热卷箱控制技术研究

论文摘要

热卷箱安装在热连轧生产线粗轧机与精轧机的中间,其作用是将粗轧机轧出的中间坯利用无芯卷取方式卷绕成卷,这样使中间坯的头部处于卷芯而尾部处于卷尾,然后立即开卷,送入精轧机边开卷边轧制。采用热卷箱技术解决了长期以来困扰热连轧生产线上由于带头和带尾温差太大而影响产品质量的问题,同时也解决了热连轧生产线过长的问题。目前这一技术正逐渐用于热连轧厂轧线设备技术改造和新建轧线项目当中。论文从热卷箱的设备组成和控制工艺要求入手,分析了热卷箱的控制要求、工作方式及在热卷箱控制软件中所必须的数学模型。基础自动化系统是热卷箱电气控制系统的核心。热卷箱基础自动化系统由PLC控制器、分布式远程IO站、HMI监控系统、网络及相应控制软件等部分组成。热卷箱基础自动化系统的网络包括工业以太网和PROFIBUS DP现场总线网络。工业以太网用于PLC控制器之间、PLC和HMI监控系统之间的数据通讯;PROFIBUSDP总线网络用于PLC控制器与传动装置、远程IO站之间的数据通讯。为保证热卷箱运行正常可靠,热卷箱还设置了轧线检测元件和设备检测元件。由于热卷箱受控设备较多,工艺控制过程比较复杂,热卷箱控制程序采用结构化编程方法,热卷箱控制程序根据热卷箱工艺要求和控制对象划分为若干个功能块。结构化编程方法的优点是程序结构清晰,条理清楚,便于程序的阅读、调试以及日后的维护。HMI监控系统实现热卷箱参数设置、调整操作、运行状态监控、历史趋势曲线显示、故障报警及故障记录等人机交互功能。HMI监控系统通过系统中运行的监控软件完成生产过程中的监控任务。在热卷箱主电室和操作室各配置有一套HMI监控系统,用于对热卷箱设备及热卷箱液压润滑站的工作状况进行监控。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 热卷箱概述
• 1.2 本课题研究的目的、内容和意义
• 2 热卷箱控制功能
• 2.1 热卷箱设备组成
• 2.2 柳钢2032mm热卷箱主要技术参数
• 2.3 热卷箱的工作原理
• 2.4 热卷箱的控制要求
• 2.5 热卷箱的工作方式
• 2.5.1 热卷箱直通工作方式
• 2.5.2 热卷箱卷取/开卷工作方式
• 2.5.3 热卷箱仿真工作方式
• 2.6 热卷箱上弯曲辊上抬速度控制模型
• 2.6.1 无芯卷取工艺对弯曲辊抬升速度的要求
• 2.6.2 弯曲辊抬升速度控制模型
• 2.7 热卷箱控制中的计算
• 2.7.1 弯曲辊辊缝计算
• 2.7.2 中间坯卷取时卷径计算
• 2.7.3 中间坯开卷时卷径计算
• 2.7.4 移送机构运动参数计算
• 3 热卷箱基础自动化系统
• 3.1 可编程控制器的产生与发展
• 3.2 西门子SIMATIC S7-300/400系列PLC介绍
• 3.2.1 SIMATIC S7-300系列PLC
• 3.2.2 SIMATIC S7-400系列PLC
• 3.3 基础自动化系统总体构成
• 3.4 基础自动化系统的主要控制功能
• 3.4.1 热卷箱主PLC控制功能
• 3.4.2 热卷箱液压润滑PLC控制功能
• 3.5 HMI监控系统主要功能
• 3.6 基础自动化系统网络
• 3.6.1 工业以太网
• 3.6.2 PROFIBUS DP网
• 3.7 热卷箱检测元件
• 3.7.1 轧线检测元件
• 3.7.2 设备检测元件
• 4 热卷箱控制软件
• 4.1 概述
• 4.2 STEP 7编程软件简介
• 4.3 热卷箱控制软件的结构
• 4.4 热卷箱控制软件功能块
• 4.4.1 通用功能块
• 4.4.2 设备控制功能块
• 5 热卷箱HMI监控系统
• 5.1 概述
• 5.2 HMI监控系统的配置
• 5.2.1 HMI监控系统的硬件配置
• 5.2.2 HMI监控系统的软件配置
• 5.3 HMI监控系统画面的组成
• 5.4 HMI监控系统的功能
• 5.4.1 主画面
• 5.4.2 参数设置画面
• 5.4.3 位置调整画面
• 5.4.4 液压站画面
• 5.4.5 稀油站画面
• 5.4.6 传动装置画面
• 5.4.7 电流趋势画面
• 5.4.8 压力趋势画面
• 5.4.9 中间坯温度趋势画面
• 5.4.10 检测信号画面
• 5.4.11 故障报警画面
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录: 在读期间的主要技术工作