CN208752442U - 一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，包括界面与装载系统、PLC控制器、工作系统和控制机构，界面与装载系统通过线程连接PLC控制器，PLC控制器下端通过线程连接工作系统，PLC控制器连接控制机构，本实用新型由于取消了编码器，改为线程PLC控制器编码，由驱动器对控制电机的转速进行微调，从而降低了投资成本，减少了备件库存，由PLC控制器控制其编码的生成与发送，提升了设备的稳定性，避免了工艺段辊子因编码器故障造成的设备停机影响，通过选用西门子驱动器特有的功能特性满足了设备工艺需要，利用不带编码器的矢量控制及相关PLC编程就完成了工艺段快速匹配主线线速度。

Description

一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统

技术领域

本实用新型涉及退火酸洗工艺技术领域，具体为一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统。

背景技术

冷轧不锈钢连续退火酸洗工艺段分为退火和酸洗两部分区域，炉子段的支撑辊和酸洗段的刷辊，挤干辊的控制方式为矢量控制，为了保证工艺段辊子的速度和切削速度保持一致，给每个电机尾部配备了一个速度编码器，用来检测电机速度及保持与切削同一速度，保证带钢表面没有摩擦及划伤，确保钢带表面品质，炉子辊子的作用主要是用来支撑钢带重量，不让带钢悬垂，并驱动带钢运行，辊子的驱动方式是矢量控制，电机尾部带编码器，用来控制电机的转速，保持辊子的线速度和切削速度一致性，酸洗挤干辊的工作方式：其中间部位与带钢的中部紧密贴合，两端能与两端带有减薄区的带钢接触，有效清除带钢表面的残留，并具有良好的挤干效果，清除效果好，有效降低带钢表面残留，尤其是避免了带钢边部的表面残留，减少了带钢边部黄锈等缺陷的产生，提高带钢酸洗质量。它的控制方式也是电机驱动，驱动方式选用的矢量控制，电机尾部带编码器，用来控制电机的转速，保持辊子的线速度和切削速度一致性，退火酸洗工艺段现场支撑辊及挤干辊有很多，每个电机的控制方式都是尾部带编码器的矢量控制切削速度V＝(π×D×n)/1000，根据以上公式，辊子的直径D是重要的一个参数，新装的辊子使用前能准确测量到辊子的直径数据，通过软件编程会精确计算让电机运行到某个速度和线速度保持一致，在运行了一段时间后由于辊子的磨损，辊子的直径会变小，这时辊子的直径数据会直接影响辊子的转速，也就是支撑辊或挤干辊的线速度不能和生产线的线速度保持一致，而这样的控制方式会使电机的尾部编码器经常会损坏，影响生产线稳定运行，导致设备停机，而编码器的数量较多，不利于公司的降本节支，造成库存增多，运营成本加大，当辊子的直径磨损后无法得知辊子的真实直径数据，矢量控制无法有效控制辊子的转速来保持和线速度的一致性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，弥补因辊子磨损后无法知道辊子直径的不足，无法满足驱动器控制的速度精度，及为了减少投资成本，降低因编码器故障导致的设备故障，选用了具备无编码器的矢量控制驱动器，确保辊子速度运行匹配，并提高生产线的连续运行的能力，可以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，包括界面与装载系统、PLC控制器、工作系统和控制机构，所述界面与装载系统通过线程连接PLC控制器，所述PLC控制器下端通过线程连接工作系统，所述PLC控制器连接控制机构。

所述界面与装载系统包括PLC装载机、级人机界面、移动控制客户端和以太网，所述PLC装载机、级人机界面和移动控制客户端通过以太网互相连接。

所述PLC控制器包括PLC入口、PLC进程、PLC出口、PLC选取端和过程现场总线，所述PLC入口下级连接PLC进程，所述PLC进程的下级连接PLC出口，所述PLC出口下级连接PLC选取端，所述PLC入口、PLC进程、PLC出口和PLC选取端通过过程现场总线连接，所述PLC入口、PLC进程、PLC出口和PLC选取端上端均连接以太网。

