基于测控技术的矫直控制系统研究和设计

论文摘要

我国钢铁冶金行业中,很多设备自动化程度不高,导致生产效率极其低下,随着企业的经济增长模式向依靠技术进步转变,对生产自动化的要求越来越迫切,改变冶金行业中传统手动、半自动操作方式,实现自动化控制和管理,提高生产率,保障安全运行已经势在必行。在愈来愈重视产品质量和生产效益的今天,对于板材厂液压式压力矫直机的控制,应该在保证安全生产的条件下,使其在自动化程度高,生产效率高的最佳工况下运行。这已经成为目前冶金行业自动控制方面重要的课题。本文以嘉兴振石集团东方特钢矫直机项目为背景,对液压式矫直机的控制进行研究,开发设计了液压式矫直机自动化检测控制系统,以自动检测技术、自动控制技术为基础,将可编程控制器PLC及多传感器融合技术应用于液压式矫直机之上,实现了自动传动、自动轧件跟踪、自动APC和自动AGC控制,使板材在经过矫直机后得到更安全,更快,更精确的矫直效果。对液压式矫直机控制系统中的板材输送控制、自动APC控制以及自动矫直控制,采用合理的控制方案,针对常规PID控制应用于液压控制中,采用改进的PID算法--积分分离,解决了压头动作控制过程中压下量严重超调的问题,使达到技术要求的精度,在稳定性、稳态精度以及动态过程上达到预定要求。以可编程控制器PLC为主控单元,采用了压力继电器、液压传感器、热金属检测器、位移传感器、旋转编码等多个传感器,使多个控制过程形成闭环反馈。使系统实现安全的,可靠的,精确的,稳定的运行。通过传感器的闭环反馈对压头位移量、压下量,板材送进值位置,液压压力,液温,液位等进行显示,并设计了多个电气互锁,消除了矫直机动作过程中所可能导致的危险,保障了系统的安全运行。综上所述,对于本文所论述的矫直机自动控制系统最大限度地提高了生产效率,提高了产品的合格率,具有良好的经济效益,在矫直机生产上具有很大的推广价值和良好的发展前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外矫直机控制系统发展状况
• 1.2 国内外PLC 发展现状
• 1.3 选题背景及研究意义
• 1.3.1 课题研究的依据
• 1.3.2 课题研究的意义
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第2章 液压式矫直机控制系统原理分析
• 2.1 液压式矫直机自动控制系统设计思想及总体控制方案
• 2.1.1 液压式矫直机自动控制系统分析
• 2.1.1.1 控制系统的构成分析
• 2.1.1.2 矫直机工作原理分析
• 2.1.1.3 辊子位置检测
• 2.1.1.4 调节过程
• 2.1.1.5 矫直辊的取出
• 2.2 矫直机的基本结构
• 2.2.1 矫直机机器结构
• 2.2.2 矫直机主要部件结构，作用和工作原理
• 2.3 位移检测系统
• 2.3.1 位移传感器简介
• 2.3.2 位移传感器原理分析
• 2.4 矫直机传动控制
• 2.4.1 矫直机传动定位控制系统方案
• 2.4.2 轧制力控制软硬件结构
• 2.5 矫直压下量控制设计
• 2.5.1 主压下装置的位置APC 控制
• 2.5.2 主压下装置的位置闭环控制
• 第3章 控制系统硬件选用与设计
• 3.1 液压泵
• 3.2 传感器的选择与应用
• 3.2.1 旋转编码器
• 3.2.2 压力继电器
• 3.2.3 温度变送器
• 3.2.4 距离检测器
• 3.3 变频器
• 3.4 流量调节阀的选择与口径的确定
• 3.5 液压流量控制元器件选择
• 3.6 控制箱设计部分
• 3.6.1 控制箱体设计
• 3.6.2 控制面板设计布置
• 3.7 主控单元可编程控制器及其扩展单元设计
• 3.7.1 可编程控制器主机CPU 模块选用
• 3.7.2 模拟量输入/输出单元
• 3.8 本章小结
• 第4章 PLC 控制系统软件设计及实现
• 4.1 系统监控终端软件项目任务
• 4.1.1 可编程终端支持软件WinCC 6.0 及可编程终端
• 4.1.2 监控终端通信设置
• 4.1.3 界面设计
• 4.2 HMI 系统
• 4.2.1 HMI 系统简介
• 4.2.2 HMI 画面
• 4.3 系统控制软件设计
• 4.3.1 编程软件S7-400 PLC 简介
• 4.3.2 SIMATIC S7-400 过程控制系统概述
• 4.3.3 PLC 控制程序设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 控制系统运行试验
• 5.1 控制系统试运行
• 5.1.1 硬件检查
• 5.1.2 系统标定
• 5.1.3 联机运行
• 5.2 现场调试运行实验及数据分析
• 5.2.1 PID 参数整定
• 5.2.2 自动控制系统运行调试及数据采集分析
• 5.3 运行实验总结
• 5.4 本章小结
• 第6章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录