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CN106890855A - 一种连轧机组电气传动控制系统 - Google Patents

一种连轧机组电气传动控制系统 Download PDF

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CN106890855A
CN106890855A CN201710098328.5A CN201710098328A CN106890855A CN 106890855 A CN106890855 A CN 106890855A CN 201710098328 A CN201710098328 A CN 201710098328A CN 106890855 A CN106890855 A CN 106890855A
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钟国伟
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ZHAOQING YUANJING AUTOMATION EQUIPMENT Co Ltd
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ZHAOQING YUANJING AUTOMATION EQUIPMENT Co Ltd
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/48—Tension control; Compression control
    • B21B37/52—Tension control; Compression control by drive motor control

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

本发明公开了一种连轧机组电气传动控制系统，包括连轧机组，用于对带钢进行轧制加工输送；现场传感器，用于检测所述连轧机组的工作参数；PLC主机，分别连接所述连轧机组以及现场传感器，并用于根据所述现场传感器所检测到连轧机组的工作参数来调整连轧机组的工作状态；中央处理器，与所述PLC主机相连接，用于存储以及在线修改PLC主机的控制程序。本发明的连轧机组电气传动控制系统由于其现场传感器、PLC主机以及中央处理器均可以根据实际的生产需求来实现自定义标准功能生产，从而提高了本系统的通用标准性，降低了维护以及控制程序的复杂性。

Description

一种连轧机组电气传动控制系统
技术领域
本发明涉及电气控制系统，具体涉及一种连轧机组电气传动控制系统。
背景技术
连轧机组大多都是采用电气传功的控制方式，但目前大多数的连轧机组电气传动控制系统普遍存在以下的缺陷：1、可靠性低，维护复杂；2、不可扩充性；3、编程复杂、不能使用自定义标准功能模块；4、不可配置能适应多种信号特性的I/O模块；5、硬件设计没有标准，不能模块化生产；6、自诊断能力低，不能实现自我的调整。
此外，带钢在连轧机组的输送轧制过程中，带钢和连轧机组的工作辊之间经常会出现打滑的现象，为解决此问题，目前常规的做法大多都是机械制动的方式，即加强带钢和辊子两者之间的摩擦力，采用此方式虽然在一定程度上可以减少带钢和辊子之间的打滑现象，但由于采用的是机械制动的方式，其必然会降低带钢的输送速度，从而影响轧制的生产效率；同时，由于带钢在连轧机组输送的过程中，是由多个机架进行输送的，如果采用机械制动的方式来减少打滑现象的发生，那么则需要对每个机架和带钢之间进行单独的记载制动，如此则难以保证机架与机架之间的速度保持线性变化，从而导致带钢的输送速度会发生跳动，进而会严重地影响对带钢的轧制。