所述工作系统包括驱动器和自动化作业平台，所述工作系统内包含若干台驱动器，所述驱动器的下级连接自动化作业平台，所述自动化作业平台包括数据收发器、控制电机和辊子，所述辊子的转轴上连接控制电机，所述控制电机的后端设有数据收发器，所述数据收发器通过过程现场总线连接驱动器。

优选的，所述控制机构包括线程控制机构和远程控制机构，其中线程控制机构连接过程现场总线。

优选的，所述驱动器为72台新型S120驱动器。

优选的，所述以太网和过程现场总线中的导线和电源线为带有屏蔽抗干扰的电源电缆。

优选的，所述界面与装载系统、PLC控制器、工作系统和控制机构中通入的电流为利用专用的变压器经过整流后得到平滑的直流电源。

优选的，所述PLC控制器中的PLC入口、PLC进程、PLC出口和PLC选取端通过分别连接过程现场总线输入线和输出线来连成回路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，由于取消了编码器，改为线程PLC控制器编码，由驱动器对控制电机的转速进行微调，从而降低了投资成本，减少了备件库存；

2、本实用新型退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，由PLC控制器控制其编码的生成与发送，提升了设备的稳定性，避免了工艺段辊子因编码器故障造成的设备停机影响；

3、本实用新型退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，通过选用西门子驱动器特有的功能特性满足了设备工艺需要，实现了不带编码器的矢量控制及相关PLC编程就完成了工艺段快速匹配主线线速度。

附图说明

图1为本实用新型的PLC驱动网络配置图；

图2为本实用新型的界面与装载系统的线程图；

图3为本实用新型的PLC控制器的线程图；

图4为本实用新型的工作系统的线程图；

图5为本实用新型的驱动器与辊子的连接示意图；

图6为本实用新型的控制机构的线程图。

图中：1、界面与装载系统；11、PLC装载机；12、2级人机界面；13、移动控制客户端；14、以太网；2、PLC控制器；21、PLC入口；22、PLC进程；23、PLC出口；24、PLC选取端；25、过程现场总线；3、工作系统；31、驱动器；32、自动化作业平台；321、数据收发器；322、控制电机；323、辊子；4、控制机构；41、线程控制机构；42、远程控制机构。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，包括界面与装载系统1、PLC控制器2、工作系统3和控制机构4，界面与装载系统1通过线程连接PLC控制器2，界面与装载系统1主要为PLC装载系统和人机界面操作系统，PLC控制器2为运行PLC编程代码的设备，PLC控制器2下端通过线程连接工作系统3，工作系统3由厂区中工作的设备组成，PLC控制器2连接控制机构4，控制机构4为线程控制机构41和远程控制机构42，界面与装载系统1、PLC控制器2、工作系统3和控制机构4中通入的电流为利用专用的变压器经过整流后得到平滑的直流电源；

请参阅图2，界面与装载系统1包括PLC装载机11、2级人机界面12、移动控制客户端13和以太网14，PLC装载机11、2级人机界面12和移动控制客户端13通过以太网14互相连接，PLC装载机11为储存PLC编程程序，并对下级的PLC控制器2进行控制与操作的设备，2级人机界面12主要为人机进行操作交流的平台，移动控制客户端13为对控制机构4进行整合与信号发送的设备，以太网14中的导线和电源线为带有屏蔽抗干扰的电源电缆；

请参阅图3，PLC控制器2包括PLC入口21、PLC进程22、PLC出口23、PLC选取端24和过程现场总线25，PLC入口21下级连接PLC进程22，PLC装载机11将选取后的PLC编码通过PLC入口21输入，并进入PLC进程22，在PLC进程22中运行，并将数据发送给下级机构，PLC进程22的下级连接PLC出口23，PLC进程22中运行得到的数据，由PLC出口23输出，并发送给下级机构，PLC出口23下级连接PLC选取端24，PLC选取端24通过接收工作系统3发送过来的数据，并将数据加以分析比对，从而选择合适的PLC编码，并通过以太网14发送至PLC装载机11，PLC入口21、PLC进程22、PLC出口23和PLC选取端24通过过程现场总线25连接，过程现场总线25中的导线和电源线为带有屏蔽抗干扰的电源电缆，PLC控制器2中的PLC入口21、PLC进程22、PLC出口23和PLC选取端24通过分别连接过程现场总线25输入线和输出线来连成回路，PLC入口21、PLC进程22、PLC出口23和PLC选取端24上端均连接以太网14，并可由2级人机界面12直接操作；

