加热炉PLC及传动系统教材Word格式文档下载.docx
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3.3.5.1.2远程操作(在炉后操作室操作台或HMI上操作)
3.3.6步进梁自动运行有2种方式,可在CRT上进行方式选择。
3.3.6.1步进梁一周期正循环
3.3.7步进梁半自动运行
3.3.8步进梁自动运行
3.3.9踏步
3.3.10停中位
3.3.11逆循环
3.3.12步进梁的保护
3.4出钢机、出料炉门
3.4.1出钢机、出料炉门的手动控制
3.4.1.1出钢机机旁手动
3.4.1.2出钢机远程手动
3.4.1.3出料炉门机旁手动
3.4.1.4出料炉门远程手动
3.4.2出钢自动运行程序流程
3.4.2.1出钢行程计算
3.4.2.2激光检测器信号的过滤
3.4.2.3出钢机速度控制
3.4.3出钢自动运行
3.4.3.1启动条件:
3.4.3.2运行条件:
3.4.3.3出长坯和短坯的情况
3.4.4出钢机技术参数如下:
3.4.5出料炉门技术参数如下:
3.5液压站
3.5.1工作方式
3.5.2泵起动条件和运行条件:
3.5.3泵的操作方式
3.5.4液压站泵技术参数:
3.6HMI画面
3.7加热炉前后辊道PLC控制系统软件功能描述
3.7.1板坯数据
3.7.1 跟踪的基本原则
3.7.1.1 跟踪的基本原则
3.7.2跟踪方向判断
3.7.3板坯数据的传送
3.7.4跟踪程序功能框图
3.7.5跟踪显示与修正
3.7.6跟踪转换
3.7.6.1板坯库推钢机台架→A辊道
3.7.6.2炉前辊道跟踪→炉内跟踪
3.7.6.3炉内跟踪→C辊道跟踪
3.7.7布料计算
3.7.7.1布料图见下:
3.7.7.2布料计算
3.8辊道运转方式
3.8.1手动操作方式
3.8.2自动运行方式
3.8.3紧急停止
3.8.4A辊道控制
3.8.4.1基本连锁与运行方式
3.8.4.2手动运行
3.8.4.3自动运行
3.8.4.4自动运行时辊道速度的确定
3.8.5板坯在A3辊道上的测长
3.8.5.1板坯在A3辊道上的对中控制
3.8.5.2板坯在A3辊道上的称重
3.8.6板坯数据核对
3.8.7B辊道控制
3.8.7.1手动运行方式
3.8.7.2自动运行
3.8.7.3当设备处于自动运行方式时,B1、B2辊道有两种工作方式:
3.8.7.3.1B1、B2辊道的板坯运输功能
3.8.7.3.2板坯在加热炉炉前的定位控制
3.8.7.3.3与A3辊道的速度协调
3.8.8 C辊道控制
3.8.9D辊道控制
3.8.10E、F辊道控制
3.8.11板坯库推钢机控制
3.8.11.1手动操作
3.8.11.2自动运行
3.9HMI功能
3.10与L2计算机的通讯
3.11DeviceNet通讯
3.12辊道的技术参数
加热炉区电气、仪表、计算机三电自动化控制系统(以下简称加热炉区自动化控制系统)由基础自动化系统(L1)和过程控制(L2)共同构成。
攀钢1450热轧加热炉区基础自动化系统(L1)由美国RockWellAutomation公司开发的Processlogix混合型控制系统用于加热炉仪表系统控制(每座加热炉采用了一套混合型控制器);
采用该公司的Controllogix控制系统应用于加热炉电气传动的控制(每座加热炉采用一套控制器)。
仪表、电气传动用的控制器通过同一CotrolNet控制网与操作站的服务器连接从而构成仪—电一体控制系统。
在系统配置上采用了两台ProcessLogix服务器(冗余配置),其中SERVERB是冗余服务器,将服务器和过程控制网做到了冗余。
操作站采用服务器/客户端结构,服务器和客户端之间采用TCP/IP以太网连接,同时L1级也通过该以太网与L2级进行通讯。
出炉操作室设四台操作站(1、2、3、4号操作站),1、2号操作站对新2号加热炉的仪表-电气进行集中监控和操作(每台操作站均可对仪表、电气进行操作);
3、4号操作站对新1号加热炉控制系统的仪表-电气进行集中监控和操作。
新1、2号加热炉的四台操作站和两台冗余配置的ProcessLogix服务器,均建立在同一个以太网(EtherNet)上,共同构成仪-电一体化控制系统。
具体配置见附后的《加热炉区自动化系统配置图》。
