铝箔轧机网络控制系统的研制.pdf

工业擦料 文章编号 一 01 57 1 铝箔轧机网络控制系统的研制 安制奇 序力暗 李超林 中南大学信息科学与工程学院 湖南长沙 北京有色工程总院 北京 摘要 论文设计了一种基于现场总线的网络化超薄高速连续轧制工程控制系统 系统采用3 71 4 总线 实现了连续轧制的可靠性 及系统的综合性管理 提高了生产效率 以某 122铝箔轧机控制系统为例 研究基于网络技术的轧机控制系统 该系统以 3 0为控 制核心 主站通过37 1 4 一 3总线存取协 议对分布式 进 行实时控制 3 0主站之间以及3 0主站与上位监控机之间通过371 4 一 8 协议进行通信 运行结果表明该系统可以有效提高系统的可靠性 安全性 实时性及可适应性 进而提高我国铝箔轧 制的自动化 控 制水平 关挂词 铝箔轧制 网络控制 371 4 6 5 95 1 1 1 8 0 1 571 42 4 2 1 9 6 1 65 1 7 6 1 9 91 0 9 1 6 1 1 1 1 7295 1 6 6 6 69 6 6 7 0 6 579 6 9 62 1 1 677 1 4 8 659 57 9 5 1 65 17 9 一 6 6 61 5 414 6 9 5一71 61 571 562 9 6 1 5 6 37 1 4 57 1 4 6 6 5 6 7 6 9 5 1 61 5 414 69 5一7 1 9 5 65 6 9 2 9 9 6 976769 6 9 5 6 71 4666 6 6 6 2 71 6 562 59 6 3 09 5 6 6 1 571 6 6 567 9 5 6 7 6 9 一5 2661 571 1 7 57 45 1 9 96 6 6 5 6 2 9 56 7 595 1 9 6 6 6 4 9 7 6 626 51 371 4 一 3 6 6 12 24 6 95 1 1 4 9 3 0 2 9 567 595 1 9 65 6 6 5 629 56 7 595 1 9 5 629 56 721 517 6 977 6 1 5 714 5 6371 4 一 8 9 7 6 626 5 6 6 1 571 5621 5 6 2 9 56 7 2 1 5177 6 9 6 5 6 1 5 2 6 61 57 1 1 6 7 9 5 9792656 7 1 7 7 1 1 9 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制并成功应用的某 12 2 铝箔 轧机控制系 统 为例详细介绍了其组成和实现 系统组成及其网络构成 以某 12 2 铝箔轧机控制系统生产线开发为例来介绍基 于网络技术的铝箔轧机控制系统 本套系统是一套分布式网络 控制 系统 0 实现了分散 控制 集 中管理 的控 制思想 轧机的自动化控制 系统采用 开放式多级区域控制系统 分为传 动级 基础自动化级和工艺 过程控制级 通过现场总线和以太 网进行相应的通讯 如图 所示 网络技术是自动控制技术 计算机技术 与通讯技术相结合 的产物 具有技术 先进 运行可靠 应用灵 活 功能完备等优 点 是实现工厂自动化集中综合管理 控制 分散 通信迅 速的 最新过程控制 系统 与常规的技术相比 使用网络技术可使电 中 华测控网 0 9 7 09 0 2 计算机测量与控制第 卷 缆 调试和维修成本节省 以上 一般地 基于网络通 讯 为核心 遵 循 3 总线存取协议的分 散 式 控 制系统 臀钮到困困困困困困困困困困困困困困困 犀 犀 主主操作 台 上位机 机机 工作站 站站站站 服务器 圈圈圈 34卜3 乞 888 诗 图图 囚囚 0姗 姗 二 0 0 0 1 圈圈 囚囚 0 888芝 0 0 0口 口 口口 远远程 站站站 画画 图 基于网络通讯技术的先进轧机自动化控制系统组成图 液压剐汇柜交流电机拎制柜直流传动拧制柜 刁 曰巨 巨 盯盯 孟孟孟 犷犷犷犷犷犷 产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产产 公司 的 0 系列产品 实现全数 字控制 全数字传动模块具有以下功能 超 速 堵 转 电枢过流 电枢过压 电枢电流 电压波动 磁场 欠磁 过激磁 供电主回路欠压 相序错误 电机速 度反馈丢失 变流器 晶闸 管温度过高等的监控和保 护 还包括 紧急停 车和防止意外起动等保护功能及故 障信息的存储和显示功能 轧机的张力控制 动态补偿 空载补偿以及偏导 辊的转矩控制和直流传动系统的运行控制是由一套西 门子 一 程控器来实现 的 程控器与各直流传动 模块之间通过 3 一 3现场总线进行数据交 换 从而组成了一个保护功能完 善 传输 数据迅速的 轧机直流传动系统 系统网络构成如图 所示 程控 器 的 中央处 理单元 0 3 型号为 带 3接 口 的 03 一 3 直流控 制 模 块 0 11通过 个 3 接口直接上网通信 程控器插 接通 讯接 口 0 