请参阅图4-5，工作系统3包括驱动器31和自动化作业平台32，工作系统3内包含若干台驱动器31，驱动器31为72台新型西门子S120驱动器，其中的西门子特有的过程总线通讯替换罗克韦尔的DH+通讯组建新的控制网络，而西门子驱动器31内专用的无编码器矢量控制模式，来直接调节控制电机322的转速，通过上级设备发送的PLC编程将驱动器31内特定参数(转矩)读入PLC，根据现场的辊子323的转速(正负转矩)来微调控制电机322的转速，保证辊子323的转速和主线转速的一致性，驱动器31的下级连接自动化作业平台32，自动化作业平台32包括数据收发器321、控制电机322和辊子323，辊子323的转轴上连接控制电机322，控制电机322的后端设有数据收发器321，数据收发器321通过过程现场总线25连接驱动器31，数据收发器321则用来与驱动器31进行通讯，将现场辊子323的直径、转速等数据整合发送给驱动器31，驱动器31将调整完毕的控制电机322转速数据发送给数据收发器321，从而实现微调。

请参阅图6，控制机构4包括线程控制机构41和远程控制机构42，其中线程控制机构41连接过程现场总线25，线程控制机构41通过与过程现场总线25连接，实现对整个系统的控制，远程控制机构42通过无线网络连接移动控制客户端13，通过与移动控制客户端13之间的数据收发，完成对整个系统的控制。

本实施例提出一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统的改善措施，包括以下步骤：

当退火酸洗工艺段工作时，通过数据收发器321收集现场辊子323的直径与转速，数据收发器321通过收集辊子323磨损后的直径与转速的信息，并加以存储；数据收发器321将数据发送至驱动器31，数据收发器321通过过程现场总线25将辊子323直径、转速等信息发送至驱动器31；驱动器31将数据整合并发送至PLC选取端24，驱动器31将整合完毕的数据直接发送给PLC选取端24；PLC选取端24通过与数据库中的辊子323转速与直径进行比对，PLC选取端24将整合的数据与数据库中的数据进行比对，并对PLC装载机11进行检索，选择出最适合的PLC编码程序，并将比对结果通过以太网14上传至PLC装载机11，利用PLC装载机11装载PLC程序编码；PLC装载机11将选取的PLC编码程序通过PLC入口21输入，并进入PLC进程22中运行，通过PLC出口23输出，并发送给驱动器31，并通过PLC进程22和PLC出口23后通过过程现场总线25发送给驱动器31，由驱动器31驱动运行；驱动器31选取适当的驱动程序，并将数据发送至数据收发器321，数据收发器321将信号发送给控制电机322，控制电机322微调转轴的转速实现辊子323转速的调整。

本实用新型与现有技术的区别：现有技术的退火酸洗工艺段辊子的驱动控制方法，控制电机322的尾部设有编码器，通过编码器实现对控制电机322转速的调整，编但码器经常会损坏，影响生产线稳定运行，导致设备停机，由于该工艺段较长，辊子323较多，导致编码器数量较多，不利于公司的降本节支，造成库存增多，运营成本加大，当运行时间过长时，会造成辊子323磨损，而辊子323的直径磨损后无法得知辊子323的真实直径数据，由矢量控制无法有效控制辊子323的转速来保持和线速度的一致性，导致该工艺段操作出现巨大的误差，本实用新型退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，在该工艺段工作时，取消控制电机322尾部的编码器，安装数据收发器321，通过将现场数据收集整合并发送给驱动器31，驱动器31将数据发送给PLC选取端24，通过PLC选取端24选取合适的PLC编码后，通过PLC装载机11装载并由PLC入口21输入，PLC进程22处运行，PLC出口23处输出，并发送给驱动器31驱动运行，驱动器31将调整数据发送给数据收发器321和控制电机322，从而做到对控制电机322转速的微调，由于取消了编码器，改为线程PLC控制器2编码，由驱动器31对控制电机322的转速进行微调，从而降低了投资成本，减少了备件库存，由PLC控制器2控制其编码的生成与发送，提升了设备的稳定性，避免了工艺段辊子323因编码器故障造成的设备停机影响，通过选用西门子驱动器31特有的功能特性满足了设备工艺需要，利用不带编码器的矢量控制及相关PLC编程就完成了工艺段快速匹配主线线速度。

