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热轧卷取机控制系统的设计与实现

作　者: 钟山
导　师: 高宪文；纪有礼
学　校: 东北大学
专　业: 控制工程
关键词: 控制系统仿真卷取机液压位置控制液压压力控制液压伺服系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

宁波钢厂1780mm热轧带钢工程项目的自动化控制系统,由北京金自天正智能控制公司设计,于2008年底正式投产,运行效果良好。该生产线能够完成连铸钢坯的加热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取和运输等工序的连续动作,生产出标准厚度1.2～19毫米、宽度950～1630毫米的热轧板卷,最大卷重达到32吨。本文以作者负责完成的该项目中卷取机控制系统为研究对象,内容包括系统的网络结构、软硬件组成、程序设计,并就使用MATLAB对卷取电液伺服控制系统的仿真等方面进行了详细的阐述。电气可编程控制器采西门子公司的TDC系统,使用CFC作为TDC的编程软件并以COM PROFIBUS软件作为PROFIBUS-DP网络组态软件,使用MATLAB中的Simulink组件对电液伺服控制系统进行仿真。设计过程中,首先查阅了大量相关理论与实践的文献资料。在此基础上依据现场厂房设备等条件,选择构成系统的硬件平台。兼顾到网络通讯的快速性和可靠性设计了合理的网络布局。根据机械、液压厂商提供的设备资料结合现场实际空间确定了控制系统的远程站10站的数量,控制范围及具体配置。此后,在实验室条件下搭建试验平台对其进行了测试以检验其方案的可行性。最后进行计算机编程。现场实施结果表明设计出的卷取机控制系统运行效果良好。本文解决了项目中的卷取机顺序逻辑控制,三台卷取机之间的工作状态转换,液压位置控制,液压压力控制等关键技术问题.设计出的逻辑控制程序,在能够精确完成多个设备协同动作的同时,还具有很好的可读性,便于调试和维护；在设计一号、二号卷取机控制程序的同时设计了其部分设备的控制权交接功能,实现了在三台卷取机工作状态转换时相应设备的控制权限同时进行正确转换；在液压位置控制方面：设计出了带零偏调节器的比例控制系统,大大提高了控制精度并且结构简单,编程实现方便；建立了助卷辊辊缝的精确算法,实现了对它的精确控制；设计了踏步辊缝设定程序关键参数的调试方法,调试结果表明：整个系统的反应速度完全可以满足实际要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 选题背景与意义  10
  1.2 卷取机及控制技术发展概述  10-15
    1.2.1 热轧带钢生产及控制技术发展现状  10-11
    1.2.2 卷取机及控制系统概述  11-12
    1.2.3 液压伺服控制技术发展现状及展望  12-14
    1.2.4 在液压伺服控制中应用控制理论概述  14-15
  1.3 本文主要工作  15-16
第2章卷取区设备配置与工艺流程  16-24
  2.1 卷取区设备配置  16-20
    2.1.1 卷取机入口侧导板定位系统配置  17-18
    2.1.2 卷取机夹送辊定位系统配置  18
    2.1.3 卷取机助卷辊定位系统配置  18
    2.1.4 卷取机卷筒涨缩系统配置  18-19
    2.1.5 卷取机卸卷小车液压系统配置  19-20
  2.2 卷取区工艺流程  20-23
  2.3 卷取机控制过程中的技术难点  23
  2.4 本章小结  23-24
第3章卷取机控制系统设计  24-50
  3.1 卷取机控制系统总体设计  24-26
    3.1.1 卷取机控制系统概述  24-25
    3.1.2 全线GDM网络配置设计  25-26
  3.2 卷取机控制系统硬件设计  26-30
    3.2.1 TDC主站系统构成设计  26-28
    3.2.2 ET200M远程站构成设计  28-30
  3.3 卷取机控制系统软件设计  30-40
    3.3.1 软件编程环境  30-31
    3.3.2 卷取机的顺序逻辑控制程序设计  31-34
    3.3.3 卸卷小车顺序逻辑控制程序设计  34
    3.3.4 助卷辊踏步控制程序设计  34-40
  3.4 卷取机自动位置控制系统设计与仿真  40-49
    3.4.1 位移传感器的选择及其功能  41-42
    3.4.2 液压伺服阀的选择及功能  42-45
    3.4.3 自动位置控制系统设计  45-46
    3.4.4 自动位置控制系统仿真  46-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章卷取机控制系统优化与实现  50-64
  4.1 卷取机自动位置控制系统优化  50-56
    4.1.1 比例控制系统的问题分析  50-51
    4.1.2 自动位置控制系统的优化改进  51-56
    4.1.3 自动位置控制程序的使用  56
  4.2 踏步辊缝设定程序参数的优化调试  56-58
    4.2.1 踏步辊缝设定程序参数的问题分析  56-57
    4.2.2 踏步辊缝设定程序参数的优化调试  57-58
  4.3 助卷辊辊缝计算方法的改进  58-61
    4.3.1 助卷辊辊缝算法存在的问题分析  58-59
    4.3.2 助卷辊辊缝算法的改进  59-61
  4.4 卷取机控制系统投产后存在的问题及解决措施  61-63
    4.4.1 存在的问题分析  61-62
    4.4.2 改进方案设想  62
    4.4.3 改进方法的创建与应用  62-63
    4.4.4 改进后的效果评价  63
  4.5 本章小结  63-64
第5章结论与展望  64-66
  5.1 论文的主要工作及结论  64-65
  5.2 下一步工作的展望  65-66
参考文献  66-70
致谢  70

热轧卷取机控制系统的设计与实现

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