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板材矫直机的电气控制系统设计SN

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板材矫直机的电气控制系统设计摘要平直度是评价金属板带质量的重要指标之一。

随着用户对板带质量要求的不断提高，板带平直度的控制和改善显得日益重要。

板材矫直机是消除板材平直度缺陷，改善板形的关键设备。

首先，本文简单介绍了十一辊板材矫直机的生产工艺及电气传动系统的控制设备...<p>摘要<br />平直度是评价金属板带质量的重要指标之一。

随着用户对板带质量要求的不断提高，板带平直度的控制和改善显得日益重要。

板材矫直机是消除板材平直度缺陷，改善板形的关键设备。

<br />首先，本文简单介绍了十一辊板材矫直机的生产工艺及传动系统的控制设备、。

<br />其次，通过对板材矫直机的电气控制系统进行研究，完成了十一辊矫直机电气传动系统设计，PLC控制设计，上位机监控设计。

由于采用了西门子公司的simaticPLC控制技术，可以很好地实现控制功能和完成控制任务。

实现了对矫直机的精确控制，对提高板材的矫直精度具有重要意义。

<br />关键词：板材矫直机，电气控制，PLC <br />&nbsp;<br />ABSTRACT<br />Flatness is one of the principal factors evaluating the metal plate and strip. With the users&rsquo; demand for the strip quality becoming more strict, it is increasingly important to improve and enhance the strip&rsquo;s flatness. The leveler is a kind of key equipment to eliminate the three- dimensional vice on the strip and enhance its quality. <p class='Sqs306'></p> <br />Firstly, this paper introduces eleven-roller leveler&rsquo;s production engineering, control equipment and control system of electrical drive system.<br />Secondly, by researching the electrical control system of leveler, I complete the design ofeleven-roller leveler&rsquo;s electrical drive system, PLC control and PC monitoring. By using Siemens&rsquo; PLC control technology, this design achieves control functions and completes the control task, realizes the accurate control of the leveler. This has great importance of improvingthe accuracy of the leveler.<br />Key Words: Plates leveler, Electrical control, PLC<br /><br />本课题研究的主要内容<br />本课题的研究对象是板材生产线中的板材矫直机，结构形式为11矫直辊，拟围绕矫直机电气线路设计、PLC程序设计和上位机设计三部分进行，进行的研究内容具体如下：<br /> 1、对板材矫直机电气线路设计进行分析研究。