每座加热炉设置两台PLC控制器,每个控制器分别控制该加热炉的下述设备:
装钢机;
步进梁;
出钢机;
液压站;
辊道包括:
C辊道__炉后辊道:
C1~C3辊道,共3组;
D辊道__返回辊道:
1组;
其它公辅设施;
加热炉炉前PLC控制范围内的主要设备有:
A辊道__板坯库运输辊道:
A1~A3辊道,共3组;
板坯库上料推钢机:
2台;
B辊道__炉前辊道:
B1~B5辊道,共5组;
E辊道__板坯库运输辊道:
E1~E3辊道,共3组。
F辊道__运输辊道:
F1、F2辊道,共2组。
加热炉有冷检、热检、激光检测器、脉冲发生器、位移传感器、主令控制器、接近开关、行程开关等。
板坯在炉前辊道定位后,辊道PLC将允许装钢信号发给加热炉PLC。
同时把待入炉板坯的有关数据传送给加热炉PLC。
装钢机待加热炉内有装钢空位后,即根据计算的装钢行程装钢入炉,
板坯进入加热炉后,步进梁作周期性的上升、前进、下降、后退运动,将板坯移至出炉侧。
在板坯在出炉激光检测到后,步进梁走完正在运行的步进周期,即停止运动。
板坯停留在固定梁上,等待出钢。
当L2级计算机或L1级下达“出钢”指令时,出钢机根据计算出的出钢行程,把板坯从炉内送到出炉辊道上。
在HMD21或HMD22确认板坯到达出炉辊道时,加热炉PLC将已出炉板坯的数据送交给辊道PLC系统。
在机旁操作箱选择“机旁”,则操作箱上装钢机操作开关有效。
在此方式下,对装钢机平移而言,有快退、慢退、停止、慢进、快进等5种运行方式。
对装钢机升降而言,有快降、慢降、停止、慢升、快升等5种运行方式。
在机旁操作箱选择“远控”,则装炉操作室操作台或HMI画面上装钢机升降、平移操作开关有效。
在此方式下,对装钢机平移,有快退、慢退、停止、慢进、快进等5种运行方式。
对装钢机升降,有快降、慢降、停止、慢升、快升等5种运行方式
在机旁操作箱选择“机旁”,可在操作箱上对装料炉门进行全关、全开操作。
当方式选择开关选择NO.1时,为1号炉门单动,当方式选择开关选择NO.2时,为2号炉门单动,当方式选择开关选择“共同”时,为1、2号炉门联动。
在机旁操作箱选择“远控”,可在装炉操作室操作台或HMI画面上对装料炉门进行全关、全开操作。
当方式选择开关选择NO.1时,为1号炉门单动,当方式选择开关选择NO.2时,为2号炉门单动,当方式选择开关选择“共同”时,为1、2号炉门联动。
序号
设备名称
型号
额定容量
额定电压
额定电流
额定转速
数量
生产厂家
1
1#炉1#装料炉门电机
YZ160M2-6
7.5KW
380V
15.9A
948r/min
1台
宁波东力传动设备有限公司
2
1#炉2#装料炉门电机
3
2#炉1#装料炉门电机
YZ160M1-6
5.5KW
12.5A
933r/min
4
2#炉2#装料炉门电机
1#装钢机平移电机
YSGb315M2-6
75KW
140A
985r/min
上海电机集团有限公司南洋电机厂
1#装钢机升降电机
YSGb280L2-8
45KW
105A
730r/min
2台
2#装钢机平移电机
YSGB315M2-6
145A
大连第二电机厂
2#装钢机升降电机
YSGB280L2-8
90A
式中:
st为装钢行程;
sp为装钢空位;
w为板坯宽度;
d为板坯间距。
(d的值由工艺确定)
装钢行程计算中,以装钢机原始位置,作为计算起点。
板坯宽度可按下式计算:
pg1:
LMD21由OFF变为ON时测得的脉冲发生器计数值。
Pg2:
LMD21由ON变为OFF时测得的脉冲发生器计数值。
k:
1个脉冲对应的位移。
装钢空位是指步进梁上最后进入加热炉的那块板坯尾部距推钢机0位的距离。
其计算方法如下:
sp:
装钢空位。
st0:
上一次装钢行程。
Σwb:
从上次装钢结束到本次装钢开始,步进梁前进的总位移。
当sp>
sp0时,认为“装钢有空位”,板坯可以入炉,否则装钢机须停在原始位置等待,直到步进梁前进若干长度,腾出空位为止。
在决定sp0时,应确保板坯能够全部进入装料门厅,不致有一部分漏在炉门外侧;
同时,也不能超过推钢机前后极限的距离。
速度控制曲线如图2所示,在装钢行程的前半段,给装钢机以较大的速度,在到达炉门位置后,逐渐减速,直到装钢位置。
速度变化的斜坡时间通过变频器控制面板设定,在斜坡时间比较适中的情况下,可以不考虑推头对板坯的冲击,所以在装钢机刚启动时刻,即给变频器最大速度。
