熱軋帶鋼卷取機PLC控制系統分析

1、第20卷第2期1997年6月武漢冶金科技大學學報JournalofWuhanYejinUniversityofScienceandTechnologyVol.20No.2June1997熱軋帶鋼卷取機PLC控制系統分析吳懷宇陳崇毅王安生翟超劉凱(武漢冶金科技大學)(武漢鋼鐵(集團)公司)摘要以某鋼鐵公司帶鋼卷取機PLC自動控制系統為例,說明了現代熱軋帶鋼卷取機PLC控制系統的構成原理,重點研究了該系統的主要功能、多層次控制原理以及環(huán)狀通訊網絡,特別是討論了獨特的數據連接系統的特點和實現方法。這對于工程技術人員在引進、消化和掌握現代熱軋帶鋼卷取機設備的工作中具有指導意義。關鍵詞PLC;熱軋帶鋼卷

2、取機;多層次控制;環(huán)狀通訊網絡;數據連接系統中圖分類號TG333.2;333.9地下卷取機是熱軋線上最后一道工序的關鍵設備。隨著現代科技的發(fā)展,對帶鋼的厚度、板形和表面質量提出了更高的要求。為了提高生產率和卷取質量,某鋼鐵公司對帶鋼卷取機進行了技術改造。在電氣方面,引進了日本三菱公司A系列PLC(日本三菱公司,三菱通用用戶手冊,1994),構成了多層次的自動控制系統,舍棄了舊式的繼電器程序盤,使改造后的地下卷取機整體水平達到了國際90年代初的技術水平,較好地滿足了日益發(fā)展的生產、工藝和技術的需要。卷取機PLC控制系統新增了助卷輥跳躍控制(AJC),側導板自動控制(SG),張力分配(Tensio

3、nDistribution),PLC化(SEQ.)等部分,并且將這幾部分有層次地與精軋區(qū)的自控系統相銜接,實現了集中管理、分散控制的功能。1系統構成與典型控制單元1.1系統構成本系統為一個三層次控制系統(如圖1所示),由16臺PLC主機構成,環(huán)狀通訊網絡保證其數據通訊。1.1.1A系列PLC用戶程序存儲器、系統控CPU采用A3AP21單元,處理位數為8位,包括系統程序存儲器、制單元、輸入輸出單元、輸入輸出控制接口和編程器接口等部分,I/O最大點數為2048點,最大內存容量448kB,主程序容量最大可為30k步,掃描周期為(10190)ms,以10ms為單位增減,編程語言為梯形圖(LADDLE)

4、或語句表(LIST),具有數據連接裝置:B連接繼電器和W連接寄存器。收稿日期:1996-05-01吳懷宇,男,1961年生,講師;武漢,武漢冶金科技大學工業(yè)企業(yè)自動化系(430081)。1.1.2第二層次在1AJC柜中專門設置一臺主機,它與精軋區(qū)的工程師站相連接,作為二層次的總局,與分局1#,2#,3#AJC構成第二層次。由總局設定分局與總局、分局與分局間的連接裝置。#圖1系統構成1.1.3第三層次AJC局與S/G,PLC化,張力分配等構成第三層次,1#,2#,3#AJC局既是第二層次分局,又是第三層次的總局,因此有兩套數據連接裝置,還配備有總局用的數據連接裝置AJ21P模塊。1.1.4監(jiān)視顯

5、示屏幕A6CGT為監(jiān)視顯示屏幕,通過鍵盤操作選擇需要的畫面,對生產狀況進行實時監(jiān)視,可將生產過程中的各種數據搜集、顯示、打印。在主電室和操作臺各有一套A6CGT。1.1.5數據連接系統A3AP21CPU的數據連接裝置具有很強的聯網能力。這種數據連接系統將主局和分局連接成為一個環(huán)狀通訊網,有一個主通訊環(huán)和一個從通訊環(huán)。系統正常時,主環(huán)工作;主環(huán)電纜斷路時,從環(huán)自動投入運行;若網絡中兩站間的主環(huán)和從環(huán)都斷路,則由其他的主環(huán)和從環(huán)自動形成一個通訊回路,繼續(xù)保持網絡的通訊功能,即具有自動切換和回路后備功能。參見圖2,圖3,圖4。環(huán)狀網的總長度不超過10km,用光纖電纜或同軸電纜連接。為了使所有的系統構

6、成成為可能,數據連接系統設有三種動作方式: MELSECNET;可以通過連接參數來選擇使用動作方MELSECNET(); MELSECNET()混合方式。式。本系統采用MELSECNET()方式,它的特點是不能接遠程I/O局,連接范圍B/W;0FFF(4096點)分局最多連接點為2048字節(jié),可使用X/Y:07FF,通過外部編程器A6PHP進行連接參數的設定,總局與分局、分局與分局數據連接范圍的設定。1.2典型控制單元1.2.1助卷輥自動跳躍控制(AJC)AJC是指助卷輥從鋼卷上抬起高度的控制。根據裝在助卷輥支臂軸上的磁尺所發(fā)出的實際位置信號與計算出的位置設定值進行比較,并據此控制助卷輥跳起的

