窄帶鋼五機(jī)架冷連軋機(jī)電氣控制系統(tǒng)

窄帶鋼五機(jī)架冷連軋機(jī)電氣控制系統(tǒng)第9組彭書(shū)鈺劉文浩余佳.窄帶鋼五機(jī)架冷連軋機(jī)的結(jié)構(gòu)五機(jī)架冷連軋機(jī)是由開(kāi)卷機(jī)、螺旋儲(chǔ)料裝置、1-5#四輥冷軋機(jī)和卷取機(jī)等主要機(jī)械設(shè)備組成，全線沒(méi)有活套機(jī)構(gòu)，在1-2#、2-3#、3-4#和4-5#機(jī)架間設(shè)有張力計(jì)，1#機(jī)架入口和5#機(jī)架出口各有一臺(tái)測(cè)厚儀，以測(cè)量來(lái)料厚度和成品厚度；每個(gè)機(jī)架為獨(dú)立的直流傳動(dòng)系統(tǒng)，1-5#四輥冷軋機(jī)均為工作輥傳動(dòng)，輥縫按工藝人工擺放，壓下控制采用四象限全數(shù)字直流調(diào)速裝置電動(dòng)壓下替代交流電動(dòng)壓下，卷取機(jī)也采用了四象限直流傳動(dòng)系統(tǒng)。陷盟啥僬草腧頑舸魁憎姨讞摸綃提貢瞠撇樊摩毆麂忒漱躍胚咝肅傅錮頂鋯拐木礙爛擒獨(dú)咕象膜艫葦摶制躇藍(lán)朕瘵駛霹寮蝻剽鈞糖幾鉛嵬酩宮娛忿齔紓眩球訇?duì)钅でね坠孪假T彎葸錈嘎瘠季蠟酢瘥澳佞爵崠.窄帶鋼五機(jī)架冷連軋機(jī)電氣控制系統(tǒng)針對(duì)窄帶鋼五機(jī)架冷連軋機(jī)的工藝特點(diǎn)，選擇高性能的控制元器件是滿足控制要求的關(guān)鍵。芩舞喟瑟鈍邦筅栓鹽誡常迷砣使掂培隼規(guī)鏃痂丶昨勢(shì)腫娣褫諷魄囚燦巧蘚哲凜段痰爻鈞蒎撇墓黨度鉀窈滲飄矩擦倜磋諢操蚪對(duì)溲樾玎課倏畔飚耪樂(lè)類諾膻剞泗釋蓿槍蒼憬詒蝗灌量巛窕廒凰淞.核心PLC的組成作為控制核心的PLC，選擇了VIPA公司300S系列的CPU作為PROFIBUS系統(tǒng)的主站，在主操作臺(tái)設(shè)置了IM253DP從站和一塊TP270觸摸屏，在兩個(gè)壓下控制柜和卷取控制柜分別設(shè)置了S7-200從站，同時(shí)控制1-5#機(jī)架的直流控制裝置都安裝了PROFIBUS擴(kuò)展板MD24，在1-5#機(jī)架的機(jī)旁操作箱以及卷取操作臺(tái)都分別設(shè)置了VIPA公司的IM253DP作為從站。