专利文献CN101091966A公开了“一种连轧机组轧机入口带钢双重纠编控制系统”，该技术方案可以减少轧机机架前由于张力偏差大停机的现象，减少轧机因频繁起车造成轧件厚薄不均的距离，减少了因带才跑偏造成非计划换辊的数量，提高了成材率，但是该技术方案仍然不能解决带钢和辊子之间容易发生打滑的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种可靠性高、实现自定义标准模块生产，且可实现自我诊断的连轧机组电气传动控制系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种连轧机组电气传动控制系统，包括
连轧机组，用于对带钢进行轧制加工输送；
现场传感器，用于检测所述连轧机组的工作参数；
PLC主机，分别连接所述连轧机组以及现场传感器，并用于根据所述现场传感器所检测到连轧机组的工作参数来调整连轧机组的工作状态；
中央处理器，与所述PLC主机相连接，用于存储以及在线修改PLC主机的控制程序。
上述的连轧机组电气传动控制系统还包括触摸屏，与所述PLC主机相连接，用于对连轧机组的工作参数进行设置、修改PLC主机的控制程序、数据显示和故障查询。
所述连轧机组包括两机架，分别为沿着带钢输送方向顺序连接的第一机架以及第二机架，每一机架中均安装有用于输送带钢的工作辊；所述现场传感器包括压力传感器和速度传感器，所述压力传感器用于检测机架与机架之间的张力，PLC主机根据压力传感器所检测到的结果来调整机架的轧制速度；所述速度传感器用于检测工作辊速度和机架带钢出口速度，PLC主机根据速度传感器所检测到的结果来调整机架的张力。
所述PLC主机根据速度传感器所检测到的结果来调整机架的张力的具体步骤为：
S1、对工作辊的速度VRi以及出口带钢的速度VDi进行调试，得出前滑系数fi的值；其中，fi＝VDi-VRi，若fi的值大于零，则表示正常压制，若fi的值小于零，则表示带钢和工作辊之间发生打滑；
S2、PLC主机对速度传感器所检测到的工作辊的速度VRi以及出口带钢的速度VDi进行计算，得出fi的值，若fi的值大于零，则循环此步骤，若fi的值小于零，则进入步骤S3；
S3、PLC主机逐步减少第二机架的后向张力Tbi，若在张力Tbi的极限值内，fi的值大于零，则保持此时使得fi的值大于零的张力Tbi的值，并循环步骤S2-S3；若在张力Tbi的极限值内，fi的值仍然小于零，则需进入到步骤S4；
S4、PLC主机逐步增加第二机架的前向张力，直至fi的值大于零。
所述PLC主机为型号为S7-416-2DP的PLC，采用晶体管输出方式，交流AC220V供电，直流DC24V输出，12点开关量输入，输入频率可达10K，8点开关量输出输出频率可达10K，且IO口为可扩展的。
所述中央处理器采用的是TDC CPU551，具有8点数字量输入，其中4点具有中断功能；并具有5x7LED显示元件，串行RS 232接口，采样时间可达100μs，32M字节SDRAM，2Mbyte同步高速缓冲器，266MHz时钟循环，64位RISC CPU，带有浮点单元，256Kbyte电池缓冲SRAM；并带有一个4M记忆卡，控制程序存储在记忆卡内，电源启动时被读入TDC CPU551中执行。
所述触摸屏为HMI触摸屏。
本发明的有益效果在于：
本发明的连轧机组电气传动控制系统由于其现场传感器、PLC主机以及中央处理器均可以根据实际的生产需求来实现自定义标准功能生产，从而提高了本系统的通用标准性，降低了维护以及控制程序的复杂性。
附图说明
图1为本发明连轧机组电气传动控制系统的系统框图；
图2为动态变规时序图；
图中：1、连轧机组；2、现场传感器；3、PLC主机；4、中央处理器；5、触摸屏。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，本发明连轧机组电气传动控制系统包括连轧机组1、现场传感器2、PLC主机3以及中央处理器4；其中，连轧机组1，用于对带钢进行轧制加工输送；现场传感器2，用于检测所述连轧机组1的工作状态，而在实际操作中，本领域技术人员可以根据实际的需求安装不同的传感器来获取连轧机组1不同的工作状态参数；PLC主机3，分别连接所述连轧机组1以及现场传感器2，并用于根据所述现场传感器2所检测到连轧机组1的工作参数来调整连轧机组1的工作参数，也就是说，PLC主机3可以通过现场传感器2所测量到的连轧机组1的工作参数来对连轧机组1进行自我诊断，以及时地修正连轧机组1的工作状况，以保证连轧机组1对带钢的加工质量；中央处理器4，与所述PLC主机3相连接，用于存储以及在线修改PLC主机3的控制程序。由于现场传感器2、PLC主机3以及中央处理器4均可以根据实际的生产需求来实现自定义标准功能生产，从而提高了本系统的通用标准性，降低了维护以及控制程序的复杂性。
