机电之家论文网

机床加工

您现在的位置：机电论文网>> 机床加工>> 正文内容

作者： 来源： 发布时间：2018/2/11 16:12:47  点击数：279

[中图分类号] tp393 [文献标识码] b
1 引言
莱钢烧结厂1#球团竖炉始建于1975年，焙烧面积8m2，年产球团矿35万吨。由于配料过程采用旧式的继电器逻辑控制，故障率较高，影响正常配料。加之，操作工凭感官经验或前一次配比情况调整硼润土和精粉矿的配比，致使配料精度难以保证，偏差较大。这样，经竖炉焙烧出来的球团矿质量根本无法保证。为此，公司决定对配料控制系统实施改造，以先进的plc自动控制代替旧式的电气联锁控制，实现主控室集中控制和监视，从而提高配料质量，改善工人劳动环境。
2 系统控制方案设计
2.1 控制要求
系统采用手/自动两种控制方式。正常情况下，实现供料皮带嘣才谈匣11#皮带机嘣餐不旌匣12#皮带机?3#皮带机嘀屑淇蟛帜诘乃承蚵呒刂啤ｍ保迪制舳踩⒍狭媳ｖ疲贤贰⒘衔捕云爰巴；刂频取５毕低撤⑸收希荒茏远诵惺保梢酝ü滩僮魇迪值ヌ迳璞傅牧刂啤ｆ渲校谂淞瞎讨校?#圆盘输送硼润土必须保持运行状态，其余4个圆盘则根据配矿成分的要求，人工选择，自动控制。
2.2 控制系统设计
(1)系统选型
modicon tsx quantum控制系统是一个功能强大的控制系统，将dcs技术和plc技术集于一身，既可以进行复杂的仪表控制，又可以进行常规的电气控制，并且其网络功能也非常强大。考虑到该系统对通讯能力的要求，决定采用mb+总线型网络结构，以实现变频器与上位机实时、对等通讯的要求。控制器选用140cpu11303型号，网络结构图如图1所示。
(2)系统软/硬件配置
系统操作软件选用winnt4.0(workstation)英文版，具有很好的实时性、多任务性和网络功能，能够满足现场实时性多任务处理的要求。编程软件采用concept2.2，监控软件为wonderware公司的 intouch7.0，采用中文之星for nt(2000)作为中文平台，实现汉化显示。
plc控制系统、变频器及变频器通讯卡等硬件全部选用德国施耐德公司的modicon tsx quantum系列产品，便于通过mb+总线实现网络控制。
(3)modbus plus(mb+)特点
quantum cpu 有一个modbus plus(mb+)通讯口，modbus plus兼有高速、对等通讯和容易安装等特性，从而简化应用，降低安装费用，这一局域网络允许主计算机、控制器和其他数据源通过低价双绞线或光缆在整个工厂进行对等通讯。modbus plus作为一个确定性的令牌传递网络以1兆波特率通讯，快速访问过程数据。其优点还有:与modicon 800系列进行跨系列连接，维护容易，通讯编程容易，可选择modbus plus双电缆等。
总线:是一种在各模块间传送信息的公共通路。
3 软件编程
3.1 逻辑控制
该控制操作方式以在配料主控室上位机上集中操作控制为主，现场就地机旁操作，仅用于单个设备的试车和检修。
3.2 回路调节控制
5台圆盘给料机分别控制硼润土、4种不同成分的铁精粉的下料量，由5台变频器变频调节输出，均为单回路调节。
由于圆盘给料机pid控制是大滞后闭环控制回路，如采用常规的简单的闭环控制，则自动调节的效果不好，圆盘下料很难稳定下来，容易造成“飞车”现象。因此，可考虑采用以下控制方案:
(1) 调节周期t
圆盘配料的闭环控制是大滞后的，其滞后时间有两个方面:其一圆盘的机械响应时间t1;其二为物料运行从下料口到秤量段的时间t2。因此，为避免系统超调，系统响应时间t必须大于t1 +t2，一般情况定为8s左右(周期可根据每个圆盘的机械特性及物理位置来定)。
