基于西門子tdc的熱連軋厚度控制系統(tǒng)

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1、基于西門子TDC的熱連軋厚度控制系統(tǒng)控制器/PLC/液壓系統(tǒng)1引言???????可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicalController,PLC)作為計算機型的控制裝置,已廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、交通等各部門。無論是單機或多機控制,生產(chǎn)自動控制、生產(chǎn)過程控制及對舊控制系統(tǒng)進行技術(shù)改造等方面,都大量采用了PLC[1]。某公司生產(chǎn)的SIEMENSTDC系列PLC,由于其響應(yīng)及運算的速度快、性能好、網(wǎng)絡(luò)化控制功能強大,所以能夠滿足軋鋼過程的快速控制要求,并且它與分布式ET200M從站經(jīng)PRUFIBUS總線連接,構(gòu)成了新型的現(xiàn)場總線控制系用,也實現(xiàn)了高質(zhì)量、低消耗、穩(wěn)定可靠

2、的運行。結(jié)合某鋼廠熱連軋機控制系統(tǒng),闡述了電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方案,并詳細介紹了應(yīng)用液壓壓下系統(tǒng)進行鋼板厚度的控制方式及PLC軟硬件的設(shè)計。2熱連軋軋機液壓壓下系統(tǒng)的組成及總體設(shè)計2.1液壓壓下系統(tǒng)的組成及其原理介紹???????軋機壓下系統(tǒng)是厚度控制的主要執(zhí)行機構(gòu),隨著液壓技術(shù)的發(fā)展,所有新建的帶鋼熱連軋機都采用了全液壓壓下,即長行程液壓缸,去除了電動壓下,并且在粗軋機上亦采用了這一技術(shù)。液壓壓下系統(tǒng)的自動控制,其本質(zhì)是閉環(huán)控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用,如果在軋機出口安裝有測厚計,將自動檢測信號與設(shè)定值進行比較,得到與目標信號的偏差,再利用運算控制器自動完成偏差信號調(diào)節(jié)和控制信號輸出,最后由電動執(zhí)

3、行器完成調(diào)節(jié)任務(wù),使偏差得到消除,就成為自動控制系統(tǒng)。????????液壓AGC輥縫系統(tǒng)是液壓壓下系統(tǒng),通過電液伺服閥來控制液壓缸的位移量,從而控制軋輥上下移動實現(xiàn)對輥縫的控制,進而實現(xiàn)板帶材厚度自動控制的系統(tǒng)。液壓AGC輥縫系統(tǒng)是提高板厚控制精度和板帶材產(chǎn)品合格率的重要技術(shù),具有慣性小、響應(yīng)快、精度高、消耗功率小、操作方便靈活、軋機剛度可控和安全可靠的優(yōu)點,已經(jīng)成為厚度自動控制系統(tǒng)發(fā)展的新方向,其原理圖如圖1所示[2]。???????本文所采用的是液壓AGC系統(tǒng)的控制方法。液壓AGC系統(tǒng)的構(gòu)成:液壓壓下裝置一般由位移傳感器、液壓控制器、液壓油缸和電液伺服閥等元件組成。系統(tǒng)通過電液伺服閥

4、對液壓油缸的流量和壓力進行調(diào)節(jié),來控制液壓油缸上下移動的行程,進而調(diào)節(jié)軋輥輥縫值。液壓AGC通過測厚儀、位移傳感器和壓力傳感器所測得的相應(yīng)參數(shù)的連續(xù)量值,連續(xù)調(diào)整下壓的軋制壓力和缸位移,從而控制軋機輥縫,進而控制板帶材的厚度。一個完整的液壓伺服厚度自動控制系統(tǒng)主要由計算機、檢測元件為主的控制裝置和以一套液壓缸為主的執(zhí)行機構(gòu)組成。檢測元件主要有測厚儀以及安裝在液壓缸上的四個位置傳感器和兩個壓力傳感器。液壓AGC輥縫系統(tǒng)是一種典型的具有彈性負載的位置伺服控制系統(tǒng)。目前應(yīng)用最廣的以板材入口測厚作為預(yù)控,以出口測厚作為監(jiān)控,以輥縫位置和軋制壓力作為主反饋信號的控制系統(tǒng)。2.2系統(tǒng)的總體控制方案設(shè)

5、計???????系統(tǒng)整體基于TDC網(wǎng)絡(luò)化控制軋制厚度的方案如下圖2所示:???????基于TDC控制器對熱連軋連軋機組中的最后一個機架的連軋機進行壓下系統(tǒng)的控制與監(jiān)視。實現(xiàn)工藝的規(guī)定及要求,達到預(yù)定的控制效果,并進行在線監(jiān)控。構(gòu)成TDC的通信網(wǎng)絡(luò)施行集散控制,采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)。壓下系統(tǒng)采用液壓壓下,通過鋼板厚度的測量形成反饋值,使其與設(shè)定的鋼板厚度為標準進行運算調(diào)整,控制壓下的位置,以便將實際的鋼板厚度快速跟蹤上給定的厚度。3系統(tǒng)的硬件組成????????SIMATICTDC作為西門子控制器家族最高端的產(chǎn)品(SIMADYND的新一代產(chǎn)品)在國內(nèi)外有著廣泛的應(yīng)用。TDC

6、是工藝型控制器,主打高速的閉環(huán)回路(5ms以下周期的),而非常規(guī)慢速的PID回路(50ms以上)。典型的應(yīng)用有:冶金行業(yè)的飛剪,熱軋,冷軋,連鑄。????????在SIMATICTDC的應(yīng)用中其網(wǎng)絡(luò)化的控制是十分廣泛和重要的,想要實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定強大,因此高速的數(shù)據(jù)交換是關(guān)鍵。在TDC應(yīng)用中其使用的網(wǎng)絡(luò)是GDM,其全稱為GlobalDataMemory——全局數(shù)據(jù)存儲。GDM網(wǎng)絡(luò)是一個光纖通訊網(wǎng)絡(luò),由TDC機架組成的星形網(wǎng)絡(luò),可以實現(xiàn)機架間所有CPU模板的高速數(shù)據(jù)交換,最多可以支持44個TDC機架836個CPU并行工作。如圖3所示,GDM系統(tǒng)包含一個GDM機架(UR5213)作為GDM主機

7、架,其他的TDC機架作為GDM從機架,一個GDM從機架最多可放置19個CPU,CP52M0緩存模板必須安裝在GDM主機架的插槽1中,GDM通訊接口模板可安裝在其余的2~12插槽中。每個GDM從機架需要安裝GDM接入模板CP52A0,通過光纖連接到GDM機架的CP52IO模板。CP52M0與CP52IO之間的通訊通過機架背板總線VME實現(xiàn)。CP52A0通過光纖與GDM主機架的CP52IO連接,占用CP52IO的一個光纖接口。本文根據(jù)現(xiàn)