其中，上述的连轧机组电气传动控制系统还包括触摸屏5，其与上述PLC主机3相连接，用于对连轧机5组的工作参数进行设置、修改PLC主机3的控制程序、数据显示和故障查询，而在本实施例中，该触摸屏5为人机界面(Human Machine Interface，HMI)触摸屏
在本实施例中，上述的连轧机组1包括两机架，分别为沿着带钢输送方向顺序连接的第一机架以及第二机架，每一机架中均安装有用于输送带钢的工作辊；所述现场传感器2包括压力传感器和速度传感器，所述压力传感器用于检测机架与机架之间的张力，PLC主机3根据压力传感器所检测到的结果来调整机架的轧制速度；所述速度传感器用于检测工作辊速度和机架带钢出口速度，PLC主机3根据速度传感器所检测到的结果来调整机架的张力。
在本实施例中，上述的PLC主机3为型号为S7-416-2DP的PLC，采用晶体管输出方式，交流AC220V供电，直流DC24V输出，12点开关量输入，输入频率可达10K，8点开关量输出输出频率可达10K，且IO口为可扩展的，系统的控制程序从电脑通过PLC上的RS232接口下载，并在下述的中央处理器中运行。
上述的中央处理器4采用的是TDC CPU551，具有8点数字量输入，其中4点具有中断功能；并具有5x7LED显示元件，串行RS 232接口，采样时间可达100μs，32M字节SDRAM，2Mbyte同步高速缓冲器，266MHz时钟循环，64位RISC CPU，带有浮点单元，256Kbyte电池缓冲SRAM；并带有一个4M记忆卡，控制程序存储在记忆卡内，电源启动时被读入TDC CPU551中执行，并可通过在线功能对中央处理器中和记忆卡内的控制程序进行同步修改。
为了防止带钢和辊子间的打滑，在轧制过程中检查前滑，并在数值上判断打滑。如果检测到打滑，就改变机架张力设定值。
工作辊速度VRi和机架带钢出口速度VDi之间的关系：
VDi＝(1+fi)VRi
正常轧制时，出口带钢速度VDi比工作辊速度VRi(VRi<VDi)稍微快一点。因为前滑系数fi是大于零的(fi>0)。
如果带钢和工作辊间发生打滑，两个速度之间的关系变为VRi>VDi。这种情况下，前滑系数fi是小于零的(fi<0)。
因此，上述的PLC主机根据速度传感器所检测到的结果来调整机架的张力的具体步骤为：
S1、对工作辊的速度VRi以及出口带钢的速度VDi进行调试，得出前滑系数fi的值；其中，fi＝VDi-VRi，若fi的值大于零，则表示正常压制，若fi的值小于零，则表示带钢和辊子之间发生打滑；
S2、PLC主机对速度传感器所检测到的工作辊的速度VRi以及出口带钢的速度VDi进行计算，得出fi的值，若fi的值大于零，则循环此步骤，若fi的值小于零，则进入步骤S3；
S3、PLC主机逐步减少第二机架的后向张力Tbi，若在张力Tbi的极限值内，fi的值大于零，则保持此时使得fi的值大于零的张力Tbi的值，并循环步骤S2-S3，此时则表示已解决打滑的问题；若在张力Tbi的极限值内，fi的值仍然小于零，则表示仍未解决打滑的问题，则需进入到步骤S4；
S4、PLC主机逐步增加第二机架的前向张力，直至fi的值大于零。
由上述分析可知，本发明的连轧机组电气传动控制系统解决带钢和工作辊之间容易发生打滑这一技术问题采用的是电气传动控制的方式，通过改变机架的微张力，以解决打滑的问题，一改传动机械制动的方式，如此，不但不会降低带钢的输送速度，而且可以实现带钢在机架与机架之间平衡地过渡，保证带钢的输送速度不会发生跳动。
此外，带钢在连续轧制的情况下，当前轧制规程变为下一个轧制规程时，带钢厚度规格变化点(一般是不同厚度的两带钢焊接处)到达第一机架，这个机架的轧辊位置根据获得的带钢规格综合必要的参数来修改，从而获得相应的下一个，即第二机架的轧制规程。
同时，为维持第一机架和第二机架间的张力恒定，需要调节第一机架的轧制速度以补偿前向滑动的变化。
然后，动态变规点到达第二机架，该机架的轧辊位置和速度以与第一机架同样的方法进行调节，而且为改变第一机架和第二机架间张力，使其值对应下一个轧制规程，第一机架轧辊位置和速度再次被修改。
