文档介绍：第1章概述
随着工业控制技术的不断发展,在钢铁行业中数字化技术和微型计算机的不断应用,数字位置随动系统中也得到相应的发展,高性能的PLC在工业控制领域用得越来越广泛。今日的变频器已由压频控制发展到动态矢量控制和直接转矩控制等高性能控制,优点很多,如:转矩大。0频率时,转矩输出100%,,转矩输出200%。在该系统中西门子变频调速技术被引入,定尺剪处理自动化系统采用先进的西门子交流数字化调速系统相比以往的直流调速系统其突出优点为:电机制造成本底,结构简单,维护容易,可实现高压大功率驱动,适应在恶劣条件下工作,并且系统成本低,矢量控制的采用、通过适当的坐标变换,建立适当的数学模型,解决了异步电机多变量、强藕合、非线性的难点,达到了同直流他励电机相同的控制效果,精度高,速度快;以及先进的西门子S7-400可编程控制器的采用,从而使系统有可靠的钢板形状跟踪和精确的剪切位置控制,并且具有电机制造成本低,结构简单,维护容易,可实现高压大功率驱动的优点。
5m宽厚板定尺剪处理自动化系统不断完善发展,它包括PCS7、西门子变频矢量控制、PMU人机界面等,并且结合自动化系统工业控制的系统设计、自动化编程、联动测试、现场调试等。自动化系统的辊道上所选用的是过程控制系统SIMATIC PCS7,宽厚板总生产线采用联合设计,制造或国内设计制造方式。
在本次设计中的定尺剪控制系统,采用了西门子变频调速控制,SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制的变频器是具有IGBT 逆变器、全数字技术的有电压中间回路的变频器。它同西门子三相交流电动机一起为所有工业领域和所有应用场合提供高性能、最经济的解决方案。
同电机侧最佳性能的闭环矢量控制相适应,SIMOVERTMASTERDRIVES AFE (Active Front End) 装置通过一个主动的(active)面向电网角度的矢量控制确保最佳的电能供应。
宽厚板总生产线分两大区域,前区轧机区域和后区精整区域。
宽厚板剪切线的主要流程分为以下四个阶段:
一:钢板首先经过切头分断剪,用于剪切钢板的头尾或将钢板分段;
二:双边剪切除钢板两侧的毛边;
三:双边剪之后布置一台剖分剪,用来将钢板纵分为二;
四:钢板由辊道运输到定尺剪,将钢板剪切成所要求的定尺长度。作为剪切线流程最后一道工序
—定尺剪切,其主要设备由夹送辊、定尺剪本体和剪刃构成,在对钢板进行切割时,首先由磁力横移装置靠齐侧边,将钢板前端切齐(成直角),借助剪机前后的测长辊或剪后机械(小车)或定尺机测长,按要求剪成定尺长度,并保证钢板头尾边缘的直角度。
本次设计只对第四步定尺剪切做一系统分析。
以下为该系统的机构图:
图1-1 西门子变频控制下定尺剪结构图
由上图一可知其控制原理:
该系统主要是PLC中数字调节器中预置长度值L2和由安装在测量辊上的光电脉冲发生器发出的长度反馈值Lf的差值L(数字量)经过西门子矢量控制器中闭环控制单元CUVC下D/A转换单元和非线性放大单元送到AFE控制单元中的模拟调节环节中作为系统的给定值,,夹送辊转动,开始送料,当送料长度的给定值L2大于反馈过来的反馈值Lf时,PLC中数字调节环节输出正值,,PLC中数字调节环节输出负值,=Lf,即L= L2-Lf=0,输出为零,电机停转,并发出剪切信号, 剪刀离合器动作, 完成一次剪切过程;当上限开关A再次动作时,定尺剪按上面的顺序开始下一次剪切过程。当下限开关B动作时,夹送棍停止转动。
a 控制部分
在宽厚板剪切线定尺剪主传动装置上所选用的是西门子变频控制系统一Master drives VC(矢量控制),矢量控制的基本思想是将异步机经坐标变换等效成直流电动机仿照直流电动机的控制方法求得直流电动机的控制再经过相应的反变换控制交流电动机,以下为
图1-2 电机矢量控制框图
其所处的位置为PLC基础自动化(Ll)的下一级,生产电机的上一级,见图1-3。其主要执行上一级控制器PLC的指令,应用PLC进行逻辑控制,通过对PLC的数字量输人、输出操作来控制直流母排上的预充电回路,以及逆变器的合闸、准备、就绪、使能、运行、和诊断故障等。
PC
操作员检测
现场总线
Masterdrive
控制装置
SIMATIC
S7-400
生产电机
图1-3 Master drives VC 控制系统位置图
Master drives VC控制系统主回路由整流单元、直流母线单