3.2.3.2返回过程速度控制曲线如图3所示,考虑到装钢机返回时没有定位要求,当推钢机回到C点时,变频器的速度给定可以稍大。
装钢机托杆伸入炉内,把板坯放到步进梁时,要求实现轻放,其速度-位移曲线如下图所示。
·
板坯在炉前辊道上定位完毕(来自辊道PLC)
装钢有空位
1,2#装料炉门在下位
1,2#装钢机升降、平移在原始位置
步进梁运行到下极限位置
装钢机、装料炉门合闸
操作箱上装料炉门、装钢机选择远控
步进梁选择自动
操作箱及操作台上装钢机“前进”、“后退”选择开关置于0位
操作箱及操作台上炉门“开”、“关”选择开关置于0位
步进梁未运行于踏步、停中位、只出炉方式
炉壁保护检测器CMD21、CMD22为OFF
无“装料急停”,无装钢机、炉门故障信号
·
高速计数器清零:
为了防止累积误差,在装钢机每次返回原始位置时进行清零。
炉门超时保护:
当炉门升降过程中,如果因主令控制器、极限开关损坏,会导致炉门无法停止运行,发生故障。
为避免此种情况,特设置超时保护,即当炉门升降时间超过正常周期时,让炉门停止运行。
板坯入炉确认:
对于板坯是否入炉的判定,须结合测宽的结果来进行。
当:
测得板坯宽度w>
w0时,认为板坯已进入加热炉。
W0可根据工艺所提入炉板坯的最小宽度确定。
板坯“定位完毕”信号的保持。
当辊道PLC发来“定位完毕”信号,提示装钢入炉,然而装钢机往往因为炉内空位不足,而不能启动,故须在接到“定位完毕”信号后,进行保持,直到装钢机返回途中,才予以复位。
在液压站起动后,控制油路上相应电磁阀的开闭,使液压缸动作,从而实现步进梁的升降、平移。
步进梁运行速度由比例阀开度及阀两端的压力差决定。
压力差在调试完毕后,即为一固定值。
比例阀开度大致与阀内电磁线圈电流成正比例,线圈电流大小由比例阀放大器的输入电压决定,该输入电压可由PLC模拟输出通道给定。
所以,在程序中改变放大器输入电压值,可以调节步进梁运行速度。
步进梁上升,须:
YVH1.1、YVH1.3、YVH1.6、YVH2.1、YVH2.3、YVH2.6、YVH3.3得电。
其中YVH1.3、YVH2.3为比例阀。
步进梁下降,须:
YVH1.2、YVH1.3、YVH1.4、YVH1.5、YVH1.8、YVH2.2、YVH2.3、YVH2.4、YVH2.5、YVH2.8、YVH3.3得电。
步进梁前进,须:
YVH3.2、YVH3.4得电。
步进梁后退,须:
YVH3.1、YVH3.4得电。
其中,YVH3.1、YVH3.2为比例阀。
在步进梁满足升降、平移运行条件后,相应的放大器输入须同时给出。
在步进梁停止运行时,放大器输入给定应为0,且YVH3.3得电。
当步进梁作升降运行,将板坯托起或放到固定梁上,在接近固定梁时,应保持较低速度。
步进梁升降或平移过程中,在接近终点时,应逐渐减速停车。
步进梁平移行程:
500mm,允许前后超行程<
30mm。
步进梁升降行程:
升100mm,降100mm,共200mm。
步进周期:
52s。
图6为步进梁上升或下降时的运行曲线。
横轴为步进梁位移,纵轴为步进梁速度。
升、降有两段高速,托钢前和托钢后。
图7为步进梁前进或后退的运行曲线。
步进梁在高速与低速之间切换时,要求有比较平缓的加速或减速过程,即希望速度斜坡保持在一个稳定的、适当的值。
调节放大器上的斜坡时间电阻很难满足要求。
在程序中动态调节放大器给定大小,用一个阶梯波模拟速度变化过程,则步进梁速度调节十分容易。
当步进梁由speed1变speed2时,放大器给定由v(t1)变为v2(t2),
(t1≤t≤t2)
步进梁运行时刻由t1变为t2,有:
上式离散化后,可得:
令:
ramper=ramp·
Δt,有
上式中:
实际应用时,常常先设定斜坡ramp及时间间隔Δt,n则作为一个未知量,当v(i)累加到了v1、v2范围之外时,认为n已到达,程序跳出累加过程。
图8为v2>
v1的例子。
步进梁有手动、半自动、自动三种操作方式。
步进梁作上升、下降、前进、后退动作
步进梁作上升、下降、前进、后退
在HMI上步进梁还可作
一周期正循环
装出炉一周期正循环
只出炉一周期正循环
一周期逆循环
踏步
停中位
装出炉方式
只出炉方式
一般情况下,步进梁工作于装出炉方式,只在需要清空炉内板坯时,采用只出炉方式。
