CN107526327A - 一种氧化镁退火线生产电气传动控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种氧化镁退火线生产电气传动控制系统，包括退火线、PLC控制器、总控制站、传感装置、传动装置、人机界面和交流变频器；所述退火线包括入口段、工艺段和出口段，在入口段、工艺段和出口段处均安装有传动装置和传感装置，传动装置控制退火线炉底辊的转动速度和张力；所述传动装置和传感装置均与PLC控制器信号连通，PLC控制器将传动装置传输的炉底辊的转动速度数据、张力数据和传感装置检测到的传感数据进行数据分析处理，并将最终反馈结果传送到与PLC控制器通过通讯网络相连接的人机界面中进行反馈与监控；所述人机界面与总控制站连接，总控制站通过交流变频器与PLC控制器相连接，所述交流变频器与PLC控制器之间的连接采用PROFIBUS‑DP网络，提高控制精度。

Description

一种氧化镁退火线生产电气传动控制系统
技术领域
本发明涉及电力系统，具体涉及一种氧化镁退火线生产电气传动控制系统。
背景技术
钢带退火线按生产工艺过程分为入口段、工艺段、出口段三个部分，入口段的作用是保证送入工艺段钢带的连续，工艺段要求钢带运行炉底辊的转动速度恒定，钢带表面的镀膜层薄而均匀，出口段要将镀完膜偶读钢带卷成带卷并保证生产的连续；而该生产线具有生产线长、传动设备多、张力控制要求严格、钢带容易跑偏、必须连续生产的明显特点。
而目前的电气传动控制系统一般采用模拟量的控制方式，但是模拟量的控制方式具有一定的缺点，例如控制精度不高，抗干扰性弱，可靠性低，使得维护的成本增加，维护的难度也增加；同时利用模拟量的控制方式具有一定的不可扩充性，不能使用自定义标准功能模块，且不能适配多种信号特征的I/O模块等等，由于模拟量的控制方式缺点多，且控制精度差，因此，特别需要一种控制精度高，且环境适应性强的电气传动控制系统，已解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种氧化镁退火线生产电气传动控制系统，取代现有采用的模拟量控制方式，从而提高控制精度。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种氧化镁退火线生产电气传动控制系统，包括退火线、PLC控制器、总控制站、传感装置、传动装置、人机界面和交流变频器；所述退火线包括入口段、工艺段和出口段，在入口段、工艺段和出口段处均安装有传动装置和传感装置，传动装置控制退火线的炉底辊的转动速度和张力；所述传动装置和传感装置均与PLC控制器信号连通，PLC控制器将传动装置传输的炉底辊的转动速度数据、张力数据和传感装置检测到的传感数据进行数据分析处理，并将最终反馈结果传送到与PLC控制器通过通讯网络相连接的人机界面中进行反馈与监控；所述人机界面与总控制站连接，总控制站通过交流变频器与PLC控制器相连接，所述交流变频器与PLC控制器之间的连接采用PROFIBUS-DP网络，交流变频器控制传送装置的调速范围和调速精度。
为了进一步实现本发明，所述退火线具有单独运行功能，退火线还包括入口活套段和出口活套段。
为了进一步实现本发明，所述PLC控制器中包括：
录入模块，通过人机界面对退火线进行钢带参数设置，所述钢带参数设置包括钢带数据和工艺参数，所述钢带数据包括钢带卷径、钢带品种、钢带宽度和钢带厚度，所述工艺参数包括入口段、入口活套段、工艺段、出口活套段和出口段的炉底辊的转动速度与张力；
控制模块，控制模块包括张力控制模块和炉底辊的转动速度控制模块，录入模块的中钢带参数传送到控制模块中，控制模块对退火线的传动装置进行炉底辊的转动速度和张力的控制；
监控储存模块，将传感装置检测到的传感数据和传动装置传输的炉底辊的转动速度数据、张力数据传送到监控储存模块中，对当前的传感数据进行实时监控，并将当前和历史的传感数据进行储存；
数据分析模块，将监控储存模块中的储存数据传送到数据分析模块中，生成当前的趋势曲线和历史的趋势曲线，所述趋势曲线包括炉底辊的转动速度曲线和压力曲线；并将钢带参数信息生成生产表报；
报警模块，将监控储存模块中的监控数据传送到报警模块中，报警模块将监控数据与初始设定的工艺参数进行比对，将超出设定的误差范围后进行报警处理，并对故障原因进行故障分析。
为了进一步实现本发明，所述PLC控制器采用SIEMENS S7-300型号。
为了进一步实现本发明，所述最终反馈结果包括当前趋势曲线、历史趋势曲线、生产报表和故障分析结果。
为了进一步实现本发明，所述入口段的开卷炉底辊的转动速度、工艺段的运行炉底辊的转动速度和出口段的出卷炉底辊的转动速度包括但不限于三种状态，三种状态包括升速、保持和降速，所述降速包括但不限于正常降停、快速降停和安全降停。
