熱軋帶鋼卷取機(jī)PLC控制系統(tǒng)分析

1、第20卷第2期1997年6月武漢冶金科技大學(xué)學(xué)報(bào)JournalofWuhanYejinUniversityofScienceandTechnologyVol.20No.2June1997熱軋帶鋼卷取機(jī)PLC控制系統(tǒng)分析吳懷宇陳崇毅王安生翟超劉凱(武漢冶金科技大學(xué))(武漢鋼鐵(集團(tuán))公司)摘要以某鋼鐵公司帶鋼卷取機(jī)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)為例,說明了現(xiàn)代熱軋帶鋼卷取機(jī)PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理,重點(diǎn)研究了該系統(tǒng)的主要功能、多層次控制原理以及環(huán)狀通訊網(wǎng)絡(luò),特別是討論了獨(dú)特的數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)的特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方法。這對于工程技術(shù)人員在引進(jìn)、消化和掌握現(xiàn)代熱軋帶鋼卷取機(jī)設(shè)備的工作中具有指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞PLC;熱軋帶鋼卷

2、取機(jī);多層次控制;環(huán)狀通訊網(wǎng)絡(luò);數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)中圖分類號TG333.2;333.9地下卷取機(jī)是熱軋線上最后一道工序的關(guān)鍵設(shè)備。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,對帶鋼的厚度、板形和表面質(zhì)量提出了更高的要求。為了提高生產(chǎn)率和卷取質(zhì)量,某鋼鐵公司對帶鋼卷取機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造。在電氣方面,引進(jìn)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(gòu)成了多層次的自動(dòng)控制系統(tǒng),舍棄了舊式的繼電器程序盤,使改造后的地下卷取機(jī)整體水平達(dá)到了國際90年代初的技術(shù)水平,較好地滿足了日益發(fā)展的生產(chǎn)、工藝和技術(shù)的需要。卷取機(jī)PLC控制系統(tǒng)新增了助卷輥跳躍控制(AJC),側(cè)導(dǎo)板自動(dòng)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(tǒng)相銜接,實(shí)現(xiàn)了集中管理、分散控制的功能。1系統(tǒng)構(gòu)成與典型控制單元1.1系統(tǒng)構(gòu)成本系統(tǒng)為一個(gè)三層次控制系統(tǒng)(如圖1所示),由16臺(tái)PLC主機(jī)構(gòu)成,環(huán)狀通訊網(wǎng)絡(luò)保證其數(shù)據(jù)通訊。1.1.1A系列PLC用戶程序存儲(chǔ)器、系統(tǒng)控CPU采用A3AP21單元,處理位數(shù)為8位,包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)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(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn),最大內(nèi)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(shù)據(jù)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(xué)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化系(430081)。1.1.2第二層次在1AJC柜中專門設(shè)置一臺(tái)主機(jī),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(gòu)成第二層次。由總局設(shè)定分局與總局、分局與分局間的連接裝置。#圖1系統(tǒng)構(gòu)成1.1.3第三層次AJC局與S/G,PLC化,張力分配等構(gòu)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(shù)據(jù)連接裝置,還配備有總局用的數(shù)據(jù)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(chǎn)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視,可將生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)搜集、顯示、打印。在主電室和操作臺(tái)各有一套A6CGT。1.1.5數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)A3AP21CPU的數(shù)據(jù)連接裝置具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)能力。這種數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)將主局和分局連接成為一個(gè)環(huán)狀通訊網(wǎng),有一個(gè)主通訊環(huán)和一個(gè)從通訊環(huán)。系統(tǒng)正常時(shí),主環(huán)工作;主環(huán)電纜斷路時(shí),從環(huán)自動(dòng)投入運(yùn)行;若網(wǎng)絡(luò)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(dòng)形成一個(gè)通訊回路,繼續(xù)保持網(wǎng)絡(luò)的通訊功能,即具有自動(dòng)切換和回路后備功能。參見圖2,圖3,圖4。環(huán)狀網(wǎng)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(tǒng)構(gòu)