在装出炉方式下,若程序判断“装钢有空位”,则步进梁在走完正在运行的步进周期后会停下来,等待下一次推钢。
在只出炉方式下,步进梁的运行不受“装钢空位”的影响。
当炉后激光检测器LMD21检测到板坯时,步进梁的自动、半自动正循环都将被禁止运行。
步进梁一周期正循环的运行轨迹如图9所示。
步进梁依次作上升、前进、下降、后退,从4位,经1、2、3位后,又回到4位,完成一个步进周期。
当步进梁运行到0、0ˊ位置时,表明板坯从固定梁上抬起或落到固定梁上。
PLC输出一个信号,供操作台指示灯显示。
在手动方式下,步进梁作一周期正循环;
在自动状态下,步进梁可以作连续的正循环。
在程序设计时,把一周期正循环编为一个子程序,根据不同的运行条件进行调用。
一周期正循环程序说明
1)上升
起动条件:
步进梁在4位。
运行条件:
步进梁半自动或自动正循环条件满足。
步进梁上位未到
无急停信号
当步进梁工作方式为自动时,还须:
推钢机在后位;
出钢机无前进信号;
无返钢运行信号
2)前进
起动信号:
步进梁在1位。
步进梁半自动或自动正循环运行条件满足
无急停、不同步信号
前位信号未到
3)下降
步进梁到达2位,若步进梁联动
运行条件:
下位信号未到
步进梁自动、半自动运行条件满足
4)后退
步进梁到达4位。
后位信号未到
无急停
无踏步、停中位运行信号
5)一周期循环结束的判定
取正循环时,步进梁返回运行信号的下降沿,作为循环结束的
标志信号。
步进梁处于4位。
操作台“半自动”按钮信号为ON
当选择“装出炉半自动”时,须装钢无空位、出炉侧LMD22未检测到板坯。
当选择“只出炉半自动”时,须出炉侧LMD22未检测到板坯。
液压站运行正常。
步进梁本地操作箱上“前进”、“升降”选择置于0位。
本地操作箱选择“远控”。
无急停、不同步信号。
无1周期循环结束信号。
1)装出炉自动运行
起动条件
装钢无空位。
LMD22未检测到板坯。
装钢机、出钢机在原始位置。
操作台上选择步进梁“联动”
CRT上选择“装出炉自动”。
2)只出炉自动
除起动条件中不须“装钢有空位”之外,其余同“装出炉自动”
当步进梁待轧时间超过10分钟以后,可执行“踏步”动作。
步进梁踏步时,由4位运行到3位,在3位停留3分钟,再下降到4位,停留2分钟,再上升。
如此反复,直到再次在操作台上按下踏步按钮,踏步取消,步进梁下降到4位。
踏步运行信号结束。
踏步时,步进梁为联动方式。
“踏步”不允许长时间运行,限制升降次数<
10。
当步进梁待轧时间超过30分钟以后,可在操作台或CRT上选择“停中位”。
在此情况下,步进梁由4位上升至0位,即步进梁升降行程的中点后停止不动。
直到再次按“停中位”按钮,步进梁又下降到4位,停中位运行信号结束。
停中位运行时,步进梁为联动方式。
步进梁选择“联动”方式后,在CRT上选择逆循环,可实现逆循环半自动运行。
其动作依次为:
前进、上升、后退、下降。
除了主令控制器作为步进梁升降、平移的保护之外,还应根据位移传感器信号,对步进梁进行保护。
当位移超过某一数值时,认为步进梁的运行区间已超过前极限或上极限,令步进梁停止运行。
在机旁操作箱选择“机旁”,则操作箱上出钢机升降、平移操作开关有效。
对平移出钢机,有快退、慢退、停止、慢进、快进等5种运行方式。
对升降出钢机,有快降、慢降、停止、慢升、快升等5种运行方式。
当方式选择开关选择NO.1时,为1号出钢机单动,当方式选择开关选择NO.2时,为2号出钢机单动,当方式选择开关选择“共同”时,为1、2号出钢机联动。
在机旁操作箱选择“远控”,则出炉操作室操作台上出钢机升降、平移操作开关有效。
在机旁操作箱选择“机旁”,可在操作箱上对出料炉门进行全关、半开、全开操作。
在机旁操作箱选择“远控”,可在出炉操作室操作台对出料炉门进行全关、半开、全开操作。
le为出钢行程值。
l0为激光检测器LMD22与出钢机后位的距离。
lw为LMD22检测到板坯后,步进梁为完成正在运行的步进周期,继续行走的距离。
W为待出板坯的宽度,从板坯跟踪表获得。
δ为悬出量。
出钢行程计算中,以出钢机0位作为计算起点。
lw的计算与悬出量δ的确定
其计算方
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- 加热炉 PLC 传动系统 教材