高速线材自动控制系统的设计与优化

论文摘要

线材是钢铁产品的重要品种之一,广泛应用于建筑和线材制品工业。高速线材生产线具有轧制速度高,盘重大和产量高的特点,线材生产自动控制水平的提高可以降低操作人员的劳动强度,减少人为因素对生产的干扰,保证线材生产和质量的稳定,从而有助于新产品的开发和降低生产成本。首钢第一线材厂的高速线材生产线于2005年10月投产至今,在工程建设中引入自动控制理论,取代了大部分的人工操作,并将此设计在生产中不断优化完善。本文的研究内容主要包括以下几个方面：1、阐述了高速线材工序的生产过程、工艺要求,在此基础上对高速线材的自动化控制进行了详细的研究,从而为控制系统的具体实现提出主要的控制目标,将控制目标区分为加热炉控制系统、轧线控制系统以及状态记录事故碎断系统等几个部分,并对各个系统的控制目标进行了分析。2、详细研究了控制系统的实现方式,并对系统中用到的部分关键技术进行了解析。例如,系统运用编码器检测控制钢坯对中,用时间和步距双补偿控制步进梁动作的精确度；对活套和水箱的控制也分别引入PID算法和集中控制的理念。3、根据控制对象分布广,功能要求复杂等特点,系统运用PLC控制技术和现场总线技术,在硬件设计上选用Siemens公司的S7系列产品,软件选用Siemens公司的Step7编程软件和Wincc组态软件,说明了它们的技术原理、控制思路以及应用特点。在软件设计上,以加热炉自动控制系统为例,给出了详细的控制思路。4、结合现场生产实践,发现问题,提出问题,拿出解决方案,详尽设计了自动控制系统的优化改造方案,给出了相关优化程序,并说明了运行情况。本文在研究过程中,深入研究生产工艺,在满足工艺要求的基础上建立自动控制理念,并结合生产需求进行优化改进,进而为降低操作人员的劳动强度、稳定工艺质量、提高成材率提供了技术保障,最终达到研究目的,取得了良好的效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 高速线材自控系统发展的作用与现状
• 1.3 本论文研究的目的和主要内容
• 1.3.1 本论文研究的目的和意义
• 1.3.2 本论文研究的主要内容
• 第2章 高速线材的轧制工艺
• 2.1 高速线材的生产流程
• 2.2 控制对象介绍
• 2.2.1 加热炉自动控制系统
• 2.2.2 轧线控制系统
• 2.2.3 状态记录及事故碎断系统
• 第3章 控制系统的设计
• 3.1 控制系统的功能设计
• 3.1.1 控制目标分析
• 3.1.2 控制系统的实现方式
• 3.1.3 加热炉设备控制设计
• 3.1.4 活套系统的控制设计
• 3.1.5 水冷集中控制设计
• 3.2 控制系统的硬件设计
• 3.2.1 Siemens公司及产品介绍
• 3.2.2 系统的网络设计
• 3.2.3 系统硬件的选择
• 3.2.4 各部分硬件的功能
• 3.3 控制系统的软件设计
• 3.3.1 系统的编程环境
• 3.3.2 控制软件STEP7 V5.3
• 3.3.3 上位监控软件WINCC 6.0
• 3.3.4 系统的PLC控制程序设计
• 第4章 控制系统的优化
• 4.1 系统优化提出的原因
• 4.2 系统优化的设计与实施
• 4.2.1 水冷系统的优化
• 4.2.2 活套控制系统的优化
• 4.2.3 事故碎断系统的优化
• 4.3 系统优化运行情况说明
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 研究工作展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