Научная электронная библиотека ULRICH'S Periodicals Directory

Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Сибирский аэрокосмический журнал
ISSN 2712-8970 (Print) ISSN 2782-5760 (on-line)

Сведения об образовательной организации

UDK УДК 65.011.56 Doi: 10.31772/2712-8970-2022-23-2-347-356
Цифровой двойник для управления совмещенной литейно-прокатной линией
Якивьюк П. Н., Пискажова Т. В., Сальников А. В., Гофман П. М.
Сибирский федеральный университет, Институт цветных металлов и материаловедения, Российская Федерация, 660025, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 95; ООО «Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр», Российская Федерация, 660111, г. Красноярск, ул. Пограничников, 37, стр. 1; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева, Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский Рабочий», 31
При производстве и эксплуатации ракетно-космических установок широко используются раз-личные алюминиевые сплавы, как в конструктивных элементах, так и в линиях связи, электро-снабжении. Параметры операций обработки сплавов должны жестко выдерживаться для исключения брака и получения продукции нужного качества. Технологические процессы обработки металлов в космическом машиностроении содержат такие операции, как литье, прокатка, прессование и могут использовать непрерывные линии расплав – кристаллизация – формоизменение, что предъявляет дополнительные требования к комплексному управлению такой линией. Целью работы является создание цифрового двойника для управления совмещенным литейно-прокатным комплексом. На основе ранее представленных математических моделей агрегатов и компонентов комплекса (печь, лоток, кристаллизатор, узел прессования, правильно-охладительное устройство, шпули) в программной среде TIA Portalс применением микропроцессорного контроллера S7-1200 разработана программа, которая имитирует изменение параметров как прокатываемого металла, так и устройств литейно-прокатной линии. Представлена структура и пользовательский интерфейс программы. Проведены расчёты параметров технологического цикла при обработке трёх сплавов, которые дают представление о распределении температур и скоростей прокатываемого металла в каждом узле установки. Программу можно использовать на производстве как для предварительных расчетов обработки различных сплавов с целью подбора нужных управляющих воздействий, так и в ходе процесса в составе действующего АСУТП для уточнения параметров охлаждения и скорости литья.
Ключевые слова: цифровой двойник, литейно-прокатная линия, программная среда TIA Portal, обработка алюминиевых сплавов.
References

1. Сидельников С. Б., Довженко Н. Н, Загиров Н. Н. Комбинированные и совмещённые методы обработки цветных металлов и сплавов : монография. М. : МАКСПресс, 2005. 344 с.

2.Piskazhova T. V., Mann V. C. The Use of a Dynamic Aluminum Cell Model // JOM. 2006.
Vol. 58, No. 2, P. 48–52.

3. Пискажова Т. В. Программа-имитатор для поддержки принятия технологических решений при получении алюминия // Автоматизация в промышленности. 2010. № 7. С. 41–44.

4. Multimedia for Training Cell Operators / C. Fradet, B. Bouchard, J. Lapointe, G. Rivard // Light Metals. 2001. P. 387–391.

5. Восканьянц А. А. Автоматизированное управление процессами прокатки. М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. 85 с.

6. Прессование алюминиевых сплавов: моделирование и управление тепловыми процессами: монография / Н. Н. Довженко, С. В. Беляев, С. Б. Сидельников и др. // Красноярск : СФУ, 2009. 256 с.

7. Разработка математической модели литейного агрегата СЛИПП, реализующего метод совмещённого литья и прокатки-прессования для производства пресс-изделий из цветных металлов и сплавов / С. Б. Сидельников, Т. В. Пискажова, В. М. Белолипецкий, П. Н. Якивьюк // Металлургия: технологии, управление, инновации, качество : сб. тр. 17 Всеросс. науч.-практ. конф. Новокузнецк, 2013. С. 174–178.

8. Математическая модель процесса совмещённого литья и прокатки-прессования для управления работой агрегата СЛИПП / С. Б. Сидельников, Т. В. Пискажова, В. М. Белолипецкий, П. Н. Якивьюк // Цветные металлы и минералы : сб. докладов VI Междунар. конгресса. Красноярск, 2014. С. 1167–1170.

9. «Виртуальный СЛИПП» – математическая модель для управления агрегатом СЛИПП
и её визуализация с помощью программных продуктов Wincc 7.0 и Step 7 / С. Б. Сидельников, Т. В. Пискажова, В. М. Белолипецкий и др. // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16, № 2. С. 470–477.

10. Якивьюк П. Н., Пискажова Т. В., Белолипецкий В. М. Математическая модель для управления охлаждением роторного кристаллизатора // Вестник ИрГТУ. 2017. Т. 21, № 9.
С. 104–113.

11. Virtual casting and rolling lines development / P. N. Yakiv'yuk, T. V. Piskazhova, V. M. Belolipetskii, G. A. Nesterov // Mechanical and Automation Engineering for Industry 4.0. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019, Vol. 537, №3. [Электронный ресурс]. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/537/3/032094/pdf.

12.  Siemens. [Электронный ресурс]. URL: https://new.siemens.com/ru/ru/produkty/avtomatizacia/ industry-software/automation-software/tia-portal/programmnoe-obespechenie.html (дата обращения: 27.12.2021).


Якивьюк Павел Николаевич – старший преподаватель кафедры автоматизации производственных процессов в металлургии; Сибирский федеральный университет. Е-mail: pavelyakivyuk@yandex.ru.

Пискажова Татьяна Валериевна – доктор технических наук, профессор кафедры автоматизации производственных процессов в металлургии; Сибирский федеральный университет. Е-mail: piskazhova@yandex.ru.

Сальников Александр Владимирович – начальник отдела опытных конструкторских работ литейного центра; ООО «Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр». Е-mail: aleksandr.salnikov3@rusal.com.

Гофман Павел Михайлович – кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой автоматизации производственных процессов; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. E-mail: gofmanpm@sibsau.ru.

 


  Цифровой двойник для управления совмещенной литейно-прокатной линией