6、成成為可能,數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)設(shè)有三種動(dòng)作方式: MELSECNET;可以通過連接參數(shù)來選擇使用動(dòng)作方MELSECNET(); MELSECNET()混合方式。式。本系統(tǒng)采用MELSECNET()方式,它的特點(diǎn)是不能接遠(yuǎn)程I/O局,連接范圍B/W;0FFF(4096點(diǎn))分局最多連接點(diǎn)為2048字節(jié),可使用X/Y:07FF,通過外部編程器A6PHP進(jìn)行連接參數(shù)的設(shè)定,總局與分局、分局與分局?jǐn)?shù)據(jù)連接范圍的設(shè)定。1.2典型控制單元1.2.1助卷輥?zhàn)詣?dòng)跳躍控制(AJC)AJC是指助卷輥從鋼卷上抬起高度的控制。根據(jù)裝在助卷輥支臂軸上的磁尺所發(fā)出的實(shí)際位置信號與計(jì)算出的位置設(shè)定值進(jìn)行比較,并據(jù)此控制助卷輥跳起的

7、高度,該高度為帶鋼厚度+安全系數(shù) (mm),磁尺轉(zhuǎn)一圈發(fā)出100000個(gè)脈沖,分辨率為1個(gè)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(dòng)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(chǎn)生變形,張力波動(dòng)會(huì)引起變形程度的波動(dòng),因此在卷取期間要保持張力恒定。在卷取機(jī)卷上鋼帶后,帶鋼張力建立在卷筒和精軋機(jī)末機(jī)架間,圖2正常時(shí)的數(shù)據(jù)連接環(huán)狀網(wǎng)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(jī)末機(jī)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(shí)當(dāng)卷徑逐漸增大時(shí),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(jī)張力從精軋機(jī)末機(jī)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(jī)架前面的兩個(gè)機(jī)架時(shí)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(xiàn)堆鋼產(chǎn)生活套,要使帶鋼平直,根據(jù)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(jī)末機(jī)架之間產(chǎn)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(cè)導(dǎo)板控制(S/G局),帶鋼頭部到了側(cè)導(dǎo)板的某一點(diǎn),熱金屬檢測器檢測延S/G在來料前打開(帶鋼寬度+時(shí)一段時(shí)間后,側(cè)導(dǎo)板閉合與帶寬一致,卷取時(shí)側(cè)導(dǎo)板夾緊鋼帶(

9、宜有一定火花),以免帶鋼左右擺動(dòng),強(qiáng)制帶鋼沿輥邊中心線進(jìn)入卷取機(jī),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(shè)有兩種選擇方式:手動(dòng)和自動(dòng)。卸卷小車具有兩次預(yù)上功能,并且具有誤觸卷保護(hù)程序。預(yù)上控制原理比較復(fù)雜,因本文篇幅所限,作者已另文2討論。1.2.5數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)通過光纖電纜將各局連成多層次環(huán)狀通訊網(wǎng)3。每一環(huán)狀網(wǎng)都將各局編號,其中總局為0#機(jī),第二層次主局同精軋MAC機(jī)相連接,負(fù)責(zé)接收來自精軋區(qū)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)(板重、板厚、板長、溫度等),并將這些數(shù)據(jù)傳遞給分局。第二層次分局同時(shí)也是第三層次的總局,可以把計(jì)算出的中間結(jié)果或直接將數(shù)據(jù)傳遞給與之相連的分局,同時(shí)各層次分局間也可以進(jìn)行數(shù)

10、據(jù)交換,這樣就可保證數(shù)據(jù)通訊的暢通。2結(jié)束語改造后的PLC控制系統(tǒng)與改造前的系統(tǒng)相比,其可靠性、運(yùn)轉(zhuǎn)性、維護(hù)保養(yǎng)性都得到了很大的提高。由于增加了自動(dòng)切換、自動(dòng)復(fù)位、異常檢測、自我診斷等功能,進(jìn)一步地提高了軋鋼自動(dòng)化程度,改善了生產(chǎn)條件,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。長時(shí)間的使用實(shí)踐證明,該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,產(chǎn)品質(zhì)量得到了提高,取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)1吳懷宇等.帶鋼張力動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的時(shí)序建模與ARMA譜分析.天津:動(dòng)態(tài)分析與測試技術(shù),1994,12(3):9152吳懷宇,周靈強(qiáng)等.卸卷小車運(yùn)行周期及液壓控制原理分析.北京:液壓與氣動(dòng),1996,(4):34353吳懷宇,陳崇毅等.帶鋼卷取機(jī)PLC數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)

11、.杭州:機(jī)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