为了进一步实现本发明，所述人机界面采用HMI彩色触摸屏。
为了进一步实现本发明，所述调速范围为1:100(SVC)/1:1000(FVC)，所述调速精度控制在±0.5％(SVC)/±0.02％(FVC)。
本发明的有益效果在于：
本发明采用数字量控制系统统一控制生产设备的炉底辊的转动速度和张力等重要要素，严格监控生产过程中的生产流程，对设备进行精确的启动过渡过程、张力性能记录与分析，提高系统智能化程度；降低劳动强度，减少对人员操作经验和水平的过度依赖，提高生产效率、减少人员对生产过程的干扰，环境采用PROFIBUS-DP现场总线网络控制，控制精度高，抗干扰能力强。
附图说明
图1为本发明的信号传送示意图；
图2～图4为人机界面的界面图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，一种氧化镁退火线生产电气传动控制系统，包括退火线、PLC控制器、总控制站、传感装置、传动装置、人机界面和交流变频器；所述退火线包括入口段、工艺段和出口段，所述退火线安装有张力机、收卷机和开卷机等，用于运输钢带，并在运输钢带过程中通过调整炉底辊的转动速度和张力对运输过程中的钢带进行处理。所述退火线具有单独运行功能，退火线还包括入口活套段和出口活套段，确保退火线中的某一阶段发生故障后，不会影响其他阶段的工艺运行。
在入口段、工艺段和出口段处均安装有传动装置和传感装置，传动装置包括调速器、传动电机等设备，可通过传动装置控制退火线每个阶段的炉底辊的转动速度和张力；所述传感装置包括速度传感器、张力传感器等，检测退火线中各阶段的炉底辊的转动速度和张力等参数，并通过软件反馈到人机界面中；所述传动装置和传感装置均与PLC控制器信号连通，PLC控制器将传动装置传输的炉底辊的转动速度数据、张力数据和传感装置检测到的传感数据进行数据分析处理，并将最终反馈结果传送到与PLC控制器通过通讯网络相连接的人机界面中进行反馈与监控，如图2所示；所述最终反馈结果包括当前趋势曲线、历史趋势曲线、生产报表和故障分析结果；其中趋势曲线根据炉底辊的转动速度数据与张力数据，统计出当前与历史的速度与张力的趋势曲线，操作人员人机界面所反馈的趋势曲线了解各炉底辊的工作情况，对生产线进行监控，如图3所示；所述生产报表记录各卷钢带的信息，如钢带宽度、厚度、长度、起始时间、结束时间以及各炉底辊的速度、张力、辊径、减速比和额定功率等数据。
所述人机界面与总控制站连接，总控制站通过交流变频器与PLC控制器相连接，所述交流变频器与PLC控制器之间的连接采用PROFIBUS-DP网络，控制精度高，抗干扰能力强，交流变频器控制传送装置的调速范围和调速精度。通过人机界面通过软件精确控制入口段、工艺段、出口段的炉底辊的转动速度和张力，如图4所示，调整各卷钢带的卷径，对退火线的各卷钢带的速度与张力进行控制，对设备进行精确的启动过渡过程、张力性能的调整与记录。
所述入口段的开卷炉底辊的转动速度、工艺段的运行炉底辊的转动速度和出口段的出卷炉底辊的转动速度包括但不限于三种状态，三种状态包括升速、保持和降速，所述降速包括但不限于正常降停、快速降停和安全降停，具有操作灵活、功能可靠的特点。
所述人机界面采用HMI彩色液晶触摸屏，具有操作性能好，智能化显示的特点。
所述交流变频器调整各阶段的炉底辊的工作频率，实现精确调速的功能，调速范围为1:100(SVC)/1:1000(FVC)，所述调速精度控制在±0.5％(SVC)/±0.02％(FVC)，在闭环矢量模式下，转矩直线线性度偏差3％以内，能够实现超低速0.01Hz的稳定带载运行；集成多机负荷分配/张力收放卷/FVC断线切换SVC/摆频/零伺服/休眠唤醒/网桥等工艺功能，满足连续生产设备对于多机同步机负荷分配等高性能工艺要求。
其中，所述PLC控制器中包括以下几个模块：
录入模块，通过人机界面对退火线进行钢带参数设置，所述钢带参数设置包括钢带数据和工艺参数，所述钢带数据包括钢带卷径、钢带品种、钢带宽度和钢带厚度，所述工艺参数包括入口段、入口活套段、工艺段、出口活套段和出口段的炉底辊的转动速度与张力；
控制模块，控制模块包括张力控制模块和炉底辊的转动速度控制模块，录入模块的中钢带参数传送到控制模块中，控制模块对退火线的传动装置进行炉底辊的转动速度和张力的控制；
监控储存模块，将传感装置检测到的传感数据和传动装置传输的炉底辊的转动速度数据、张力数据传送到监控储存模块中，对当前的传感数据进行实时监控，并将当前和历史的传感数据进行储存；
数据分析模块，将监控储存模块中的储存数据传送到数据分析模块中，生成当前的趋势曲线和历史的趋势曲线，所述趋势曲线包括炉底辊的转动速度曲线和压力曲线；并将钢带参数信息生成生产表报；
