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(jì)算機(jī)型的控制裝置,已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、交通等各部門。無論是單機(jī)或多機(jī)控制,生產(chǎn)自動(dòng)控制、生產(chǎn)過程控制及對(duì)舊控制系統(tǒng)進(jìn)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(yùn)算的速度快、性能好、網(wǎng)絡(luò)化控制功能強(qiáng)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(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、低消耗、穩(wěn)定可靠

2、的運(yùn)行。結(jié)合某鋼廠熱連軋機(jī)控制系統(tǒng),闡述了電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,并詳細(xì)介紹了應(yīng)用液壓壓下系統(tǒng)進(jìn)行鋼板厚度的控制方式及PLC軟硬件的設(shè)計(jì)。2熱連軋軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)的組成及總體設(shè)計(jì)2.1液壓壓下系統(tǒng)的組成及其原理介紹???????軋機(jī)壓下系統(tǒng)是厚度控制的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu),隨著液壓技術(shù)的發(fā)展,所有新建的帶鋼熱連軋機(jī)都采用了全液壓壓下,即長行程液壓缸,去除了電動(dòng)壓下,并且在粗軋機(jī)上亦采用了這一技術(shù)。液壓壓下系統(tǒng)的自動(dòng)控制,其本質(zhì)是閉環(huán)控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用,如果在軋機(jī)出口安裝有測厚計(jì),將自動(dòng)檢測信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較,得到與目標(biāo)信號(hào)的偏差,再利用運(yùn)算控制器自動(dòng)完成偏差信號(hào)調(diào)節(jié)和控制信號(hào)輸出,最后由電動(dòng)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(dòng)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(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)輥縫的控制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)板帶材厚度自動(dòng)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(jī)剛度可控和安全可靠的優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為厚度自動(dòng)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(duì)液壓油缸的流量和壓力進(jìn)行調(diào)節(jié),來控制液壓油缸上下移動(dòng)的行程,進(jìn)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(jī)輥縫,進(jìn)而控制板帶材的厚度。一個(gè)完整的液壓伺服厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、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(jī)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(gè)位置傳感器和兩個(gè)壓力傳感器。液壓AGC輥縫系統(tǒng)是一種典型的具有彈性負(fù)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(hào)的控制系統(tǒng)。2.2系統(tǒng)的總體控制方案設(shè)

5、計(jì)???????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(duì)熱連軋連軋機(jī)組中的最后一個(gè)機(jī)架的連軋機(jī)進(jìn)行壓下系統(tǒng)的控制與監(jiān)視。實(shí)現(xiàn)工藝的規(guī)定及要求,達(dá)到預(yù)定的控制效果,并進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)算調(diào)整,控制壓下的位置,以便將實(shí)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定強(qiáng)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?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)。GDM網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)光纖通訊網(wǎng)絡(luò),由TDC機(jī)架組成的星形網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)機(jī)架間所有CPU模板的高速數(shù)據(jù)交換,最多可以支持44個(gè)TDC機(jī)架836個(gè)CPU并行工作。如圖3所示,GDM系統(tǒng)包含一個(gè)GDM機(jī)架(UR5213)作為GDM主機(jī)

7、架,其他的TDC機(jī)架作為GDM從機(jī)架,一個(gè)GDM從機(jī)架最多可放置19個(gè)CPU,CP52M0緩存模板必須安裝在GDM主機(jī)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(gè)GDM從機(jī)架需要安裝GDM接入模板CP52A0,通過光纖連接到GDM機(jī)架的CP52IO模板。CP52M0與CP52IO之間的通訊通過機(jī)架背板總線VME實(shí)現(xiàn)。CP52A0通過光纖與GDM主機(jī)架的CP52IO連接,占用CP52IO的一個(gè)光纖接口。本文根據(jù)現(xiàn)