水平连铸机列伺服控制系统的设计与应用

论文摘要

本课题是以湖北十堰益民铜材厂的3#水平连铸机列的自动控制系统为背景,按照工艺要求设计并实现了水平连铸机列的自动控制系统,其中包括对牵引机、卷曲机和液压站等设备的控制。在分析了国内外连铸机控制方法的基础上,设计了一种基于西门子S7-300 PLC、富士UG420触摸屏及伦茨EVS9300系列伺服控制器的水平连铸机列伺服控制系统,这种方法针对传统铸坯震荡方式定位精度不高而造成带坯质量低以及现场线路复杂等问题,提出了在SIEMENS S7-300主站、触摸屏、伺服控制器之间采用2Mbps的Profibus-DP总线连接的控制方案,实现了自动控制设备间信息高速稳定的传递。硬件方面,在分析了系统的控制对象的基础上,以西门子S7-300 PLC为控制核心,设计了一种基于Profibus-DP通讯网络的现场总线控制系统,该网络中包括用于过程计算和控制的可编程序控制器SIEMENS S7-300 PLC、富士UG430H触摸屏和伦茨EVS9300系列交流伺服控制器,并选用德国伦茨公司交流伺服电机、减速机、制动单元、旋转变压器等硬件设备。软件方面,在S7-300编译环境SIMATIC STEP7 V5.4下,进行了PLC软件的设计与调试,实现了硬件的配置和整个系统的所有控制功能;实现了触摸屏监控软件的设计;通过GDC对伦茨伺服控制器的编程及参数调整,实现了对伺服电机的控制要求;通过对SIMATIC的硬件组态,实现了作为系统主站的PLC与作为系统从站的触摸屏和伺服控制器之间的Profibus通信。通过对设计的“水平连铸电控系统”的电气安装及现场调试,表明该系统运行稳定,实现了预期的全部功能;现场的实际应用表明,它对提高水平连铸设备生产效率、保证产品质量具有积极的意义,取得了较好的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 铸铜水平连铸技术概述
• 1.2.1 铸铜水平连铸技术的基本原理
• 1.2.2 铸铜水平连铸生产线设备及工艺发展概况
• 1.3 主要研究内容
• 2 系统的控制要求分析与总体方案设计
• 2.1 系统的控制目标
• 2.1.1 水平连铸机的拉坯方式要求
• 2.1.2 反推的要求和作用
• 2.1.3 控制精度要求
• 2.2 控制系统的组成及总体方案设计
• 2.2.1 控制系统硬件设计
• 2.2.2 控制系统软件设计
• 2.3 小结
• 3 水平连铸机列伺服控制系统的硬件设计
• 3.1 水平连铸机列伺服控制系统硬件选型与配置
• 3.1.1 PLC 的选择
• 3.1.2 交流伺服控制器的选择
• 3.1.3 伺服电机的选择
• 3.1.4 人机界面的选择
• 3.1.5 其他控制部件的选择
• 3.2 水平连铸机列伺服控制系统控制原理图的设计
• 3.2.1 PLC 控制柜原理图设计
• 3.2.2 传动控制柜原理图设计
• 3.3 小结
• 4 水平连铸机列伺服控制系统的软件设计
• 4.1 PLC 程序控制软件设计
• 4.1.1 STEP 7 编程软件介绍
• 4.1.2 PLC 系统的硬件组态
• 4.1.3 PLC 主程序设计
• 4.1.4 计算伦茨控制器的给定速度程序设计
• 4.1.5 通讯程序设计
• 4.1.6 触摸屏控制程序设计
• 4.1.7 牵引机控制程序设计
• 4.2 触摸屏监控软件设计
• 4.2.1 开机界面设计
• 4.2.2 生产监控界面设计
• 4.2.3 参数调整界面设计
• 4.2.4 逻辑控制界面设计
• 4.2.5 工艺参数存储界面设计
• 4.3 伦茨伺服控制器的程序设计
• 4.3.1 GDC 的参数配置及软件组态
• 4.3.2 伺服控制器程序设计
• 4.4 PROFIBUS 现场总线通信的实现
• 4.4.1 Profibus 现场总线的工作原理
• 4.4.2 基于Profibus 工业控制网络结构的实现
• 4.5 小结
• 5 水平连铸机列伺服控制系统的抗干扰措施
• 5.1 硬件抗干扰措施
• 5.1.1 主要干扰源分析
• 5.1.2 抗干扰措施
• 5.2 软件抗干扰措施
• 5.3 小结
• 6 现场调试结果及应用效果分析
• 6.1 调试前的准备工作
• 6.2 现场调试过程分析
• 6.3 应用效果分析
• 6.4 小结
• 7 结论
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录