanjem, ter računalniškega programa za regulacijo livne naprave, ki bo svetoval operaterju pri pripravi livnega programa in pri samem izvajanju ulivanja.
Osnovni viri
1 E. Laitinen: On the Simulation and Control of the Con-tinuous Casting Process. Report 43, University of Jy-vaskyla, Department of Mathematics, 1989.
2	B. Šarler: Prenos toplote in snovi pri kontinuirnem ulivanju, Projektna dokumentacija, Ljubljana 1991.
3	B. Šarler, B. Mavko, A. Stritar, A. Košir: Prenos toplote in snovi pri kontinuirnem ulivanju; Faza 1: Impol Slovenska bistrica, IJS Delovno poročilo 6390, Ljubljana 1992.
t
4	U.S. Nuclear Regulatory Commision: Clarification of TMI Action Plan Requirements, NUREG-0737 Supple-mentNo. 1, Washington 1982.
5	U. S. Nuclear Regulatory Commision: Man-Machine Interface Issues in Nuclear Power Plants, NUREG/CR— 5348, Washington 1989.
6	U. S. Nuclear Regulatory Commision: A Status Report Regarding Industry Implementation of Safety Parameter Display Systems, NUREG-1342,Washington 1989.
Zahvala
Zahvaljujemo se dipl. ing. Mojci Sabolič iz Impol Slovenska Bistrica za uspešno sodelovanje pri razvoju grafičnega paketa za prikaz parametrov kontinuiranega ulivanja in za njen prispevek pri izvedbi aplikacije projekta "Prenos toplote in snovi pri kontinuiranem ulivanju" za Impol Slovenska Bistrica.