(2) 正常pid调节
通常pid调节程序在圆盘控制时，由于其运算是纯理论式的，其输出量的变化往往比较大，这样就影响了圆盘转动的稳定性。为解决这一问题，在pid运算输出之前，增加一个限位值，当变化量超过这一限位值时，用限位值代替pid运算输出。
(3) 无扰动投入
圆盘启动时，圆盘应有一个初转速(即初值由现场调试时得出)，通过三到五个周期的运行，当瞬时流量在pid调节范围内输出时，自动切换到pid调节。
如设定流量为10t/h，可设定pid调节范围为3t/h，则实际调节范围为(10-3)～(10+3)t/h。
(4) 由于该系统的配料精度受各种原料的温度、湿度、粒度等外部因素影响较大，特别是冬季和夏季。对此，我们在控制上也采取了一些相应的控制策略。考虑到硼润土成分是干的，粒度也比较均匀，受外界影响比较小，而铁精粉是湿的，受温度、湿度、粒度等的影响非常大，因此，我们采取了在给定配比与实际配比有差值时，根据硼润土的实际下料量来调节其余4个圆盘的下料量，以保证配比的精度。 如果由于铁精粉的湿度太大或者由于温度低造成结块，造成圆盘的瞬时下料量波动较大且无规律，此时可采用累计调节方式。具体方式为:取单位时间(一般定为5s)的累计流量作为每个圆盘的pv值与设定流量sp进行比较调节。
4 变频器控制
图2是plc与变频器通讯前的初始化程序框图。在该控制系统中，圆盘下料量的调节是通过变频器变频调节输出的，其频率范围是0～50hz。目前，莱钢生产线上对变频器的控制，多采用变频器与plc之间通过4～20ma或1～5v模拟信号进行运算控制，即传统的模拟变频技术。这种控制的方法的目的:其一是控制精度差，易出故障;其二是控制速度滞后，调节不易稳定。在1#竖炉配料控制系统中，我们采用的是目前国际上较为先进的数字通讯技术，通过设置每台变频器硬件ip节点地址，地址范围1～64，并分别定义plc与每台变频器的通讯协议、方式及接收和发送的字节数，使用peer cop点对点的通讯方式，将plc内的控制命令以2个4×××××开头的寄存器发送到每台变频器的w400、w401寄存器中，每个寄存器中的16位分别具有不同的控制作用。例如:w400是一个可读/写的控制命令，bit0:开关on;bit1:电压使能;bit2:快速停车;bit3:操作失能;bit4～ bit10:工厂设置为0;bit11=0:电机正转;bit11=1:电机反转; bit12=1:减速停车;bit13=0:无动作:bit14=1:紧急停车; bit15:设为0。同样，将变频器内的控制状态，用global广播式通讯方式，以10个w450～w459的寄存器反馈到plc的10个4×××××开头的寄存器，并通过上位机显示出来，以供工艺和操作人员使用。
5 应用情况
从投运以来的生产情况看，圆盘给料机自动调节运行平稳，配料的精度大大提高，年增产10万吨，采用了混合料的自动配比后，球团矿提高一个品位，年创经济效益可达205.84万元/年，满足了生产的需要。该项目的成功使用，为莱钢生产设备可靠、稳定运行提供了技术保障，创造了条件并打下坚实的基础。
参考文献
[1] altivar 58 telemecanique
[2] 烧结球团，2001(3)
[3] 李发海，王岩.电机与拖动
作者简介
王 玲 女 在莱钢集团有限公司自动化部从事自动化工作。自工作以来，先后承担了炼铁、炼钢、制氧、烧结、原料、竖炉等方面的大型自控系统的设计、开发、调试等工作，并已在不同的国家级刊物上发表多篇论文。
联系电话:0634-6827510

更多	字体：【小】-【中】-【大】【关闭此页】