其中包括电路配电设计、主传动设计、辅助传动设计和PLC接线设计。

<br />2、PLC程序设计。

使用STEP-7编程，实现对板材矫直机的运动控制。

<br />3、上位机设计。

使用WinCC编程，实现上位监控。

<br />3.1.2 PLC特点&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 20 -<br />3.1.3 PLC的构成&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 21 -<br />3.1.4 PLC控制系统的设计基本原则&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 23 -<br />3.1.5 PLC梯形图特点&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 24 -<br />3.2 板材矫直机PLC控制系统要求&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 24 -<br />3.2.1主传动控制要求&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 24 -<br />3.2.2压下传动控制要求&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 24 -<br />3.2.3导辊传动控制要求&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 24 -<br />3.2.4换辊传动控制要求&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 24 -<br />3.2.5前后辊道的控制要求&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 24 -<br />3.3 PLC选型&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 24 -<br />3.3.1 S7-300概览&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 24 -<br />3.3.2 SIMA TIC S7-300 可编程序控制器特点&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 25 -<br />3.3.3 SIMA TIC S7-300结构&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 25 -<br />3.3.4 SIMA TIC S7-300安装&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 26 -<br />3.3.5 SIMA TIC S7-300功能&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 27 -<br />3.3.6 SIMA TIC S7-300通讯&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 28 -<br />3.4 PLC模块选择&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 29 -<br />3.4.1 CPU选择&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 29 - <br />3.4.2 PLC数字量输入模块选择&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 30 -<br />3.4.3 PLC数字量输出模块选择&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 31 -<br />3.4.4 PLC位置检测模块选择&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 32 -<br />3.4.5 PLC电源模块选择&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 33 -<br />第四章上位机处理&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 35 -<br />4.1WinCC简介&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 35 -<br />4.1.1 定义&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 35 -<br />4.1.2 突出的优点：&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 35 -<br />4.1.3&nbsp; SIMA TIC WinCC的组成及作用&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 36 -<br />4.2 WinCC组态&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 37 -<br />4.3 WinCC显示画面&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 38 -<br />第五章通讯实现&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 40 -<br />5.1 ProfiBus简介&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 40 -<br />5.2 PROFIBUS 网络的通信功能&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 41 -<br />5.3 PROFIBUS 站点诊断&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 41 -<br />第六章评析总结&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 43 -<br />参考文献&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 44 -<br />致谢&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 45 -<br />附录&nbsp;&nbsp;&nbsp; - 46 -<br /><br />附录<br />1、主传动部分程序<br />2、压下传动部分程序<span class='Sqs306'></span> <br />3、换辊机构部分程序<br />导辊调节部分程序<br /><br />参考文献<br />[1]崔甫．矫直原理与矫直机械[M]．北京：机械工业出版社．2002<br />[2]袁国．中厚板发展技术的现状与展望[J]．太原重型机械学院学报．2002<br />[3]徐燕．新开发的十一辊中厚板矫直机[J]．一重技术．1996<br />[4]Hale M B and Hart D E．Modelling and Control of a Roll Bending Process[J]．To appear<br /> in IEEE Control systems Magazine．1 987<br />[5]张福学．现代实用传感器[M]．中国计量出版社．1997<br />[6]余瑞芳．传感器原理[M]．航空工业出版社．1995<br />[7]SIEMENS. SIMA TIC STEP 7 程序设计编程手册[M]. 北京:西门子(中国)有限公司,1996<br />[8]朱善君，翁樟等.可编程序控制系统原理&bull;应用&bull;维护[M]. 北京:清华大学出版社,1992<br />[9]SIEMENS.SIMA TIC WICC V4.02 组态手册[M]. 北京:西门子(中国)有限公司,1996<br />[10]吴麒，王诗宓,自动控制原理(第二版)[M]．北京：清华大学出版社，2006．8．<br />[11]李东永．交流电机数字控制系统[M]．北京：机械工业出版社，2004．<br />[12]王国栋．我国中厚板生产技术进步20年[J]．轧钢，2004，(6)：5-9．<br />[13]丁红剑，苏梅.变频器调试要点[J]．煤矿现代化，2006，(02) <p class='Sqs306'></p> <br />[14]孙志毅，李红. 自动控制理论[M]. 北京：兵器工业出版社，2005<br />[15]陈宇. 可编程控制器基础及编程技巧[M]. 广州：华南理工大学出版社，2003<br />[16]廖常初.PLC梯形图的顺序控制[J].电工技术杂志，2001：18-22 <spanclass='Sqs306'></span> </p><P></P><P>摘&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 要<BR>永磁直线电机是一种具有很高定位精度的新型电机。