报警模块，将监控储存模块中的监控数据传送到报警模块中，报警模块将监控数据与初始设定的工艺参数进行比对，将超出设定的误差范围后进行报警处理，并对故障原因进行故障分析。
所述PLC控制器采用SIEMENS S7-300型号，循环周期短、处理炉底辊的转动速度高，指令集功能强大(包含350多条指令)，可用于复杂功能。
机组控制系统的启动调速方式采用升速、保持、降速方式，具有操作灵活、功能可靠的特点，由PLC控制器通过一个积分环节或速度行程器来产生一S型给定曲线及启动加速度，使整个机组能平滑稳定启动，使整个启动过渡过程、张力性能得到很大改善。加速或者减速的过程中，为了克服加减速惯量对张力性能产生的影响，引入了加减速张力的惯量补偿控制，在加减速度过程中保持张力维持不变，使得整线的张力性能大大得到提高。同时实际张力值以曲线的方式显示在操作界面上，可以方便地记录和分析张力的动态特性变化。对设备进行精确的启动过渡过程、张力性能记录与分析。控制系统能有效稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩短生产周期，保证生产均衡，同时具有结构合理，运转平稳，可以连续不间断的工作,维护量小，运行成本低的特点。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种氧化镁退火线生产电气传动控制系统，其特征在于，包括退火线、PLC控制器、总控制站、传感装置、传动装置、人机界面和交流变频器；所述退火线包括入口段、工艺段和出口段，在入口段、工艺段和出口段处均安装有传动装置和传感装置，传动装置控制退火线炉底辊的转动速度和张力；所述传动装置和传感装置均与PLC控制器信号连通，PLC控制器将传动装置传输的炉底辊的转动速度数据、张力数据和传感装置检测到的传感数据进行数据分析处理，并将最终反馈结果传送到与PLC控制器通过通讯网络相连接的人机界面中进行反馈与监控；所述人机界面与总控制站连接，总控制站通过交流变频器与PLC控制器相连接，所述交流变频器与PLC控制器之间的连接采用PROFIBUS-DP网络，交流变频器控制传送装置的调速范围和调速精度。
2.根据权利要求1所述的氧化镁退火线生产电气传动控制系统，其特征在于，所述退火线具有单独运行功能，退火线还包括入口活套段和出口活套段。
3.根据权利要求1所述的氧化镁退火线生产电气传动控制系统，其特征在于，所述PLC控制器中包括：
录入模块，通过人机界面对退火线进行钢带参数设置，所述钢带参数设置包括钢带数据和工艺参数，所述钢带数据包括钢带卷径、钢带品种、钢带宽度和钢带厚度，所述工艺参数包括入口段、入口活套段、工艺段、出口活套段和出口段的炉底辊的转动速度与张力；
控制模块，控制模块包括张力控制模块和炉底辊的转动速度控制模块，录入模块的中钢带参数传送到控制模块中，控制模块对退火线的传动装置进行炉底辊的转动速度和张力的控制；
监控储存模块，将传感装置检测到的传感数据和传动装置传输的炉底辊的转动速度数据、张力数据传送到监控储存模块中，对当前的传感数据进行实时监控，并将当前和历史的传感数据进行储存；
数据分析模块，将监控储存模块中的储存数据传送到数据分析模块中，生成当前的趋势曲线和历史的趋势曲线，所述趋势曲线包括炉底辊的转动速度曲线和压力曲线；并将钢带参数信息生成生产表报；
报警模块，将监控储存模块中的监控数据传送到报警模块中，报警模块将监控数据与初始设定的工艺参数进行比对，将超出设定的误差范围后进行报警处理，并对故障原因进行故障分析。
4.根据权利要求3所述的氧化镁退火线生产电气传动控制系统，其特征在于，所述PLC控制器采用SIEMENS S7-300型号。
5.根据权利要求1所述的氧化镁退火线生产电气传动控制系统，其特征在于，所述最终反馈结果包括当前趋势曲线、历史趋势曲线、生产报表和故障分析结果。
6.根据权利要求1所述的氧化镁退火线生产电气传动控制系统，其特征在于，所述入口段的开卷炉底辊的转动速度、工艺段的运行炉底辊的转动速度和出口段的出卷炉底辊的转动速度包括但不限于三种状态，三种状态包括升速、保持和降速，所述降速包括但不限于正常降停、快速降停和安全降停。
7.根据权利要求1所述的氧化镁退火线生产电气传动控制系统，其特征在于，所述人机界面采用HMI彩色触摸屏。
8.根据权利要求1所述的氧化镁退火线生产电气传动控制系统，其特征在于，所述调速范围为1:100(SVC)/1:1000(FVC)，所述调速精度控制在±0.5％(SVC)/±0.02％(FVC)。
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