连铸自动系统的分析

1、连铸自动系统的分析1 引言本着技术先进、配置合理、操作维护简单、节约投资的原则，基础自动化采用电仪一体化的可编程序控制器（PLC）进行控制，铸机本体设置操作站和操作台。三电（电气、仪表和计算机）自动化控制系统设计拟采用网络控制技术，其基础自动化级设计方案，是集自动化技术、计算机技术和通讯技术为一体的控制方案。2、 方案的研究和确定基础自动化级采用以 PLC 控制装置为核心（电控和仪控），根据控制功能区域划分为分散式的控制单元，采用典型的远程I/O，这样可以大量节省控制电缆和施工费用。每流仪表柜、阀柜、控制操作台（主操作台、拉矫切割操作台、出坯操作台）分别设置远程I/O站，实现分散远程控制，系统

2、简单可靠。仪表检测和控制亦采用 PLC 控制装置，完成过程参数设定、采集、监视及回路调节。通过软件组态编程实现过程控制所必要的全部监控功能。从而满足工艺模型自动控制、工况监测、安全生产、介质消耗计量等要求。从而满足工艺模型自动控制、工况监测、安全生产、介质消耗计量等要求。整体自动化信息系统由四级构成：4级，公司生产信息管理系统；3级，生产控制计算机系统；2级，过程控制计算机系统；1级，基础自动化系统。L4包括生产管理、物流管理、质量管理、技术管理、成本管理、销售管理和发货管理等功能。L3负责对各生产机组的生产组织和协调，是信息系统的枢纽。它接受L4的生产计划，下达生产指令。L2的功能包括铸机的

3、物料跟踪、模型计算、参数设定、质量跟踪和班报表/日报表等。L1（基础自动化系统）由电气和仪表等控制系统组成，控制上主要包括逻辑/顺序控制、传动控制、回路控制，人机接口和数据通信等。过程控制计算机（L2）和HMI人机接口（含L1级）过程控制计算机系统，上连生产控制计算机系统，下接基础自动化系统。主要完成生产计划的接受、跟踪，生产节奏控制，生产实绩上传，模型计算，生产报表等功能。设置过程控制计算机的主要目的是实现快速有效的模型控制和信息管理。本着先进、适用、经济、易操作管理和可扩充的原则对二级计算机进行配置。HMI计算机监视操作站和PLC在开放的网络上进行数据采集和过程监控。操作站采用台式计算机，

4、配置：。L2级和L1级操作站只是在功能上进行划分，而在物理连接上没有分别。3、 技术方案的特点1. 运转模式运转模式分为：送引锭准备模式，送引锭模式 ，浇铸准备模式，浇铸模式，尾坯模式,检测模式.(1) 送引锭准备模式送引锭准备模式，亦称准备模式。用于线上设备的维修与调整，以达到浇铸前各设备处于待运转状态。此模式只能从尾坯模式后选择。(2) 送引锭模式送引锭模式铸机中有关操作的模式。此模式可以从送引锭准备模式后选择。(3) 浇铸准备模式浇铸准备模式，亦称保持模式。是引锭头进入结晶器后等待铸造的模式。从送引锭模式完成开始到开浇为止。此模式开始后，为了防止引锭下滑，1#4#扇形段内弧驱动辊处于制动

5、状态。(4) 浇铸模式用于正常浇铸。此模式只能从浇铸准备模式后选择。(5) 尾坯模式拉尾坯模式，用于浇铸末期对结晶器中钢液面进行封顶处理后进行的操作。只能从浇铸模式后开始。此模式包括重拉坯，即各种原因致使正常浇铸操作中断时的拉坯。(6) 检测模式有三种功能:a.辊缝测量 b.辊子旋转测量 c.外弧对弧测量硬件采用AB公司产品，主要包括PLC模块、控制单元、通讯接口、HMI。每台操作站具体配置如下：(1)工控机P4，主频2.8 GHZ，内存512MB，硬盘80GB,采用19液晶显示器(2)软件系统组成：编程软件RSLOGIX5000、过程画面编辑软件RSView32。(3)系统网络结构整个基础自

6、动化采用可编程序控制器（PLC）进行控制，连铸机设置三套PLC和三套HMI操作站。PLC公用系统一台，铸流系统一台，仪控系统一台。PLC计算机之间将通过光纤收发器转换为100Mbps工业Ethernet网相连。PLC的主机与远程站之间连接采用ControlNet网络连接，变频器传动装置之间采用DeviceNet网络连接。监控网络系统配置图4、软件特点1756-L55 ControlLogix5555 Controller，具有以下特点：无缝连接，易于和现有的PLC系统集成；现有网络的用户可以与其它网络上的程序控制器透明的收发信息；快速性，它是通过背板提供了高速数据传输，而且它提供了一个高速的控