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矫直机的设计

矫直机的设计

目录第一章绪论 ............................................................. - 1 -1.1课题研究的背景和意义............................................. - 1 -1.1.1金属板材矫直技术概况....................................... - 1 -1.1.2平行多辊薄板矫直机国内外概况............................... - 2 -1.1.3国内外实际生产中矫直技术概况举例........................... - 3 -1.1.4课题研究的提出及意义....................................... - 4 -1.2本课题的研究内容................................................. - 4 - 第二章液压矫直机的工作原理和系统构成.................................... - 5 -2.1 矫直原理 ........................................................ - 5 -2.2液压矫直机的设备机构及用途概述................................... - 5 -2.2.1矫直机本体................................................. - 5 -2.2.2换辊装置................................................... - 8 -2.2.3主传动装置................................................. - 8 -2.3液压矫直机的液压伺服控制系统设备................................. - 9 -2.3.1液压泵站................................................... - 9 -2.3.2主AGC液压缸............................................... - 9 -2.3.3液压伺服阀台............................................... - 9 -2.4液压矫直机电气控制系统........................................... - 9 -2.4.1电气控制系统的方案........................................ - 10 -2.4.2自动控制系统的功能........................................ - 10 -2.5本章小结........................................................ - 10 - 第三章计算元件的参数和选型.............................................. - 11 -3.1选择系统供油压力................................................ - 11 -3.2求液压缸相关参数................................................ - 11 -3.3确定伺服阀规格.................................................. - 13 -3.4 液压泵计算及选型液压泵的选择.................................... - 14 -3.5 电动机计算及选型................................................ - 15 -3.6油管的计算...................................................... - 16 -3.6.1直径的计算................................................ - 16 -3.6.2壁厚的计算................................................ - 16 -3.7油箱计算及选型.................................................. - 17 -3.7.1油箱的选型................................................ - 17 -3.7.2 热平衡计算................................................ - 18 -3.8压力传感器选型.................................................. - 18 - 第四章液压伺服系统设计................................................. - 20 -4.1 拟定系统原理图.................................................. - 20 -4.2电液伺服阀传递函数.............................................. - 20 -4.3液压缸传递函数.................................................. - 20 -4.4 确定闭环函数的传递函数及建立数学模型............................ - 21 -4.5 绘制系统开环伯德图并根据稳定性确定开环增益...................... - 22 -4.6 求闭环系统的频宽................................................ - 23 - 第五章结论与展望 ...................................................... - 25 -5.1 论文总结 ....................................................... - 25 -5.2 存在问题及工作展望.............................................. - 25 - 参考文献 ............................................................... - 27 - 对本课程的意见 ......................................................... - 28 -第一章绪论1.1课题研究的背景和意义1.1.1金属板材矫直技术概况随着我国板材生产规模的不断扩大，各厂家日益认识到板形在生产与市场销售中的重要性。

木材加工机械中的电气控制系统设计

木材加工机械中的电气控制系统设计

木材加工机械中的电气控制系统设计随着工业的发展和技术的进步，木材加工机械在木材加工行业中起着至关重要的作用。

而电气控制系统是木材加工机械的核心之一，它能够对机械的运行、效率和安全性起到关键的影响。

本文将对木材加工机械中的电气控制系统设计进行深入探讨，旨在提供一些有价值的信息和指导。

1. 电气控制系统的基本原理电气控制系统是指通过电气设备和技术手段对机械设备进行控制和调节的系统。

它的基本原理是通过传感器感知机械的运行状态和环境条件，然后将这些信息传输到控制器进行处理和判断，最终控制执行部件的工作状态，实现机械的自动控制。

2. 电气控制系统的设计要求和技术指标木材加工机械的电气控制系统设计需要满足以下要求和技术指标：2.1 可靠性和安全性电气控制系统必须具备高度的可靠性和安全性，能够确保机械设备的正常运行和操作人员的人身安全。

其中，包括电气元件的选用和布置、保护措施的设计、紧急停机装置的设置等。

2.2 自动化程度电气控制系统应具备一定的自动化程度，能够实现机械设备的自动启停、自动调节和自动报警等功能。

这样可以提高生产效率、降低运营成本，并能够减少人工操作的难度和风险。

2.3 灵活性和可拓展性电气控制系统应具备良好的灵活性和可拓展性，以适应不同规格、不同类型的木材加工机械。

此外，还应该考虑系统的集成性和协同性，与其他控制系统进行平稳的联动和配合。

2.4 能耗和环保电气控制系统设计还应考虑降低能耗和环境污染的要求。

通过合理的节能措施和环保设计，可以降低机械设备运行过程中的能量消耗和对环境的影响。

3. 电气控制系统设计方法和流程木材加工机械的电气控制系统设计一般需要经过以下几个步骤：3.1 确定功能需求和技术指标首先，需要通过与客户和用户的需求沟通和了解，明确机械设备的功能需求和技术指标。

