高速线材飞剪控制系统及通讯系统改进

发布时间：2017-08-13 05:16

  本文关键词：高速线材飞剪控制系统及通讯系统改进

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【摘要】：宝钢高速线材厂是国内领先的高端线材产品制造商。其机械设备主要从美国Morgan公司引进,电气设备主要从瑞典ABB公司引进,是国内第一条全线采用交流调速的高速线材厂。宝钢高速线材厂共有3台飞剪,采用的ABB公司生产的ACS600多传动变频装置驱动,是ABB在棒、线材厂使用的第一套设备。随着设备使用年限的增加和客户对产品需求的不断提升,飞剪现有的控制系统和通讯系统存在的问题逐渐显现,主要有:高速剪切时无法有效跟踪速度给定;与PLC通讯建立不稳定;控制板采用非标准固件,通用性差、故障定位难;切头长度控制精度差;无有效手段进行故障诊断及数据分析;与过程控制系统(L2)的实时通讯能力差等等。本文针对上述问题,从硬件结构和软件设计两方面动手,首先通过改进控制回路消除了时滞对控制系统的影响,再通过多次参数整定获得了较为理想的控制曲线,之后根据实际需要搭建了飞剪故障诊断及数据分析系统,最后解决了飞剪控制系统与L2服务器的高速通讯问题。本文主要研究成果如下:1、针对现有飞剪控制系统存在的主要问题——速度响应滞后,设计了新的控制回路,采用了新的控制硬件,编写了新的控制程序和接口程序,有效减少了控制系统的时滞,提高了飞剪控制系统的响应速度。2、对新的飞剪控制系统进行了建模,并依次采用了ZN法、鲁棒控制理论(H_2控制、H_∞控制)对系统的控制参数进行了优化,通过对比仿真曲线选定了控制效果较好的控制参数。现场使用后,经跟踪观察,确认该控制方法效果较好,满足了现场需求。3、讨论了建立飞剪故障诊断及数据分析系统的现实意义,并引入了德国iba公司的PDA高速数据采集系统。根据情况选择了VIP TCP/IP协议,建立了AC450 PLC与数据采集站之间的通讯,详细介绍了通讯协议的配置方案、PLC端和数据采集站的软硬件配制方法,以及数据采集软件ibaPDA和数据分析软件ibaAnalyzer的使用方法。4、讨论了宝钢高速线材厂基础自动化计算机系统的结构,指出了当前飞剪控制系统与L2服务器通讯中存在的问题,说明了进行飞剪控制系统与L2服务器通讯改进的意义。对改进的具体需求、改进的内容进行了详细说明,并对通讯改进中核心的通讯格式和电文格式进行了说明,列出了电文清单。由于ABB公司的飞剪控制系统被广泛应用于线材、热轧等钢铁制造领域,本课题的成功经验也值得其他类似生产线参考。
【关键词】：飞剪 时滞 控制参数 控制系统 通讯系统
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333.21;TP273
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 引言10-14
• 1.1 研究课题的背景10-11
• 1.2 相关研究现状11-12
• 1.3 课题研究意义及主要内容12-13
• 1.3.1 课题意义12-13
• 1.3.2 课题主要内容13
• 1.4 本章小结13-14
• 第二章 线材生产工艺及飞剪控制系统研究14-22
• 2.1 宝钢线材厂生产工艺14-15
• 2.2 宝钢线材厂控制系统概述15-16
• 2.3 线材高速飞剪的结构形式和控制原理16-20
• 2.3.1 飞剪的工艺情况16-18
• 2.3.2 飞剪的控制系统18-19
• 2.3.3 飞剪的切头长度控制19-20
• 2.3.4 飞剪剪剪切速度计算20
• 2.4 飞剪控制系统存在的主要问题20-21
• 2.5 工具软件需求21
• 2.6 本章小结21-22
• 第三章 飞剪控制系统改进22-34
• 3.1 飞剪控制系统原设计情况22-23
• 3.2 飞剪控制系统改进需解决的问题23-24
• 3.2.1 速度响应滞后23-24
• 3.2.2 传动控制器软件版本落后，通用性及功能性差24
• 3.2.3 变频器与控制器通讯连接存在缺陷24
• 3.3 改进具体方案24-32
• 3.3.1 飞剪改进内容24-26
• 3.3.2 硬件改进26-28
• 3.3.3 软件改进28-32
• 3.4 改进效果32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 飞剪控制参数优化34-44
• 4.1 飞剪控制系统改进后的新问题34-35
• 4.2 飞剪的控制系统功能分析35-36
• 4.3 优化飞剪控制系统传动参数36-41
• 4.3.1 对飞剪控制系统的模型分析36-37
• 4.3.2 第一次优化37
• 4.3.3 第二次优化37-41
• 4.4 现场使用效果跟踪41-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第五章 飞剪故障诊断及数据分析系统的建立44-67
• 5.1 建立飞剪故障诊断及数据分析系统的意义44-46
• 5.1.1 现场需求44
• 5.1.2 PDA系统简介44-46
• 5.2 AC450控制系统高速通讯功能设计46-52
• 5.2.1 AC450控制系统通讯结构硬件设计46-47
• 5.2.2 TCP/IP通讯协议的设计47-50
• 5.2.3 通讯程序设计50-52
• 5.3 飞剪数据采集站的设计52-59
• 5.3.1 飞剪数据采集站（PDA）的配置52-53
• 5.3.2 飞剪数据采集站的数据表设计53-54
• 5.3.3 PDA软件配置54-57
• 5.3.4 数据采集变量配置57-59
• 5.4 飞剪数据采集及分析软件应用59-66
• 5.4.1 数据采集软件ibaPDA的应用59-62
• 5.4.2 数据分析软件ibaAnalyzer的应用62-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 飞剪控制系统与L2服务器通讯改进67-78
• 6.1 飞剪控制系统与L2服务器通讯改进的意义67-68
• 6.1.1 宝钢线材厂基础自动化系统介绍67
• 6.1.2 飞剪控制系统与L2服务器通讯的主要缺陷67-68
• 6.1.3 飞剪控制系统与L2服务器通讯改进的意义68
• 6.2 飞剪控制系统与L2服务器通讯改进方案68-71
• 6.2.1 改进需求68-69
• 6.2.2 改进内容69-70
• 6.2.3 设备清单70-71
• 6.3 通讯格式及电文清单71-77
• 6.3.1 通讯格式71
• 6.3.2 通讯电文格式71
• 6.3.3 电文清单71-77
• 6.4 本章小结77-78
• 第七章 总结78-79
• 7.1 实施效果78
• 7.2 研究展望78-79
• 参考文献79-82
• 致谢82-83
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文83-85

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本文编号：665568