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基于现场总线及数字传动系统在450轧机上的应用研究

岳瑞堂  
【摘要】: 本课题是以西安重型机械研究所450轧机改造为背景,提出了将现有的模拟传动设备升级为意大利ANSALDO SPDM全数字传动设备,以SIEMENS 315-2DP PLC为控制核心,采用PROFIBUS-DP现场总线的全线自动化控制方案,包括电气传动系统设计和机组工艺控制设计,实现了轧机的自动控制功能。 在钢带轧制加工的生产过程中,卷取系统的张力控制直接影响着钢带的厚度控制精度。本文提出了一种基于西门子S7-300 PLC和ANSALDO SPDM全数字直流调速装置的间接张力控制方法,这种方法控制精度高、线路简单、能实时有效的控制卷取张力。为了构成企业信息网络的底层,本文还设计了基于Profibus-DP现场总线的通信网络,实现了ANSALDO SPDM全数字直流调速装置与主控S7-300 PLC之间,操作台上S7-200 PLC与主控S7-300 PLC间的PROFIBUS-DP网络通信和主操作台触摸屏与主控S7-300 PLC间的PROFIBUS-D网络通信。高速低成本地实现了系统各部分间的信息交换。本文主要完成以下几方面的工作: (1)设计了轧机电气控制系统的全线自动化控制方案,完成电气传动装置和全数字装置的选型,设计了工艺控制过程自动化的控制电路。并根据现场工艺控制要求,编写了对应的控制程序。 (2)对PROFIBUS-DP这种广泛应用于制造业自动化.流程工业自动化的现场总线进行了深入的研究,分析了其特点及其在工厂自动化系统中的具体应用。设计了基于PROFIBUS-DP现场总线的通信系统。实现了系统各部分间高效的信息交换。 (3)研究了卷取机张力控制的原理,提出了卷取机空载力矩补偿和动态力矩补偿的必要性及实现的方式。分析了卷取机卷筒实时卷径计算方法的偏差,提出了实时卷径的算法,并给出了通过S7-300PLC和ANSALDO SPDM全数字直流调速装置实现这种算法的具体过程。在这些基础上,分析了卷取过程中的张力,设计了卷取机张力控制系统。 (4)完成设备的调试,满足现场工艺使用要求,各项指标达到设计要求,在实际的应用中达到了很好的效果。


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