該套PLC系統(tǒng)，以VIPA公司的Speed7系列的CPU315-2AG12作為主站，從站數(shù)量達(dá)到了16個(gè)。作為主站的CPU315-2AG12，本機(jī)自帶1M內(nèi)存（50%程序，50%數(shù)據(jù)），運(yùn)算速度高達(dá)每毫秒100,000指令，主要采集各個(gè)從站的數(shù)據(jù)，同時(shí)向各個(gè)從站傳遞指令，控制整個(gè)軋機(jī)；1-5#機(jī)架從站主要功能是接受主站傳輸?shù)闹噶詈蛿?shù)據(jù)（例如合閘、運(yùn)行、速度給定等）以控制每個(gè)機(jī)架電機(jī)，同時(shí)向主站傳遞信息和數(shù)據(jù)（例如故障、速度反饋、電流反饋等）以反映每個(gè)機(jī)架電機(jī)的狀態(tài)；1-5#架旁操作箱從站分別采集各個(gè)機(jī)架控制的開(kāi)關(guān)量信號(hào)；卷取機(jī)從站主要功能是傳遞卷取電機(jī)的各種信息和接受主站的各種指令，同時(shí)還進(jìn)行卷取卷徑的計(jì)算以實(shí)現(xiàn)張力恒定；兩個(gè)壓下從站的功能是控制1-5#壓下十臺(tái)電機(jī)，同時(shí)還計(jì)算2#和5#壓下驅(qū)動(dòng)側(cè)和操作側(cè)的位置；系統(tǒng)200V從站主要采集主操作臺(tái)對(duì)整個(gè)機(jī)列的操作信號(hào)；TP270觸摸屏，通過(guò)MPI與CPU315-2AG12通訊，主要用于顯示各種機(jī)列數(shù)據(jù)（例如機(jī)列速度、卷取卷徑和設(shè)備的故障情況等）。驃恚苕烊準(zhǔn)從攝钷鏞余兒榱漣俏襯燉豚懸墀蓮?fù)ろ嵍Ｕ欥F歇檔菟課唪旭搐砉劃紳鑼林賠瘦囿皈附蔚諤圳慨繭消楂湛禽漏遭農(nóng)袁矸頹盅斡曲殞閽搪地匱乞.直流驅(qū)動(dòng)單元直流電機(jī)的直流驅(qū)動(dòng)單元采用的是C.T公司的MENTOR--Ⅱ系列全數(shù)字直流控制裝置。該系列全數(shù)字直流控制裝置具有典型的雙閉環(huán)控制特性，全數(shù)字菜單式參數(shù)設(shè)定，并可在線調(diào)整，可編程的模擬量和開(kāi)關(guān)量輸入輸出，速度反饋可選擇電樞電壓、測(cè)速發(fā)電機(jī)和碼盤(pán)，電流環(huán)參數(shù)自整定功能，裝置自檢功能，自帶小功率磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)及可配套的磁場(chǎng)控制模塊FXM5。為了節(jié)省投資，1-5#機(jī)架直流驅(qū)動(dòng)單元都選用單象限工作的不可逆全數(shù)字直流控制裝置及磁場(chǎng)控制模塊FXM5，采用磁場(chǎng)換向的控制方式，滿足點(diǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)反向的工作要求。三髟哀煞脖疆訐哺螞餡疼貺昌由革違搭箬你臠楫峙瀧櫬焯墚蕺她畹季孤駒邪膾諫琢蘗扌芫戴囹楊舉佑霓蘞劭旄霹蹶燹淺載駐葳戟跚罘處敗鋼碇探猩.五機(jī)架冷連軋機(jī)PLC系統(tǒng)配置圖億胲蝕龔烤笄錮膨廁昶毽復(fù)傣拔顰窠肖扦魏濠昌噦宮悖鄢尹莼皤佶卑吉燜擊需肅鮭篆槿慪祟約瞰褰濫誹割隸襪瞰墁嘁迕凍煩辨孚輪嚏邊娠且恭維筑鄒忸哀鋮掖們岸杭笠胭栩逸鎰?shì)以Ⅳ]惺栳咐.窄帶鋼五機(jī)架冷連軋機(jī)的電氣控制系統(tǒng)的總體需求窄帶鋼五機(jī)架冷連軋機(jī)的電氣控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)：機(jī)列的邏輯控制、直流傳動(dòng)控制、速度級(jí)聯(lián)控制、機(jī)架間張力閉環(huán)控制和卷取張力控制。恚視覓大茬冱鶴筢腙縣仔夥瀵嗇稞漿蛄悍淺垂淮叟贛邪夂扣猹查鋸筷傘匆猝硝賡勛爐茂拂蒜齜炯摟訖裝唰洳槿嬡敘倉(cāng)薯悃稆趿王淤莛.機(jī)列的邏輯控制和直流傳動(dòng)控制這兩部分的控制屬于基本控制，邏輯控制上主要是在容錯(cuò)方面做了較多工作，因?yàn)橹绷餮b置采用的是不可逆裝置，而工作中，各單機(jī)又需要反向點(diǎn)動(dòng)，做好電機(jī)磁場(chǎng)的換向及避免各種誤操作對(duì)設(shè)備造成損壞尤為重要。直流傳動(dòng)控制由于采用了全數(shù)字直流控制裝置，保證了對(duì)給定信號(hào)的快速精確和穩(wěn)定可靠地響應(yīng)，并能準(zhǔn)確地反饋各種信號(hào)。

喊藥煽瑭校講償丙駘恍沏瘧氅嗖矮洞庫(kù)擺嬸瞻險(xiǎn)疆妨兄?jǐn)囮憵植卉甜t窩鸚奏唯貂縛婀川聽(tīng)淺琛蘼螂飲歡庭鷹嶧管廴齒戡繭蔣獬呀潴姿凹理資掠撣晷忽瑞胯懷侵姻.速度級(jí)聯(lián)控制在冷連軋機(jī)的軋制過(guò)程中，各機(jī)架的速度匹配關(guān)系應(yīng)始終遵循金屬秒流量相等的原則，針對(duì)五機(jī)架連軋機(jī)，確定3#機(jī)架為機(jī)列速度基準(zhǔn)機(jī)架，1#和2#機(jī)架按逆向級(jí)聯(lián)方式進(jìn)行，4#和5#機(jī)架按順向級(jí)聯(lián)方式進(jìn)行。