7、制平台，提供了一个模块化的控制方法；可升级，可根据需要，增加或减少控制器和通讯模块的个数，可在一个机架内使用多个控制器；工业化，它提供了一个硬件平台，可耐受振动、高温和各种工业环境的电气干扰；集成化，它建立了一个集成了多种技术的系统平台，包括顺序控制、运动控制、传动控制和过程应用；结构紧凑，它适用于控制高度分散并且配电盘空间有限的应用场合。无论在控制速度上还是控制精度、抗干扰性、灵活性各方面都处于PLC产品的领先地位。工业自动化控制系统所使用的软件平台，必须保证性能稳定，功能强大，Windows2000 professional 操作系统稳定，它成为工业自动化控制系统软件平台的首选。编程软件R

8、SLOGIX5000能完成庞大的逻辑控制，采用结构和数组的符号化编程，以及专用于顺序控制、运动控制、过程控制和传动控制场合的指令集，可以随心所欲的实现各种控制要求。Controller tags中可以输入中文方便的进行程序注释。上位监控软件Rsview32，不但可以画出逼真的图形，它还将数据显示、模拟操作，数据库，实时趋势，历史趋势，报警，打印等功能紧密结合，完美的实现了生产的自动化操作控制；它能将数据库的数据按时间存放在数据文件里供历史趋势文件调用显示，这样就能把几个小时、几天，甚至几个月前的数据用数据曲线和具体数据的形式展示给工程师们，以便分析事故和改进工艺。因此，Windows2000

9、professional, RSLOGIX5000, Rsview32成为本次自动化控制系统的开发工具。5、PLC控制功能数据采集；大包回转控制；中间罐车控制；抽蒸汽风机控制；连铸机液压系统控制；电动(气动)阀门控制；结晶器机械振动控制（与机械设备成套提供）；结晶器液面控制；拉矫机传动控制；引锭杆控制；铸坯跟踪控制；切割控制；铸流辊道传动控制；故障报警. 自动操作模式和手动模式的转换逻辑见以下示意图6、软件调试及运行在软件设计开发阶段，实际受控的设备，自动化仪表等都是与PLC没有连接的情况下完成的。到了调试阶段就可以对编写的程序实施在线测试，并结合生产现场的实际情况，调试程序使控制效果达到最佳

10、化。在调试过程中，我们分别对公用PLC、铸流PLC和仪控PLC所属设备进行了单点和联动调试，自动和手动情况下的调试，事故紧急状态下的调试等。在调试前我们作了全面的考虑，制定了周密的设计方案。对现场调试可能出现的问题进行了迅速处理，采取了有效的解决措施，经过20多天的现场调试使整个自动控制系统一次投运成功。：带电流截至负反馈的转速单闭环调速系统一、 实验目的 1 了解转速单闭环直流系统的组成； 2 掌握单闭环直流调速系统的调试方法及电流截止负反馈的调整； 3 加深理解转速负反馈在调速系统中的作用； 4 测定晶闸管电动机调速系统的机械特性和转速单闭环调速系统的静特性。 二、系统组成和工作原理 调速

11、系统中为了提高系统的动静态特性，必须采用闭环系统，转速单闭环调速系统是一种常用的形式，附图（ 3 ）是带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统的实验图。图中电机的电栓回路由晶闸管整流电路（三相零式或桥式电路）供电，通过与电机同轴刚性联接的测速发动机 SF 检测电路的转速，并经转速反馈环节 SF 分压后取出合适的反馈电压 ，此电压与转速给定电压 经转速调节器 ST 综合调节， ST 的输出作为移项触发器 CF 的控制电压 ，由此组成转速单闭环系统。 本系统中转速调节器采用比例调节器，属于有静差调速系统，增加 ST 的比例放大倍数可以提高系统的静特性硬度，为了防止启动过程中过大的电流冲击，系统中引

