线材轧制数据采集系统开发及活套控制参数优化研究

论文摘要

宝钢高速线材厂是一条主体机械设备由美国Morgan公司引进,主体电气设备由瑞典ABB公司引进。轧机的基础自动化控制系统主要由ABB公司的AC450控制器组成。由于系统缺少开放性的高速数据通讯,造成现场的大量生产轧制数据无法进行在线记录和分析,对新产品开发和故障分析改进带来不便。其次在实际生产过程中,现场活套有时出现套量异常波动、不起套情况,导致张力异常,造成线材尺寸异常或导致线材堆钢,影响正常生产。本文是针对宝钢线材的基础自动化控制系统,在实现了TCP/IP通讯接口的基础上,搭建了一个基础自动化控制系统对外的数据平台。同时对活套控制系统及影响活套稳定性的因素进行研究,对活套控制参数进行优化,提高活套运行的稳定性及功效。本文主要研究成果如下:1、在宝钢高线原基础自动化控制系统基础上设计了数据采集系统的通讯网络结构。根据现场需要编制了现场所需采集信号的清单,并形成了AC450通讯数据表。在占有尽可能低的通讯负荷的基础上,通过硬件配置、软件编程,实现了AC450控制器对外的TCP/IP高速通讯接口。2、通过在线材轧机基础自动化系统中开发了有效的高速通讯功能及高速数据采集站的组态,建立了一套有效的数据采集和监控系统。建立的系统便于现场技术人员在新产品开发、发生故障时,进行轧制状态分析和改进,对于提线材材过程分析能力和故障分析水平起到了一定的作用。3、通过整个基础自动化数据平台的几个功能子系统:网络接收、数据解析、数据分析、监控显示、数据库操作、数据上传等功能开发,建立了高线轧机L1数据平台,实现了与IPC系统及L2的数据通讯及现场的监控。4、消化了宝钢线材AC450控制程序中活套控制逻辑,采用曲线逼近的办法用几何法求取活套高度系统的近似数学模型,并进行了验证。通过研究找到影响活套稳定性的四个因素:活套控制参数调整、活套扫描器的影响、起套辊及机械结构的影响、起套和收套控制逻辑,并作了针对性的改进,提高了活套运行的稳定性及功效,提高现场线材产品产能及质量。由于ABB公司的OSC系统被广泛的应用于钢铁业、造纸业等自动化领域,本课题的成功经验也值得在其他生产线上推广应用。另外在项目建立的数据采集系统的基础上,可以对张力控制模型、剪切控制模型、跟踪模型、温度控制模型等轧机控制的核心模型以及生产工艺过程进行进一步的研究及优化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究课题的背景
• 1.2 相关研究现状
• 1.3 课题研究意义及主要内容
• 1.3.1 课题意义
• 1.3.2 课题主要内容
• 1.3.3 工具软件需求
• 1.4 本章小结
• 第二章 生产工艺及控制系统组成
• 2.1 线材生产工艺简介
• 2.2 ABB 公司AC 450 系统介绍
• 2.3 活套结构形式和控制原理
• 2.4 活套扫描器结构形式和控制原理
• 2.5 本章小结
• 第三章 轧制数据采集系统通讯功能设计
• 3.1 控制系统通讯拓扑结构设计
• 3.2 AC450 控制器内的通讯硬件配置
• 3.3 通讯协议格式及具体实现
• 3.3.1 通讯协议格式
• 3.3.2 数据采集通讯链路设计
• 3.3.3 AC450 控制器内通讯链路配置的编程实现
• 3.4 AC450 控制器通讯程序设计
• 3.4.1 高速数据采集站的采集数据编制
• 3.4.2 AC450 控制器通讯程序设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 高速数据采集站的组态及应用示例
• 4.1 高速采集站的通讯软件配置
• 4.2 高速采集站的数据采集变量配置
• 4.2.1 采集通道配置
• 4.2.2 触发条件配置
• 4.2.3 记录配置
• 4.2.4 PDA 运行
• 4.3 通讯诊断
• 4.4 分析软件IBAANALYZER 说明及应用实例
• 4.4.1 应用实例1－518 剪变频柜堆钢保护控制功能改进
• 4.4.2 应用实例2－518 剪前转辙器上下动作控制功能改进
• 4.5 本章小结
• 第五章 基础自动化数据平台开发与应用
• 5.1 网络接收子系统设计
• 5.1.1 侦听Socket
• 5.1.2 连接Socket
• 5.1.3 连接维护类
• 5.2 数据解析子系统设计
• 5.3 数据库访问子系统
• 5.3.1 线程安全类CsecurMessage
• 5.3.2 数据库对象
• 5.4 实时状态监控子系统
• 5.5 L2 数据传输子系统
• 5.5.1 子系统功能描述
• 5.5.2 子系统设计
• 5.5.3 L2 接口数据生成
• 5.6 IPC 数据传输子系统
• 5.6.1 子系统功能设计
• 5.6.2 IPC 访问用户管理
• 5.7 本章小结
• 第六章 线材活套控制及控制参数优化研究
• 6.1 宝钢线材自动活套控制逻辑
• 6.1.1 自动活套控制过程
• 6.1.2 预起套控制过程
• 6.1.3 起套控制过程
• 6.1.4 活套控制过程
• 6.1.5 收套控制过程
• 6.2 宝钢线材活套控制数学模型研究
• 6.2.1 活套控制近似数学模型
• 6.2.2 活套近似数学模型验证
• 6.3 影响活套稳定性的因素及改进
• 6.3.1 活套控制参数调整
• 6.3.2 活套扫描器的影响
• 6.3.3 起套辊及机械结构的影响
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结
• 7.1 课题实施后的效果
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 附录1：AC450 通讯数据表
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文