综上所述：本实用新型退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，在该工艺段工作时，取消控制电机322尾部的编码器，安装数据收发器321，通过将现场数据收集整合并发送给驱动器31，驱动器31将数据发送给PLC选取端24，通过PLC选取端24选取合适的PLC编码后，通过PLC装载机11装载并由PLC入口21输入，PLC进程22处运行，PLC出口23处输出，并发送给驱动器31驱动运行，驱动器31将调整数据发送给数据收发器321和控制电机322，从而做到对控制电机322转速的微调，由于取消了编码器，改为线程PLC控制器2编码，由驱动器31对控制电机322的转速进行微调，从而降低了投资成本，减少了备件库存，由PLC控制器2控制其编码的生成与发送，提升了设备的稳定性，避免了工艺段辊子323因编码器故障造成的设备停机影响，通过选用西门子驱动器31特有的功能特性满足了设备工艺需要，利用不带编码器的矢量控制及相关PLC编程就完成了工艺段快速匹配主线线速度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，包括界面与装载系统(1)、PLC控制器(2)、工作系统(3)和控制机构(4)，其特征在于：所述界面与装载系统(1)通过线程连接PLC控制器(2)，所述PLC控制器(2)下端通过线程连接工作系统(3)，所述PLC控制器(2)连接控制机构(4)；

所述界面与装载系统(1)包括PLC装载机(11)、2级人机界面(12)、移动控制客户端(13)和以太网(14)，所述PLC装载机(11)、2级人机界面(12)和移动控制客户端(13)通过以太网(14)互相连接；

所述PLC控制器(2)包括PLC入口(21)、PLC进程(22)、PLC出口(23)、PLC选取端(24)和过程现场总线(25)，所述PLC入口(21)下级连接PLC进程(22)，所述PLC进程(22)的下级连接PLC出口(23)，所述PLC出口(23)下级连接PLC选取端(24)，所述PLC入口(21)、PLC进程(22)、PLC出口(23)和PLC选取端(24)通过过程现场总线(25)连接，所述PLC入口(21)、PLC进程(22)、PLC出口(23)和PLC选取端(24)上端均连接以太网(14)；

所述工作系统(3)包括驱动器(31)和自动化作业平台(32)，所述工作系统(3)内包含若干台驱动器(31)，所述驱动器(31)的下级连接自动化作业平台(32)，所述自动化作业平台(32)包括数据收发器(321)、控制电机(322)和辊子(323)，所述辊子(323)的转轴上连接控制电机(322)，所述控制电机(322)的后端设有数据收发器(321)，所述数据收发器(321)通过过程现场总线(25)连接驱动器(31)。

2.根据权利要求1所述的一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，其特征在于：所述控制机构(4)包括线程控制机构(41)和远程控制机构(42)，其中线程控制机构(41)连接过程现场总线(25)。

3.根据权利要求1所述的一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，其特征在于：所述驱动器(31)为72台新型S120驱动器。

4.根据权利要求1所述的一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，其特征在于：所述以太网(14)和过程现场总线(25)中的导线和电源线为带有屏蔽抗干扰的电源电缆。

5.根据权利要求1所述的一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，其特征在于：所述界面与装载系统(1)、PLC控制器(2)、工作系统(3)和控制机构(4)中通入的电流为利用专用的变压器经过整流后得到平滑的直流电流。

6.根据权利要求1所述的一种退火酸洗工艺段辊子驱动控制系统，其特征在于：所述PLC控制器(2)中的PLC入口(21)、PLC进程(22)、PLC出口(23)和PLC选取端(24)通过分别连接过程现场总线(25)输入线和输出线来连成回路。