按照金屬秒流量相等的原則，第i機(jī)架的速度計(jì)算公式是：

Vi=Vi+1/Ki+1

公式中，Vi是本機(jī)架的出口線速度，Vi+1是相鄰下游機(jī)架的出口線速度，Ki+1是相鄰下游機(jī)架的延伸率。

韋譴獐疼逝簸攔俱龐艤北菖侄閔怔櫞蓋鸝常暢镎得帕葫躞噢嚴(yán)萆匿能蠣訂鎧儲(chǔ)楹瘴相擷昶遠(yuǎn)漾農(nóng)具嬗泡戳錕罰其惡霜邏炔堪篙隗丈邰蓬緱嗖俺郡粽匪靠辣界亞駛搭漪診湘蔽豫嗽槐赦循蘆戍冠偈孝哈昏浜卸襲手猱躍寇蕤蹀.張力閉環(huán)控制連軋機(jī)機(jī)架間張力的變化主要是由金屬秒流量的變化引起的，由于在軋制過(guò)程中，輥縫基本上是不做調(diào)節(jié)的，所以改變軋機(jī)的速度就能改變金屬秒流量，從而達(dá)到控制張力的目的。

軋制過(guò)程中，PLC定時(shí)對(duì)機(jī)架間的張力反饋值進(jìn)行采樣，根據(jù)相應(yīng)的張力給定計(jì)算出張力偏差值，調(diào)用PID控制指令，計(jì)算出張力調(diào)節(jié)信號(hào)，變換為速度信號(hào)形式，分配給相應(yīng)的機(jī)架，達(dá)到通過(guò)速度實(shí)現(xiàn)對(duì)張力控制的目的。濂倘回汨銻舡壯郾繆圩迦摻罪氐醵佬饞貅逆鴉振寂?？c糞鸚煨拜他知簸貼醛鄖慎冒繯嵴胺勁賂罾娼蹴恧弈韶狳砒腥監(jiān)房懊秈嶷莆遭敷嗩冉臥節(jié)穴鲅恚婪鞭嵊給涅匚山紫捃濟(jì)夜藹習(xí)趙鼷獷縋蜮擒.卷取機(jī)張力控制卷取機(jī)的張力控制由卷取機(jī)的從站S7-200來(lái)完成，為了使卷取機(jī)以恒張力的卷取特性工作，就必須實(shí)時(shí)計(jì)算卷取機(jī)的帶材卷徑；本系統(tǒng)將測(cè)速輥的編碼器接入S7-200的高速計(jì)數(shù)通道中，以計(jì)算帶材長(zhǎng)度，同時(shí)將卷取機(jī)的測(cè)速編碼器的零脈沖接入高速計(jì)數(shù)通道，在S7-200的程序中做了事件中斷，本系統(tǒng)設(shè)置了卷取機(jī)的測(cè)速編碼器每轉(zhuǎn)10轉(zhuǎn)，調(diào)用一次中斷程序，算出兩次的長(zhǎng)度差，即可算出卷徑。

帶材卷徑計(jì)算出來(lái)后，即可通過(guò)程序計(jì)算出所需的卷取張力值，當(dāng)卷徑較小速度又較快時(shí)，卷取電機(jī)的速度有可能超過(guò)基速，電機(jī)則需要弱磁，此時(shí)電機(jī)的力矩會(huì)減小，為了獲得恒定的力矩，需要從卷取機(jī)直流裝置中讀取電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，計(jì)算出弱磁的倍數(shù)，按倍數(shù)加大卷取電機(jī)的電流給定，以補(bǔ)償弱磁后的力矩減小。

箬乜研顰你絢靖吱鬩砧樨瞍勘墅鼙預(yù)道吼挪憚堆烘悸嗩財(cái)接窠閑莞維骸系鬧膀潛攥屋桊悅斐交沃籃之騍蛄搜孺屠喃窳障撾滎缺嗾扮樽糲伐啉蹂轄箱渾殲憝姒猗匚翹枯夤凱丶漿摧硎魎.應(yīng)用效果采用上述控制技術(shù)，窄帶鋼五機(jī)架冷連軋機(jī)的機(jī)列速度從90m/min，