基于PLC的连续酸洗机组入口自动控制系统设计与实现

发布时间：2020-08-13 01:19

【摘要】：随着中国经济的快速发展,酸洗板的使用范围越来越广,再加上它较高的利润率,吸引了越来越多的钢铁企业投入到酸洗板生产制造中。然而,目前连续式酸洗生产线的生产体系还没有形成统一的标准,还存在自动化水平不高、带钢过酸洗产生残次品以及张力控制不到位和精度不高导致带钢板型差等问题,这就需要钢铁企业从工艺流程研究出发,到设计方案确定,再到控制系统实现,通过不断提高生产率水平和产品质量来面对这种全新的挑战。本文以M钢铁集团连续酸洗线工程项目为例,提出了一种基于PLC的连续酸洗机组入口自动控制系统。在需求分析的基础上,介绍了该系统的相关技术基础、架构设计和核心功能,并对实施方案进行了测试,并以测试结果为依据,对系统的投入使用进行了展望。本文首先对国内外连续酸洗机组的投入使用和开发研究现状做了梳理,并着重对连续酸洗机组控制技术基础、网络通讯技术基础、可视化技术基础和入口自动控制系统的工艺流程做了详细的介绍。随后,从功能性需求和非功能性需求两方面对M钢铁集团投入该系统的需求进行了较为全面的分析,其中的功能性需求(自动上卷功能、活套控制功能、速度控制功能和张力控制功能)是本研究设计的核心,也是总体架构设计和实施方案的主题内容。其次,在总体架构设计上,设计了入口控制系统的工艺方案和技术方案,具体包括控制技术硬件——SIMATIC S7-400、网络通讯技术——PROFIBUS-DP和工业以太网、可视化技术——SAMITIC WINCC组态软件。在详细设计中,围绕自动上卷控制、活套控制控制、入口速度控制和入口张力控制这四个方面提出了相对独立又紧密关联的设计方案,并对其中涉及的工作原理、主要技术和实现方式做了详细的说明和分析。最后,通过系统的测试,对四大核心功能的实现结果从过程、精度和速度等方面进行测试,并用PDA曲线图做了记录,测试结果表明,不但全部实现控制功能,而且控制精度高,生产的带钢质量符合或超越工艺要求的技术指标。因此,该设计方案是可行的,对从事酸洗板的企业和技术人员,具有一定的理论意义和实践价值,也可以为整个酸洗线的开发提供一套较强的实践方案。当然,该系统还存在需要完善的地方,这也是在今后研究和生产中需要继续探索的。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：F426.31;TP273
【图文】：

框图,工作过程,框图

到每个领域当中，随着 PLC 功能模块的不断强化，其已经深深的渗透到，通过对位置信号、温度信号进行采集，并且将其反馈到整个控制系统强整个设备以及装置的通信能力。5）尺寸小，功耗低，重量轻。当前的超小型的 PLC 控制系统中，各种部尺寸都比较小，其一般都小于 100mm，体积非常小，能够很方便地装因此可将开关柜的体积缩减到原来的十分之一左右，达到机电一体化的 PLC 的工作原理LC 的工作方式非常关键，它往往是通过循环扫描来实现的，在 PLC 开始，第一时间对每个模块进行初始化处理，然后根据用户编写逻辑程序的行有效处理，在 CPU 对程序进行扫描过程中，还需要注意控制器中程序适的程序量才能够确保在每个阶段，系统所获得的现场数据是有效的，框架如图 2-1 所示。

工艺流程图,工艺流程图,带钢,穿带

图 2-2 工艺流程图Fig.2-2 Process flow diagram钢卷小车将中转鞍座上的钢卷托起横移，自动将钢卷套入开卷机卷筒上。钢卷在横移过程中进行外径、内径和宽度检测，用于精确地控制小车提升高度和小车行走距离，确保钢卷正确地套入卷筒并在宽度方向上与机组中心线对中。开头装置与开卷机协调工作开启钢卷头部，并将带钢头部喂入夹送矫直机中。夹送矫直机由夹送辊及七辊矫直机组成，它仅用于穿带和甩尾，矫直带钢头部和尾部。当穿带完成后，夹送辊和矫直机打开，当甩尾时夹送辊和矫直机闭合。上通道穿带导板处，设有带钢对中装置，用于穿带甩尾时的带钢对中。入口剪为双通道式液压双切剪，用于切除带钢头、尾不合格部分，一次切头长度约 1m，切除带钢头尾总长度各约 8m。入口剪的入口布置有夹送辊，出口布置有带钢对中装置，用以稳定切头、切尾。入口剪之后设有 2 套转向夹送辊，用于将上、下通道的带钢正确导入激光焊机。激光焊机将前后两条带钢的头尾焊接起来，以实现酸洗机组连续生产[12]。位于焊机之后的 1#张力辊用于机组正常生产和穿带、甩尾时为入口活套提供张力。

用例图,用例图,酸洗机组

基于 PLC 的连续酸洗机组入口自动控制系的生产效率，而且可以有效地监控和管理生产设备，降低维护和管酸洗机组入口自动控制系统的核心技术和工艺要求，从功能性需求个方面做具体的分析。系统功能性需求酸洗机组入口自动控制系统的参与者主要是生产的操作人员和 PL是整个控制系统的直接参与者，因此从他们的角度出发分析系统的功求主要需要实现自动上卷，活套控制，速度控制和张力控制等功能的各项功能的控制方案进行阐述，系统用例图如图 3-1 所示。

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