12、入了电流截止负反馈，由变阻器 和电位 上取出的与电流成正比的电压信号，当电栓回路电流超过一定值时，此信号使稳压管 击穿，送出电流反馈信号 ，并进入 ST 输入端进行综合，以限制电流不超过其最大值，改变 即可调整电机转速。 三、仪器设备 三相整流变压器 （1 台）、平波电抗器 （1 台）、直流电动机发电机 （1 台）、KZS-1 型调速实验装置 （1 套 ）、变阻器 （5 只）、直流电流表 （3 只）、万用表（1 只）、双踪示波器 （1 台 ）。四 、实验内容和及步骤 1 晶闸管电动机系统开环机械特性的研究 （ 1 ）测定晶闸管电动机系统开环特性时，不必使用转速调节器 ST ，可将给定电压 直接

13、接到触发器 RCF 的输入端，此时电动机和发电机应分别家额定励磁。 （ 2 ）电动机运转时先将发电机的负载电阻 放在最大值，然后调节 ，使电栓电流由空载电流 增至 ，记录若干组 和 n 的数值。 2 转速负反馈单闭环系统静态特性研究 （ 1 ） 转速反馈信号极性判断与整定。转速调速器 ST 仍不接入，电机开环运行，用万用表测转速反馈信号极性，缓缓的增加给定电压 , 使转速达到 ，调整反馈电位 ，测出转速反馈系数 值。 （ 2 ） 检查和调整运算放大器，首先将运算放大器输入端按实际线路接好（即 =10-20 ） , 在主回路交流电源未接入前调整运算放大器，当控制回路给定电压 =0 时，调节上限幅

14、电位器，使其最大限幅值为： = 其中 为触发器的放大系数，单位为（ ） /V ，最小控制角 =15-30 ( 的选取以 1-1.1 为限 ) ，负限幅的绝对值与正限幅值相同。 （ 3 ）测闭环系统的静特性按图附（ 2 ）接入速度调节器 ST 以及转速负反馈环节，取 ST 的放大倍数 =1 ，启动电机时逐渐增加 （ 为负值），在相同的 下，如转速较开环运行时降低，这说明反馈接线正确，否则需改换反馈接线极性。 确认转速负反馈极性无误后，停车，再使 ST 的放大倍数 =10-20 ，重新启动电机，缓慢的增加给定电压，使电极稳定运行在测定开环机械特性时间相同的空载转速处，记录此时的 和 a 值，然后按

15、测定开环机械特性时间的相同的方法，记录相同的几组 和 n 数值，绘制晶闸管电动机系统的闭环静特性曲线。 （ 4 ）家电流截止保护环节并检查其效应。按图附（ 2 ）接好电流截止负反馈连线，预先测定电位器 的数值，使 10-20 伏，逐渐增加 ，并使 Udo 50-70 ，然后逐步减小 的值，调整电枢电流为 附近，再调节电位器 使转速出现明显的下降即可，此时 ，说明电流截止负反馈已起作用。式中 为电位器 的分压系数， 为稳压管 的击穿电压。 用长余辉示波器观察并记录突加给定启动时电枢电流 和转速 n 的波形曲线。 五、注意事项 1 实验时触发回路移相触发可靠后，才允许合主回路电源； 2 用小量程电

16、流时，不允许阶跃启动，启动时应把电流表短路； 3 系统未接电流截止负反馈时，不允许突加电压给定电压启动电动机，每次启动时必须缓慢的增加给定，以免产生过大的冲击电流。 三种校正的区别 一、 超前校正 RC超前网络 G（S）= E2（S）/E1（S） = (TS+1)/(TS+1) 其中：T=R1C =R2/（R1+R2）1 正相移：网络在正弦信号作用下的稳态输出电压在相位上超前于输入。 串联超前校正的作用：利用超前网络的相角超前特性去增大系统的相角裕度，以改善系统的瞬态性能。串联超前校正原系统校正后系统W处斜率-40db/dec-20db/dec相角裕度负正稳定性不稳定稳定频带窄宽快速性差好 校正带来的增益损失（20lg0）可以通过提高开环增益来补偿。 效果：改善了平稳性和稳定性，对快速性也产生有利的影响，对稳态精度影响不大。二、滞后校正 RC滞后网络 G（S）= Eo（S）/Ei（S） = (TS+1)/(TS+1) 其中：T=R2C =（R1+R2）/ R2）1 负相移：网络在正弦信号作用下的稳态输出电压在相位上滞后于输入。串联滞后校正原系统校正后系统W处斜率-60db/dec-20db/dec相角裕度0正稳定性不稳定稳定频带宽窄快速性好差 串联滞后校正的作用：利用滞后网络的相角超前特性使wc变小，以牺牲快速性换取稳定性，没有破坏最低频段的特性，允许K增大，有