7、高度,該高度為帶鋼厚度+安全系數 (mm),磁尺轉一圈發(fā)出100000個脈沖,分辨率為1個脈沖。AJC的目的是使助卷輥在助卷期間一直跳起和壓上交替動作,以便有效避開帶鋼頭部,清除帶鋼頭部引起的帶鋼表面壓痕。1.2.2恒張力卷取控制作用在帶鋼上的張力使帶鋼產生變形,張力波動會引起變形程度的波動,因此在卷取期間要保持張力恒定。在卷取機卷上鋼帶后,帶鋼張力建立在卷筒和精軋機末機架間,圖2正常時的數據連接環(huán)狀網正回路接收;正回路發(fā)送;副回路接收;副回路發(fā)送因此取精軋機末機架軋輥線速度作為MD,PR,WR的速度給定,使線速度保持一致。同時當卷徑逐漸增大時,線速度要保持不變,卷筒速度必須隨卷徑D成比例降低

8、。精軋拋鋼后,卷取機張力從精軋機末機架移到夾送輥(PR),由于上下輥間的輥縫在水平方向不能絕對相等,故帶鋼離開末機架前面的兩個機架時減低張力,第一次減張力50%,第二次減張力10%。另外,在軋制過程中要求G輥道上不出現堆鋼產生活套,要使帶鋼平直,根據帶鋼頭部、尾部的位置,控制G,PR,MD相適的超前速度、同步速度、滯后速度、記憶速度,以保證帶鋼在G,PR,MD和精軋機末機架之間產生一定的張力。這一部分主要由張力分配局來控制完成。1.2.3側導板控制(S/G局),帶鋼頭部到了側導板的某一點,熱金屬檢測器檢測延S/G在來料前打開(帶鋼寬度+時一段時間后,側導板閉合與帶寬一致,卷取時側導板夾緊鋼帶(

9、宜有一定火花),以免帶鋼左右擺動,強制帶鋼沿輥邊中心線進入卷取機,使卷出的鋼卷兩端整齊,水平方向的變形程度小。1.2.4卸卷設有兩種選擇方式:手動和自動。卸卷小車具有兩次預上功能,并且具有誤觸卷保護程序。預上控制原理比較復雜,因本文篇幅所限,作者已另文2討論。1.2.5數據通訊網通過光纖電纜將各局連成多層次環(huán)狀通訊網3。每一環(huán)狀網都將各局編號,其中總局為0#機,第二層次主局同精軋MAC機相連接,負責接收來自精軋區(qū)的各項數據(板重、板厚、板長、溫度等),并將這些數據傳遞給分局。第二層次分局同時也是第三層次的總局,可以把計算出的中間結果或直接將數據傳遞給與之相連的分局,同時各層次分局間也可以進行數

10、據交換,這樣就可保證數據通訊的暢通。2結束語改造后的PLC控制系統與改造前的系統相比,其可靠性、運轉性、維護保養(yǎng)性都得到了很大的提高。由于增加了自動切換、自動復位、異常檢測、自我診斷等功能,進一步地提高了軋鋼自動化程度,改善了生產條件,減輕了勞動強度。長時間的使用實踐證明,該系統運行穩(wěn)定可靠,產品質量得到了提高,取得明顯的經濟效益。參考文獻1吳懷宇等.帶鋼張力動態(tài)數據的時序建模與ARMA譜分析.天津:動態(tài)分析與測試技術,1994,12(3):9152吳懷宇,周靈強等.卸卷小車運行周期及液壓控制原理分析.北京:液壓與氣動,1996,(4):34353吳懷宇,陳崇毅等.帶鋼卷取機PLC數據連接系統

11、.杭州:機電工程,1997,(3):3234AnalysisofPLCControlSystemforHot-rollingStripRollerWuHuaiyuChenChonyiWangAnshengZhaiChaoLiuKaiAbstract:Inthispaper,theauthortakesPLCautomaticcontrolsystemofstriprollerinacer-tainIronandSteelCompanyasanobjectofstudy.ThecomponentprincipleofPLCcontrolsystemofmodernhot-rollingstrip

12、rollerisbrieflysummarized.Themainfunctionofsystem,multi-levelcontrolprincipleandringcommunicationnetworkareemphaticallyresearched.Moreover,thecharacteristicsandtherealizationmethodsofpeculiardatalinksystem(MELSECNET)areespeciallydiscussed.Ithaspracticalguidingsignificanceforengi-neersandtechnicianstointroduce,digestandgraspmodernhot-rollingstriprollerequip-ment.Keyw