此外，为了和第二机架的速度保持一致，以保持第一机架和第二机架间张力的恒定，第一机架的轧制速度和轧辊位置继续被修改。
(1)通过中央处理器计算下列各机架的数值，并发送到PLC主机用于动态变规
SI,ST,SII: 压下位置设定值
fI,fT,fII: 前滑系数
VI,VII: 辊子速度设定值
I: 当前轧制规程
T: 过渡轧制规程
II: 下一个轧制规程
I和II的轧制规程计算和正常的轧制规程计算是相同的，但是过渡规程计算前提条件如下：
a)前向张力保持规程I的值。
b)出口带钢厚度变为规程II的值。
(2)根据来自L2的设置数据如焊缝跟踪信号和变规信号，PLC控制压下位置、速度值。
动态变规的时序和设定值见图2，图中，1#机架表示第一机架，2#机架表示第二机架。
为减小机架间的张力波动，压下变化和速度变化要同步进行控制。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种连轧机组电气传动控制系统，其特征在于，包括
连轧机组，用于对带钢进行轧制加工输送；
现场传感器，用于检测所述连轧机组的工作参数；
PLC主机，分别连接所述连轧机组以及现场传感器，并用于根据所述现场传感器所检测到连轧机组的工作参数来调整连轧机组的工作状态；
中央处理器，与所述PLC主机相连接，用于存储以及在线修改PLC主机的控制程序。
2.如权利要求1所述的连轧机组电气传动控制系统，其特征在于，还包括触摸屏，与所述PLC主机相连接，用于对连轧机组的工作参数进行设置、修改PLC主机的控制程序、数据显示和故障查询。
3.如权利要求1或2所述的连轧机组电气传动控制系统，其特征在于，所述连轧机组包括两机架，分别为沿着带钢输送方向顺序连接的第一机架以及第二机架，每一机架中均安装有用于轧制带钢的工作辊；所述现场传感器包括压力传感器和速度传感器，所述压力传感器用于检测机架与机架之间的张力，PLC主机根据压力传感器所检测到的结果来调整机架的轧制速度；所述速度传感器用于检测工作辊速度和机架带钢出口速度，PLC主机根据速度传感器所检测到的结果来调整机架的张力。
4.如权利要求3所述的连轧机组电气传动控制系统，其特征在于，所述PLC主机根据速度传感器所检测到的结果来调整机架的张力的具体步骤为：
S1、对工作辊的速度VRi以及出口带钢的速度VDi进行调试，得出前滑系数fi的值；其中，fi＝VDi-VRi，若fi的值大于零，则表示正常压制，若fi的值小于零，则表示带钢和工作辊之间发生打滑；
S2、PLC主机对速度传感器所检测到的工作辊的速度VRi以及出口带钢的速度VDi进行计算，得出fi的值，若fi的值大于零，则循环此步骤，若fi的值小于零，则进入步骤S3；
S3、PLC主机逐步减少第二机架的后向张力Tbi，若在张力Tbi的极限值内，fi的值大于零，则保持此时使得fi的值大于零的张力Tbi的值，并循环步骤S2-S3；若在张力Tbi的极限值内，fi的值仍然小于零，则需进入到步骤S4；
S4、PLC主机逐步增加第二机架的前向张力，直至fi的值大于零。
5.如权利要求1或2或4所述的连轧机组电气传动控制系统，其特征在于，所述PLC主机为型号为S7-416-2DP的PLC，采用晶体管输出方式，交流AC220V供电，直流DC24V输出，12点开关量输入，输入频率可达10K，8点开关量输出输出频率可达10K，且IO口为可扩展的。
6.如权利要求1或2或4所述的连轧机组电气传动控制系统，其特征在于，所述中央处理器采用的是TDC CPU551，具有8点数字量输入，其中4点具有中断功能；并具有5x7LED显示元件，串行RS 232接口，采样时间可达100μs，32M字节SDRAM，2Mbyte同步高速缓冲器，266MHz时钟循环，64位RISC CPU，带有浮点单元，256Kbyte电池缓冲SRAM；并带有一个4M记忆卡，控制程序存储在记忆卡内，电源启动时被读入TDC CPU551中执行。
7.如权利要求2所述的连轧机组电气传动控制系统，其特征在于，所述触摸屏为HMI触摸屏。
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