这些需求和指标包括机械设备的工作模式、生产能力、运行环境以及可靠性、安全性等方面的要求。

3.2 选择合适的电气元件和控制设备根据确定的功能需求，选择合适的电气元件和控制设备。

矫直机PLC控制系统设计

矫直机PLC控制系统设计

RT LB,RT ENAME,entity,RTPOINT ,point,RTLE或RT LB,RTENAM E,entity,RT 3DPOINT ,point,RTLE根据以上结构,将该程序段进行适当修改,即通过对象ID 号获取该图线实体名,并将该实体名和起点包含在该结果类型码中.修改后的程序段如下.acedComm and (RT ST R,"BREAK ",RT LB,RT ENA ME,tlEnt,RT 3DPOINT ,p1,RTLE,RT 3DPOINT ,p2,0);将以上改进了的直线打断程序段在程序中进行调用,其打断的结果达到了预定要求.没有出现因坐标网格设置的差异而出现程序中断的现象.3 结束语该图线打断处理程序在某军用永备机场供油工程CAD 系统中得到了应用,在实际应用中证明该程序段具有较好的稳定性,而且该程序段对大多数图线都可以进行打断处理,而不仅限于直线段和多段线2种类型.参考文献:[1] Charles M cAuley.A uto CAD 2000O bjectA RX 编程指南[M ].李世国,潘建忠,平雪良.译.北京:机械工业出版社,2000.[2] 李世国.A utoCA D 高级开发技术AR X 编程及应用[M ].北京:机械工业出版杜,1999.[3] 邵俊昌,李旭东.Auto CA D O bject AR X200开发技术指南[M ].北京:电子工业出版社,2000.作者简介:唐永勇 (1968-),男,侗族,湖南黔阳人,解放军后勤工程学院讲师,硕士,研究方向为机械设计与制造、CAD/CAM /PDM.矫直机PLC 控制系统设计朱继红,须文波(江南大学,江苏无锡214122)T he Design of PLC Control Syst em for Straig htenerZHU Jihong,XU Wen bo(So uther n Y angtze U niver sity,Wux i 214122,China)摘要:介绍了PLC 、变频器和电磁调速控制器在铜管矫直机中的成功应用,着重分析和说明了系统控制方案和软硬件结构,并给出了具体的原理图.关键词:可编程控制器;矫直机;变频器;电磁调速中图分类号:T P273文献标识码:B 文章编号:10012257(2005)06007403收稿日期:20050314Abstract:This paper introduces the successful application of PLC,frequency converter and elec -tro magnetic adjustable speed controller in copper tube straightener.The focal point is on the analy sis and ex planation of the contro l scheme and thestr ucture of so ftw are and hardw are,and specific draw ing of electric principle is pro vided.Key words:PLC;straightener;fr equency con -verter ;electromagnetic adjustable speed0 引言某铜加工企业自行设计了一个铜管矫直机系统,采用回转式矫直.其基本原理是同一平面内的一组矫直辊通过调节合理的压下量,围绕铜管进行旋转,同时铜管以一定的速度前进,使铜管的每一截面上的任一方向都得到相同程度的弯曲变形,从而使铜管达到矫直的目的.系统中主回转电机采用电磁转差调速控制器进行速度调节,夹入辊和送出辊电机采用变频器进行速度调节,各动作过程和保护使#74#1机械与电子22005(6)用PLC 联锁控制,实现了整个系统的自动控制.1 系统构成、工作过程与控制要求1.1 系统构成和工作过程整个矫直装置如图1所示.挤压后成品管由挤图1 矫直机组示意图压机通过进料台送至矫直机夹入辊,夹入辊采用可调整夹持力的行星式直齿轮,夹入辊传动采用变频调速电机,用三菱变频器进行控制,可根据不同直径的管材和设定的速度调整夹入辊速度.夹入辊将铜管送入回转矫直机构,回转矫直机构采用电磁调速电机,5对矫直辊固定在矩形框架式回转体上,可调回转角和压紧力.