3 一 与机列3 0 油 系统3 0通过3 一 8 现场总线进行数据信息交换 机列操作控制 机列 操作控制主 要包 括上 卸卷操作 液压 气 上位监视计算 机是用一台工业30机完成生产数据 的采 集和管理 历史 数据的存储 生产报表 打 印 生产过程中故障信息 的记 录显示 报 警信息的打印等功能 系统软件 采用 组态软件 根据现场需要 可制作 各种显 示画面 如轧机运行 动态画面 轧机操作 工艺流程 图画面 过程参 数表 动态曲线 画面 油泵站系统画面 故障报替显示画 面等 轧机控制系统的网络组成 本套 轧机 控 制 系统 包 括 直流传动 控 制 机列操作控 制 油 系统控 制 自动对 中控制 板形控制 液压 0 上位监视 计算机 0 灭火 系 统和轧机 通 风系 统 等川 图 重点画出了前 个控制系统 用两套西门子 一 3 0 一套 一 3 0 一个操 作员面板 3 和 上 位监视计算机 共同构成了 一个以 3 0控制 侧7 甲拓拓 即即 廖 害害食 食 墓 墓里里里 四 展半粗尼种发生 寺寺 霎霎霎霎霎 刁 口 爵爵爵爵爵爵爵 祥祥 行令价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价价 亡亡亡二 山 山山 石 二 二二 一习习习匕习习习 二 二二 匕 瞥 欲欲欲 仪 团 厂厂厂 二二二 压守 士士士 甲 小窄 厂门门门 南 审 去 尸气气气 厂节节节节节 丫 下 仁仁仁 尸尸尸 门门门门门门门 一 门门门 勺 勺勺勺勺勺勺 各从站与主站 的通信方式 与机列操作相同 动阀台控制 换辊操作 机列联锁 工艺润滑喷嘴控制等 它 是 由一套 一 沁 程控器来实现的 程控器 主站置于电控室 内 中央处理单元 0 3 型号 为带 3 接 口的0 3 一 3 它在预定的信息 周 期内 与 下挂的各分散 站点 交换信 图 直流传动控制系统的网络结构图 中华测控网 0 9 09 612 第 期安剑奇 等 铝箔轧机 网络控制系统的研制 信 系统各从站分散于轧机控制区各控制点上 均采用模块 化 的 3 8 站 通过通讯接口 8 相互连接到3 71 4 一 3上 输人现场检测信号 并输出控制信号 因此 分散 式 站和现场设备 的运行就像集中的设备运行一样 而控制 系统的连接却大大优化和简单了 在本系统中 我们还选用了一套适合于在 8 0 可 编程控制器上使用 的 用户友 好的人机接口 即操作员面板 3 将它置于主操作台站点 3 上 用来完成直流电机 分合闸操作 运行监控 工艺润 滑喷嘴 控制 圆盘 剪 碎边 机 开口准确定位 轧制线调 整 轧机换 辊操作及其它辅 助性 操 作 同时还 用这来显示一些泵站 风机的运行状况 轧辊 轴承 温度等 为操作手提供了轧机较全面的信息 这不仅大大简化 操作台的布置 创造了良好的操作环境 而且也大大提高了整 个系统的装备及控制水平 油 系统控制 油系统控制主要用来完成弯辊总站 压上泵站 稀油润滑 泵站 对中泵站 工艺润滑 泵站及板 式过滤机 的操作与显示 它也是由一套 一 3 0来实现 的 其主站置于电控室 03 为带 3接口的03 一 3 各从 站均采用模块化的 8 站 用来 采集现场各控制点的压力 温度等输人 信号 并输出 电机运行 停止等信号 对 各泵 站电机进 行 控 制 各从站与主站的通信方式与机列操作相 同 上位机 8 8 公司设计的计算机控制系统 广泛应用在铝板 带 箔轧机上自动控制厚度 弯辊 板形和 冷却系统 它能显著地提高被轧板 带的尺寸 精度 提高厚度 自动控 制 0 系统的性 能 显著地改善板 带 箔的厚 度精度 改善了轧件的断面形状 大大提高了被轧板 带的平直 度 最大限度地消除了潜在板形缺陷 保证表观板形 处于良好 状态 8 0 和通讯协约转换器 3 0 等组成 各计算机通 过有关的模 拟输人 输出卡和数字输人 输出卡能独立地完成 自己所承担的 控制功能 又可通过通讯网络相互进行数据传递 各操作控制 参数由操作手通过屏幕和键盘输人 计算机将其作为目标值与 传感器测得的实际值进 行比较运算 并对轧机的速度 张力 厚度 板形进行闭环自动控制 从而保证被轧板带或箔材 的质 量指标 实验结果分析 对铝箔轧机在线采 集了不同材料 不同道次 的轧制数据 限于篇幅 仅列 出 材 料第 道次的部分计算结 果 如表 所示 表 轧制力结果数据 5 道道次次 改造前值 值 网络控制 系统结果果 偏差 0 0 0 压压压压力力力力力力 传传传传传传传感器器 智智智智智智智智 能能能能能能能能 喷喷喷 射射射 盘盘盘 改造后 的系统与改造前轧制 力差别不大 但是大大减少了 系统电缆使用量 为维修和后期开发提供了便利条件 提高了 系统的 自动化程度 总结 针对我国目前铝箔轧制控制 系统现场电缆使用量大而造成 的诸多问题 设计研究了基于网络控制的铝箔轧制系统 该系 统应用 7 1 4 现场总线 采用分散 控制方法 大大减少了系 统 电缆使用量 为维修和后期开发提供了便利