当夹入辊将管材送入回转矫直辊后,相对矫直中线倾斜安装的矫直辊与铜管接触,回转的矫直辊使铜管逐辊被矫直,由于夹入辊和送出辊将料夹紧,则铜管只能前进而不能回转与后退,从而使铜管在设定的正弦波直线前进中矫直.矫直的精度可通过调节回转角和压紧力,以及回转转速与夹进送出的速度匹配来达到.矫直后铜管由送出辊送入翻料槽,送出辊与夹入辊传动完全相同,由同一台变频器控制.当管材完全进入出料槽后,通过汽缸使翻料槽翻转,从而将管材翻入出料筐.由此完成一个矫直周期.待出料筐中铜管支数达到设定值时,可进行报警,进行下一道工序.1.2 系统的主要控制要求a.实现系统中各电气设备按工艺要求顺序启停.b.实现系统中各电气设备联锁控制和最佳运行控制.c.实现自动和手动2种控制方案,以实现手动/自动2种操作状态.d.对回转矫直电机和夹入送出电机进行交流调速控制.2 电气主传动系统电气主传动系统如图2所示.电气主传动系统中矫直回转主电机功率为40kW,采用电磁转差离图2 电气主传动系统原理图合器调速,电磁调速异步电动机是由原动机(笼型异步电动机)、电磁转差离合器、测速发电机及其调速控制器组成的.这种电动机可以在较大范围内进行无级平滑调速,由于系统中矫直速度要求为5~20m/s,因此采用此方法能达到调速要求.同时,在实际运行中主电机基本处于额定转速下运行,并且此类控制器价格较为低廉,这也是一种实用选择.系统选用JD1A40型电磁调速电机控制器.夹入辊、送出辊电机功率较小,均采用4kW 变频电机,由于2台电机运行时速度完全相同,在此使用同1台三菱FR E54011KCH 型11kW 变频器进行控制,该系列变频器具有较高的性价比,是一种利用SP -WM (正弦波脉宽调制)的交直交型变频装置[1].系统采用在基频以下,按U 1/f 1=常值的带定子压降补偿的恒压频比的方式工作[2].回转速度和夹入送出速度由位于操作台的电位器给定,转速表装于操作台,两者的速度匹配由被矫直铜管的外径、壁厚和矫直精度决定,根据实际需要而调节.主机与变频电机的启停、正反转和过载等开关量由PLC 进行自动控制.变频电机的快速制动由变频器外接制动电阻来实现.3 PLC 控制系统设计3.1 硬件设计由于系统所处的工作环境较为恶劣,空气中含#75#1机械与电子22005(6)有较多铜粉和油雾,对I/O 信号和控制电源的扰动较大,因此选择PLC 作为现场控制设备[3].该PLC 采用OM RON 公司C28P 可编程控制器,它是C 系列中的一种小型机[4].C28P 电源电压交流为100~240V,设计中用隔离变压器与主回路隔离.开关量输入电压直流为+24V,16个点,PLC 内部有光隔离.输出1A,12个点,采用双向可控硅输出.C28P 还提供1个计数器输入和1个计数器复位点.完全可以满足系统中的手动、自动以及连锁操作和保护功能的实现.PLC 接线如图3所示.图3 P LC 外部接线图24V 电流电源由外部稳压器提供,用于开关量输入.220V 交流电源为经过隔离变压器隔离后的电源,用于PLC 与PLC 输出电源.KA 1~KA 15为中间继电器.由中间继电器输出控制外部电路.软件部分既可以采用OMRON 简易编程器3.2 软件设计PLC 将接收到的各个信号经过程序运行后输出,实现整个控制系统的自动化.程序流程图如图4所示.软件部分既可以采用PR015编制,也可用CPT 编制,并可通过RS232C 接口将程序下传PLC.控制程序主要由手动和自动2部分程序组成.自动部分提供从铜管进入夹入辊到翻入出料筐的整个循环的自动运行,并提供相应的联锁与保护,当铜管根数达到用户设定的数量时,由PLC 输出给图4 PL C 程序流程图蜂鸣器,提示下道工序运走,也可以作为下一工序的输入信号而被下一工序PLC 采用.手动部分主要提供满足非常情况下的生产要求和日常维护中,每一个动作均可以由手动程序完成,从实际运行看这也是必要的.4 结束语铜管矫直机已投入运行2年,实践证明,该设备能够有效地消除铜管挤压过程中,由于变形和温度分布不均匀所造成的附加内应力,并且运行稳定、可靠,调整方便,投资少,矫直效果好,对于同行业相关设备的改造有较高的应用和参考价值.参考文献:[1] 三菱变频调速器使用手册[Z].三菱公司,1999.[2] 陈伯时.电力拖动自动控制系统[M ].北京:机械工业出版社,2001.[3] 陈立定,等.电气控制与可编程控制器[M ].广州:华南理工大学出版社,2001.[4] OM RO N 可编程控制器编程手册[Z ].OM RON 公司,1989.作者简介:朱继红 (1972-),男,江西广丰人,工程师,江南大学硕士研究生,研究方向为电气传动与计算机控制系统.#76#1机械与电子22005(6)。

中厚板矫直机控制系统的开发与研究

中厚板矫直机控制系统的开发与研究

中厚板矫直机控制系统的开发与研究文章概括介绍了包钢薄板厂宽厚板矫直机控制系统的开发和应用，是对原有矫直机控制系统功能的完善和发展。

系统采用了GE公司的VME控制技术，通过64位总线结构和多CPU并行处理数据方式，可以很好地实现控制功能和完成控制任务。

主要介绍了矫直机的控制结构和控制特性，并对其中的辊缝控制进行重点详述。

标签：矫直机；辊缝控制；PID1 概述1.1 设备概况包钢薄板厂宽厚板生产线采用德国西马克公司设计的九辊矫直机，上面四辊可以进行垂直方向调整，下面五辊中只有入出口辊可以垂直调整。

矫直机（如图1）主要由4个HGC液压缸、8个弯辊液压缸、2个可调节的入出口液压缸进行辊缝控制，使钢板在矫直机中，经过交错排列矫直辊的反复弯曲，使钢板不均匀度逐渐减小，进而矫直。

1.2 工艺描述矫直机是布置在加速冷却系统之后，主要用于消除轧制后和加速冷却后钢板的不平直度（如：翘头、翘尾、边浪、中浪等）。

通常矫直机工作在自动模式，在自动模式下，系统会自动接收轧机二级下发的钢板PDI数据，请求模型计算，模型根据钢板的厚度、温度、钢种等数据，计算出辊缝的位置、钢板的最大矫直力、传带速度、矫直速度等参数下发给一级控制系统。

控制系统按照这些参数对钢板进行矫直。

矫直后的钢板由操作工来确认是否达到要求，如果没有符合标准，操作工可以选择反矫模式，再次请求模型计算，对钢板进行第二次矫直。

如果操作工认为钢板已经符合标准，可以选择传输模式，将钢板送到冷床。

2 系统配置包钢宽厚板生产线矫直机由于矫直辊压下量以及弯辊和入出口辊的调整要求很精确，运算和扫描周期也很高，所以系统采用了GE公司的VME控制技术，通过64位总线结构和多CPU并行处理数据方式来处理模拟量输入输出、SSI输入信号，并利用西门子ET200站处理现场数字量信号的PLC控制系统；通过以太网将PDA过程控制采集系统、二级模型计算机、工程师站进行连接；通过DP/DP网与其它PLC控制系统进行连接。